Wie die Schildkröte zu ihrem Panzer kam:
Neue DFG-finanzierte Emmy-Noether-Forschungsgruppe „Turtle Origins“ [02.06.26]
GEMEINSAME PRESSEMITTEILUNG
Naturkundemuseum Stuttgart und Universität Hohenheim
Unter der Leitung des Paläontologen Dr. Stephan Spiekman startet am Naturkundemuseum Stuttgart und an der Universität Hohenheim eine neue, von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) finanzierte Emmy-Noether-Forschungsgruppe.
Eine der großen offenen Fragen der Evolutionsbiologie ist, wie Schildkröten ursprünglich entstanden sind und wo sie im Stammbaum des Lebens einzuordnen sind. Eine neue, von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderte Emmy-Noether-Forschungsgruppe widmet sich nun speziell diesem Thema. Die Gruppe „Turtle Origins“ unter der Leitung von Dr. Stephan Spiekman ist am Staatlichen Museum für Naturkunde Stuttgart (SMNS) und an der Universität Hohenheim angesiedelt. Beide Einrichtungen arbeiten seit vielen Jahren eng und erfolgreich zusammen.
Evolution der Schildkröten und Anpassungen in der Körperstruktur
Schildkröten sind unter den Landwirbeltieren insofern einzigartig, als ihr knöcherner Panzer Rippen, Bauchrippen, Wirbel und Teile des Schultergürtels umfasst. Dies schützt zwar ihren Rumpf wirksam, macht ihn aber auch völlig unbeweglich. Diese Besonderheit erforderte grundlegende Anpassungen am restlichen Körper, darunter am Atmungssystem, am Schädel, am Hals und an den Gliedmaßen. „Diese Veränderungen und Anpassungen haben es den Schildkröten ermöglicht, mehr als 200 Millionen Jahre zu überleben“, so Dr. Stephan Spiekman. Bis vor kurzem war jedoch unklar, wie diese Transformation im Detail verlief, da entsprechende Fossilien, die diesen Übergang belegen, unbekannt waren. Erst neue Fossilienfunde der letzten 18 Jahre aus Deutschland und China ermöglichen es nun erstmals, diese Entwicklung im Detail zu untersuchen.
Ein umfassender Forschungsansatz
Das neue Projekt untersucht verschiedene Aspekte der Biologie früher Schildkröten, um ein Szenario für die Evolution ihres einzigartigen Körperbaus zu entwickeln. Es werden moderne bildgebende Verfahren wie hochauflösender Computertomographie (µCT-Scans), anatomische Analysen und Untersuchungen zu den evolutionären Verwandtschaftsbeziehungen zwischen frühen Schildkröten und anderen Reptilien aus dieser Zeit durchgeführt. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf Pappochelys rosinae aus der mittleren Trias bei Vellberg in Baden-Württemberg. Obwohl sie noch keinen Panzer hatte, zeigte sie bereits Merkmale, die sie als Bindeglied zwischen Schildkröten und anderen Reptilien ausweisen. Mithilfe hochauflösender Computertomographie sollen nun erstmals detaillierte 3D-Rekonstruktionen des Schädels und Skeletts von Pappochelys rosinae entstehen, die den Forschenden ermöglichen, genauere Analysen und Vergleiche zu anderen Reptilen durchzuführen.
Die Fossilien der Ur-Schildkröte Pappochelys rosinae befinden sich in der Sammlung des Naturkundemuseums Stuttgart und sind in der Ausstellung zu sehen.
Auch Fossilien weiterer früher Schildkröten wie der halbpanzrigen Odontochelys aus der späten Trias aus China und vollpanzrigen Proganochelys aus Deutschland werden untersucht. Deren 3D-Modelle werden später auch einer biomechanischen Analyse unterzogen, um mehr über ihre Lebensweise zu erfahren. Eine zentrale Frage der Forschenden ist, ob Pappochelys noch wie andere Reptilien mithilfe ihrer Rippen atmete oder ob sie – ähnlich wie heutige Schildkröten – diese Fähigkeit aufgrund ihrer breiten Rippen bereits verloren hatte.
