Kategorie: Zoologie

Organismen können ihren Körper im Laufe ihres Lebens an ihre Umwelt anpassen. Diese Fähigkeit wird als morphologische Plastizität (von altgriechisch morphé „Gestalt, Form“, und lógos „Wort, Lehre, Vernunft, Sinn“) bezeichnet. Beim Menschen macht sich diese Fähigkeit als Muskelentwicklung aufgrund von sportlichen Tätigkeiten oder beim Bilden von Hautbräune aufgrund von Sonneneinstrahlung (Melaninproduktion).

Lange ging man davon aus, dass diese Anpassungsfähigkeit über individuelle Entwicklung vom juvenilen zum adulten Organismus sowie zwischen Geschlechtern konstant ist. Doch kürzlich tauchten Theorien auf, dass das Ausmaß der Plastizität sich über verschiedene Entwicklungsstadien und zwischen den Geschlechtern unterscheiden könnte. Da es keine empirische Forschung zu diesen Theorien gab, benutzte ich den Smaragdprachtbarsch (Pelvicachromis taeniatus), um diese Frage im Kontext mit durch Alarmstoffe ausgelösten morphologischen Veränderungen zu bearbeiten.

Alarmstoffe werden von verletzten Artgenossen passiv abgegeben, um vor Räubern zu warnen. Das Vorhandensein dieser Alarmstoffe löst nicht nur Verhaltensänderungen in Beutetieren aus, sondern führt langfristig auch zu morphologischen Anpassungen. In der Karausche (Carassisus carassius, Abbildung a) verändert sich bei der Anwesenheit dieser Alarmstoffe die gesamte Körperform, es bildet sich ein hochrückiger Körperbau (Abbildung b). Dadurch haben es die Raubtiere deutlich schwerer, die so ausgestatteten Karauschen in ihr Maul aufzunehmen und zu fressen. Dementsprechend bleiben hochrückigere Karauschen häufiger von Raubtieren verschont.

In meinen Versuchen setzte ich Vollgeschwister des Smaragdprachtbarsches Pelvicachromis taeniatus lebenslang entweder Alarmstoffen oder einer Kontrollbehandlung aus und dokumentierte ihren Körperbau sowie ihre Farbentwicklung photographisch an sechs Zeitpunkten ihrer Entwicklung, darunter drei Jungtierstadien und drei Erwachsenenstadien.

Es stellte sich heraus, dass die alarmstoffexponierten Pelvicachromis taeniatus ihre Körperform und ihre Färbung veränderten, allerdings trat dies nur an zwei Zeitpunkten ihrer Entwicklung auf. Zuerst war dieses Phänomen in einem frühen Jungtierstadium, zwei Wochen nach dem Schlupf aus dem Ei, zu beobachten. Anschließend verschwanden die Unterschiede, traten jedoch am Zeitpunkt der sexuellen Reifung wieder auf. Dieses Muster entspricht theoretischen Annahmen und bestätigt damit diese Theorien. Darüber hinaus konnten wir überraschenderweise feststellen, dass nur männliche Tiere ihren Körper anpassten, während weibliche Individuen das nicht taten – wahrscheinlich, weil die Männchen größer und auffälliger sind und ihr Revier verteidigen müssen. Die wichtigsten veränderten Merkmale waren ein schnelleres Wachstum in alarmstoffexponierten Jungtieren und Männchen sowie eine blassere Färbung in Männchen. Das schnellere Wachstum begünstigt ebenso wie ein hochrückiger Körperbau, nicht mehr in die Mäuler zahlreicher Raubtiere zu passen und die blassere Färbung macht die Tiere wesentlich unauffälliger – so dass die Raubtiere Probleme damit haben, sie in der vielschichtigen Unterwasserwelt zu finden.

Diese Ergebnisse wurden in der hochrangigen internationalen Fachzeitschrift The American Naturalist veröffentlicht und in einer englischen Pressemitteilung der gleichen Zeitschrift beschrieben. Es gibt darüber hinaus eine deutschsprachige sowie eine englischsprachige Pressemitteilung der Universität Bonn. Dieser Artikel wird zudem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung als Beispiel für Exzellenzforschung in Deutschland präsentiert.

Foto: © Christer Brönmark/Proceedings of the Royal Society B

Nach meinem nächsten erfolgreichen Antrag bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) freue ich mich, euch mitteilen zu können, dass mir ein zweijähriges Forschungsstipendium (2017-2019) zum Projekt „Transgenerationale phänotypische Plastizität beim Cypriniden Pimephales promelas“ im Rahmen eines Auslandsaufenthaltes in Kanada bewilligt wurde.

