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Amphibien: Verborgenes Leuchten aufgedeckt

Ein Bergmolch bei Tageslicht (oben) und fluoreszierend bei blauem Licht (unten). (Bild: Scientific Reports, doi: 10.1038/s41598-020-59528-9, Lizenz: CC-by-sa 4.0 )

Einige sind auffallend bunt gezeichnet, doch abgesehen davon besitzen viele Amphibien offenbar weitere optische Merkmale, die bisher unentdeckt geblieben sind: Sie leuchten unter UV- oder Blaulicht für unsere Augen unsichtbar in grünem Licht, haben Forscher festgestellt. Diese Fähigkeit zur sogenannten Biofluoreszenz scheint bei Salamandern, Molchen und Fröschen überraschend weit verbreitet zu sein. Der subtile Schimmer könnte somit eine bisher unbekannte Rolle im Leben dieser Amphibien spielen, sagen die Wissenschaftler.

Tierisches Leuchten verbinden viele Menschen mit dem Glühwürmchen – doch bei ihm handelt es sich um ein aktives Erzeugen von Licht durch biochemische Prozesse. Im Gegensatz zu dieser sogenannten Biolumineszenz ist die Biofluoreszenz passiv: Wenn Licht aus dem blauen oder ultravioletten Spektrum die Oberflächen mancher Lebewesen trifft, werden spezielle Moleküle zum Leuchten angeregt. Bekannt sind vor allem die Fluoreszenz-Proteine einiger Nesseltiere, die bei Beleuchtung durch blaues Licht grün oder rot schimmern. Diese Substanzen werden bereits in der biologischen und medizinischen Forschung eingesetzt – etwa um bestimmte Gewebe zu markieren.

Amphibien zum Leuchten gebracht

Neben Qualle, Koralle und Co ist mittlerweile allerdings auch von Vertretern vieler anderer Tiergruppen eine Fähigkeit zur Biofluoreszenz bekannt: Fische, Insekten und sogar die Federn mancher Vögel fluoreszieren – etwa zur innerartlichen Kommunikation oder zur Verwirrung von Feinden. Dies blieb lange unbemerkt, da das Leuchten mit dem bloßen Auge für den Menschen meist unsichtbar bleibt. Was die Amphibien betrifft, war Biofluoreszenz bisher nur von drei Froscharten und einem Salamander bekannt. Im Rahmen ihrer Studie haben Jennifer Lamb und Matthew Davis von der St. Cloud State University in Minnesota nun buchstäblich ausgeleuchtet, wie weit Biofluoreszenz bei den Amphibien verbreitet sein könnte.

Für ihre Untersuchungen haben sie Licht aus dem blauen und ultravioletten Spektrum auf Exemplare von 32 Salamander-, Molch- und Froscharten geworfen. Durch Verfahren der Spektrometrie erfassten sie dabei die Wellenlängen des von den Tieren abgegebenen Lichts. Im Fokus stand unter anderem auch ein bekannter Bewohner der europäischen Feuchtgebiete und Gartenteiche: der Bergmolch (Ichthyosaura alpestris).

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Wie die Forscher berichten, stellten sie überraschenderweise bei allen untersuchten Arten eine grundlegende Fähigkeit zur Biofluoreszenz fest. Am intensivsten regt demnach blaues Licht die Tiere zum Schimmern an. Die emittierte Strahlung liegt dabei innerhalb des Spektrums von grünem Licht, zeigten die Analysen. Wie die Wissenschaftler erklären, legt die anscheinend weite Verbreitung der Leuchtfähigkeit nahe, dass die Biofluoreszenz in der Entwicklungsgeschichte der Amphibien tief verwurzelt ist.

Was hat es mit dem Schimmer auf sich?

In ihren Untersuchungsergebnissen zeichnet sich zudem eine interessante Variationsbreite bei den Mustern und Intensitäten ab: Bei manchen Arten leuchtet der Körper mehr oder weniger überall gleichmäßig, bei anderen wurden hingegen Flecken oder Streifen deutlich. Bei einigen korrespondieren diese fluoreszierenden Bereiche dabei mit Zeichnungen, die auch bei Tageslicht erkennbar sind. Im Fall des Bergmolchs zeigt sich etwa, dass sein bei „normalem“ Licht bereits auffällig orange gefärbter Bauch in blauem Licht besonders intensiv zu grünlicher Fluoreszenz angeregt wird. Bei einigen Arten schimmern hingegen sogar Knochenstrukturen intensiv unter der Haut hervor, berichten die Wissenschaftler.

Wie sie erklären, könnten spezielle Fluoreszenzproteine oder andere Moleküle in den tierischen Geweben für die Leuchteffekte verantwortlich sein. Diesbezüglich zeichnet sich nun Forschungspotenzial ab. Denn neben der biologischen Bedeutung gibt es auch in der medizinischen Forschung ein Interesse an neuen fluoreszierenden Bio-Substanzen, schreiben Lamb und Davis. Ebenfalls spannend ist die Frage, welche Bedeutung die die Biofluoreszenz für die Amphibien haben könnte. Es gibt bereits Hinweise darauf, dass Amphibien mit bestimmten Rezeptoren in ihren Augen besonders gut Wellenlängen wahrnehmen können, die der Fluoreszenz entsprechen. Zudem haben Lichtsignale für viele Arten eine Bedeutung, bei denen vor allem blaues Licht vorherrscht – wie etwa in der Dämmerung, im seichten Wasser oder im Unterholz.

Bei diesen Lichtverhältnissen könnten die Tiere durch die Fluoreszenz besser sichtbar werden – wie bei anderen „leuchtenden“ Tierarten könnte es somit eine Bedeutung im Rahmen der innerartlichen Kommunikation geben. Alternativ sind aber auch Funktionen zur Verwirrung von Feinden möglich. „Unsere Ergebnisse liefern nun Ansatzpunkte für zukünftige Studien zur Charakterisierung der molekularen Mechanismen der Biofluoreszenz sowie ihrer Funktion bei den Amphibien“, schreiben Lamb und Davis abschließend.

Quelle: Scientific Reports, doi: 10.1038/s41598-020-59528-9

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