Bedrohte Überlebende
Die Fossilien von Amphibien, zu denen Frösche, Salamander und Kriechtiere gehören, reichen über 350 Millionen Jahre zurück. Doch diese Langzeitüberlebenden sind nun vom Aussterben bedroht als Folge von Umweltstörungen, Lebensraumverlust und Klimawandel.
Amphibien reagieren äußerst empfindlich auf ihre Umweltbedingungen, und genau diese Empfindlichkeit macht sie so anfällig. Es wurde geschätzt, dass ein Drittel oder mehr der lebenden Amphibien sind vom Aussterben bedroht.
Ein Vorteil der Komplexität?
In ihrem Überlebenskampf können einige Amphibien aufgrund ihres komplexen Lebenszyklus einen Vorteil haben. Alle Amphibien beginnen ihren Lebenszyklus mit einem Ei. Einige durchlaufen jedoch ein Larvenstadium, bevor sie sich in ein erwachsenes Tier verwandeln. Diejenigen mit den komplexesten Lebenszyklen verwandeln sich von einer Wasserlarve in ein erwachsenes Landtier.
Arten mit komplexen Lebenszyklen haben die genetische und entwicklungsmäßige Fähigkeit ihre Anatomie und Ökologie im Laufe ihres Lebens radikal verändern. Könnte diese Fähigkeit zur Veränderung diesen Arten helfen, sich an eine sich rasch verändernde Umwelt anzupassen?
Das Labor der Evolution
Das im Jahr 2022 gestartete Meta-Morphosis-Projekt beantwortet diese Frage anhand eines Experiments, das sich über Hunderte von Millionen Jahren erstreckt hat: die Evolution der Salamander. Salamander sind sehr vielfältig, sowohl was die Komplexität ihres Lebenszyklus als auch die Anzahl ihrer Arten betrifft. Indem wir untersuchen, wie Salamander im Laufe der Evolution auf Umweltveränderungen reagiert haben, können wir prüfen, ob Salamander mit komplexeren Lebenszyklen einen Vorteil haben.
Wenn ein komplexer Lebenszyklus einen Vorteil darstellt, sollte eine Zunahme der Komplexität des Lebenszyklus mit einer Zunahme der Vielfalt korreliert sein. Umgekehrt sollte eine Abnahme der Komplexität des Lebenszyklus mit einer Abnahme der Anzahl neuer Arten im Laufe der Zeit korreliert sein.
Ziele des Projekts
Um diese Hypothesen zu prüfen, verfolgt das Meta-Morphose-Projekt fünf Hauptziele, die mehrere Bereiche der Biologie einbeziehen.
Wir bauen ein umfassendes und vernetzter Datensatz über Salamander, einschließlich:
- Aufbau einer Sammlung von über 2000 Phänotypen, die die morphologische Vielfalt zwischen den Arten und die Entwicklung innerhalb eines Individuums widerspiegeln.
- Aufbau eines funktionalen Datensatzes für mehr als 70 Arten, der die Vielfalt der Ernährungsstrategien in verschiedenen Lebensstadien widerspiegelt.
- Erstellen Sie einen Datensatz zu Merkmalen, Erhaltungszustand und Umwelt.
Wir etablieren die Muster der Formularfunktion die Beziehungen zwischen den Arten während der gesamten Entwicklung, einschließlich:
- Prüfung, ob und wie sich Larvenstadien in Morphologie und Funktion mit erwachsenen Tieren überschneiden.
- Nutzung von Korrelationen zwischen Larven- und Erwachsenenstadien bei verschiedenen Arten zur Interpretation der Form in einem funktionalen Kontext.
Wir untersuchen, ob die Komplexität des Lebenszyklus es Salamandern ermöglicht, sich als Reaktion auf Umweltveränderungen auf Populationsebene morphologisch zu verändern. Für jede Population verwenden wir feinkörnige und räumlich explizite Daten zur Bewertung:
- Variabilität unter verschiedenen Umwelt- und Klimabedingungen für Salamander mit unterschiedlichen Lebenszyklen.
- Modularität und Evolvierbarkeit (das Ausmaß, in dem verschiedene Teile des Organismus unabhängig voneinander variieren und sich somit weiterentwickeln können).
Wir untersuchen, ob Variationen im Lebenszyklus die morphofunktionelle Vielfalt über lange Zeiträume hinweg begünstigt haben, unter anderem:
- Rückschlüsse auf die Funktion von Fossilien unter Verwendung der zuvor festgelegten Form-Funktions-Beziehungen.
- Rekonstruktion der Evolution der Metamorphose und ihrer Auswirkungen auf die Diversifizierung.
Wir integrieren alle Daten, die wir aus den vorangegangenen Bereichen erhalten, um die künftige biologische Vielfalt auf der Grundlage des Lebenszyklus vorherzusagen. Dies beinhaltet:
- Bewertung der Frage, ob europäische Salamanderarten mit einem komplexen Lebenszyklus in den letzten 50 Jahren besser in der Lage waren, sich an veränderte Umweltbedingungen anzupassen.
- Erstellung von Prognosen über die Fähigkeit von Salamanderarten, sich weltweit an veränderte Umweltbedingungen anzupassen.
Anhand dieser Daten und Vorhersagen entwickeln wir Prioritäten für die Erhaltung der Arten, die am meisten vom Aussterben bedroht sind.
Mehr über das Projekt erfahren Sie in diesem Dokumentarfilm von Patricia Teixidor mit Interviews des Metamorphose-Teams und einem Blick hinter die Kulissen der Sammlungen und wissenschaftlichen Labors des Naturhistorischen Museums Bern.