Während die phänotypische Plastizität – die Anpassung des Aussehens (des Phänotypes) an die Umwelt innerhalb einer Generation bereits gut erforscht sind – Beispiele sind die Melaninproduktion der Haut durch Sonneneinstrahlung (UV-Strahlung) oder das Muskelwachstum bei Bewegung – weiß man noch nicht viel über die transgenerationale phänotypische Plastizität. Hierrunter versteht man die Auswirkungen der gegenwärtigen Umwelt eines Organismus auf die Phänotypen nachfolgendender Generationen. Dieser Mechanismus erlaubt es Nachkommen, sich an die Umweltbedingungen vorheriger Generationen anzupassen, denen sie mit großer Wahrscheinlichkeit ebenfalls ausgesetzt sein werden.

Ein bekanntes Beispiel für transgenerationale Plastizität bei Menschen ist eine Studie aus dem European Journal of Human Genetics von Kaati und Kollegen, welche 2007 veröffentlicht wurde. Sie fanden heraus, dass Männer, deren väterliche Großväter als Kinder im Krieg unter Hunger litten, eine kürzere Lebenserwartung haben. Auch bei anderen Tieren und Pflanzen weiß man um transgenerationale Antworten. Der Wasserfloh Daphnia cucullata bildet bei der Anwesenheit von Räubern einen großen Helm und Schwanzstachel aus, mit denen er nicht mehr in das Maul von Räubern passt. Diese Effekte werden jedoch auch in nachfolgenden Generationen ausgeprägt, wie eine Studie aus Nature von Agrawal und Kollegen 1999 zeigte. Den gleichen Effekt bei nachfolgenden Generationen fanden die Autoren auch im Acker-Rettich Raphanus raphanistrum, welcher bei Anwesenheit von Pflanzenfressern mehr sekundäre Pflanzenstoffe ausprägt, welche ihn für diese ungenießbar machen.

In meiner früheren Forschung habe ich mich mit den Auswirkungen von Raubfischen auf das Verhalten und die Morphologie bei dem Buntbarsch Pelvicachromis taeniatus beschäftigt. Nun werde ich in der Dickkopfelritze Pimephales promelas untersuchen können, inwiefern diese Anpassungen an Raubfische sich auf nachfolgende Generationen auswirken. Dazu plane ich ein groß angelegtes Zuchtprogramm in dem Gelege von Fischen mehrere Generationen lang in jeder Generation aufgeteilt und die Nachkommen entweder unter simulierter hoher Prädation oder unter Kontrollbedingungen aufgezogen werden. Zuerst werde ich in meinen Experimenten die Prädator-induzierten transgenerationalen Effekte, die über Spermien und Eizellen vermittelt werden, von den Auswirkungen einer durch simuliertes hohes Prädationsrisiko veränderten Brutpflege trennen. Zweitens werde ich über mehrere Generationen hinaus die Konsequenzen transgenerationaler Plastizität feststellen. Hierbei werde ich die Hypothese überprüfen, dass phänotypische Plastizität die Entstehung von (genetischen) Adaptationen begünstigt. Drittens werde ich die Auswirkungen von väterlicher und mütterlicher Exposition gegenüber simulierter Prädation miteinander vergleichen, um die Geschlechtsspezifität transgenerationaler Plastizität zu ermitteln. Hierbei werde ich auch die Effekte von direktem Prädationsrisiko auf die Nachkommen in Relation zu einer rein transgenerationalen Antwort setzen.

Dieses Projekt werde ich an der University of Saskatchewan in der Arbeitsgruppe von Prof. Douglas P. Chivers durchführen. Mehr Informationen findet ihr bei der Projektbeschreibung auf GEPRIS (dem „Geförderte Projekte Informationssystem“ der DFG) und die aus diesem Projekt entstehenden Publikationen könnt ihr bei meinem Profil auf ResearchGate finden.

Logo: Offizielles Logo der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG)

„Ach ist das süß!“ rufen Kinder einer Schulklasse, als sie am Affengehege des Zoos stehen und eine zusammen sitzende Gruppe von Äffchen sehen. Doch dieses Zusammenleben ist nicht nur niedlich anzuschauen sondern auch sehr zweckmäßig. Tiere, die in Gruppen leben, können sich besser vor Raubtieren schützen, zusammen auf Nahrungssuche gehen und einander unterstützen.

Viele Tiere sind aufmerksamer
Ein Löwe auf der Pirsch im hohen Gras ist schwer sichtbar. Antilopen können allerdings mit Hilfe von mehreren Dutzend Augenpaaren fast jede kleine Bewegung bemerken. Auch die zahlreichen geöffneten Ohren vermögen jedes Knirschen einer Tatze auf dem trockenen Gras wahrzunehmen. Diese Möglichkeiten hat eine einzelne Antilope nicht, denn zum Fressen muss sie ihren Kopf zum Boden hin bewegen. In einem Verbund an Tieren wird jedoch in diesem Moment ein anderes Tier den Kopf nach oben strecken und das Gebiet überwachen. Vernimmt einer dieser Wächter ein Rascheln im Gras und vermutet ein Raubtier dahinter, so wird es die anderen Gruppenmitglieder darauf aufmerksam machen. So auch bei den Affen – Schreie oder Warnbewegungen werden hier eingesetzt, sobald Leoparden sich in der Nähe befinden. Teilweise können auch andere Arten als Wächter missbraucht werden. Im Regenwald gibt es Vögel, die zur Beute von Leoparden gehören und daher ihre Artgenossen mit Rufen vor diesen warnen. Diese Warnsignale werden allerdings auch von vielen anderen Tieren im Dickicht gehört, diese wissen dann alle über die Anwesenheit eines gefährlichen Raubtieres Bescheid. Die erste Maßnahme der meisten Tiere ist nun die Flucht.

