Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Die Farbspiele des Tintenfischs

06.08.2014

Max-Planck-Forscher untersuchen die Farbwellen von Metasepia tullbergi

Manche Kopffüßler sind Meister des Farbspiels: Sie können nicht nur ihre Hautfarbe an die unmittelbare Umgebung anpassen und sich so vor Feinden tarnen. Sie produzieren auch über ihren Körper wandernde Farbwellen, beispielsweise beim Paarungs- und Jagdverhalten. Was die Tiere mit diesen dynamischen Mustern ausdrücken wollen, ist bislang noch unbekannt. Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt haben nun mit Metasepia tullbergi eine Tintenfisch-Art entdeckt, an der sich die Entstehung der Farbwellen gut untersuchen lässt. Sie haben dabei wichtige Eigenschaften der Wellen analysiert und können dadurch auf mögliche zugrunde liegende Nervenzell-Netzwerke schließen.


Der Tintenfisch Metasepia tullbergi ist nicht nur bunt, er kann sogar Farbwellen auf seiner Haut erzeugen.

© Stephan Junek


Metasepia tullbergi macht seinem englischen Namen alle Ehre: "Paintpot Cuttlefish" oder Farbtopf-Tintenfisch.

© Stephan Junek

Die zu den Tintenfischen gehörenden Kalmare, Kraken und Sepien können ihre Farbe innerhalb kürzester Zeit verändern. Ihre Haut enthält Millionen elastischer Pigmentzellen, so genannter Chromatophoren, die von Muskelzellen umgeben sind. Ziehen sich die Muskeln zusammen, verkleinern sie die Pigmentzellen und die Färbung verschwindet. Entspannen sich die Muskeln, färbt sich die Haut an dieser Stelle. Auf diese Weise können die Tiere verschiedenste Farbmuster erzeugen, darunter auch dunkle Balken, die über die Mantelregion des Tieres laufen. Diese im Englischen auch „passing clouds“ genannten Farbwellen entstehen durch die Aktivierung vieler miteinander verschalteter Pigmentzellen.

Der Tintenfisch Metasepia tullbergi stammt aus tropischen Gewässern. Er hat sich als idealer Modellorganismus zur Untersuchung wellenförmiger Farbmuster herausgestellt, da er sich nur langsam bewegt und sehr häufig solche Muster produziert. Mit Hilfe von Hochgeschwindigkeitskameras, die bis zu 100 Bilder pro Sekunde aufnehmen, haben die Forscher des Max-Planck-Instituts für Hirnforschung auf jeder Körperhälfte vier Regionen des Tintenfisch-Mantels identifiziert. Die in den insgesamt acht Regionen gebildeten Farbwellen laufen in unterschiedlicher Richtung über den Körper und überqueren dabei nicht die Grenzen zu benachbarten Arealen. Metasepia kann diese Regionen auf unterschiedliche Weise miteinander kombinieren und so verschiedene Farbspiele erzeugen.

Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Wellen kann um den Faktor 6 variieren. Alle gleichzeitig produzierten Wellen sind jedoch gleich schnell. Die Wellenlänge stimmt ungefähr mit der Wegstrecke ihrer Ausbreitung überein, so dass normalerweise in jeder Region immer nur ein Balken erscheint. Gleichzeitig aktive Regionen sind zudem perfekt synchronisiert – die Balken erreichen also exakt zur selben Zeit die Grenze ihrer Region. Die Forscher haben darüber hinaus beobachtet, dass die Farbmuster an einer Stelle verschwinden und an anderer Stelle wieder auftauchen können. Dieser wie ein Blinken wirkende Effekt beruht auf einem kurzzeitigen Verblassen des Balkens. Die scheinbar verschwundene Welle läuft folglich unsichtbar weiter und taucht dann wieder auf.

Die Ergebnisse der Frankfurter Wissenschaftler deuten darauf hin, dass die Farbwellen nicht von den Nervenzellen im Mantel des Tintenfischs produziert werden, die die dortige Muskulatur steuern. Stattdessen sind wahrscheinlich übergeordnete Nervenzellen dafür verantwortlich und bilden so genannte Zentrale Mustergeneratoren.  Solche Netzwerke können rhythmische und damit wellenförmige Aktivität erzeugen.

