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Warum Oktopusweibchen so früh sterben

Zweipunktkrake
Kalifornischer Zweipunktkrake (Octopus bimaculoides) © Kathryn Knight/ University of Chicago

Oktopusse sind für ihre hohe Intelligenz und faszinierende Farbwechsel-Fähigkeit bekannt. Doch für die Weibchen dieser Kopffüßer endet das Leben früh und tragisch: Nach der Eiablage hungern sie sich zu Tode. Den Grund für dieses merkwürdige Verhalten haben Forscher nun entdeckt. Schuld ist offenbar ein drastischer Wandel in den von der Sehdrüse der Tiere ausgeschütteten Botenstoffen, darunter auch einer Form des Cholesterins, wie nun die Analysen enthüllten. Dieses Blutfett dient als Vorläufer von Geschlechtshormonen, wirkt bei den Oktopusweibchen jedoch wie eine Art „Selbstmord“-Hormon: Es bringt sie dazu, das Fressen einzustellen und kann sogar Selbstverstümmelungen auslösen.

Oktopusse haben unter allen wirbellosen Tieren die größten Gehirne und gelten auch in anderer Hinsicht als besonders hoch entwickelt. Doch anders als andere Tiere mit einem komplexen Nervensystem sind sie ungewöhnlich kurzlebig: Viele dieser Kopffüßer leben nur wenig länger als ein Jahr. Nachdem die Weibchen ihre Eier abgelegt haben, bewachen sie diese unter Einsatz ihres Lebens und opfert sich dabei auf: Sie fressen nichts mehr und hungern sich buchstäblich zu Tode. In Gefangenschaft wurde beobachtet, dass einige Oktopusweibchen sogar selbstzerstörerische Verhaltensweisen an den Tag legen und sich selbst verstümmeln. Noch bevor ihre Jungtiere schlüpfen, sind die Oktopusmütter meist tot. Erste Hinweise darauf, was dieses selbstzerstörerische Verhalten bei den Kopffüßern auslöst, erhielten Wissenschaftler schon in den 1970er Jahren: Entfernten sie beim Karibischen Zweifleckenoktopus (Octopus hummelincki) die Sehdrüse nach der Eiablage, überließen die Oktopusmütter ihre Eier sich selbst, fraßen normal weiter und überlebten die Fortpflanzung.

Was tut sich in der Oktopus-Sehdrüse?

Diese Experimente legten schon damals nahe, dass die Sehdrüse, ein Organ mit ähnlichen Funktionen wie die menschliche Hirnanhangsdrüse, eine Schlüsselrolle für das selbstzerstörerische Verhalten der Oktopusweibchen spielt. Bekannt war zudem, dass die Sehdrüse der Oktopusse wie die menschliche Hypophyse vor allem Geschlechtshormone produziert. Daher war zu vermuten, dass diese Hormone auch für den merkwürdigen Verhaltenswandel der Tiere verantwortlich sind. „Welche Signalstoffe diesem bedeutenden Wandel jedoch zugrunde liegen, war bisher unbekannt“, erklären Z. Yan Wang von der University of Washington in Seattle und ihre Kollegen. Um diese Frage zu klären, haben sie nun erstmals detailliert untersucht, welche Botenstoffe in der Sehdrüse bei Weibchen des Kalifornischen Zweipunktkraken (Octopus bimaculoides) vor der Paarung und nach der Eiablage produziert werden. Dafür analysierten sie sowohl die Genaktivität in der Sehdrüse der Kraken als auch die freigesetzten Substanzen.

Die Analysen ergaben, dass sich mit der Eiablage drei verschiedene Stoffwechselwege in der Oktopus-Sehdrüse ändern. Der erste produziert zwei Steroidhormone, Pregnenolon und Progesteron, die typischerweise mit der Schwangerschaft beziehungsweise der Eiproduktion assoziiert sind. Der zweite Stoffwechselweg schüttet vermehrt Vorstufen von Gallensäuren aus und der dritte produziert erhöhte Mengen von 7-Dehydrocholesterin (7-DHC), einer Vorstufe des Blutfetts Cholesterin. Während die Veränderungen bei den Schwangerschaftshormonen erwartet waren, galt dies für den Wandel bei Gallensäure und Cholesterin-Vorläufern nicht. „Keine dieser beiden Substanzen war zuvor dafür bekannt, an der Semelparität beteiligt zu sein“, erklären Wang und ihre Kollegen. Als Semelparität werden Lebensstrategien bezeichnet, bei denen sich ein Lebewesen nur einmal im Leben fortpflanzt.

Cholesterin-Vorläufer als „Selbstmord“-Signal?

Die Ergebnisse legen jedoch nahe, dass gerade der Cholesterin-Vorläufer 7-DHC eine wichtige Rolle für den Umschwung zum selbstzerstörerischen Verhalten der Oktopusweibchen spielen könnte. Hinweise darauf liefert unter anderem eine genbedingte Erkrankung beim Menschen. Die auch beim Menschen vorkommende Vorläufersubstanz 7-Dehydrocholesterin wird normalerweise schnell von einem Enzym in Cholesterin umgewandelt und ist für uns giftig. Kindern mit dem Smith-Lemli-Opitz-Syndrom fehlt dieses Enzym jedoch und das giftige 7-DHC reichert sich bei ihnen an. Als Folge entwickeln sie schwere Entwicklungsstörungen und Verhaltensauffälligkeiten – darunter auch selbstverletzendes Verhalten wie bei den Oktopusweibchen. „Beim Oktopus könnte das 7-DHC die Produktion von Signalfaktoren auslösen, die letztlich zum Tode führen, oder aber die Anreicherung des 7-DHC selbst ist, wie beim Menschen, tödlich“, mutmaßen Wang und ihre Kollegen.

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Damit könnte das Team nicht nur die Ursache des selbstzerstörerischen Endes der Oktopusweibchen aufgeklärt haben – ihre Resultate liefern auch spannende Einblicke in die unterschiedlichen Wirkungsweisen und Effekte des Cholesterins und seiner Stoffwechselwege – einem sowohl bei wirbellosen Tieren wie beim Menschen wichtigen Molekül. „Wir wissen, dass Cholesterin in Bezug auf die Ernährung bedeutsam ist und dass es auch bei verschiedenen Signalsystemen im Körper eine Rolle spielt“, erklärt Wang. „Es ist an so unterschiedlichen Dingen wie der Flexibilität der Zellmembran bis zur Produktion von Stresshormonen beteiligt. Dennoch war es eine große Überraschung, dass es auch eine Rolle für Lebenszyklusprozesse wie beim Oktopus spielt.“

Quelle: Z. Yan Wang (University of Washington, Seattle) et al., Current Biology, doi: 10.1016/j.cub.2022.04.043

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