Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Viel Auge für wenig Licht

05.04.2004


Deutsch-tschechisches Forscherteam entdeckt eine ungewöhnliche Zusammenstellung von Lichtsinneszellen bei unterirdisch lebenden Nagetieren


Abb. 1: Dieser im Labor gehaltene Graumull lässt sich auch oberirdisch blicken, so dass man die großen Grabezähne gut erkennen kann.
Bild: Hynek Burda, Universität Duisburg-Essen



Ein Forscherteam vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt, der Universität Duisburg-Essen sowie von der Prager Karls-Universität hat jetzt entdeckt, dass die Augen unterirdisch lebender afrikanischer Mulle (Sandgräber), entgegen bisherigen Annahmen, eine recht normal entwickelte Netzhaut besitzen mit einem hohen Anteil einer bestimmten Form von Lichtsinneszellen, den so genannten Zapfen. Diese sind eigentlich für das Sehen bei Tageslicht zuständig, und ihr Nutzen in der lichtlosen Welt der Mulle ist für die Wissenschaftler daher äußerst rätselhaft. Während bei anderen Säugetieren, wie auch den Menschen, ein grün-empfindliches Zapfenpigment dominiert, enthalten die meisten Zapfen der Mulle ein blau-empfindliches Sehpigment. Die Dichte der für das Dämmerungs- und Nachtsehen zuständigen Lichtsinneszellen, der Stäbchen, ist bei den Mullen viel geringer als bei oberirdisch lebenden Nagern. Diese im European Journal of Neuroscience im März 2004 veröffentlichten Befunde stellen die gängigen Vorstellungen vom Sehorgan unterirdisch lebender Säuger in Frage.



Bemerkenswert viele Säugetiere sind während der Evolution zu einer vollständig oder teilweise unterirdischen Lebensweise übergegangen - fast 300 Arten von Nagetieren, Insektenfressern und Beuteltieren. Vermutlich als evolutionäre Anpassung an den lichtlosen Lebensraum besitzen die meisten dieser unterirdisch lebenden Arten zurückgebildete kleine Augen; viele werden als blind erachtet. Die afrikanischen Mulle (Sandgräber, Bathyergidae) gehören zu jenen Nagern, die nach gegenwärtigem Kenntnisstand ihr Leben vollständig im Untergrund verbringen. Die Tiere ernähren sich von Wurzeln und Knollen, zu denen sie Suchgänge graben, und ziehen auch ihre Jungen unterirdisch auf. Die Augen sind klein, je nach Art 1,5 bis 2,5 Millimeter im Durchmesser. Leo Peichl vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt/Main, Pavel Nemec von der Prager Karls-Universität und Hynek Burda von der Universität Duisburg-Essen haben die Augen von drei Arten, dem Graumull Cryptomys anselli, dem Riesengraumull C. mechowi und dem Nacktmull Heterocephalus glaber, genauer untersucht und dabei Erstaunliches gefunden.

Die Netzhaut (Retina) der Augen war anatomisch normal entwickelt und zeigte keine auffälligen Rückbildungen. Im Gegenteil: Die Forscher fanden einen ungewöhnlich hohen Anteil von zehn Prozent Zapfen unter den Lichtsinneszellen. Nachtaktive oberirdisch lebende Nager wie Ratte und Maus haben einen Zapfenanteil von nur ein bis drei Prozent - was nicht verwundert, denn bei Mond- bzw. Sternenlicht sprechen diese Sinneszellen noch nicht an. Selbst die meisten tagaktiven Säugetiere kommen mit fünf bis zwanzig Prozent Zapfen aus. Warum sollten die im Dauerdunkel lebenden Mulle so hoch in die Zapfen investieren, die doch nur bei Tageslicht aktiv sind? Die Mehrheit der Lichtsinneszellen sind bei allen nachtaktiven und den meisten tagaktiven Säugetieren die Stäbchen, die für das Sehen bei geringen Helligkeiten zuständig sind. Hier erweisen sich die Mulle als weniger gut ausgestattet: Ihre Stäbchendichte ist nur ein Viertel so hoch wie etwa die der Maus. Warum sparen die Mulle ausgerechnet an den lichtempfindlicheren Stäbchen?

Eine weitere Überraschung erlebten die Forscher, als sie die Sehpigmente der Zapfen untersuchten. In der Regel enthält die Netzhaut der meisten Säuger zwei spektrale Zapfentypen: zu etwa 90 Prozent sind es grünempfindliche Zapfen, lediglich 10 Prozent sind blauempfindlich. Das ermöglicht ein passables, so genanntes dichromatisches Farbensehen. Bei den Mullen hingegen enthalten etwa 90 Prozent der Zapfen das blauempfindliche Sehpigment, die übrigen 10 Prozent sind reine Grün-Zapfen. Die Mulle sind die ersten Säugetiere, bei denen eine solch radikale Umkehr des Mischungsverhältnisses von grünem und blauem Zapfenpigment beobachtet wurde.

Keine dieser bei den Mullen gefundenen Besonderheiten (hoher Anteil an Blau-Zapfen, geringe Anzahl an Stäbchen) passt zur These vom generellen Rückbau der Netzhaut in Anpassung an den lichtlosen unterirdischen Lebensraum. Evolutionsbiologen gehen nämlich davon aus, dass nicht gebrauchte Strukturen abgebaut werden, weil sie unnötig Stoffwechselenergie kosten - Überflüssiges leistet sich die Natur nicht. Eher würde man diese Besonderheiten also als Spezialisierungen für besondere visuelle Aufgaben interpretieren. Was diese Sehleistungen sein könnten, müssen zukünftige Verhaltensversuche und Freilandstudien zeigen. Vielleicht verlassen die Tiere doch ab und zu ihre unterirdischen Lebensräume? Noch weiß man zu wenig über die visuellen Herausforderungen und Leistungen der Mulle. Die Hypothese der generellen, konvergenten Reduktion des Sehorgans bei unterirdisch lebenden Säugern steht jetzt jedenfalls auf dem Prüfstand.

Originalveröffentlichung:

Leo Peichl, Pavel Nemec und Hynek Burda
Unusual cone and rod properties in subterranean African


Weitere Informationen erhalten Sie von:

Prof. Dr. Leo Peichl
Max-Planck-Institut für Hirnforschung, Frankfurt/Main
Tel.: +49 69 96769-348
Fax: +49 69 96769-206
E-Mail: peichl@mpih-frankfurt.mpg.de

Dr. Andreas Trepte | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de/instituteProjekteEinrichtungen/institutsauswahl/hirnforschung/index.html
http://www.mpg.de/bilderBerichteDokumente/dokumentation/pressemitteilungen/2004/

Weitere Berichte zu: Lichtsinneszelle Netzhaut Säugetier Zapfen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Bakterieller Untermieter macht Blattnahrung für Käfer verdaulich
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

nachricht Neues Werkzeug für gezielten Proteinabbau
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte