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Tierisches Leuchten

Fluoreszenzstreifen bei Geckos entdeckt

Der Wüstengecko Pachydactylus rangei zeigt bei UV-Beleuchtung (365 nm) einen neongrün fluoreszierenden Seitenstreifen und einen Ring um die Augen. (Bild: David Prötzel)

Die Körperseiten und der Augenbereich erstrahlen neongrün: Forscher haben bei einem Wüstengecko eine erstaunlich starke Biofluoreszenz festgestellt. Sie konnten zeigen, dass der Leuchteffekt auf spezielle Pigmentzellen in der Haut zurückzuführen ist, die durch Licht bestimmter Wellenlängen zum Strahlen angeregt werden. Dabei handelt es sich um einen bisher bei Landtieren unbekannten Mechanismus der Fluoreszenz. Vermutlich dient das Leuchten den nachtaktiven Geckos bei der innerartlichen Kommunikation im Mondlicht, sagen die Wissenschaftler.

Tierisches Leuchten verbinden die meisten Menschen wohl mit dem Glühwürmchen. Dabei handelt es sich allerdings um die sogenannte Biolumineszenz, bei der Licht aktiv durch biochemische Prozesse von dem Insekt erzeugt wird. Die Biofluoreszenz ist hingegen ein passives Leuchten, das sich allerdings von Reflexionseffekten deutlich unterscheidet: Spezielle Biomoleküle geben Strahlung bestimmter Wellenlängen ab, wenn sie von Licht aus dem blauen oder ultravioletten Spektrum angeregt werden. Bekannt sind vor allem die Fluoreszenz-Proteine einiger Quallen und Korallen, die bei Beleuchtung durch blaues Licht grün oder rot schimmern. Diese Substanzen haben eine große Bedeutung in der biologischen und medizinischen Forschung erlangt: Sie werden häufig eingesetzt, um bestimmte Gewebe zu markieren.

Wie mit einem Textmarker hervorgehoben

Von Meeresorganismen ist Biofluoreszenz schon lange bekannt, doch auch bei Landwirbeltieren wurde dieses Phänomen in den letzten Jahren vermehrt entdeckt. Bei bestimmten Wellenlängen, die etwa besonders in der Dämmerung auftreten, geben beispielsweise einige Amphibien ein Leuchten von sich. 2018 berichteten die Forscher um David Prötzel von der Zoologischen Staatssammlung München zudem bereits von Biofluoreszenz bei Chamäleons. All diese bisher von Reptilien und Amphibien bekannten Leuchteffekte gehen allerdings entweder von knöchernen Strukturen aus oder von Fluoreszenz-Molekülen in der Lymphflüssigkeit unter der Haut. Doch bei dem nun entdeckten Fall ist der Mechanismus anders, berichten die Wissenschaftler.

In ihrem Visier stand die Geckoart Pachydactylus rangei. Die bis zu 14 Zentimeter langen Reptilien leben in Wüsten des südlichen Afrikas, wo sie sich nachts auf die Suche nach kleinen Beutetieren machen. Den heißen Tag verbringen sie hingegen im Sand vergraben. Wie die Forscher berichten, stellten sie bei in Gefangenschaft gehaltenen Pachydactylus-Geckos eine intensive Biofluoreszenz fest: Als wären sie mit einem Textmarker bearbeitet, zeigen die Geckos unter UV-Licht stark neongrün fluoreszierende Streifen an den Körperseiten und um die Augen. Die Bereiche sind aus der Geckoperspektive gut sichtbar und dienen vermutlich als Erkennungssignal. Im natürlichen Lebensraum der Tiere kann der blaue Anteil des Mondlichts den Leuchteffekt hervorrufen, erklären die Forscher.

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Was hat es mit dem Schimmer auf sich?

„Bereits auf den ersten Blick fiel auf, dass ein bisher unbekannter Mechanismus der Biofluoreszenz bei den Wüstengeckos vorliegen musste. Denn die deutlich neongrün fluoreszierenden Muster entstammten ganz klar der Haut“, sagt Prötzel. Durch genauere Untersuchungen konnten die Forscher dies auch bestätigen: Es zeigte sich, dass in den fluoreszierenden Bereichen der Haut zahlreiche spezielle Pigmentzellen, sogenannte Iridophoren, eingelagert sind, die in den nicht-fluoreszierenden Bereichen fehlen. Neben diesen fluoreszierenden Zellen stellten die Wissenschaftler allerdings auch nicht aktivierbare Iridophoren in den fluoreszierenden Hautbereichen fest. Wie sie erklären, wirken diese möglicherweise wie Spiegel, um den Leuchteffekt des Systems zu verstärken.

Iridophoren sind bereits als farbgebende Elemente in der Haut von Geckos und anderen Echsen bekannt. Wie sich nun zeigt, können manche dieser Pigmentzellen aber offenbar auch fluoreszieren, resümieren die Wissenschaftler. „Dieser Effekt ist wesentlich stärker als die knochenbasierte Fluoreszenz, die wir vor drei Jahren bei Chamäleons entdeckt haben und ist eines der stärksten Fluoreszenzphänomene, die bei Landwirbeltieren bisher beobachtet wurden“, sagt Co-Autor Frank Glaw von der Zoologischen Staatssammlung München. In weiteren Untersuchungen wollen die Wissenschaftler nun den Geheimnissen der Morphologie und der chemischen Strukturen des Systems noch genauer auf den Grund gehen.

Was die biologische Funktion des optischen Effekts bei den Wüstengeckos betrifft, gehen die Wissenschaftler von einer Bedeutung im Rahmen der innerartlichen Kommunikation aus. „Beim Wüstengecko hingegen spricht die Stärke und die Anordnung der fluoreszierenden Bereiche um die Augen und seitlich an den Flanken dafür, dass die Fluoreszenz als Signal für Artgenossen dient, das vielleicht auch aus größerer Entfernung gut wahrgenommen werden kann“, sagt Co-Autor Mark Scherz von der Universität Potsdam.

Zoologische Staatssammlung München, Fachartikel: Scientific Reports, doi: 10.1038/s41598-020-79706-z

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