Deutschland Nachrichten

Der Kompass des Lachses (nd-aktuell.de)


Lachse finden zielsicher vom Meer zurück zu den Laichplätzen in den Flüssen, wo sie selbst aus den Eiern geschlüpft sind.

Foto: imago/ingimage

Wie ist es möglich, dass sich Tiere am Magnetfeld der Erde orientieren?

Seit langem wird vermutet, dass magnetische Partikel in Zellen dafür verantwortlich sind. Vor allem Magnetit gilt seit Jahrzehnten als interessanter Kandidat für den Magnetsinn. Magnetit-Nanokristalle kommen in einer Vielzahl von Lebensformen vor, von einfachen Bakterien über Insekten und Fische bis hin zu Säugetieren. Wie genau dieses Mineral jedoch letztendlich zu einem Nervenimpuls innerhalb der Sinneszellen führt, der dem Tier sagt: „Hier ist Norden“, ist noch nicht geklärt. Daran wird intensiv geforscht. Mit unserer jüngsten Veröffentlichung konnten wir jedoch zeigen, dass Magnetit tatsächlich die entscheidende Rolle spielt.

Wie hast du das herausgefunden?

Wir haben mit einem sehr interdisziplinären Team gearbeitet, dem Forscher aus der Sinnesphysiologie, Genetik und Evolutionsbiologie sowie Geo- und Nanophysiker angehörten. Seit langem erforschen wir den Magnetismus des Lachses, der sich im Riechorgan dieser Tiere befindet. Es ist uns gelungen, im Gewebe zunächst die Zellen mit besonders hohem Magnetitanteil von den anderen zu trennen. Die Magnetitkristalle in diesen Zellen konnten wir dann mit hochempfindlichen physikalischen Methoden, darunter ferromagnetische Resonanz, Rasterkraft- und Magnetokraftmikroskopie, gezielt analysieren.

Was für Teilchen sind diese Magnetitkristalle?

Der Magnetit liegt in Form von Nanokristallen vor, die beim Lachs etwa 30 Nanometer groß sind. Bei anderen Tierarten können sie auch etwas kleiner sein, bei manchen Bakterien um die zehn Nanometer. Interessanterweise finden sich diese Kristalle in Lachsen in anderer Form als beispielsweise in magnetotaktischen Bakterien. Bei letzterem sind sie entlang einer Kette angeordnet, die es den Bakterien ermöglicht, sich in trübem Wasser zu orientieren und bei Aufwirbelung im Schlamm Unterschlupf zu suchen. Beim Lachs hingegen sind die Magnetit-Nanokristalle in traubenförmigen Clustern angeordnet. Warum das so ist, wissen wir noch nicht. Es ist auch kein gewöhnlicher Magnetit, dessen Herstellung hohe Temperaturen von mehreren hundert Grad Celsius erfordert. Stattdessen sind diese Partikel mit Proteinen durchsetzt. Diese Kristalle werden also durch eine bestimmte Art von Biomineralisation gebildet, die bei Umgebungstemperatur auftritt.

Gibt es eine genetische Beziehung zwischen den verschiedenen Arten, die eine Magnetorezeption aufweisen??

Die genetische Analyse konnte hier durchaus überraschende evolutionäre Zusammenhänge aufdecken. Denn alle Lebewesen, die solche Magnetit-Nanokristalle verwenden – von Archaeen und Bakterien bis hin zu Säugetieren – haben die gleichen Gene. Archaea und Bakterien sind Prokaryoten, das heißt, sie haben keinen Zellkern. Alle höheren Organismen sind jedoch Eukaryoten und haben einen Zellkern. Frühe Eukaryoten nahmen vermutlich während der Evolution magnetempfindliche Prokaryoten oder zumindest ihre Gene auf. Die Magnetorezeption von Lachsen und anderen höheren Tieren hat sich also nicht von selbst genetisch unabhängig entwickelt, sondern die Gene zur Herstellung von Magnetit-Nanokristallen sind vor mehr als einer Milliarde Jahren in Prokaryoten entstanden und wurden dann von Eukaryoten übernommen.

Welche Hypothesen gibt es über die erstaunliche Fähigkeit von Tieren wie Lachsen, sich zurechtzufinden?

Wie das Ganze sinnesphysiologisch im Zellinneren funktioniert, ist noch nicht ganz klar. Denn die Kräfte, denen die Magnetit-Nanocluster im Erdmagnetfeld ausgesetzt sind, sind winzig und kaum von thermischem Rauschen zu unterscheiden. Eine spannende These ist, dass die magnetischen Nanokristalle Ionenkanäle in der Zellmembran aktivieren und so Nervensignale erzeugen können. Allerdings muss man auch sagen, dass es nicht nur der Magnetsinn ist, der es komplexen Tierarten ermöglicht, sich über Tausende von Kilometern zurechtzufinden, so dass zum Beispiel Lachse sicher ihre Laichplätze im Oberlauf eines Flusses finden können . Hier kommt eine besondere Gedächtnisfähigkeit ins Spiel, die es ebenfalls zu erforschen gilt.



Schaltfläche "Zurück zum Anfang"