Schalter für Tag-Nacht-Aktivität gefunden
Ein internationales Forscherteam um den Doktoranden Gregor Schalm und die Doktorandin Kristina Bruns hat grundlegende Verhaltensmuster und die genetische Basis tagesperiodischer Rhythmen in Anemonenfischen untersucht und konnte so deren innere Uhr identifizieren. Schalm und Bruns, die in der ICBM-assoziierten Arbeitsgruppe Biodiversität und Evolution der Tiere unter Leitung Prof. Dr. Gabriele Gerlachs am Institut für Biologie und Umweltwissenschaften (IBU) der Universität Oldenburg forschen, wurden von deutschen, italienischen und australischen Kollegen unterstützt. Die Studie ist in der aktuellen Ausgabe von Scientific Reports erschienen.

Für viele stellt sich spontan ein Bild ein, wenn sie den Namen „Nemo“ hören, war doch ein Fisch dieses Namens Held eines sehr erfolgreichen Animationsfilmes von 2003. Tatsächlich existiert in (Falschen) Clown-Anemonenfischen (Amphiprion ocellaris) aus dem östlichen Indischen Ozean und Westpazifik eine natürliche Vorlage für den Filmprotagonisten. Erwachsene Anemonenfische leben mit Seeanemonen in Symbiose. Die Blumentiere gewähren mit ihren nesselnden Armen den im Erwachsenenalter vergleichsweise schlechten Schwimmern Schutz, während die Fische Fressfeinde von der Anemone fernhalten.

Wie bei vielen Korallenfischen spielen für Anemonenfische Zeitgeber-Mechanismen eine biologische Schlüsselrolle. Üblicherweise nämlich verlassen die Fischlarven unmittelbar nach dem Schlupf ihr Heimatriff, um im offenen Ozean zu leben. Nach einer Weile kehren sie ins Riff zurück, um dort schließlich sesshaft zu werden. Noch nicht völlig geklärt ist, was die Zeitspanne bis zur Rückkehr bestimmt und wie es den Tieren gelingt, ihr Geburtsriff wiederzufinden. Vom Kardinalbarsch (Ostorhinchus doederleini) etwa weiß man, dass er einen durch die innere Uhr zeitkorrigierten Sonnenkompass nutzt. Ähnliches vermuten die Forschenden für Anemonenfische, was die Bedeutung eines zuverlässigen inneren Taktgebers unterstreicht.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wiesen Übergänge im Verhalten der Anemonenfische in Abhängigkeit vom Lebensalter nach: So sind die Larven nacht-, erwachsene Tiere aber tagaktiv. Jugendliche Fische weisen ein dazwischenliegendes Verhaltensmuster auf. Die Forschenden interpretieren dies als mögliche zeitliche Flexibilität, die es den Jungfischen erleichtert, sich in einer Wirtsanemone anzusiedeln.

Eine genetische Untersuchung sechs tagesrhythmischer Haupterbmerkmale ergab vergleichbare rhythmische Ausprägungsmuster in Larven und Jungfischen. Somit kamen diese Gene für die gefundenen altersabhängigen Aktivitätsveränderungen der Fische nicht in Frage. Anhand embryonischer Zelllinien in Zellkulturen gelang es den Wissenschaftlern jedoch schließlich zu zeigen, dass Anemonenfische eine innere Uhr besitzen, die dem gut untersuchten tagesrhythmischen Zeitgeber von Zebrabärblingen (Brachydanio rerio) vergleichbar ist. „Unsere Studie ist eine erste Grundlage, das Wanderverhalten der Korallenriff-Fische zu verstehen und das vielschichtige Miteinander von Anemonenfischen, Anemonen und ihrer endosymbiontischen Mikroalgen zu beleuchten,“ so die Arbeitsgruppenleiterin Gabriele Gerlach.

Originalveröffentlichung
Gregor Schalm; Kristina Bruns; Nina Drachenberg; Nathalie Geyer; Nicholas S. Foulkes; Cristiano Bertolucci; Gabriele Gerlach: „Finding Nemo’s clock reveals switch from nocturnal to diurnal activity“, Scientific Reports, doi: 10.1038/s41598-021-86244-9.

Weblinks
https://doi.org/10.1038/s41598-021-86244-9