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Teure Fenster zur Welt

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Augenloser Höhlensalmler (Astyanax mexicanus). Credit: Damian Moran
Der Sehsinn ist kostbar und das im doppelten Sinne: Das Sehsystem von Lebewesen ist erstaunlich energieaufwendig, zeigt eine Vergleichsstudie zwischen den augenlosen Höhlensalmlern und ihren sehenden Cousins aus den Oberflächengewässern. Der Energieaufwand für die Augen und die zugehörigen Nervensysteme kann demnach bis zu 15 Prozent des gesamten Energieverbrauchs eines Tieres betragen.

Klar, sie sind in der Finsternis überflüssig – aber warum haben Höhlentiere wie der Höhlensalmler (Astyanax mexicanus) ihre Augen denn gleich komplett verloren und nicht einfach beibehalten? Es wurde bereits vermutet, dass der Grund für solche Rückbildungen Energieeinsparungen sein könnten. Die Forscher um Damian Moran von der schwedischen Universität Lund sind dieser „Kosten-Hypothese“ im Zusammenhang mit dem Sehsystem nun erstmals systematisch nachgegangen. Die mexikanischen Höhlensalmler und ihre sehenden Brüder aus den Oberflächengewässern, waren dafür die idealen Versuchstiere. Es handelt sich bei beiden Fisch-Versionen um die gleiche Fischart – die blinden und sehenden Fische sind nur speziell angepasste Untergruppen.

Wie viel Energie verbraucht ein Seh-Apparat?

Das Reich der Höhlen-Version von A. mexicanus ist finster und karg: Sie leben im Wasser isolierter Höhlen im Nordosten Mexikos, in die nur selten etwas Nahrung geschwemmt wird. Von ihren Artgenossen in den Oberflächengewässern unterscheiden sich die Höhlenfische durch ihre blasse Farbe, aber vor allem durch das Fehlen der Augen. Untersuchungen der Forscher belegten zudem, dass auch die normalerweise für das Sehen verantwortlichen Hirnbereiche bei den Höhlensalmlern verkümmert sind. Um einschätzen zu können, welche Energieeinsparungen mit diesen Anpassungen einhergehen, erfassten die Forscher durch spezielle Labormethoden den Sauerstoffverbrauch der Augen der sehenden Fische sowie der Gehirne beider Fisch-Gruppen.

Bis zu 15 Prozent Ersparnis

Die Forscher hatten zwar mit messbaren Unterschieden gerechnet, aber das enorme Ausmaß der Energiekosten des Sehsystems überraschte sie dann doch: „Unsere Messungen zeigen, dass das visuelle System zwischen fünf und fünfzehn Prozent des gesamten Energiehaushalts der Tiere benötigt – je nach Alter der Fische“, sagt Moran. Bei Jungtieren fällt der Verbrauch dabei besonders ins Gewicht. „Dies sind enorm hohe Kosten! Es gibt keinen Zweifel, dass die Höhlensalmler im Laufe ihrer Entwicklung den Seh-Apparat wegen der Energieverschwendung verloren haben“, resümiert Moran.

Energetische Preis-Leistungsverhältnisse

Den Forschern zufolge ist damit nun nicht nur klar, warum viele Höhlenbewohner oder auch andere Tiere der Finsternis beim Sehsystem drastisch eingespart haben. Die Ergebnisse werfen ebenso Licht auf die Seite der ausgesprochenen Augentiere, zu denen auch der Mensch gehört.“Tiere mit großen und gut entwickelten Augen zahlen für diese Anpassung einen hohen Preis – es handelt sich um eine große Investition beim knappen Energiehaushalt“, sagt Co-Autor Eric Warrant. Den Forschern zufolge verdeutlichen ihre Ergebnisse damit erneut die große Bedeutung von energetischen Preis-Leistungsverhältnissen bei der Evolution der Lebewesen.

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Originalarbeit der Forscher:

© wissenschaft.de – Martin Vieweg
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