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Heizende Muskeln

Seeotter: Warmes Geheimnis aufgedeckt

Nicht nur ihr dichtes Fell ermöglicht den putzigen Gesellen ein Überleben im kalten Wasser. (Bild: Randall Davis, Image obtained under USFWS Marine Mammal Permit No. MA-043219 to R. Davis)

Das Fell allein kann es nicht sein und auch eine isolierende Fettschicht haben die kleinsten Meeressäuger der Welt nicht. Wie Seeotter dennoch die tiefen Wassertemperaturen im Nordpazifik aushalten können, haben Forscher nun aufgeklärt. Die Kraftwerke in den Muskelzellen der Tiere setzen demnach auch im Ruhezustand und ohne Zittern besonders intensiv Wärmeenergie frei. Der Preis für die innere Heizung ist allerdings ein enormer Nahrungsbedarf.

Ihr niedliches Aussehen und der Einsatz von Steinen zum Öffnen von Schalentieren hat sie berühmt gemacht. Seeotter (Enhydra lutris) zeichnet zudem ein Rekord aus: Mit bis zu etwa 40 Kilogramm sind sie die kleinsten aller Meeressäuger. Das Besondere ist dabei, dass diese geringe Körpermasse sie kaum vor den niedrigen Wassertemperaturen schützen kann. Im Gegensatz zu Seelöwe und Co besitzen sie außerdem keine isolierende Fettschicht. Sie haben stattdessen zwar ein extrem dichtes Fell entwickelt, doch auch dies kann nicht erklären, wie sie sich in dem oft nur knapp über null Grad Celsius kalten Wasser ihres Lebensraums warmhalten können. Offenbar müssen Seeotter ihre Körpertemperatur durch einen hohen Stoffwechsel stabil halten. Auf welche Weise sie allerdings ihre innere Wärme erzeugen, war bisher unbekannt.

Bewegungslose Muskelheizung

Dieser Frage sind die Forscher um Tray Wright von der Texas A&M University in College Station nachgegangen. Sie konzentrierten sich dabei auf die Muskeln der Tiere. Denn bei Säugetieren macht dieses Gewebe einen Großteil der Körpermasse aus und es kann bekanntlich durch Aktivität für eine schnelle Erwärmung sorgen. Im Rahmen der Studie untersuchten die Wissenschaftler Proben von Muskelgewebe, das von Seeottern unterschiedlichen Alters und Gewichts stammte. Durch Methoden der Respirometrie analysierten sie, mit welcher Rate das Muskelgewebe Sauerstoff verbraucht. Vergleiche mit Werten bei anderen Tierarten ermöglichten dann Rückschlüsse auf Besonderheiten bei den Merkmalen der Seeotter-Muskeln, erklären die Forscher.

Wie sie berichten, geht aus ihren Ergebnissen hervor, dass bei Seeottern die sogenannte Leckatmung (leak respiration) in den Muskeln besonders intensiv für eine Wärmefreisetzung sorgt. Es handelt sich dabei um einen Stoffwechselprozess in den Kraftwerken der Zellen (Mitochondrien), bei dem keine Energieträger für Bewegungen erzeugt werden, aber dennoch Wärmeenergie freigesetzt wird. Es ist somit auch nicht die unwillkürliche Muskelbewegung nötig, die bei uns für Wärmeentwicklung bei Unterkühlung sorgt – das Zittern. Die Wärmeerzeugung durch Leckatmung war zwar auch schon von anderen Tierarten bekannt. Doch die Seeotter erreichen dabei Spitzenwerte, geht aus den Untersuchungen hervor: Der Prozess macht bei ihnen bis zu 40 Prozent der gesamten Atmungskapazität in den Muskelzellen aus.

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Hoher Energiebedarf und Potenzial für die Medizin

Durch dieses System der Wärmeerzeugung kommen die putzigen Pelztiere also offenbar mit den tiefen Wassertemperaturen in ihrem Lebensraum zurecht. Dabei handelt es sich somit auch um die Ursache ihres bekanntermaßen großen Appetits, erklären die Wissenschaftler: Seeotter vertilgen täglich Meerestiere, deren Gesamtmasse einem Viertel ihres eigenen Körpergewichts entspricht. Einen Großteil dieser Nahrung verwenden sie also offenbar, um ihre innere Heizung zu befeuern.

Wright und seine Kollegen planen nun, weitere Details dieses Systems aufzudecken: „Bisher haben wir nur einen ersten Blick in den Stoffwechsel der Seeotter geworfen. So bleibt etwa noch unklar, ob alle Muskeltypen dieser Tiere die gleichen Merkmale besitzen oder ob auch andere Gewebearten eine erhöhte Fähigkeit zur Wärmeerzeugung besitzen“, sagt Wright. Eine möglicherweise für die Medizin wichtige Frage ist zudem, wie Seeotter ihren Muskelstoffwechsel regulieren, um bei Bedarf die innere Heizung aufzudrehen. „Die Regulierung des Gewebestoffwechsels ist auch ein wichtiges Forschungsgebiet im Kampf gegen Fettleibigkeit“, so Wright. „Diese Tiere könnten uns Hinweise darauf geben, wie der Stoffwechsel bei gesunden Menschen und solchen mit Krankheiten, bei denen der Muskelstoffwechsel betroffen ist, beeinflusst werden könnte“, sagt der Wissenschaftler.

Quelle: Texas A&M University, Fachartikel: Science, doi: 10.1126/science.abf4557

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