Raubtierverwirrung durch gemeinsame Flucht
Das Getrampel von Hunderten Beinen, die sich auf einmal in alle Himmelsrichtungen verteilen – dieser Anblick wird jedes Raubtier erst einmal verwirren. Es muss sich mit der Frage beschäftigen, welches Beutetier es nun verfolgt – und die Tatsache, dass innerhalb von flüchtenden großen Tiergruppen einzelne Tiere kaum mit den Augen verfolgbar sind, macht es nicht gerade einfacher. Diese Zeit ist für die fliehenden Tiere kostbar – jeder weitere Schritt senkt die Chance, gefressen zu werden. Doch nicht nur dadurch sinkt diese Wahrscheinlichkeit, sie nimmt auch mit zunehmender Gruppengröße zu. Kann ein Raubtier ein einzelnes Tier aus einer Gruppe von zehn Tieren fangen, ist mit einem Zehntel das Risiko für jedes Tier relativ hoch. Beträgt die Größe des Rudels jedoch mehrere hundert Tiere, muss eine Antilope fast schon einen Sechser im Lotto haben, vorher wird sie nicht gefressen werden. Eine große Ansammlung von Tieren verhindert weiterhin, dass ein Raubtier leicht auf Beute stößt. Denn versammeln sich in einem Gebiet von mehreren Hektar Land alle Tiere auf ein paar Quadratmetern, so treffen umherstreifende Räuber nur selten auf Beute. Gibt es trotzdem ein Zusammentreffen, so werden nicht immer alle Tiere fliehen – es gibt genug, die sich ihrer Haut zu wehren wissen – sei es mit Zähnen, Hörnern oder Klauen.

Raubtiervertreibung durch gemeinsamen Angriff
Mit Waffen bewehrte Tiere wissen sich gegen Räuber oft durchaus zu behaupten – vor allem wenn sie in großer Zahl sind. So auch Büffel, die Löwen mit Hilfe ihrer gewaltigen Hörner auch in die Flucht schlagen können. Zwar kann ein einzelner Büffel von mehreren Löwen trotzdem noch gerissen werden; sind allerdings ein Dutzend Tiere auf Angriffskurs, so müssen die Löwen unverrichteter Dinge wieder abziehen. Intelligentere Tiere wie Menschenaffen wissen sich mit Hilfe von Werkzeugen zu wehren. Mit Hilfe von Stöcken gehen Gruppen von erwachsenen und aggressiven Schimpansen auch auf Leopardenjagd. Forscher stellten im Regenwald Raubkatzenattrappen auf, indem sie ein Holzgerüst mit Leopardenfell bezogen. Anschließend konnte beobachtet werden, dass Schimpansen mit Stöcken herbeirannten und die Attrappe so lange mit Stöcken traktierten, bis diese in sich zusammenfiel. Hätte es sich bei dieser um einen lebenden Leopard gehandelt, wäre dessen Rückgrat unweigerlich zerschmettert worden. Andere Menschenaffen benutzen Wurfgegenstände zur Selbstverteidigung und benutzen Steine, Äste, Früchte oder andere greifbare Gegenstände, um Raubkatzen oder andere gefährliche Tiere von ihren Bäumen fern zu halten. So erging es auch Forschern, die sich im Regenwald auf der Suche nach den Affen befanden und sich in einem Hagel von Früchten wiederfanden. Einer berichtete sogar, dass er mit kleinen Äffchen beworfen wurde, die der erboste Menschenaffe auf dem Baum gerade in Griffnähe hatte. Mit aufgebrachten Tieren, die sich in Gruppen zusammenschließen, ist also als Räuber nicht zu spaßen.

