Kategorie: Zoologie

Am Kopf dieses Plattwurmes (Plathelminthes) befinden sich zwei Augenbecher mit Photorezeptoren, die Nervenimpulse ins Gehirn senden.
Bei den Photorezeptoren handelt es sich um Pigmentbecherocellen.
In diesen befinden sich Zellen mit Abschirmpigmenten, die die Photorezeptoren beschatten, so dass nur das Licht, das durch die Öffnung des Bechers tritt, die Rezeptoren stimulieren kann.

Das Gheirn instruiert den Wurm, sich so lange zu drehen, bis die Lichtempfindung der beiden Augen minimal und für beide Seiten gleich ist. Durch diesen Mechanismus kann sich das Tier vom Licht fortbewegen.

Platheliminthen bewegen sich immer vom Licht weg, sind also negativ phototroph. Dadurch entsteht auch die Strudelbewegung der Plathelminthen, wodurch einieg Vertreter ihrer Gattung auch als „Strudelwürmer“ bezeichnet werden.

Riesenchromosomen, auch polytäne Chromosomen genannt, sind eine Abweichung vom allgemeinen Mitose-Schema.
Die Polytänisierung hat für die experimentelle Genetik eine besonders wichtige Bedeutung.

Sie entstehen, wenn nach der Phase der DNA-Replikation keine Mitose folgt. Die Chromatinfäden werden nicht normal verdichtet, die Chromatiden selbst homologer Chromosomen werden nicht getrennt, sondern sind eng gepaart aneinandergelegt.
Zellen mit acht Chromosomen bilden vier Riesen-Chromosmen. Bei der Polytänisierung werden zehn oder mehr Replikationsrunden durchgeführt, so dass 1000-2000 identische Chromatin-Fäden entstehen.

Jedoch nehmen nicht alle DNA-Abschnitte gleichmäßig an der Replikation teil, die hoch repetitiven Centromer-Bereiche sind unterpräsentiert genauso wie andere repetitive Genabschnitte.

Diese polytänen Chromosomen sind in den Speicheldrüsen von Insektenlarven am besten untersucht, doch findet man diese auch in anderen Organen von diesen Larven und auch bei anderen Tier- und Pflanzenarten.

Bei geeigneter Färbung werden Bandenmuster sichtbar, die ein Ausdruck der genauen Paarung von den vielen nebeneinander liegenden Chromatinfäden sind. Jede Art hat ein spezifisches Bandenmuster, bei Drosophila melanogaster sind es ca. 5000 Banden und ebensoviele Zwischenbanden. Das Muster entsteht durch die unterschiedlich dichte Packung des Chromatins in den einzlnen Bändern.

In diesen Banden lässt sich die Aktivität von Genen beobachten, weil diese dann aufgelockert erscheinen. Diese Stellen nennt man Balbani-Ringe oder Puffs.
Die Puffs sind Ort intensiver RNA-Synthese und die Ausbildung geht einher mit der Proteinsynthese. Aus diesem Grund sind die Puffs je nach Fundort des Chromosoms unterschiedlich, da immer andere Gene translatiert werden müssen.

Besonders intensiv wurde das bei Larven von Drosophila melanogaster untersucht. Eines der Ergebnisse war, dass sich neue Puffs in den Riesenchromosomen der Speicheldrüse bilden, wenn das Hormon Ecdyson zur Wirkung kommt. Das liegt daran, dass die aktivierten gene für sekretorische Proteine kodieren, die für den Aufbau der Puppenhülle essentiell sind.

Oft lassen sich bei tieren relativ konstante Verhaltenselemente (Fixed action patterns) als Grundbausteiner komplexer Verhaltensweisen erkennen. Diese Konstanz zeigt, dass die dazugehörigen Steuerprogramme in weitgehend festgelegten neuralen Mustergeneratoren vorliegen und stereotyp abgespielt werden, falls ein bestimmter Reiz auftritt.

Das Fluchtschwimmen der Meeresschnecke Tritonia ist ein gut untersuchtes Beispiel für diese motorischen Programme. Wird diese Nacktschnecke von dem Arm eines Seesterns berührt, so wird über eine Dauer von 30 Sekunden eine stereotypes Fluchtbewegung abgespielt. Das macht Sinn, da der Seestern der häufigste Räuber dieser Schneckenart ist.
Die Fluchtbewegungen beruhen auf alternierenden Kontraktionen der ventralen und dorsalen Rumpfmuskulatur.
Das folgende Experiment hat gezeigt, dass diese Bewegungen von einem einfachen neuralen Schaltkreis gesteuert werden:
Ein isoliertes Gehirn einer Tritonia wurde in eine Lösung überführt und elektrophysiologisch die Impulsraten der beteiligten Neuronen gemessen. Durch elektrische Reizung kann das vollständige Fluchtschwimmprogramm der Schnecke alleine von den elektrischen Impulsen des isolierten Gehirns abgerufen werden. Das bedeutet, dass die Muskeln offenbar keine Rückmeldungen über den Erfolg des Programms an das Gehirn leisten. Sensorische Rückkoppelung ist offenbar zur Aufrechterhaltung der Bewegung nicht erforderlich. Es lässt sich natürlich nicht ausschließen, dass beim lebenden Tier nicht doch ein Feedback modifizierend in den Bewegungsablauf eingreift. Dass diese Bewegungsmuster jedoch nicht so starr ist, wie nach diesem Experiment gedacht, haben spätere Experimente bei anderen Tieren gezeigt.