Einordnung der Schildkröten im Stammbaum des Lebens
„Dank der neuen Untersuchungen und der entscheidenden neuen Erkenntnisse, die wir über die die frühesten Schildkröten gewinnen, werden wir ihren Platz im Stammbaum des Lebens neu bewerten können. Dies ist nach wie vor eine der größten ungelösten Fragen in der Systematik der Wirbeltiere. Die frühesten Vertreter der Schildkröten, wie Pappochelys, spielen dabei eine zentrale Rolle“, erklärt Dr. Stephan Spiekman. Ein Ziel ist, mit statistischen Methoden auch die Verwandtschaft zu anderen Reptilien aus Perm und Trias zu klären. Abschließend werden alle Ergebnisse mit Daten aus der Entwicklungsbiologie verglichen. Dies wird ein neues Gesamtbild über die Entstehung des Körperbaus der Schildkröte und der Entwicklung wichtiger Merkmale ermöglichen, einschließlich der Rekonstruktion des hypothetischen letzten gemeinsamen Vorfahren. „Die Forschung liefert damit neue Einblicke in einen der außergewöhnlichsten Fälle evolutionärer Innovation unter den Landwirbeltieren“, ergänzt der Paläontologe.
Förderung durch die DFG: Emmy-Noether-Programm
Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert die Emmy-Noether-Forschungsgruppe „Turtle Origins“ mit rund 1,5 Millionen Euro. Das Emmy-Noether-Programm richtet sich an besonders qualifizierte Nachwuchswissenschaftler und ermöglicht es ihnen, über einen Zeitraum von sechs Jahren eigenständig eine Forschungsgruppe zu leiten und sich so für eine Professur zu qualifizieren. Der Projektleiter, Dr. Stephan Spiekman, und sein Team werden mit Kollegen der Universitäten Tübingen und Erlangen sowie der Humboldt-Universität zu Berlin, dem Urwelt-Museum Oberfranken in Bayreuth und dem Institut für Wirbeltierpaläontologie und Paläoanthropologie (IVPP) in Peking (China) zusammenarbeiten.
HINTERGRUND: Naturkundemuseum Stuttgart
Das Staatliche Museum für Naturkunde Stuttgart ist ein zukunftsorientiertes Forschungs- und Kommunikationsinstitut. Seine wissenschaftlichen Sammlungen – Archive der Vielfalt - umfassen mehr als 12 Millionen Objekte. Das Museum erforscht die Evolution des Lebens, analysiert die Biodiversität verschiedener Ökosysteme und vermittelt Forschungsergebnisse an die breite Öffentlichkeit. www.naturkundemuseum-bw.de
HINTERGRUND: Universität Hohenheim
Gegründet im Jahr 1818 als Antwort auf verheerende Hungersnöte ist die Universität Hohenheim die älteste Universität Stuttgarts. Auch 200 Jahre später folgt die stark spezialisierte Universität ihrem Gründungsauftrag, durch Forschung und Lehre innovative Beiträge zur Lösung globaler Herausforderungen zu liefern. Sie ist heute Deutschlands Nr. 1 in Agrarforschung und Food Sciences sowie stark und einzigartig in Natur-, Wirtschafts-, Sozial- und Kommunikationswissenschaften. Die Universität Hohenheim lehrt und forscht u.a. zu Themen wie Bioökonomie, Nachhaltigkeit, Klimaschutz, Artenschutz, Ernährungssicherung oder alternative Energie- und Rohstoffquellen. www.uni-hohenheim.de
Links
Rekonstruktion der Ur-Schildkröte Pappochelys rosinae.
Urhebervermerk/Copyright: Rainer Schoch
- Video: Stephan Spiekman spricht über das Projekt „Turtle Origins“: https://youtube.com/shorts/MVZR8PrhPcw?feature=share (Urhebervermerk / Copyright: SMNS, Yannik Scheurer)
- Paläontologische Forschung am Naturkundemuseum Stuttgart: https://www.naturkundemuseum-bw.de/forschung/palaeontologie
- Fachgebiet Paläontologie an der Universität Hohenheim: https://palaeontologie.uni-hohenheim.de/
Dr. Stephan Spiekman leitet die Emmy-Noether-Forschungsgruppe „Turtle Origins“.
Urhebervermerk/Copyright: SMNS, Maximilian Schwarz
Modell der Ur-Schildkröte Proganochelys quenstedtii
Urhebervermerk:/ Copyright: SMNS, Zoe Pohl
Text: SMNS
Kontakt für Medien:
Kontakt:
Dr. Stephan Spiekman, Abteilung Paläontologie
Staatliches Museum für Naturkunde Stuttgart
Universität Hohenheim, Fachgebiet Paläontologie (190r)
Telefon ++49/(0)711/89 36/170
E-Mail: stephan.spiekman@smns-bw.de
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