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Wissen und Technik - 10.05.2019

Die Farben der Dunkelheit

Wirbeltiere sind bei wenig Licht eigentlich farbenblind. Doch gerade in der Tiefsee gibt es Fische, bei denen es ganz schön bunt zugeht.

Weltrekordhalter bei den Farbsenseh-Genen: der Silberkopf

Nachts sind alle Katzen grau. Oder, etwas korrekter formuliert: Menschen und die meisten Wirbeltiere sind im Dunkeln farbenblind. Bei Tiefseefischen haben Forscher nun aber Ausnahmen entdeckt. Eine Besonderheit im Erbgut ermögliche es ihnen, unterschiedliche Lichtsignale von Leuchtorganen wahrzunehmen, berichten Forscher um Walter Salzburger von der Universität Basel im Fachmagazin «Science». Sie haben mehr als 100 Genome von Fischen analysiert, darunter von vielen, die in der Tiefsee leben.

Monochrome Stäbchen

Fische in den Tiefen der Meere leben eigentlich in absoluter Dunkelheit. Farbwahrnehmung aber funktioniert meist nur bei Tageslicht – über das Zusammenspiel unterschiedlicher Sehpigmente in den Zapfenzellen der Netzhaut. Die Zellen reagieren jeweils auf eine bestimmte Lichtwellenlänge, beim Menschen zum Beispiel auf den roten, grünen und blauen Anteil.

Die wenigen Lichtteilchen im Dunkeln werden nur von den besonders lichtempfindlichen Stäbchenzellen erfasst.

Für Wissenschaftler vergleichbar mit dem Cover des „Rolling Stone“ für Musiker: die eigene Forschung auf der Titelseite von…

Diese enthalten nur eine einzige Form des Sehpigments Rhodopsin. Die meisten Fische dort sähen ihre Welt nur in Blautönen, erklärt Mitautorin Fanny de Busserolles von der University of Queensland. Zumindest bei einigen der bis in rund 1500 Meter unter der Meeresoberfläche lebendenden Tiefseefisch-Spezies ist das anders, berichten die Forscher nun: 13 der von ihnen untersuchten Arten verfügen über mehrere Gene für Rhodopsin.

Gebrauchen können sie ihre Sehfähigkeit, weil zahlreiche Tiefseetiere Lichtsignale zur Kommunikation abgeben und teilweise Leuchtorgane auch für die Jagd zu nutzen scheinen.

Silberkopf, aber vielfarbig

Beim Silberkopf (Diretmus argenteus) gebe es 38 solche Rhodopsin-Gen-Kopien und zudem zwei weitere Opsine anderen Typs. «Damit ist der im Dunkeln lebende Silberkopf das Wirbeltier mit den am Abstand meisten Genen für Sehpigmente», so Salzburger. Zwar würden nicht alle tatsächlich in Proteine umgesetzt, aber wahrscheinlich nehme der Silberkopf viele verschiedene Farben wahr, vermuten die Forscher. Die Fähigkeit dazu könne den Fischen helfen, Beute und Feinde möglichst rasch anhand ihrer Lichtsignale zu unterscheiden.

Mit Computersimulationen und Experimenten an Rhodopsin-Proteinen im Labor zeigten die Forscher, dass die verschiedenen Rhodopsin-Genkopien jeweils die Wahrnehmung einer bestimmten Wellenlänge des Lichts im Bereich der sogenannten Biolumineszenz von Leuchtorganen ermöglichen. Biolumineszenz bezeichnet die Fähigkeit von Lebewesen, eigenständig oder mithilfe anderer Organismen Licht zu erzeugen. Mit den Leuchtorganen locken Fische der Tiefsee Beute an und kommunizieren mit Artgenossen, zudem lassen sich Feinde an ihrem charakteristischen Leuchten erkennen.

Die letzte fast unerforschte Gegend des Planeten

Die Erde ist eine Wasserwelt: 70 Prozent ihrer Oberfläche sind von Wasser bedeckt, 95 Prozent der Biosphäre des Planeten befinden sich in den Ozeanen – und der größte irdische Lebensraum ist die Tiefsee. Dennoch ist sie kaum mehr erforscht als die Weiten des Alls. Schätzungen zufolge könnte es noch Millionen unbekannte Arten in der Tiefsee geben. Erst seit einigen Jahrzehnten ist überhaupt bekannt, dass es dort Orte gibt, an denen Lebewesen ähnlich dicht und vielfältig vorkommen wie in den Tropen. (Annett Stein, dpa)

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