Suche nach guten Nahrungsquellen wird einfacher – und auch schwieriger
Eine erhöhte Wachsamkeit mehrerer Individuen macht sich auch bei der Nahrungssuche bemerkbar. Oft sind ertragreiche Nahrungsquellen selten und spärlich verteilt – diese zu finden, ist für ein einzelnes Tier schier aussichtslos. Mehrere Tiere können sich jedoch das Gebiet aufteilen und systematisch durchsuchen. Stößt eines dieser Tiere auf eine wohlschmeckende Speise, so können allerdings die persönlichen Interessen im Vordergrund stehen. Aufgrund dessen wird die Nahrungsquelle oft nicht mit den Gruppenangehörigen geteilt. Das kann auch am Umfang der Quelle liegen – eine Menge, die für ein einzelnes Tier gut bemessen ist, ist bei einer großen Gruppe nur ein Tropfen auf dem heißen Stein und führt nur um Streit und Aggressionen rund um die Mahlzeit. Andererseits wird früher oder später jemand dem Betrüger auf die Spur kommen – riecht er doch nach der gerade verrichteten schmackhaften Mahlzeit. Bei der nächsten Nahrungssuche, bei dieser der Betrüger sich zur bekannten Quelle aufmacht, erhält dieser ein paar unauffällige Verfolger – und der Streit ums Essen bricht an. Schon hier macht sich bemerkbar, dass das Zusammenleben in einer Gruppe auch ein Gegeneinander sein kann und bei einem der Grundbedürfnisse jedes Tieres zu Konflikten führen kann.

Streit um Partner
Doch nicht nur Nahrung gehört zu den Grundbedürfnissen jedes Lebewesens, auch die Fortpflanzung ist wichtig. Jedes Tier strebt an, sich möglichst kinderreich fortzupflanzen, um das Fortbestehen seiner Gene zu sichern. Das führt dazu, dass es in Gruppen immer Monopolisierungsversuche gibt; oft beansprucht ein dominantes und starkes Tier alle fruchtbaren Partner für sich. Da dies zu Unverständnis bei anderen Gruppenmitgliedern führt, artet dieser Monopolisierungsversuch oft in Streit aus, in dem sich nur die stärksten Tiere durchsetzen können. Doch der Unfrieden ist selbst dann noch lange nicht beigelegt. Wird das dominante Tier krank, schwach oder alt, so beginnt der Kampf um die Paarungspartner vom Neuen. Ein ständiger Herd für Konflikte wird so durch das Zusammenleben geboten – dieses Problem haben einzelgängerische Tiere, die nur auf gleich gesonnene Paarungspartner treffen, nicht.

Gemeinschaftliche Unterstützung
Kommt es trotz dieser Konkurrenzsituationen zu einem friedlichen Zusammenleben, so liegt das daran, dass es sich bei den Angehörigen von Tiergruppen oft um Verwandte handelt. Die einzelnen Gruppenmitglieder unterstützen einander bei der Aufzucht von Kindern – lange rätselten Forscher, warum Arbeitskräfte so bereitwillig zur Verfügung gestellt werden. Doch durch die Verwandtschaft ist das Verhalten logisch – jedes Tier teilt mit dem Nachwuchs eines Verwandten auch einen Teil seiner Gene. So kann es durch die Hilfsbereitschaft über Umwege auch so den Fortbestand seiner Gene sichern – und es ist verständlich, warum partnerlose Geschwister, Tanten und Großmütter die Kinder großpflegen.

Mikrobenparadies
Selbst wenn innerhalb eines Zusammenschlusses von Tieren alle Besitzverhältnisse klar geklärt sind, sorgen andere Probleme für Unfrieden. So auch mikroskopisch kleine Krankheitserreger, die für zahlreiche kranke Tiere sorgen. Eine stetige Interaktion zwischen Tieren ist ein Paradies für diese Mikroben, sie werden durch gegenseitiges Berühren, Niesen oder Anhusten sowie durch den Kontakt mit Exkrementen immer weiter übertragen und tummeln sich bald in jedem Angehörigen einer Tiergruppe. Das kann zum Zusammenbruch des gesamten sozialen Miteinanders führen, da alle sozialen Tiere alsbald erkranken werden – so wie wir es im Mittelalter mit der Pest erlebten. Andererseits können sich durch den ständigen Kontakt mit denselben Krankheitserregern innerhalb der Gruppe auch Resistenzen ausbilden – alle Mitglieder dieses Zusammenschlusses können dadurch fortan von dieser Krankheit verschont werden.

Optimale Gruppengröße
Das stetige Für und Wider für ein soziales Miteinander sorgt dafür, dass es in jeder Gegend für jedes Tier in Anbetracht der Umstände eine optimale Gruppengröße gibt. Die Anzahl an vorhandenen Räubern, die Reichhaltigkeit von Nahrungsquellen und Paarungspartnern sowie das Auftreten von Krankheiten variieren selbst innerhalb von benachbarten Gebieten sehr stark. Daher mag es nicht verwundern wenn ein Tier in einem Gebiet ein einsames Nest baut, während andere Angehörige dieser Art im nächsten Gebiet nur in Gruppen von mehreren Hundert Artgenossen brüten.

Im Zoo können jedoch die negativen Faktoren durch gute Fürsorge größtenteils ausgeschlossen werden. Tierpfleger verhindern, dass Raubtiere den Bestand dezimieren, sorgen für Nahrung im Überfluss und für ein gesundes Geschlechterverhältnis. Tierärzte sorgen zusätzlich für die Gesundheit der Tiere – und nur das macht es möglich, dass Tiere in großen Gruppen auch in teilweise kleinen Gehegen zusammen gehalten werden können und kleine Kinder zum Freudenschrei gebracht werden können.

