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Tierphysiologie: Aus dem Bauch heraus

Was haben polare Meeresfische mit der Wischanlage vom Auto gemeinsam? Nun ja: beide verfügen über Flüssigkeiten, die dem Frost den Kampf ansagen - im besten Fall zumindest.
Manche Lebensräume sind einfach unmenschlich. Dahinter kommt man gegebenenfalls Neujahr beim traditionellen Eisbaden. Dass sich in ähnlich eisiger Umwelt eine Wirbeltiergruppe zuhause fühlt, ist wirklich schwer nachzuvollziehen. Und doch sind die Antarktisdorsche, die Nototheniidae, stetige Bewohner der südpolaren Meere. Während uns das das höchstens einmal neujährliche Abtauchen ins fremde Biotop langt, entkommen die Fische der gefrierpunktnahen Kälte nie. Welche Überlebenskunst haben die Antarktisdorsche entwickelt, um ihr zu trotzen?

AntarktisdorschLaden...
Antarktisdorsch | Der Antarktisdorsch guckt gerade aus einem Eisloch hervor. Um nicht zu erfrieren, produziert der Eisfisch einen Frostschutz.
Vor etwa drei Jahrzehnten lösten Wissenschaftler bereits einen Teil des Rätsels: Sie entdeckten im Blut der Nototheniidae ein Eiweiß in unnatürlich großer Menge. Dieses Protein, so stellten die Forscher später fest, besitzt einen Zuckerbaustein, der es wie ein Frostschutzmittel wirken lässt. Das Glykoprotein senkt in verschiedenen Körperregionen der Fische den Gefrierpunk um etwa zwei bis drei Grad Celsius.

Dieser Eiweiß-Frostschutz ist auf beiden Hemisphären der Erde zu finden: Nordpolare Fische bilden ebensolche Zuckerproteine, um dem Gefriertod zu entkommen. Die Leber der arktischen Fische, so entschlüsselten Forscher, fabriziert dieses Eiweiß. Von dort gelangen die Proteine zunächst ins Blut – dem nach Ansicht der Forscher primär geschützten Körperbestandteil. Dass auch die antarktischen Dorsche auf der anderen Seite des Globus ihr Glykoprotein in der Leber synthetisieren und so verhindern, dass ihnen das Blut in den Adern gefriert, nahmen Forscher seither einfach an. Hinterfragt hat diese Annahme erstmals Chi-Hing Cheng von der Universität in Illinois.

Fünf Spezies der Antarktisdorsche nahm das Forscherteam um Cheng unter die Lupe – genauer: Gewebe aus der Leber, der Bauchspeicheldrüse und aus dem Verdauungstrakt. Dabei rollten die Wissenschaftler den Faden von hinten auf und suchten nicht nach dem Protein, sondern nach der Boten-RNA, dem genetischen Bauplan des Glykoproteins. Der Grund für ihre Wahl: Körperzellen, in denen sie größere Mengen der mRNA entdeckten, bilden sicher auch wirklich das Protein.

Die Ergebnisse bestätigten Chengs Hinterfragen: Nur in einem Gewebe entdeckten die Molekularbiologen keine mRNA, und zwar ausgerechnet in dem der Leber. Große Mengen der Erbsubstanz produzierten hingegen die Zellen der Bauchspeicheldrüse, des Pankreas. Auch junge Larven der Nototheniidae-Spezies Gymnodraco acuticeps besaßen die Erbanlage für den Frostschutz, ebenfalls nur in ihrer Bauchspeicheldrüse.

Die antarktischen Nototheniidae halten sich demnach also zwar auch durch ein Glykoprotein warm, produzieren den Frostschutz jedoch nicht in der Leber, sondern im Pankreas. Doch die Proteine gelangen bei den südpolaren Eisfischen aus der Drüse unmittelbar in den Verdauungstrakt und nicht in das Blut – warum nutzen die so ähnlichen Tiere in so ähnlicher Umwelt so ähnliche Frostschutzmittel so unterschiedlich?

Cheng vermutet, dass die Antarktisdorsche vor allem Gefahr laufen, dass ihr Verdauungstrakt gefriert: Die Flüssigkeit im Darm der Eisfische ist nur etwa halb so salzig ist wie das Meerwasser und deshalb frostgefährdet. Die Fische bilden demnach den Frostschutz wohl gleich an dem Ort, wo er zum überlebenswichtigen Einsatz kommt.

Zudem findet das Glykoprotein sich aber auch im Blut der südpolaren Eisfische – möglicherweise gelangt es dort hin, nachdem es aus dem Verdauungstrakt zusammen mit Nährstoffen resorbiert wird. Auch wenn die Antarktisdorsche also besonders ihren Verdauungstrakt schützen: Ganz wie ihre nördlichen Verwandten sorgen auch sie dafür, das ihr Blut zwar kühl bleibt, aber besser nie gefriert.
22.06.2006

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 22.06.2006

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