Amphibian origin(s) and evolution through deep time: integrating the fossil record, morphology, and development

• Applicant: Professorin Dr. Nadia Belinda Fröbisch
• Subject Area: Palaeontology
• Term: from 2013 to 2022
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 226152947

Trotz der großen Diversität und besonderer ökologischer Wichtigkeit moderner Amphibien (Frösche, Salamander und Blindwühlen), bleiben die Verwandtschaftsverhältnisse und der Ursprung der modernen Gruppen von fossilen Vorläufern eines der kontroversesten Themen in der modernen Wirbeltiersystematik. Drei phylogenetische Hypothesen werden derzeit in der Literatur diskutiert, die alle mehrfach Gegenstand moderner analytischer Ansätze waren und durch unterschiedliche Daten unterstützt werden. Trotzdem oder gerade deshalb hält sich die Kontroverse hartnäckig und hat direkten Einfluss auf viele Bereiche der Lebenswissenschaften in denen Amphibien eine zentrale Rolle spielen, wie Ökologie, Evolution, Biomedizin, und Artenschutz. Das unterstreicht den besonderen Bedarf für neue Daten, die dazu beitragen können den Konflikt zu lösen. Diese Interdisziplinarität des Problems, die große fossile und rezente Vielfalt der Amphibien und ihre ontogenetische Plastizität, machen diese zu einer hervorragenden Modellgruppe für einen interdisziplinären Arbeitsansatz, um einen umfassenden Einblick in die lange Evolutionsgeschichte dieser Wirbeltiergruppe zu erlangen. Das hier vorgestellte integrative Forschungsprojekt visiert zentrale Fragen der Evolutionsgeschichte der Amphibien von einem paläontologischen, morphologischen und molekularen Blickwinkel an: (1) Salamander haben den besten Fossilbericht aller modernen Amphibien. Mit einer detaillierten morphologischen und phylogenetischen Studie mesozoischer und känozoischer Salamander sollen die kontroversen Verwandtschaftsverhältnisse und insbesondere der Ursprung von Salamandern untersucht werden. Sammlungsbasierte Studien werden dabei durch Geländearbeit in der Trias und dem Jura von Nord- und Zentralasien ergänzt, um entscheidende Lücken im Fossilbericht zu schließen und Einsicht in den Übergang von den paläozoischen zu den modernen Gruppen zu gewähren. (2) Die Extremitätenentwicklung von Salamandern zeigt ein einzigartiges Muster innerhalb der Tetrapoden. Die genetische Basis für dieses aberrante Muster ist nur sehr unzureichend bekannt, kann aber Schlüsseldaten zum Ursprung moderner Salamander im Speziellen sowie der Evolution der Tetrapodenextremität im Allgemeinen liefern. (3) Innerhalb der Wirbeltiere haben Amphibien die bei weitem größten Genome mit einer zusätzlich starken Variabilität der Genomgröße zwischen verschiedenen Taxa. Es ist generell bekannt, dass die Genomgröße einen direkten Einfluss auf Entwicklung, Metabolismus und Organkomplexität besitzt. Jedoch ist die Evolutionsgeschichte der großen Genome in Amphibien bis heute im Wesentlich unerforscht und kann essentielle Daten zum Verständnis evolutionärer, entwicklungsbiologischer und phylogenetischer Muster beitragen. Die drei Teilprojekte sind untereinander stark miteinander vernetzt und Ergebnisse aus jedem der Bereiche werden direkt Daten zur Analyse und dem Verständnis der anderen Teilprojekte beitragen. Das Ziel ist, einen kohärenten, neuen Datensatz zu generieren, der uns ein besseres Verständnis über die Ursprünge und Evolution von Amphibien durch die Zeit ermöglicht.

• DFG Programme: Independent Junior Research Groups