Die evolutionäre Geschichte der Farne und Lycophyten: Anpassung molekularer Divergenzzeiten mit dem globalen Fossilbeleg im Bernstein

• Antragstellerin: Dr. Ledis Regalado
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 450754641

Obwohl es sich bei Farnen und Lycophyten um alte Gruppen von Gefäßsporenpflanzen handelt, suggerieren DNA-basierte Abschätzungen der Divergenzzeiten (divergence time estimates), dass einige heutige Hauptentwicklungslinien relativ jung sind und erst nach dem Aufkommen angiospermendominierter Wälder in der Kreidezeit entstanden. Prominente Beispiele sind Farne der Ordnung Polypodiales, die 66% der heutigen Farnarten repräsentieren, sowie die meisten heutigen Untergattungen der artenreichen Lycophytengattung Selaginella. Der bisherige Fossilbeleg suggeriert jedoch, dass die kreidezeitliche Farnflora von frühen leptosporangiaten Linien, wie Osmundales, Cyatheales, Gleicheniales, Salviniales, und Schizaeales, dominiert wurde. Vertreter der Polypodiales sind hingegen aus dieser Zeit sehr selten. Ebenso ist der Fossilbeleg von Vertretern der Selaginellales für diese Periode der Erdgeschichte sehr spärlich. DNA-basierte Abschätzungen der Divergenzzeiten suggerieren zudem, dass die Etablierung der heutigen tropischen Regenwälder eine Radiation der epiphytischen Farne und Lycophyten zur Folge hatte. Es wurde vermutet, dass diese postulierte Diversifizierung der Epiphyten mit dem Paläozänen-Eozänen Temperaturmaximum zusammenfiel, gefolgt von einer weiteren Diversifizierung im Oligozän und Miozän.Drei bedeutende Bernsteinlagerstätten (Burmesischer, Dominikanischer und Mexikanischer Bernstein) bieten bisher kaum genutzte Fenster in diese wichtigen Zeitintervalle. Ziel des Projektes ist es, kreidezeitliche und miozäne Bernsteineinschlüsse von Farnen und Lycophyten zu evaluieren und zu nutzen, um (1) die vermutete Dominanz der Polypodiales in der Kreide; (2) die schnelle Diversifizierung von mindestens sechs der sieben rezenten Untergattungen von Selaginella in der Unterkreide; und (3) die Präsenz einer reichen epiphytischen Farn- und Lycophyten Gemeinschaft in miozänen tropischen Wäldern zu überprüfen. Diese Hypothesen werden mittels eines interdisziplinären Ansatzes, der morphologische Studien, phylomorphospace exploration und ancestral state reconstruction morphologischer Merkmale in molekularen Phylogenien kombiniert, getestet werden. Next Generation Sequencing (NGS) von Chloroplastengenomen (Plastomen) wird eingesetzt werden, um die phylogenetischen Beziehungen innerhalb der Zieldatensätze aufzulösen. Die Nutzbarkeit neuer Fossilien für Erstellung robuster phylogenetischer Chronogramme wird hierbei überprüft werden.Dies ist das erste Projekt, das dreidimensional in Bernsteinen erhaltene Farne und Lycophyten aus zwei für diese Entwicklungslinien entscheidenden Zeithorizonten nutzt. Dies wird ein umfassendes Bild der beiden Gruppen als Komponenten tropischer kreidezeitlicher und miozäner Wälder ermöglichen. Als Ergebnis dieses Projekts wird unser Verständnis der Evolution von Farnen und Lycophyten im Stammbaum des Lebens signifikant verbessert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: China
• Kooperationspartner: Professor Dr. Harald Schneider; Professor Dr. Bo Wang