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Tierische Transparenz

Geheimnis der Glasfrösche aufgedeckt

Ein Glasfrosch präsentiert seine transparente Unterseite. © Jesse Delia

Erstaunliche Tarnstrategie: Glasfrösche können ihrem Körper im Schlaf Transparenz verleihen, indem sie die undurchsichtigen roten Blutkörperchen in ihre Lebern einlagern, zeigt eine Studie. Wenn die nachtaktiven Lurche erwachen, werden die Sauerstoffträger dann wieder in den Blutkreislauf freigesetzt. Diese Entdeckung ist nicht nur aus biologischer Sicht spannend, betonen die Forscher: Wie den Fröschen das tägliche Ein- und Auspacken der roten Blutkörperchen gelingt, ohne dass dabei Blutgerinnsel entstehen, könnte medizinisch interessant sein.

Um den hungrigen Blicken von Räubern zu entgehen, versuchen viele Tiere bekanntlich möglichst unauffällig zu erscheinen. Eine bewährte Strategie ist es dabei, sich farblich der Umgebung möglichst gut anzupassen. Dieses Konzept hat eine Gruppe von Amphibien auf die Spitze getrieben: Die Glasfrösche der amerikanischen Tropenregionen erscheinen von oben betrachtet wie viele andere Frösche grünlich. Doch von unten betrachtet, zeigt sich etwas Erstaunliches: Sie besitzen durchsichtige Haut und Muskeln, die ihre Knochen und Organe sichtbar machen. „Diese Frösche schlafen an die Unterseiten großer Blätter geheftet, und können sich durch ihre Durchsichtigkeit dabei perfekt an die Farben der Vegetation anpassen”, erklärt Erstautor Carlos Taboada von der Duke University in Durham. Im Schlafzustand erscheinen sie dabei deutlich transparenter als während ihrer nächtlichen Aktivität. Was es mit diesem Phänomen auf sich hat, war bisher unklar.

Blutkörperchen blockieren normalerweise die Sicht

Wie Taboada und seine Kollegen erklären, können Landwirbeltiere normalerweise keine transparenten Körper entwickeln, weil durch ihr Gefäßsystem so viele rote Blutkörperchen befördert werden. Denn im Gegensatz zu Gewebestrukturen lassen sich diese Sauerstoff transportierenden Gebilde nicht durchsichtig gestalten, da sie aufgrund ihres Aufbaus grundsätzlich stark mit Licht interagieren. Im Fall der Glasfrösche führte dies zu der Vermutung, dass ihre verstärkte Transparenz im Schlaf auf eine Reduktion der zirkulierenden Blutkörperchen zurückzuführen sein könnte. Dieser Spur gingen Taboada und seine Kollegen durch Untersuchungen an der Glasfroschart Hyalinobatrachium fleischmanni genauer nach.

Dabei setzten die Forscher eine raffinierte Technik namens photoakustische Bildgebung ein. Dabei werden harmlose Laserlichtstrahlen in das Gewebe gesendet, die dann von bestimmten Molekülen absorbiert und in Ultraschallwellen umgewandelt werden. Diese akustischen Signale können dann Informationen liefern. “Es ist das ideale Werkzeug für die nicht-invasive Bildgebung roter Blutkörperchen”, erklärt Co-Autor Junjie Yao von der Duke University. “Die roten Blutkörperchen selbst liefern den Kontrast, da verschiedene Zelltypen unterschiedliche Wellenlängen des Lichts absorbieren. Es gelang uns, unser Bildgebungssystem so zu optimieren, dass es speziell nach roten Blutkörperchen suchen und sie verfolgen konnte”, so der Wissenschaftler. Bei den Untersuchungen mit der Lasertechnologie konnten die Frösche ungestört kopfüber in einer Petrischale schlafen, ähnlich wie sie in der Natur an einem Blatt sitzen.

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Biologisch und medizinisch interessant

Die Verfolgung der roten Blutkörperchen in den Froschkörpern ergab: Die ruhenden Glasfrösche erhöhen ihre Transparenz um das Zwei- bis Dreifache, indem sie fast 90 Prozent ihrer roten Blutkörperchen aus dem Blutkreislauf entfernen. Wohin sie verschwinden, konnten die Forscher ebenfalls genau feststellen: Sie werden in der Leber verstaut. Interessanterweise ist dieses Organ gemeinsam mit den anderen in eine reflektierende Beschichtung eingehüllt, die zum Tarneffekt beiträgt, berichtet das Team. Wenn die Frösche aktiv werden – und somit eine erhöhte Sauerstoffversorgung im Körper nötig wird – werden die Blutkörperchen wieder in den Kreislauf eingespeist, zeigten die Untersuchungen. Bei ihrer nächtlichen Aktivität sind die Frösche dadurch deutlich weniger durchscheinend. Das Geheimnis ihrer gesteigerten Transparenz im Schlaf ist also, dass sie ihre roten Blutkörperchen zeitweilig verstecken können, resümieren die Wissenschaftler.

Wie sie betonen, werfen die Studienergebnisse nun weitere spannende Fragen auf, die über die Biologie dieser ungewöhnlichen Amphibien hinausgehen: Es gilt nun zu klären, welche physiologischen Mechanismen den Glasfröschen ihre erstaunliche Fähigkeit ermöglichen. Denn bei anderen Wirbeltieren würde eine solche Ansammlung von roten Blutkörperchen zu gefährlichen Blutgerinnseln in Venen und Arterien führen. Bei den Glasfröschen kommt es jedoch offensichtlich nicht zu diesem Effekt, was für die medizinische Forschung ein interessanter Ansatzpunkt sein könnte. “Dies ist vielleicht die erste einer Reihe von Studien, die die Physiologie der Wirbeltier-Transparenz dokumentiert. Das Thema könnte biomedizinische Forschung anregen, um die extreme Physiologie dieser Frösche in neue Ansatzpunkte für die menschliche Gesundheit und Medizin zu übersetzen”, sagt Co-Autor Jesse Delia von der Duke Univerity.

Quelle: Duke University, American Museum of Natural History, Fachartikel: Science, doi: 10.1126/science.abl6620

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