Wenn Plankton wandert, dann richtig: Im pumpen sich Sekunde um Sekunde immer und immer wieder kleinste Meereslebewesen durch das Ozeanwasser zur Oberfläche, um gleich wieder abzusinken. Diese stetige vertikale Wanderungsbewegung der Planktonorganismen ist der größte Biomassetransport auf der Erde – und dabei gleichzeitig noch längst nicht in allen Details untersucht. Ein Beispiel? Völlig unklar war bislang etwa, so Detlev Arendt vom European Molecular Research Laboratory in Heidelberg, "wie die Tiere mit ihren einfachen Augen und Nervenzellen überhaupt zielgerichtet zum Licht hin schwimmen können".

Eine Frage, die das Team des Forschers und seine Kollegen vom Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie direkt an den Ursprung der Evolution aller irdischen Lichtsinnesorgane führt. Denn die Larven wirbelloser Meerestiere, wie Krebse, Schwämme und Seesterne, haben die einfachsten Augen der Tierwelt, so genannte Augenflecken. Sie bestehen nur aus zwei Zellen: einem Photorezeptor, der das Licht einfängt, und einer Pigmentzelle, die den Photorezeptor zu einer Seite hin abschirmt. Diesen Augentyp hat schon Charles Darwin als Ur-Augen beschrieben.

Mit ihren Augenflecken können die Tiere keine Objekte erkennen, sehr wohl aber die Einfallsrichtung des Lichts. Diese Fähigkeit ist für die Phototaxis, das Schwimmen zum Licht hin, essentiell, und vielleicht, so vermuteten Arndt und Kollegen, sind die ersten Augen im Tierreich auch genau zu diesem Zweck entstanden.

Die Forscher untersuchten dies an einem sensorisch denkbar einfach konstruierten Modellorganismus – dem Ringelwurm Platynereis dumerilii. Seine Larven besitzen je zwei Augenflecke und einen Wimpernkranz, mit dem sie sich fortbewegen. Diese einfache Konstruktion sorgt gemeinsam für eine gezielte Fortbewegung, zeigten die Forscher: Wird ein Augenfleck angestrahlt, so sendet die Photorezeptorzelle das Signal über einen Nervenstrang an die umgebenden Wimpern. Diese ändern daraufhin ihre Schlagfrequenz und ändert den Wasserstrom um die Larve. Die Larven, die sich in Form einer Helix schraubenförmig vorwärts bewegen, werden dadurch in ihrer Richtung umgelenkt und bewegen sich auf das Licht zu.

"Platynereis ist ein lebendes Fossil, er lebt schon seit Millionen von Jahren nahezu unverändert an den Küsten gemäßigter und tropischer Meere", sagte Gáspár Jékely vom Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie. "Wir vermuten, dass die bei Platynereis gefundene direkte Verbindung zwischen Photorezeptor und Fortbewegungsorgan auch schon in den Ur-Augen der ersten Tiere auftrat."