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Forschende des Museums für Naturkunde Berlin untersuchten die Entwicklung der Wirbels?ule von vierbeinigen Wirbeltieren anhand eines gro?en Datensatzes moderner und fossiler Wirbeltiere. Einbezogen wurden neue Daten des 300 Millionen Jahre alten Reptils Mesosaurus?tenuidens. Obwohl Wirbeltiere extrem vielf?ltige K?rperformen und Lebensweisen haben, sind die Verkn?cherungsmuster der Wirbels?ule viel einheitlicher als erwartet. Die Studie ist ein weiteres gro?artiges Beispiel dafür, wie Daten von Fossilien und modernen Tieren zusammengeführt werden k?nnen, um die Evolution von K?rperbaupl?nen zu verstehen. Die Ergebnisse sind in Scientific Reports ver?ffentlicht.

Die Wirbels?ule ist das charakteristische und namensgebende Merkmal der Wirbeltiere. Allgemein versteht man die zugrundeliegenden Mechanismen der Entwicklung der Wirbels?ule w?hrend der Embryonalentwicklung und das Zusammenspiel mit der Evolution verschiedener Wirbeltier-Baupl?ne bereits recht gut, doch einige entscheidende Teile dieser Entwicklungsgeschichte blieben bisher r?tselhaft. Forschende des Museums für Naturkunde Berlin und der Humboldt-Universit?t zu Berlin fanden nun neue Puzzlesteine für die Komplettierung dieser Entwicklungsgeschichte.

Dazu schaute sich Antoine Verrière, Pal?ontologe und Erstautor der Studie (Humboldt-Universit?t zu Berlin /Museum für Naturkunde), die im Rahmen seiner Doktorarbeit am Museum durchgeführt wurde, zuerst au?ergew?hnlich gut erhaltene Fossilien des Reptils Mesosaurus?tenuidens an. Mesosaurier waren die ersten Reptilien, die sich nach dem Landgang erneut an das Leben im Wasser angepasst haben. Mit ihrer langen Schnauze und kr?ftigen Schwimmschw?nzen lebten Mesosaurier in einem Binnenmeer des Superkontinents Pang?a.

"Bei einigen jungen Exemplaren beobachteten wir, dass die Neuralb?gen, das hei?t die stachelartigen Forts?tze auf den Wirbeln, sich im Laufe des Wachstums der Tiere vom Kopf zum Schwanz hin schlossen, ?hnlich wie bei einem Rei?verschluss. Wir wollten verstehen, wie dieses Muster in die Evolutionsgeschichte der Landwirbeltiere passt, stellten aber schnell fest, dass es nur wenig 金贝棋牌 darüber gab. Also beschlossen wir, dies selbst zu erforschen!"

Das Team untersuchte vier der wichtigsten Entwicklungsschritte in der Verkn?cherung der Wirbels?ule: (1) die Verkn?cherung des Wirbelzentrums, d.h. des Hauptk?rpers eines Wirbels, (2) die Verkn?cherung der paarigen Neuralb?gen, (3) die Verschmelzung der zun?chst paarig angelegten Neuralbogenelemente zu einem einzigen Element und (4) die Verschmelzung der Neuralb?gen mit dem Zentrum. Mit Hilfe statistischer Modelle konnten die Forschenden rekonstruieren, wie sich diese verschiedenen Muster im Laufe der rund 300 Millionen Jahre langen Evolutionsgeschichte der Landwirbeltiere ver?nderten und welches Entwicklungsmuster der gemeinsame Vorfahr aller Landwirbeltiere hatte.

"Am meisten überraschte uns, dass diese Muster in den letzten 300 Millionen Jahren relativ stabil waren", so Mitautor Prof. J?rg Fr?bisch, Professor für Pal?ontologie und Evolution (Humboldt-Universit?t zu Berlin / Museum für Naturkunde).

"Lebende und ausgestorbene vierfü?ige Wirbeltiere sind enorm vielf?ltig in Bezug auf ihre K?rperformen und Lebensweisen. Die Elemente ihrer Wirbels?ulen sind in komplexen Einheiten organisiert, die sich zwischen den Gruppen innerhalb der vierfü?igen Wirbeltiere stark unterscheiden. Dennoch sind die Verkn?cherungsmuster viel einheitlicher, als es die gro?e morphologische Vielfalt erwarten l?sst."

Obwohl die untersuchten Muster w?hrend der gesamten Evolution relativ stabil waren, traten einige Abweichungen auf. Vor allem V?gel, S?ugetiere und Schuppenkriechtiere (Echsen und Schlangen) entwickelten jeweils ihre eigenen spezifischen Formen der Wirbelverkn?cherung. Innerhalb dieser Gruppen waren die Muster wieder erstaunlich stabil.

"Strau?e und M?wen zum Beispiel haben eine sehr unterschiedliche Anatomie und Lebensweise, aber ihre Wirbels?ulen verkn?chern auf ?hnliche Weise. Dies zeigt, dass zwischen den Hauptlinien der Landwirbeltiere einige Ver?nderungen zu beobachten sind, aber innerhalb jeder der Hauptlinien die Wirbels?ulenentwicklung wiederum ziemlich stabil blieb", so Mitautorin Prof. Nadia Fr?bisch, Professorin für Entwicklung und Evolution (Humboldt-Universit?t zu Berlin / Museum für Naturkunde).

"Unsere Studie ist ein weiteres gro?artiges Beispiel dafür, wie Daten von Fossilien und modernen Tieren zusammengeführt werden k?nnen, um ein viel tieferes Bild von der Entwicklung und Evolution der wichtigsten K?rperstrukturen zu erhalten", sagt Antoine Verrière.

Publikation

Verrière A., N.B. Fr?bisch und J. Fr?bisch (2022) Regionalization, constraints, and the ancestral ossification patterns in the vertebral column of amniotes. Scientific Reports. DOI: 10.1038/s41598-022-24983-z.

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Dr. Antoine Verrière,
Museum für Naturkunde
Leibniz-Institut für Evolutions- und Biodiversit?tsforschung und
Institut für Biologie

Tel.: 030 8891408415
antoine.verriere@mfn.berlin