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Tintenfisch-Tarnung auf Autopilot

Sepia officinalis
Tintenfische der Art Sepia officinalis können nicht nur ihre Farbe, sondern auch ihre Hautstruktur verändern (Foto: P Gonzalez-Bellido)

Sepien verfügen über eine faszinierende Fähigkeit: Die Tintenfische können in Sekundenschnelle die Textur ihrer Haut verändern, um sich zum Beispiel als Koralle oder Seegras zu tarnen. Forscher haben nun untersucht, welcher neuronale Mechanismus diesem Phänomen zugrunde liegt – und dabei Überraschendes festgestellt: Die für die Formänderung zuständigen Muskeln können ihre Anspannung auch ohne weiteren neuronalen Input über lange Zeit aufrechterhalten. Die Tarnung läuft dann gewissermaßen auf Autopilot – ein cleverer Trick, der viel Energie spart.

Sepien sind Meister der Tarnung. Mithilfe spezieller Farbzellen in ihrer Haut wechseln die auch Echte Tintenfische genannten Kopffüßer bis zu tausendmal am Tag ihr Aussehen. Dabei können sie nicht nur einen beliebigen einheitlichen Farbton annehmen, sondern auch komplexe geometrische Muster erzeugen. Doch das ist längst nicht alles: Die Maskierungsexperten passen bei Bedarf sogar die Textur ihre Haut an, um Korallen, Seegras oder den Meeresgrund zu imitieren. Diese Fähigkeit verdanken sie kleinen Knubbeln in ihrer Haut – sogenannten Papillen, die ihre Gestalt je nach Muskelanspannung verändern und sich dabei aufstellen oder absenken. „Wir kennen die Papillen schon eine ganze Weile“, sagt Trevor Wardill von der University of Cambridge. Doch welcher physiologische Mechanismus ihrer Funktionsweise zugrunde liegt, sei bisher kaum erforscht worden. Genau diesem Aspekt haben sich Wardill und seine Kollegen daher nun gewidmet. Sie untersuchten in einer Reihe von Experimenten, was im Nervensystem der Tintenfische passiert, wenn sie innerhalb von Sekunden die Struktur ihrer Haut verändern.

Dabei fanden sie heraus: Das Signal zum Texturwandel hat seinen Ursprung nicht im Gehirn, sondern in einem peripheren Nervenzentrum: dem Ganglion stellatum. In diesem Nervenknoten sitzen spezielle Motorneurone, die die Papillen kontrollieren. Überraschenderweise scheinen die Papillen jedoch nicht konstant auf Instruktionen dieser Neurone angewiesen zu sein. Denn als die Forscher den entsprechenden Signalweg blockierten, blieben die Knubbel trotzdem noch mehr als eine Stunde lang in ihrer zuvor eingenommenen Form. „Die Gestalt der Papillen beruht auf dem komplexen Zusammenspiel unterschiedlicher Muskeln. Dass sie auch ohne neuronalen Input erhalten bleibt, dafür gibt es nur eine Erklärung: Die Muskeln müssen in der Lage sein, ihren einmal erreichten Zustand der Anspannung lange Zeit beizubehalten“, sagt Studienleiterin Paloma Gonzales-Bellido. Die Tarnung laufe bei den Sepien demnach zeitweise auf Autopilot.

Cleverer Energiespar-Trick

Diese Fähigkeit ist unter Tintenfischen absolut einzigartig. Denn weder Kraken, noch Kalmare sind zu einem solchen Automatismus in der Lage. Von anderen Meeresbewohnern ist ein ähnliches Prinzip hingegen schon bekannt: von Muscheln. Die Weichtiere können ihre Schale über einen langen Zeitraum sicher geschlossen halten, ohne dafür viel Energie aufzuwenden. Das Geheimnis ist ein träger Sperrmuskel, der so lange kontrahiert bleibt, bis ein Neurotransmitter das Signal zum Öffnen gibt. Erstaunlicherweise ist für diesen Zustand der Dauerkontraktion kein zusätzlicher Energieaufwand nötig. Ein ähnlicher Mechanismus scheint auch bei den Sepien am Werk zu sein, wie die Wissenschaftler berichten. Die Kopffüßer sparen dadurch wertvolle Energie, wenn sie über Stunden mit ihrer Umgebung verschmelzen – sei es, um sich vor Feinden zu verstecken, auf Beute zu warten oder in Ruhe zu verdauen.

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Und noch etwas Interessantes fand das Team heraus: Der Schaltkreis, der bei den Sepien die Papillen kontrolliert, ähnelt auf frappierende Weise jenem Schaltkreis, der bei Kalmaren das Schillern der Haut steuert. Die Tiere können dank sogenannter Spiegelzellen kontrollieren, wie ihre Haut das Licht reflektiert. Sepien beherrschen diese faszinierende Tarndisziplin nicht. „Diese Entdeckung wirft eine spannende evolutionsbiologische Frage auf“, sagt Gonzales-Bellido. „Haben sich die Fähigkeiten von Sepien und Kalmaren auf Basis eines Schaltkreises entwickelt, über den schon ihr gemeinsamer Vorfahre verfügte? Und wenn ja, was war zuerst da: die Papillen, das Schillern oder entstand womöglich beides gleichzeitig?“

Quelle: Paloma Gonzales-Bellido (University of Cambridge) et al., iScience, doi: 10.1016/j.isci.2018.01.001

© wissenschaft.de – Daniela Albat

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