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Wahrnehmung: Fisch sieht Farben auch im Dunkeln

Elefantennasenfisch
Der Elefantenrüsselfisch | Reflektierende Becher in den Augen von Gnathonemus petersii geben dem Fisch eine überdurchschnittlich gute Wahrnehmung bei schlechtem Licht.

Bei schwachem Licht Farben und Kontraste gut erkennen – dieses Kunststück vollbringen die Augen des Elefantenrüsselfisches Gnathonemus petersii mit einem bemerkenswerten technischen Trick. Ein internationales Team um Moritz Kreysing von der Ludwig-Maximilians-Universität München hat die Funktion becherartiger Strukturen in der Netzhaut des Fisches entschlüsselt, die lange Zeit rätselhaft waren. Demnach bündelt eine spezielle Schicht in der Wand das Licht am Grund des Bechers, so dass die dort befindlichen Zapfen auch im Dämmerlicht Farben erkennen können. Direkt darunter liegt eine Art Schacht aus Zellen, an dessen Grund die wesentlich lichtempfindlicheren Stäbchen sitzen. Durch diese raffinierte Anordnung können beide Arten von Sinneszellen gleichzeitig aktiv sein und ihre normalerweise widersprüchlichen Leistungen vollbringen.

Licht sammelnde Becher | Computersimulation der Lichtsammlung in den becherartigen Strukturen im Auge des Elefantenrüsselfisches. Das Licht sammelt sich am Boden der Struktur – genau dort, wo die Farbsinneszellen des Fisches sitzen. Weiter unten, in Richtung der Stäbchen, geht die Intensität wieder zurück.

Die beiden Arten von Lichtsinneszellen bei Wirbeltieren sind normalerweise nicht gleichzeitig aktiv, weil sie bei sehr unterschiedlichen Lichtstärken arbeiten. Zapfen brauchen viel Licht, unterscheiden aber Farben sehr gut, während die Stäbchen nur schwaches Licht vertragen. Der Elefantenrüsselfisch jedoch, der im Dämmerlicht trüber Gewässer lebt, hat einen Weg gefunden, beide Zellen gleichzeitig einzusetzen. Der Schlüssel zu diesem Geheimnis sind die Becher. Sie sind mit vier Kristalllamellen aus der Base Guanin ausgekleidet, die dank ihrer regelmäßigen Abstände einen photonischen Kristall bilden: Eindringendes Licht löscht sich durch Interferenz selbst aus – sämtliches eintreffendes Licht wird von der Struktur reflektiert und am Boden des Bechers gesammelt.

Exakt dort befinden sich die lichthungrigen Zapfen, die aus dem gesammelten Licht die spärlichen Farbinformationen herausfiltern. Für die Zapfen etwas weiter darunter wäre das gesammelte Licht dagegen viel zu hell. Deswegen befinden sich im Zwischenraum Guaninkristalle und Pigmente, die das Licht absorbieren und streuen, so dass es genau die richtige Intensität hat, um auch von den Stäbchen registriert zu werden. Die Untersuchungen der Forscher zeigen, dass der Fisch in der Dämmerung trüber Gewässer optische Reize nicht nur besser wahrnimmt als andere Tiere, sondern dass auch seine Farbwahrnehmung unter diesen Bedingungen sehr gut funktioniert. Die Welt des Elefantenrüsselfisches ist zwar düster, aber trotzdem bunt.

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  • Quellen
Science 336, S. 1700 – 1703, 2012

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