„Drei Arten von Netzwerken sind in der Lage, Wellen hervorzurufen, wie sie über den Körper von Metasepia tullbergi laufen. Aufgrund der beobachteten Eigenschaften der Farbmuster können wir eines der möglichen Netzwerke ausschließen“, erklärt Gilles Laurent, Direktor am Max-Planck-Institut in Frankfurt. Welchen der beiden verbleibenden Schaltkreise der Tintenfisch tatsächlich besitzt, können die Forscher anhand der Verhaltensuntersuchungen nicht bestimmen. Sobald aber weitere Analysen auf ein bestimmtes Netzwerk hindeuten, können die Ergebnisse helfen, seine Verschaltung und die biophysikalischen Eigenschaften aufzudecken.

Ansprechpartner 

Prof. Gilles Laurent

Max-Planck-Institut für Hirnforschung, Frankfurt am Main

Telefon: +49 69 850033-2001
Fax: +49 69 850033-2102

 

Originalpublikation

 
Andres Laan, Tamar Gutnick, Michael J. Kuba, and Gilles Laurent
Behavioral analysis of cuttlefish traveling waves and its implications for neural control
Current Biology, 4 August 2014 (DOI: 10.1016/j.cub.2014.06.027)

Prof. Gilles Laurent | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de/8330866/farbwellen_tintenfisch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Immunabwehr ohne Kollateralschaden
23.01.2017 | Universität Basel

nachricht Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens
23.01.2017 | Verband Biologie, Biowissenschaften und Biomedizin in Deutschland e.V.

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: Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

An Bord einer Höhenforschungsrakete wurde erstmals im Weltraum eine Wolke ultrakalter Atome erzeugt. Damit gelang der MAIUS-Mission der Nachweis, dass quantenoptische Sensoren auch in rauen Umgebungen wie dem Weltraum eingesetzt werden können – eine Voraussetzung, um fundamentale Fragen der Wissenschaft beantworten zu können und ein Innovationstreiber für alltägliche Anwendungen.

Gemäß dem Einstein’schen Äquivalenzprinzip werden alle Körper, unabhängig von ihren sonstigen Eigenschaften, gleich stark durch die Gravitationskraft...

Im Focus: Quantum optical sensor for the first time tested in space – with a laser system from Berlin

For the first time ever, a cloud of ultra-cold atoms has been successfully created in space on board of a sounding rocket. The MAIUS mission demonstrates that quantum optical sensors can be operated even in harsh environments like space – a prerequi-site for finding answers to the most challenging questions of fundamental physics and an important innovation driver for everyday applications.

According to Albert Einstein's Equivalence Principle, all bodies are accelerated at the same rate by the Earth's gravity, regardless of their properties. This...

Im Focus: Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens

Am 24. Januar 1917 stach Heinrich Klebahn mit einer Nadel in den verfärbten Belag eines gesalzenen Seefischs, übertrug ihn auf festen Nährboden – und entdeckte einige Wochen später rote Kolonien eines "Salzbakteriums". Heute heißt es Halobacterium salinarum und ist genau 100 Jahre später Mikrobe des Jahres 2017, gekürt von der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM). Halobacterium salinarum zählt zu den Archaeen, dem Reich von Mikroben, die zwar Bakterien ähneln, aber tatsächlich enger verwandt mit Pflanzen und Tieren sind.

Rot und salzig
Archaeen sind häufig an außergewöhnliche Lebensräume angepasst, beispielsweise heiße Quellen, extrem saure Gewässer oder – wie H. salinarum – an...

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Hybride Eisschutzsysteme – Lösungen für eine sichere und nachhaltige Luftfahrt

23.01.2017 | Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wie der Nordatlantik zum Wärmepirat wurde

23.01.2017 | Geowissenschaften

Immunabwehr ohne Kollateralschaden

23.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

23.01.2017 | Physik Astronomie