Integration von Fossilien mit genetischen Daten zur Klärung der Evolution der heringsartigen Fische (Clupeiformes: Clupeoidei)

• Antragstellerin: Professorin Dr. Bettina Reichenbacher
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie ; Systematik und Morphologie der Tiere
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 403523527

• Erstellungsjahr: 2024

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Heringsartige Fische (Unterordnung Clupeoidei, Ordnung Clupeiformes, Untergruppe Clupei) sind innerhalb der heutigen Teleostei eine diverse Gruppe, die etwa 444 kleine bis mittelgroße (<50 cm), überwiegend marin-pelagische Arten umfasst, die vielfach bedeutende ökologische und wirtschaftliche Rollen innehaben. Der Fossilbericht Heringsartiger Fische umfasst etwa 130 Arten, die auf der Grundlage von vollständigen Skeletten, teilweise in sehr guter Erhaltung, beschrieben wurden. Dennoch liegt die Evolutionsgeschichte der Clupei weitgehend im Dunkeln, was unter anderem daran liegt, dass die systematische Zuordnung bzw. phylogenetische Verwandtschaft der meisten fossilen Arten bisher nicht sicher geklärt werden konnte. Ziel unseres Projektes war es, zum Verständnis der Evolutionsgeschichte heringsartiger Fische signifikant beizutragen. Um das zu erreichen, erstellten wir eine morphologiebasierte phylogenetische Matrix, die Vertreter aller wichtigen clupeiformen Linien umfasst (79 rezente und 37 fossile Taxa) sowie 192 Merkmale enthält, die in Fossilien leicht identifizierbar sind. Wir analysierten die verwandtschaftlichen Beziehungen der Taxa in unserer Matrix mithilfe von unbeschränkten (unconstrained) sowie mit molekularem Gerüst versehenen (constrained) Maximum-Parsimonie-Analysen, sowie Bayes‘scher Inferenz. In den resultierenden Stammbäumen wurden sechs der neun Familien der Clupeoidei als monophyletisch berechnet, wobei die Beziehungen der Familien untereinander weitgehend mit früheren, auf morphologischen Daten basierenden Hypothesen, kompatibel waren. Zudem konnte die phylogenetische Zuordnung von 16 der 37 fossilen Arten mit guter bis hoher Verlässlichkeit gelöst werden. Abhängig von den Übereinstimmungsgraden zwischen den verschiedenen Analysemethoden haben wir unsere Ergebnisse in fünf Kategorien eingeteilt, die von vollständiger Übereinstimmung (Kategorie A) bis hin zu vollständiger Diskrepanz oder keiner Lösung (Kategorie E) reichen. Basierend auf den Fossilien der Kategorie A haben wir vier Kalibrierungspunkte vorgeschlagen, die für zukünftige Datierungen verwendet werden könnten. Was die systematisch nicht eindeutig interpretierten Clupei-Fossilien betrifft, könnten ihre Verwandtschaften in Zukunft durch die Hinzufügung von weiteren Merkmalen zur Matrix, wie etwa Aspekte der Schuppenmorphologie oder anderer feiner Strukturen, die nur in bestimmten Fossilien erhalten sind, gelöst werden. Auf jeden Fall ebnen die in der vorliegenden Matrix enthaltenen Daten den Weg für zukünftige Studien zur Integration morphologischer und molekularer Merkmale um die Evolution Heringsartiger Fische besser zu verstehen, ihre historische Biogeographie und ökologischen Anpassungen zu erforschen, und Datierungen zu verfeinern. Diese Ergebnisse und die zugrunde liegenden Daten wurden beim Zoological Journal der Linnean Society eingereicht (Kevrekidis et al., siehe Appendix 1) und durchlaufen derzeit die zweite Review-Runde. Weitere Ergebnisse unseres Projekts umfassen die Vorbereitung taxonomischer Überarbeitungen von Arten, die bisher als "Alosa" beschrieben wurden, bei denen es sich jedoch um neue Gattungen handelt, sowie die Beschreibung zuvor unbeschriebener Exemplare, die wir in einigen Museumssammlungen entdeckt haben. Eine dieser Studien ist bereits veröffentlicht, die anderen werden in naher Zukunft erscheinen. Darüber hinaus hatten wir die Möglichkeit, mit dem Team unter der Leitung von Chenhong Li (Shanghai University) zusammenzuarbeiten. In der resultierenden Studie wurde eine neue phylogenetische Klassifizierung der Clupeiformes auf der Grundlage von molekularen Methoden vorgestellt, und eine Unterteilung der Clupeoidei in neun Familien vorgeschlagen. Unser Beitrag bestand darin, neue fossile Kalibrierungspunkte bereitzustellen und an der Diskussion der resultierenden Divergenzalter wichtiger clupeiformer Linien in der späten Kreidezeit und im frühen Paläogen teilzunehmen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• A new clupeid species from the Upper Miocene of Greece: a possible Hilsa relative from the Mediterranean. Acta Palaeontologica Polonica, 66.
  Kevrekidis, Charalampos; Arratia, Gloria; Bacharidis, Nikos & Reichenbacher, Bettina
  
