Knospung
Die Polypenknospung verläuft bei Hydro- und Scyphozoen (Cassiopea sp.) unterschiedlich. Bei Hydrozoen wird die Knospenspitze zum Kopf des neuen Polypen, bei (vielen) Scyphozoen zum entgegengesetzten Ende, der Fußscheibe. Diese Unterschiede erlauben Einblicke in die musterbildenden Systeme. 

Die meisten Hydrozoen bilden Kolonien, d.h. die neugebildeten Polypen lösen sich nicht vom Elterntier ab. Bei Hydra lösen sich die Knospen ab. Untersucht wird die Kontrolle der Knospenablösung, insbesondere die Rolle von Signaltransduktionswegen. Stichworte: PKC, TPA, Diacylglycerole, Staurosporin, Cantharidin, Chelerytrin, Lithium- und Calcium-Ionen.
 

Metamorphose
An Hydractinia echinata wird die Metamorphose untersucht. Eine Reihe sehr unterschiedlicher (endogener und nicht endogener) Substanzen induzieren die Metamorphose von der Larve zum Polypen. Andere endogene Substanzen, wie der Neurotransmitter Serotonin, sind für die Induktion der Metamorphose notwendig. Wieder andere endogene Substanzen wirken antagonistisch, d.h. sie stabilisieren den Larvenzustand. Zu den letzteren gehören N-methylpicolinsäure, N-methylnicotinsäure und N-trimethylglycin. Die Substanzen greifen in die Transmethylierung und in die Polyaminsynthese ein( s. Scyphozoen Metamorphose).
 

Medusenbildung / Strobilation
Bei Hydrozoen und bei Scyphozoen verläuft die Medusenbildung sehr unterschiedlich. Bei Hydrozoen entwickeln sich Medusen aus lateralen Knospen, bei Scyphozoen wandelt sich der Polypenkopf in eine Meduse um (Strobilation). Untersucht wird die Medusenbildung und ihre Kontrolle. Thecocodium quadratum, Aurelia aurita.

Koloniebildung
Viele Hydrozoen zeigen einen ausgeprägten Polypenpolymorphismus. Kolonien von Thecocodium quadratum bilden zwei Polypen aus, einen der die Beute fängt, aber sie nicht fressen kann, und einen der fressen, aber die Beute nicht fangen kann. Untersucht wurde wie eine sinnvolle Verteilung der beiden Polypentypen in der Kolonie erreicht wird.

An Hydractinia echinata wurde untersucht, wie die Polypen in einer Kolonie voneinander Abstand halten. Postuliert wurde seit langem, daß Polypen eine Substanz, die Polypenbildung verhindert, in die Stolone abgeben. Gefunden wurde eine endogene Substanz (N-methylpicolinsäure), die bei Applikation die Abstände vergrößert und bei Hemmung der vermuteten Wirkung der Substanz (Transmethylierung) die Abstände verkleinert. 

Thekate Hydrozoen haben im Vergleich zu ihren athekaten Verwandten kompliziert gebaute Hydrocauli (verzweigte Sprosse mit Polypen), die von einem festen Perisark umhüllt sind. Das Persisark besteht zum großen Teil aus Chitin. Wegen der Festigkeit der Hülle wächst die Kolonie nicht interkalar, sondern nur terminal. Damit bestimmt die Form des terminalen Gewebes die (reich gegliederte) Form des Perisarks. Die Struktur der Kolonie, insbesondere des Hydrocaulus, ist also eine räumliche Aufzeichnung der zeitlich sich ändernden Aktivität des terminalen Gewebes. Diese Untersuchungen werden in Zusammenarbeit mit Dr. I. Kossevitch (Staats Universität Moskau) durchgeführt. Gonothyraea loveni, Laomedea flexuosa, Obelia longissima, Dynamena pumila.

Zellbiologie
Hydra läßt sich leicht in ihre einzelnen Zellen zerlegen. Die Zellen können aggregiert werden und es entstehen schließlich wieder normale Tiere. Hydra besteht aus zwei Epithelien, dem  Ekto- und Entoderm. Es besteht die Möglichkeit,  diese beiden Epithelien voneinander zu trennen und die von unterschiedlichen Tieren wieder zusammnenzufügen. Außerdem ist es möglich, durch Behandlung der Tiere mit verschiedenen Agenzien die interstitiellen Zellen in den lebenden Tieren selektiv zu eliminieren. Diese sogenannten epithelialen Hydren besitzen dann weder I-Zellen noch deren Derivate wie z.B. Nervenzellen.  Die epithelialen Tiere können dann erneut mit I-Zellen (z.B. von Mutanten) bevölkert werden. Die verschiedenen Zelltypen sind leicht unterscheidbar. Wir haben uns insbesondere für die Kontrolle der Bildung von Epithelzellen und Nervenzellen interessiert und für die Rolle dieser Zellen bei der Kontrolle der Gestaltbildung. Zellbiologie 

Modelle der Musterbildung
Seit vielen Jahrzehnten werden Modelle zur Kontrolle der Musterbildung bei Hydrozoen  entwickelt. Diese Modelle und methodischen Ansätze konnten auf viele Organismen und Prozesse mit großem Erfolg übertragen werden. Wir wollen die experimentellen Resultate von marinen Hydrozoen, einschließlich der an Thecaten und Scyphozoen gewonnenen mit in die bestehenden Modellvorstellungen einbeziehen. Ziel ist, die Gemeinsamkeiten und die Unterschiede bzgl. der Musterbildung in verschiedenen Organismen zu verstehen und einen Einblick in die Evolution der Systeme zu bekommen. 
 
 

Molekulare Mechanismen der Entwicklung
 
 
 
 
 
 

Embryopharmakologie / Toxikologie
 

Die Metamorphose von Hydractinia echinata wird dazu benutzt, systematisch die Toxizität einfacher organischer Substanzen (QSAR)  zu bestimmen. Die Ergebnisse haben eine Bedeutung für marine Ökosysteme im Bereich möglicher Kontamination mit Erdöl, da viele der im Test verwendeten Substanzen im Erdöl und in seinen Abbauprodukten enthalten sind. Uns sind vergleichbare systematische Untersuchungen an marinen Organismen nicht bekannt. Wir haben ein Verfahren entwickelt, das Vorhersagen über die Toxizität bisher nicht getesteter Substanzen auch bei anderen Organismen erlaubt.
 

Die Embryogenese von Brachydanio rerio wird dazu benutzt, die Toxizität von Substanzen in einem Wirbeltier zu bestimmen. Unsere Untersuchungen zeigen, daß die relative Stärke der Schädigung der verschiedenen Organe für eine Substanzfamilie charakteristisch ist. Da eine (begrenzte) Übertragbarkeit der Resultate auf anderer Organismen existiert, ist dieses Ergebnis nicht nur von theoretischer Bedeutung. Untersucht wurden u.a. Retinoide und Valproinsäure (Antiepileptikum) und Derivate. Diese Substanzen erzeugen Mißbildungen bei menschlichen Embryonen.