Die Grabwespen (Sphecidae) betreiben Brutfürsorge, indem sie Erdhöhlen anlegen und diese mit einem durch ihren Stich gelähmten Insekt mit Nahrung für die sich entwickelnde Larve bestücken. Anschließend verschließen sie normalerweise das Nest und kümmern sich nicht weiter drüber. Dieser standardisierte Vorgang wird Massen-Verproviantierung genannt, da die Wespe so praktisch unendlich viele Nester zur Reproduktion anlegen kann, falls sie genug Eier produziert und Beute findet.
Allerdings hat die Art Ammophila pubens die Fürsorge verstärkt, sie versorgt die Larven nämlich während ihrer Wachstumsphase bis zum Puppenstadium kontunierlich mit Nahrung. Diesen Vorgang nennt man auch progressive Verproviantierung. Die Wespe kann so 10-15 Nester auf einmal versorgen, dabei fliegt sie jedes Nest in bestimmter Reihenfolge an und erkundet sich nach dem Entwicklungszustand der Larven. Kleine Larven benötigen 1-3 Raupen, große 4-7 Raupen und verpuppungsfähige gar keine. Die Wespe erfasst die nötige Nahrungsmenge bei diesem Erkundungsflug und trägt dann über den Tagesverlauf an jedes Nest die richtige Anzahl von Raupen ein. Die einmalige Lernsequenz am Morgen legt also das Verhaltensmuster der Wespe über den ganzen Tag starr fest.
Das wurde durch Experimente bewiesen, bei denen nach dem Erkundkungsflug die Raupen ausgewechselt oder entfernt wurden. Es wurde trotzdem immer die Futtermenge eingetragen, die sich am Morgen als korrekt ergeben hatte.
Ökologisch ist dieses Verhalten sinnvoll, da die Raupen ihre Nester normalerweise nicht verlassen. Mehrere Lernphasen wären nämlich mit zusätzlichen Zeitkosten verbunden und würden normalerweise keinen Effekt bringen.

Es gibt Fischarten, bei nenen bestimmte Muskulaturen zu elektrischen Organen umgebildet sind. Diese elektrischen Organe bestehen meist aus modifizierten Muskelfasern, den elektrischen Platten. Diese enthalten keine aktiven Mikrofibrillen mehr und können sich daher nicht kontrahieren. Mehrere dieser Platten sind zu elektrischen Säulen zusammengeschaltet. Die glatte Seite jeder Platte ist innerviert, die gegenüberliegende papillös ausgebildet. Acetylcholin wirkt auch wie bei normalen Muskelzellen als Transmitter der motorischen Endplatten. Diese Platten haben einen besonders hohen Synapsenbesatz und sind daher zu einem interessanten Forschungsobjekt der Physiologie geworden.
Die oben beschriebene Asymmetrie der Platten ist wichtig für ihre Funktionsweise. Denn es wird durch Nervenimpulse die glatte Seite auf +50 mV umgepolt, die rauhe Seite bleibt auf dem Wert des Ruhepotentials: -90 mV.
Dadurch bildet sich eine Potentialdifferenz von 140 mV aus, jede Platte funktioniert wie eine elektrische Batterie. Durch die Zusammenschaltung der Platten zu Säulen summieren sich die Einzelpotentiale, dadurch können beim Zitteral durch 6000 Platten entstehende Spannungen von 840 Volt erzeugt werden. Die Stromstärke basiert auf der Anzahl der Zahl parallel geschalteter Säulen und kann beim Zitterrochen maximal 50 Ampere erreichen.
Diese elektrischen Organe dienen den stark elektrischen Fischen wie dem Zitteraal und dem Zitterrochen wie dem Zitterwels zum Beuteerwerb und der Verteidigung. Nilhechte und Messerfische gehören zu den schwach elektrischen Fischen, sie benutzen die elektrischen Organe zur Orientierung und zur innerartlichen Kommunikation. Aus diesem Grund verfügen sie auch über Elektrorezeptoren, die aus umgebildeten Seitenlinienorganen bestehen. Diese Rezeptoren können die elektrischen Felder positionsgerecht wahrnehmen.
Ihre Funktion wird dadurch erleichtert, dass die Nilhechte wie die Messerfische mit steifer Körperhaltung schwimmen. Sie bewegen sich nämlich nur durch die undulierende Bewegung ihres dorsalen Flossensaums fort.