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How to make a limb: a new insight using three-dimensional synchrotron palaeohistology

Projektbeschreibung

Wie Gliedmaßen das Leben an Land veränderten

Die vierbeinigen Tiere, die als erste an Land gingen, waren erfolgreich, wo andere Fische scheiterten. Die Tetrapoden hatten Gliedmaßen nicht nur zum Laufen, sondern für lebenswichtige Funktionen wie die Produktion von Blutzellen. Durch diese Anpassung konnten sie sich in verschiedenen Umgebungen ausbreiten. Anders als die Fische, die sich nicht an Land anpassen konnten. Doch mit traditionellen Methoden können diese komplexen Veränderungen nur schwer erklärt werden. Das Geheimnis soll nun im ERC-finanzieren Projekt LimbEvolution gelüftet werden, indem hochmoderne 3D-Bildgebung und Simulationen eingesetzt werden. Konkret wird erforscht, wie sich Gliedmaßen zu drei Segmenten entwickelten, wie die Produktion der Blutzellen in die Knochen verlagert wurde und welchen Anteil diese Veränderungen am Erfolg der Tetrapoden an Land hatten.

Ziel

Tetrapods, i.e. four-limbed animals, are the only backboned animals to have truly conquered the land, and have achieved worldwide distribution in a wide range of environments. Several fish groups have attempted to colonise terrestrial habitats (e.g. mudskippers among ray-finned fish; lungfish among lobe-finned fish) but only tetrapods were able to initiate a large-scale radiation. What is the key to this success? Our limb skeletons have obviously played a crucial part, by allowing us to walk and support our weight outside of the water, but that is not their only function. For example, at some point during the early evolution of tetrapods, the haematopoietic (blood cell-producing) tissue transferred to the bone marrow; it has been suggested that this protected the production of blood cells from UV radiation and made it more efficient. This extraordinary multifunctionality evolved through successive microanatomical innovations, beginning 400 million years ago. The underlying reasons and processes are still unclear, partly because traditional palaeontological techniques have not been able to uncover the crucial changes in 3D microarchitecture from fin to limb. I will overcome these limitations using a novel cross-disciplinary approach based on state-of-the-art, three-dimensional, tomographic imaging techniques at high resolution. I will combine 3D modelling with virtual simulations of biomechanical stress, evidence of biomarkers and functional genomics to provide the first comprehensive picture of three major steps in the limb evolution: 1) the shaping of our limb into three segments, 2) the origin of blood-cell production in limb bones, and 3) the role of ossified mineralised ends in the exceptional locomotor radiations of tetrapods. This project will illuminate the process by which our limb skeletons became, not just structural props and locomotory levers, but essential powerhouses of cell manufacture without which we cannot survive.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Alle im Rahmen dieses Finanzierungsinstruments finanzierten Projekte anzeigen

Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) ERC-2023-COG

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Gastgebende Einrichtung

UPPSALA UNIVERSITET
Netto-EU-Beitrag
€ 1 856 316,00
Adresse
VON KRAEMERS ALLE 4
751 05 Uppsala
Schweden
Region
Östra Sverige Östra Mellansverige Uppsala län
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 1 856 316,00

Begünstigte (1)