Foto: © Ashleigh Thompson/flickr.com

Bis es dazu kommt, eine Hochzeit zu feiern, müssen Männer sich oft Mühe geben und ihre Angebetete mit zahlreichen Geschenken von sich überzeugen. So ist es auch bei einigen Tieren – bevor es zu einer Paarung kommen kann, verlangen Weibchen von ihren Verehrern ein Geschenk in Form eines toten Beutetieres. Auch bei der Listspinne wird eine Mitgift in einer Verpackung aus Spinnenseide überreicht. Einige schlaue Spinnenmännchen machen sich laut aktuellen Forschungsberichten diesen Umstand zu Nutze und verpacken ungenießbare Gegenstände, um mühelos an Weibchen zu kommen. Die dänische Biologin Maria J. Albo untersuchte mitsamt ihren Kollegen dieses interessante Verhalten und berichtete in der Fachzeitschrift „BMC Evolutionary Biology“ darüber. In ihren Experimenten fing sie mehrere junge Listspinnen (Pisaura mirabilis) und zog sie im Labor auf. Anschließend wurde männlichen Spinnen entweder eine frische Fliege – oder ungenießbare, gleichgroße Gegenstände wie ein Wattebällchen, eine Apfelblüte oder die leere Hülle einer bereits aufgefressenen Fliege zur Verfügung gestellt. Die Männchen verpackten jeden dieser Gegenstände in ihre Seide und überreichten diese Weibchen, welche kurz darauf hinzugesetzt wurden. Erblickten die Weibchen, dass das Männchen ein Geschenk mit sich trug, kamen sie zu diesem und erlaubten die Paarung. Allerdings kamen die Betrüger nicht zum vollen Zuge – die Weibchen die nach dem Auspacken des Geschenkes einen wertlosen Gegenstand vorfanden, brachen augenblicklich den Sexualakt ab. Nur die Männchen mit frischen, saftigen Fliegen durften sich lange mit dem Weibchen paaren. So versuchen die Weibchen, Betrügereien zu bestrafen. Allerdings verlangt das Fangen eines attraktiven Beutestücks in der Natur viel Fleiß und Mühe – was schwache Spinnenmännchen selten schaffen. Verpacken sie dagegen einen wertlosen Gegenstand, ist selbst der Austausch einiger weniger Spermien mit einem Weibchen für sie lohnend. Auch bei uns versuchen Männer oft, mit gefälschten Gegenständen wie zum Beispiel wertlosem Schmuck Frauen zu überzeugen – aber bis Frauen einen solchen Schwindel aufdecken, sind sie vielleicht schwanger und die Männer längst über alle Berge.

Foto: © Lukas Jonaitis/flickr.com

Eine kürzlich durchgeführte Studie zeigte, dass Hunde neue Gerüche zuerst mit dem rechten Nasenloch erfassen und das linke Nasenloch erst bei wiederholtem Schnüffeln benutzen. Das liegt daran, dass die Gehirne von Wirbeltieren sowie auch bei Menschen aus zwei Teilen bestehen; jede Hälfte übernimmt andere Funktionen. Das führt bei uns zu der altbekannten Neigung zur Rechtshändigkeit. Bei Elefanten spiegelt sich der gleiche Umstand darin wider, dass sie ihren rechten Stosszahn bevorzugt verwenden. Doch bei Gerüchen konnte eine solche Seitenpräferenz erst vor kurzem von dem italienischen Biologen Marcello Siniscalci und seinen Kollegen entdeckt werden. Laut ihrem Bericht in „Animal Behaviour“ untersuchten sie, wie Hunde ihre Nase einsetzen. Dazu stellten sie eine Vielzahl von Gerüchen her. Darunter fanden sich für den Hund neue Substanzen wie der Geruch von Futter oder das Vaginalsekret eines sexuell aktiven Hundeweibchens. Allerdings waren auch negative Stimuli wie der Schweiß des für den Hund zuständigen Tierarztes Teil des Versuchs. Die Gerüche wurden auf einem Wattebausch platziert und unmittelbar vor einer Videokamera installiert, die die Benutzung der Nase genau protokollierte. Es stellte sich heraus, dass die Hunde die neuen Gerüche stets zuerst mit dem rechten Nasenloch erschnüffelten und erst anschließend – bei wiederholter Erschnüffelung desselben Geruchs – das linke einsetzten. Fand der Hund allerdings den Schweiß des Tierarztes vor, wurde ausschließlich das rechte Nasenloch – auch bei wiederholter Präsentation – eingesetzt. Diese Ergebnisse stimmen mit dem normalen Muster der Verarbeitung von Informationen im Gehirn überein. Neue Informationen werden von der rechten Hälfte des Gehirns bearbeitet, die linke Hirnhälfte schaltet sich ein, sobald es sich um eine Routineinformation handelt. Weiterhin ist die rechte Hirnhälfte fast ausschließlich für die Bearbeitung von starken Emotionen – wie Angst oder Aggression – zuständig. Hundehalter könnten also in Zukunft durch das Betrachten der Nase ihrer Schützlinge versuchen, ihre Gefühlswelt zu verstehen.

