Paläontologische und entwicklungsbiologische Ansätze zum Verständnis der Evolution des Schildkrötenschädels

• Antragsteller: Dr. Ingmar Werneburg
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie ; Entwicklungsbiologie ; Evolution, Anthropologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 415747545

Die Schädel der Landwirbeltiere sind durch eine große Diversität gekennzeichnet. Besonders die Region hinter dem Auge, der Schläfenbereich, zeigt ausgesprochene Unterschiede zwischen den Großgruppen, zu denen Säugetiere, Echsen, Vögel, Krokodile oder auch Frösche gehören. Der Ursprung dieser Vielfalt, Schläfenöffnungen und seitliche Knochenreduktionen umfassend, ist bisher kaum verstanden. Von besonderem Interesse sind dabei die Schildkröten, die keine der Schädelformen anderer heutiger Landwirbeltierarten widerspiegeln – und das, obwohl sie kürzlich in nähere Verwandtschaft zu verschiedenen lebenden Reptiliengruppen gestellt worden sind.Um die Schläfenregion und den Ursprung der Schildkröten besser zu verstehen, sollen sie ganzheitlich in paläontologischer und entwicklungsbiologischer Hinsicht untersucht werden. Die Anatomie des Schläfenbereiches wird zunächst in einem kladistischen Sinne kodiert, um die Evolution dieser Region zu rekonstruieren. Dazu werden fossile als auch embryologische Daten quantitativ untersucht. Geometrisch-morphometrische Veränderungen werden bei der Evolution und Entwicklung der Knochen analysiert, um die Trajektorien, die zu den jeweiligen Morphotypen führen, darzustellen. Sie werden über stammesgeschichtliche und funktionelle Zusammenhänge Auskunft geben.Mikro-Computertomographie und histologische Techniken werden angewendet, um die Veränderung der Knochenentwicklung zu charakterisieren. Genexpressionen werden analysiert, um die embryonale Schädelanatomie vor der Ausbildung von Knochen zu illustrieren.Vom entwicklungsbiologischen Standpunkt aus, werden ursprüngliche und abgeleitete Merkmale aufgedeckt, die zu jeweils einem Morphotypen führen. Durch die Untersuchung fossiler Gruppen, mit ihrer enormen Schläfenvielfalt, können detaillierte evolutionäre Szenarien vorgelegt werden. Durch die Charakterisierung des Schildkröten-Morphotyps, wird es möglich sein, phylogenetische Schlußfolgerungen zur stammesgeschichtlichen Stellung dieser Gruppe vorzunehmen, was einen bedeutenden Einfluß auf das Verständnis der Landwirbeltierevolution als Ganzes hat. Zudem wird die Verknüpfung der Entwicklung von Genen und Knochen einen komplexen Einblick in die Kopfentwicklung im Allgemeinen erlauben. Es wird so möglich sein, embryologische Fehlbildungen, wie sie auch bei Menschen zu finden sind, von einem entwicklungsbiologischen Standpunkt heraus zu interpretieren und ihre evolutionären Bedeutungen abzuleiten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Japan
• Partnerorganisation: Japan Society for the Promotion of Science (JSPS)
• Kooperationspartner: Dr. Hiroki Higashiyama; Professor Dr. Daisuke Koyabu; Professor Dr. Hiroshi Nagasima