Fischfossilien in Stammbäumen: Nutzung neuer phylogenetischer Methoden für die Untersuchung der Phylogenie und zeitlichen Diversifizierung fossiler und rezenter Grundeln

• Antragstellerin: Professorin Dr. Bettina Reichenbacher
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 281240041

Grundeln (Gobioidei) sind kleine bodenlebende Fische, welche eine der größten Unterordnungen der modernen Knochenfische bilden und ca. 2200 rezente Arten umfassen. Sie sind in flachmarinen, estuarinen und Süßwasser-Ökosystemen weit verbreitet und zur Untersuchung evolutionärer Prozesse sehr geeignet da sie zahlreiche Anpassungen zeigen. Jedoch ist bisher wenig über ihre Entwicklungsgeschichte bekannt, da trotz eines guten Fossilberichts die Verwandtschaftsbeziehungen der fossilen Grundeln noch nicht untersucht wurden. Insgesamt sind rund 25 fossile Arten anhand von Skeletten und etwa 60 Arten anhand von Otolithen (Gehörsteinen) bekannt. Das Ziel des Projekts ist, fossile und rezente Arten der Grundeln auf der Grundlage morphologischer Merkmale und unter Einbezug verfügbarer molekularer Daten in einer kombinierten Phylogenie darzustellen und unter Anwendung neuer phylogenetischer Methoden die zeitliche Diversifizierung zu untersuchen. Um dies zu erreichen, soll eine Matrix auf der Grundlage von Skelett, Schuppen und Otolithenmerkmalen für Vertreter aller rezenten Linien und Familien der Grundeln, mit Apogoniden und Kurtiden als Außengruppen, erstellt werden; hinzugefügt werden die aus Publikationen verfügbaren molekularen Daten. Der Identifikation phylogenetisch informativer Merkmale der Otolithen soll besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden, da Otolithen niemals zuvor in phylogenetischen Analysen verwendet worden sind. Separate phylogenetische Analysen (parsimony, maximum-likelihood, Bayesian) sind geplant für (i) den morphologischen Datensatz, (ii) den morphologischen Datensatz in Kombination mit molekularen Daten, und (iii) indem weitere molekulare Daten von Taxa, die im morphologischen Datensatz nicht enthalten sind, hinzugefügt werden. Die Diversifizierung aller untersuchten Taxa wird dann, unter Verwendung der stratigraphischen Alter der Fossilien, anhand von Tip-dating analysiert. Traditionelle phylogenetische Datierungen nutzen Fossilien nur als Kalibrierungspunkte, d.h. die Fossilien selbst gehen nicht in die Bäume ein. Tip-dating bietet den Vorteil, dass die morphologischen Merkmale der Fossilien gemeinsam mit dem Alter der Fossilien in die Berechnung der Bäume eingehen, und dass außerdem die Daten der Fossilien mit molekularen Daten sowie mit morphologischen Datensätzen rezenter Arten kombiniert werden. Es ist zu erwarten, dass die Anwendung von Tip-dating zu vollkommen neuen Einsichten zur Evolutionsgeschichte und zeitlichen Diversifizierung der Grundeln führt. Mehrere Arbeitsgruppen forschen derzeit an der molekularen Phylogenie und der Evolution der Grundeln, aber ohne Einbeziehung der fossilen Taxa. Die hier vorgeschlagene Kombination aus Datensätzen basierend auf der Untersuchung von fossilen und rezenten Arten verspricht, dieses Wissenschaftsfeld signifikant voranzubringen. Darüber hinaus wird dieses Projekt eine der ersten großen Tip-dating Studien sein und allein schon aus diesem Grund sehr viel Aufmerksamkeit erlangen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen