Entwicklung des Tetrapoden-Wirbelzentrums und die phylogenetische Verwandtschaft von basalen Tetrapoden und Lissamphibien

• Antragstellerin: Professorin Dr. Nadia Belinda Fröbisch, seit 11/2014
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 225144936

Obwohl die Wirbelevolution basaler Tetrapoden entscheidend ist für das Verständnis des Übergangs von Fischen zu Tetrapoden sowie für die frühe Geschichte der Landwirbeltiere, ist die Entwicklung des komplexen Wirbelzentrums bei basalen Tetrapoden und ihren fischartigen Verwandten immer noch wenig untersucht. Viele Versuche wurden im 19. und frühen 20. Jahrhundert unternommen, um die basalen Tetrapoden aufgrund ihres Wirbelbaues zu klassifizieren. Unterschiedliche Interpretationen hinsichtlich der Bildung des Wirbelzentrums bei basalen Tetrapoden haben jedoch zu widersprüchlichen Ansichten über die Homologie der einzelnen Komponenten des Wirbelzentrums geführt und verhinderten somit, dass das weite Spektrum an Zentrums-Morphologien zur Begründung phylogenetischer Verwandtschaftsverhältnisse herangezogen werden konnte. Jüngste Fortschritte in der Entwicklungsbiologie, insbesondere bei der frühen Wirbelontogenese, erlauben neue Einblicke in die Entwicklung der Wirbel basaler Tetrapoden. Das beantragte Projekt ist ein kombinierter paläontologischer und zoologischer Ansatz, um die phylogenetische Verwandtschaft zwischen den verschiedenen Linien basaler Tetrapoden aufgrund der Entwicklung und Struktur des Wirbelzentrums zu rekonstruieren. Im paläontologischen Teil des beantragten Projekts soll die Homologie der einzelnen Komponenten der Wirbelzentren bei basalen Tetrapoden geklärt und gezeigt werden, wie die verschiedenen Linien basaler Tetrapoden die Wirbelzentren ihrer fischartigen Vorfahren modifizierten. Dazu werden die Wirbelzentren basaler Tetrapoden histologisch durch Dünnschliffe und Mikro-CT Scans sowie durch morphologische Untersuchungen von fossilen Wachstumsserien untersucht. Die Untersuchung konzentriert sich auf die Bestimmung der unterschiedlichen Typen mineralisierten Gewebes, ihrer Art und Abfolge der Verknöcherung und die mutmaßlichen embryologischen Weichgewebe (Chordascheide oder perichordaler Tubus), von welchen sie abstammen. Tetrapodomorphe Fische mit verknöcherten Wirbelzentren werden für den Außengruppenvergleich herangezogen. Es soll bestimmt werden, ob die unterschiedlichen Arten von Wirbelbildung, histologischen Strukturen und Wirbelmorphologien abgeleitete Merkmale zeigen, die bestimmte Linien basaler Tetrapoden charakterisieren. Im zoologischen Teil des Projektes werden Wirbelentwicklung und Histologie bei basalen Vertretern der drei Hauptgruppen rezenter Lissamphibien (Blindwühlen, Schwanzlurche und Froschlurche) im Detail studiert und mit den Ergebnissen für basale Tetrapoden aus dem paläontologischen Teil verglichen. Die Kenntnis der Homologie und des Ursprungs des Wirbelzentrums der Tetrapoden ist nicht nur wichtig für das Verständnis der Anpassungen basaler Tetrapoden an das Landleben, sondern auch für die Rekonstruktion ihrer Verwandtschaftsverhältnisse untereinander und mit den heutigen Lissamphibien, deren Herkunft immer noch höchst kontrovers diskutiert wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Florian Witzmann, bis 11/2014