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 Zirkuläre RNA wird in Proteine übersetzt
24.03.2017 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

nachricht Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen
24.03.2017 | Universität Bayreuth

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: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise