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 „Spionieren“ der versteckten Geometrie komplexer Netzwerke mit Hilfe von Maschinenintelligenz
08.12.2017 | Technische Universität Dresden

nachricht Die Zukunft der grünen Gentechnik
08.12.2017 | Max-Planck-Institut für Biochemie

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: Stabile Quantenbits

Physiker aus Konstanz, Princeton und Maryland schaffen ein stabiles Quantengatter als Grundelement für den Quantencomputer

Meilenstein auf dem Weg zum Quantencomputer: Wissenschaftler der Universität Konstanz, der Princeton University sowie der University of Maryland entwickeln ein...

Im Focus: Realer Versuch statt virtuellem Experiment: Erfolgreiche Prüfung von Nanodrähten

Mit neuartigen Experimenten enträtseln Forscher des Helmholtz-Zentrums Geesthacht und der Technischen Universität Hamburg, warum winzige Metallstrukturen extrem fest sind

Ultraleichte und zugleich extrem feste Werkstoffe – poröse Nanomaterialien aus Metall versprechen hochinteressante Anwendungen unter anderem für künftige...

Im Focus: Geburtshelfer und Wegweiser für Photonen

Gezielt Photonen erzeugen und ihren Weg kontrollieren: Das sollte mit einem neuen Design gelingen, das Würzburger Physiker für optische Antennen erarbeitet haben.

Atome und Moleküle können dazu gebracht werden, Lichtteilchen (Photonen) auszusenden. Dieser Vorgang verläuft aber ohne äußeren Eingriff ineffizient und...

Im Focus: Towards data storage at the single molecule level

The miniaturization of the current technology of storage media is hindered by fundamental limits of quantum mechanics. A new approach consists in using so-called spin-crossover molecules as the smallest possible storage unit. Similar to normal hard drives, these special molecules can save information via their magnetic state. A research team from Kiel University has now managed to successfully place a new class of spin-crossover molecules onto a surface and to improve the molecule’s storage capacity. The storage density of conventional hard drives could therefore theoretically be increased by more than one hundred fold. The study has been published in the scientific journal Nano Letters.

Over the past few years, the building blocks of storage media have gotten ever smaller. But further miniaturization of the current technology is hindered by...

Im Focus: Successful Mechanical Testing of Nanowires

With innovative experiments, researchers at the Helmholtz-Zentrums Geesthacht and the Technical University Hamburg unravel why tiny metallic structures are extremely strong

Light-weight and simultaneously strong – porous metallic nanomaterials promise interesting applications as, for instance, for future aeroplanes with enhanced...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Innovative Strategien zur Bekämpfung von parasitären Würmern

08.12.2017 | Veranstaltungen

Hohe Heilungschancen bei Lymphomen im Kindesalter

07.12.2017 | Veranstaltungen

Der Roboter im Pflegeheim – bald Wirklichkeit?

05.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Papstar entscheidet sich für tisoware

08.12.2017 | Unternehmensmeldung

Natürliches Radongas – zweithäufigste Ursache für Lungenkrebs

08.12.2017 | Unternehmensmeldung

„Spionieren“ der versteckten Geometrie komplexer Netzwerke mit Hilfe von Maschinenintelligenz

08.12.2017 | Biowissenschaften Chemie