Foto: © Piotr Grzywocz

Obwohl sich viele Männer als zu klein fühlen, sind es nicht die größten Individuen, die den meisten Reproduktionserfolg verzeichnen können. Um zu dieser Erkenntnis zu kommen, die ihre Niederschrift in der Fachzeitschrift „Behavioural Ecology and Sociobiology“ fand, studierten der holländische Biologe Gert Stulp und seine Kollegen zahlreiche Veröffentlichungen und fassten sie zusammen.

Große Männer scheinen auf den ersten Blick nur Vorteile zu haben – sie haben laut Umfrageergebnissen bei der Partnerwahl die Nase vorne; die Frauen finden sie attraktiver und heiraten sie mit einer höheren Wahrscheinlichkeit. Das liegt – biologisch gesehen – daran, dass die Körpergröße im direkten Zusammenhang mit der physischen Durchsetzungskraft gegenüber anderen Männern steht. Des Weiteren wirken große Männer in der Wahrnehmung anderer Personen aus diesem Grund automatisch dominanter – dadurch erringen sie leichter einen hohen sozialen Status und hohe Gehälter.

Die Studie untersuchte jedoch nicht nur den Status der großen Personen sondern Faktoren, die reproduktionsbiologisch deutlich relevanter sind – und zwar den Status von deren Kindern. Dazu wurden Informationen über Männer aus 11 Nationen zusammengetragen – von China über Namibia, England bis hin zu den USA. Es stellte sich heraus, dass die Anzahl der Kinder nicht mit der Körpergröße zusammenhing – kurioserweise hatten Männer mit einer Körpergröße von 177 cm den meisten Nachwuchs. Die Kinder größerer Männer sind zwar im Durchschnitt besser gebildet und verdienen mehr Geld – dies mag, biologisch gesehen, allerdings den Vorteil von mehr Nachwuchs kaum zu schlagen. Mittelgroße Männer müssen sich also beim Anblick eines Basketballspielers keine Sorgen um ihre Körpergröße machen sondern können aufatmen, wohl wissend, dass der Riese am Ende den kürzeren ziehen wird.

Foto: © Wilhelm Hornung

Nicht nur der Mund ist zur Nahrungsaufnahme befähigt, auch die Haut kann mitessen. Dies haben Wissenschaftler zum ersten Mal kürzlich bei Schleimaalen festgestellt. Diese Meerwasserfische sind nämlich zusätzlich in der Lage, Nährstoffe über ihre Haut aufzunehmen – wie ein Forscherteam um Christ N. Glover in der Fachzeitschrift „Proceedings of the Royal Society B“ berichtet. Auf den ersten Blick erscheint diese Fähigkeit merkwürdig. Die Nährstoffe, die ein Tier benötigt, lassen sich nämlich normalerweise nicht im freien Wasser finden. Betrachtet man jedoch das Nahrungsspektrum dieser Aale, so wird diese Methode der Nahrungsaufnahme sehr praktisch. Diese Fische sind nämlich Aasfresser. Als solche nehmen sie in den Tiefen des Meeres die Spur gestorbener Fische wahr und suchen deren leblosen Leiber auf, in welche sie hineinkriechen. Bakterien und andere Organismen haben bis dahin jedoch schon einen guten Teil des toten Fleisches verwertet und die als Nährstoff wertvollen Aminosäuren ins Wasser ausgeschieden. Diese Substanzen kann der Schleimaal nun über die Kiemen und die Hautoberfläche direkt aufnehmen – ohne sie verdauen zu müssen. Die Forscher mussten viele verschiedene Methoden ausprobieren, um an diese Information zu kommen – an lebenden Tieren schien jeder Versuch des Beweises aussichtslos. Deshalb entnahmen sie Kiemen- sowie Hautstücke von Exemplaren des pazifischen Schleimaals (Eptatetrus stoutii) und überführten diese in kleine Kammern mit einer Lösung, die verhinderte, dass das Gewebe abstirbt. Diesen Behältern wurden verschiedene radioaktiv markierte Aminosäuren zugesetzt – und man konnte feststellen, dass die Gewebestücke mit der Zeit mehr und mehr von diesen Substanzen aufnahmen. Diese bei den Wirbellosen deutlich verbreitere Fähigkeit ist bei Menschen zwar nicht mehr vorhanden, doch auch bei uns ist sie ein leistungsfähiges Organ; sie schützt uns vor Krankheitserregern, schädlichen Substanzen und nimmt – wie unsere Lunge – Sauerstoff auf.

