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Höhlenfisch erhellt dunkle Säuger-Geschichte

Der Somalische Höhlenfisch hat mehr als seine Augen eingespart. Foto: (Luca Scapoli at the University of Ferrara)

Augen und Hautpigmente kann er sich in seinem finsteren Lebensraum sparen – doch der Somalische Höhlenfisch hat im Laufe seiner Entwicklungsgeschichte noch ein weiteres System verloren, das die meisten anderen Lebewesen besitzen: das lichtabhängige DNA-Reparatursystem. Interessanterweise fehlt dieser Mechanismus auch den Plazenta-Säugetieren. Dies belegt den Forschern zufolge die Theorie, wonach die Urahnen unserer Entwicklungslinie in der Zeit der Dinosaurier unterirdisch beziehungsweise nachtaktiv lebten.

Wenn ein Lebewesen sich an eine neue Lebensweise anpasst, bilden sich nutzlos gewordene Merkmale zurück oder verschwinden: Für diese Regel in der Evolution gibt es zahlreiche Beispiele. Besonders deutlich wird sie bei Tieren, die in ewiger Dunkelheit leben – so wie beim Somalischen Höhlenfisch (Phreatichthys andruzzii). Er hat sich vor Jahrmillionen aus „normalen“ Vertretern der Gruppe der Karpfenfische (Cyprinidae) zu einem skurrilen Spezialisten entwickelt: Er lebt in Höhlengewässern im Untergrund Somalias, in die niemals ein Lichtstrahl dringt. Augen und Hautpigmente sind dort nutzlos, deshalb hat er diese energieaufwendigen Merkmale eingespart. Die entsprechenden Erbanlagen wurden im Laufe seiner Entwicklungsgeschichte deaktiviert.

Spannende Anpassungen an die Finsternis

Bereits seit einiger Zeit interessieren sich Forscher für die Grundlagen solcher Anpassungen. Das besondere Augenmerk des internationalen Forscherteams um
Nicholas Foulkes vom Karlsruher Institut für Technologie galt dabei nun einer möglichen Anpassung, die nicht so deutlich erkennbar ist wie das Fehlen der Augen: Ihr Interesse galt der sogenannten Photoreaktivierung. Dieses Reparatursystem beseitigt DNA-Schäden, die durch ultraviolettes Licht hervorgerufen werden. Interessanterweise benötigt dieser Mechanismus für seine Funktion ebenfalls Licht: Teile des verantwortlichen Enzymkomplexes müssen durch Licht aktiviert werden. Es handelt sich somit um ein System, das in doppelter Hinsicht mit Licht verknüpft ist. Es ist bekannt, dass es zwar nicht bei Plazenta-Säugetieren, wohl aber bei vielen Lebewesen und auch bei Fischen aktiv ist.

Inwieweit dies auch für den Somalischen Höhlenfisch gilt, haben die Forscher im Rahmen ihrer Studie nun untersucht. Es zeigte sich: Nach den Jahrmillionen, in denen sich diese Fische in ständiger Dunkelheit entwickelten, haben sie die für sie nutzlose Fähigkeit zur lichtabhängigen DNA-Reparatur verloren. Konkret sind dafür Mutationen in Genen verantwortlich, die an der Bildung der Bestandteile des Mechanismus beteiligt sind, zeigten die Untersuchungen.

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Einschlägige Parallele zu den Plazenta-Säugetieren

Wie Foulkes und seine Kollegen erklären, handelt es sich dabei um eine interessante Parallele: „Die einzigen anderen Tiere, von denen bisher bekannt war, dass sie keine Photoreaktivierungs-DNA-Reparatur besitzen, sind die Vertreter der Plazenta-Säugetiere. Was wir also in dieser Art von Höhlenfischen sehen, könnte die erste Stufe in einem Prozess sein, der zuvor bei unseren Vorfahren im Mesozoikum stattgefunden hat“, sagt Foulkes.

Er bezieht sich dabei auf eine Theorie, die besagt, dass die Vorfahren der modernen Säugetiere ein unterirdisches oder ausschließlich nächtliches Leben als eine Strategie genutzt haben, um neben den Dinosauriern überleben zu können. „Einige Eigenschaften der Plazenta-Säugetiere, wie die Anatomie und Funktion des Auges, zeigen verräterische Merkmale eines nächtlichen Lebensstils“, sagt Foulkes. „Die Parallele zu den Höhlenfischen untermauert nun die Annahme, dass die Vorfahren der Säugetiere eine längere Entwicklungsphase in völliger Dunkelheit durchlaufen haben“, resümiert der Wissenschaftler die Bedeutung der Studienergebnisse.

Quelle: Cell Press, Current Biology, doi: 10.1016/j.cub.2018.08.039

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