• Phylogenetic relationships of fossil herring-like fishes (Clupeiformes, Teleostei). In: Stumpf, S., Türtscher, J., Pfaff, C., Jambura, P.L. & Kriwet, J. (Eds.), Abstracts of the 92nd Annual Meeting of the Paläontologische Gesellschaft, Berichte der Geologischen Bundesanstalt, 142, p. 43, Wien.
  Kevrekidis, C., Cerwenka, A.F. & Reichenbacher, B.
  
• A new morphological phylogeny sheds light on the evolution of fossil herring-like fishes. 47. Treffen des Arbeitskreis Wirbeltierpaläontologie, Paläontologische Gesellschaft, Mainz.
  Kevrekidis, C., Cerwenka, A.F. & Reichenbacher, B.
  
• A new species of herring-like fish (Clupeiformes, Teleostei) from the upper Miocene of Serres Basin, Greece. Abstracts Book, Conference “Paleontology and Stratigraphy in Greece in the 21st century”, pp. 38-39, Athens.
  Kevrekidis, C., Arratia, G., Bacharidis, N. & Reichenbacher, B.
  
• Molecular phylogenetics of the Clupeiformes based on exon-capture data and a new classification of the order. Molecular Phylogenetics and Evolution, 175, 107590.
  Wang, Qian; Purrafee, Dizaj Leyli; Huang, Junman; Kumar, Sarker Kishor; Kevrekidis, Charalampos; Reichenbacher, Bettina; Reza, Esmaeili Hamid; Straube, Nicolas; Moritz, Timo & Li, Chenhong
  
• The effect of fossils on a morphological phylogeny of herring-like fishes (Teleostei: Clupeiformes). In: Schweigert, G. (Ed.), Abstracts of the 93rd Annual Meeting of the Paläontologische Gesellschaft, p. 32, Stuttgart.
  Kevrekidis, C., Cerwenka, A.F. & Reichenbacher, B.
  
• The effect of fossils on morphological phylogenies, as exemplified in herring-like fishes (Teleostei: Clupeiformes). Abstract book of the 6th International Palaeontological Congress, Session 25, Fish evolution through the Mesozoic and Cenozoic, p. 295, Khon Kaen, Thailand, Nov. 7-11, 2022.
  Kevrekidis, C., Cerwenka, A.F. & Reichenbacher, B.
  
• The first fossil record of a menhaden (Brevoortia, Clupeidae, Teleostei) from the upper Miocene (12.5-8 M.y.a.) of Northwestern Turkey greatly expands the geographic range of this genus. Book of Abstracts, 8me Rencontres de l’Ichtyologie en France, Société Française d’Ichtyologie, pp. 57-58, Paris.
  Kevrekidis, C., Cerwenka, A.F. & Reichenbacher, B.