Foto: © Linda Snook/National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) / Cordell Bank National Marine Sanctuary (CBNMS)

Wir fahren bei der Gewinnung unserer Nahrung schwere Geschütze auf, um sie möglichst lange genießbar zu machen. Wir kochen unser Essen ab, salzen und räuchern es, geben antimikrobielle Substanzen hinzu und bewahren es im Kühlschrank auf. So wird das Bakterienwachstum minimiert und die Mahlzeiten bleiben lange für uns genießbar. Diese ganze Technik und Chemie benötigen Totengräberkäfer (Nicrophorus vespilloides) nicht. Stattdessen produzieren diese Tiere – laut einem aktuellen Bereicht in der Fachzeitschrift „Science“ – ein Sekret, welches Bakterien effektiv abtötet. Das ist für diese Aasfresser überlebensnotwendig, da auch bei ihnen die Nahrung lange vor dem Verzehr gestorben ist. Vor allem, wenn Nachwuchs produziert wird, ist dieser Prozess wichtig. Denn die Larven müssen erst aus den auf dem Kadaver abgelegten Eiern schlüpfen bevor sie sich an ihrem Futter gütlich tun können. So lange muss die Nahrung halten. Tut sie das nicht, leiden die Käferlarven stark unter der stark erhöhten Bakterienzahl. Sie wachsen langsamer, entwickeln sich später zum ausgewachsenen Käfer und sind auch dann kleiner als normale Artgenossen. Um das zu verhindern, bereiten Käfermütter das Futter vor. Dazu produzieren sie ein Sekret, welches ein Bakterien zerstörendes Enzym enthält und bringen dieses auf der Nahrung an. Laborexperimente haben ergeben, dass bei selbst bei einer sehr stark verdünnten Version dieses Sekretes die Bakteriendichte um das Hundertfache sinkt. Was wir also mit Technik und Wissen kompensieren müssen, schaffen die cleveren Käfer von Natur aus.

Foto: © Calle Eklund

Insekten sind keineswegs emotionslos, sie lassen sich genau wie wir auch von ihren Gefühlen leiten. Das hat die britische Biologin Melissa Bateson laut der Zeitschrift „Current Biology“ kürzlich bei Bienen festgestellt. Um zu diesen Ergebnissen zu kommen, führte sie ein mehrstufiges Experiment durch. Im ersten Teil dieses Versuches wurden Bienen über mehrere Trainingssitzungen mit dem Geruch zweier Blütenduftstoffe – nämlich unterschiedlichen Mischungen von Octanon oder Hexanol – konfrontiert. Eine Mischung aus 9 Teilen des ersten Stoffes und einem Teil der zweiten Substanz (9:1) sollte eine zuckerreiche Pflanze simulieren, während die umgekehrten Mengenanteile (1:9) eine wenig ergiebige Blume darstellen sollten. Streckten die Bienen als Antwort auf den Geruch ihren Saugrüssel aus, erhielten sie entsprechend Lösungen mit viel oder wenig Zucker zum Trinken. So lernten sie, dass es sich eher lohnt, den Saugrüssel bei dem ersteren Geruch auszustrecken; der andere Blütengeruch wurde seltener – aber immer noch oft genug – mit dem Ausfahren des Rüssels beantwortet. Nachdem die Bienen diesen Unterricht erfolgreich abgeschlossen hatten, wurden sie in zwei verschiedene Gruppen unterteilt. Die erste Gruppe wurde in einem kleinen Behälter heftig geschüttelt um den Angriff eines Raubtieres zu simulieren, die zweite Gruppe blieb unangetastet. Bekamen die Bienen anschließend den Geruch der zuckerreichen Blume zu riechen, gab es keinen Unterschied zwischen den durchgeschüttelten und den in Ruhe gelassenen Bienen; beide fuhren bereitwillig den Saugrüssel aus. Hingegen schenkten die durchgeschüttelten Tiere dem Geruch der wenig ergiebigen Blüte kaum noch Beachtung – im Gegensatz zu der ungestörten Gruppe. Auch neue – nicht eindeutige – Gerüche, die sich aus anderen Geruchsstoffverhältnissen wie 7:3 ergaben, wurden nicht beachtet. Weiterhin waren die Hormone Dopamin oder Serotonin, welche Menschen optimistisch und lebenslustig machen, bei den durchgeschüttelten Bienen in deutlich geringeren Mengen als bei den ungestörten Bienen vorhanden. Diese Ergebnisse deuten an, dass die Bienen pessimistischer wurden und unterstützen die Theorie, dass auch Insekten Gefühle haben. Vielleicht sollten wir daher Insekten gegenüber auch ein wenig umsichtiger zur Sache gehen; störendes „Ungeziefer“ kann man auch mit Hilfe eines Trinkglases einfangen und in die Natur entlassen.

Foto: © Jon Sullivan/PD photo.org

Alarmsignale werden von Tieren abgegeben, um vor dem Vorhandensein von Raubtieren zu warnen. Zu den Alarmsignalen zählen die Alarmstoffe, welches chemische Substanzen sind, die zur Kommunikation zwischen aquatischen Tierarten (von beispielsweise Schnecken, Krebsen, Amphibien und Fischen) verwendet werden. Alarmstoffe werden passiv aus Verletzungen heraus ins Wasser abgegeben; da größere Verletzungen fast ausnahmslos von Raubtieren verursacht werden, sind diese Stoffe ein zuverlässiger Mechanismus, Artgenossen vor Raubtieren zu warnen.

Jedoch ist unklar, wie sich diese Alarmstoffe evolvieren konnten; eine der Grundannahmen ist, dass der Sender eines Signals einen Vorteil bei der Weitergabe seiner Gene haben muss, damit sich dieses Signal in der Evolution durchsetzt. Bei einem Tier mit schweren Verletzungen, welches Alarmstoffe abgibt, ist ein Vorteil durch das Abgeben der Alarmstoffe auf den ersten Blick nicht ersichtlich. Dazu kommt noch, dass Alarmstoffe bei erhöhter Kondition vermehrt produziert werden, es gibt also eindeutige Kosten der Alarmstoffproduktion laut einem Paper von Journal of Fish Biology. Es gibt daher mehrere Theorien zur Evolution von Alarmstoffen.

Die erste Theorie besagt, dass die Alarmstoffe zusätzliche Raubtiere anlocken könnten, welche sich dann untereinander um das verletzte Tier streiten, so dass dieses entkommen kann (siehe diese Publikation bei American Naturalist, Vorteil bei der direkten Fitness). Eine zweite Theorie ist, dass Alarmstoffe primär eine ganz andere Funktion haben, sie könnten Teil des Immunsystems sein und die Alarmwirkung könnte nur einen Nebeneffekt darstellen (analog zu einer Publikation bei Proceedings B). Artgenossen, die diese Substanzen im freien Wasser erkennen, und als Ursache korrekterweise ein Raubtier zuordnen, würden einen Überlebensvorteil haben; hier würde sich lediglich das Erkennen der Alarmstoffe zusätzlich evolvieren. Eine dritte Theorie besagt, dass der verletzte Sender der Alarmstoffe damit seine Verwandten warnt (welche einen großen Teil der Gene mit dem verletzten Tier teilen) und so seine Gene einen Vorteil haben (Vorteil bei der indirekten Fitness). Während die erste und zweite Theorie bereits getestet wurden, und für korrekt befunden wurden, hat sich bisher keiner mit der dritten Theorie empirisch bei Tieren auseinandergesetzt. Die dritte Theorie wurde bisher nur in einer Publikation von Proceedings B bei Pflanzen erfolgreich getestet, Pflanzen reagierten mit stärker verändertem Wachstum wenn sie neben verletzte Verwandte (Klone) gestellt wurden; hier wurden die Alarmstoffe über die Luft übertragen, da die Pflanzen in unterschiedlichen Blumentöpfen standen.

Deshalb habe ich in einem Versuch Smaragdprachtbarsche (Pelvicachromis taeniatus) mit Alarmstoffen von Verwandten und Nichtverwandten konfrontiert. Würden Alarmstoffe vor allem zum Warnen von Verwandten dienen, würden diese stärker auf diese reagieren. Eine typische Antwort auf Alarmstoffe und somit auf die Anwesenheit von Raubtieren ist eine Reduktion in der Aktivität; damit werden Tiere unauffälliger und werden schlechter von Räubern wahrgenommen. Jedoch kam bei meinen Experimenten heraus, dass die Fische sich nicht in ihrer Antwort auf Alarmstoffe von Verwandten und Nichtverwandten unterschieden. Weil Fische beständig Substanzen abgeben, die ihre Verwandtschaft zu Artgenossen signalisieren, ist es unwahrscheinlich, dass der Geruch von verletzten Verwandten kein Signal der Verwandtschaft enthielt. Daher muss es so sein, dass die Empfänger nicht in der Lage waren, die Alarmstoffe als Signale von Verwandten zu klassifizieren. Das kann daran liegen, dass die Alarmstoffe selbst keine Komponente der Verwandtschaft enthielten, und so nicht als solche erkannt werden konnten. Alternativ waren die Empfänger nicht in der Lage, die Information zur Verwandtschaft mit der Information zur Anwesenheit von Raubtieren zu koppeln.

Das muss jedoch nicht heißen, dass die Theorie zum Warnen von Verwandten nicht korrekt ist. Sie kann nämlich auch dann greifen, wenn die Tiere in Verwandtengruppen leben , so automatisch primär Verwandte gewarnt werden und diese dadurch einen Überlebensvorteil haben. Letztendlich bleibt festzustellen, dass die Frage zur Evolution der Alarmstoffe bei Fischen und anderen aquatischen Organismen auch weiterhin erforscht werden muss, um geklärt werden zu können.

Den vollständigen Artikel könnt ihr hier lesen; eine englische Zusammenfassung von unbeteiligten Studenten hier.

Foto: © Colin Milkins/gettyimages.com