Entdeckung: Seeigel sind "laufende Komplexaugen"

8. Mai 2011, 12:15
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Stachelhäuter verfügen über Lichtsinneszellen, die ihnen Richtungssehen ermöglichen

Seeigel sind alles andere als blind: Ein Team von Wissenschaftern der Universität Bonn und Forschungseinrichtungen in Italien, Norwegen und Schweden hat jetzt erstmals spezialisierte Lichtsinneszellen in vermeintlich augenlosen Seeigeln entdeckt, die den Tieren ein Richtungssehen ermöglichen. Ihren Fund, den sie als "laufendes Komplexauge" bezeichnen, haben sie jetzt in der Fachzeitschrift PNAS beschrieben.

"Die Photorezeptoren des purpurnen Seeigels (Strongylocentrotus purpuratus) sind nicht diffus über den ganzen Körper der Tiere verteilt, wie bislang vermutet, sondern in kleinen Einbuchtungen des runden Kalkskeletts konzentriert", erklärt Esther Ullrich-Lüter von der Universität Bonn die Forschungsergebnisse der europäischen Wissenschafter. Sie fanden heraus, dass Seeigel das eigene Skelett zur gezielten Lichtabschirmung ihrer Photorezeptoren nutzen und dadurch als eine Art "laufendes Komplexauge" funktionieren.

Suche nach den Sinneszellen

Obwohl Lichtreaktionen bei den ausschließlich im Meer vorkommenden, wirbellosen Seeigeln seit langem bekannt sind, konnten die verantwortlichen Rezeptoren und Mechanismen erst durch eine Kombination aus Genexpressions-Studien und morphologischen Untersuchungen aufgeklärt werden. Die Wissenschafter legten ihren Fokus zunächst auf die Expression eines so genannten rhabdomerischen Opsins, eines funktionell essentiellen Moleküls von Lichtrezeptoren wie sie in vielen wirbellosen Tieren vorkommen. "Durch den spezifischen Nachweis dieses Opsins in den Füßchen der Seeigel konnten wir erstmals Lichtsinneszellen bei Seeigeln lokalisieren, die keine "Augen" im klassischen Sinne besitzen", sagt Maria Ina Arnone, von der Stazione Zoologica in Neapel.

Die Genexpressionsdaten belegen in Kombination mit elektronenmikroskopischen Untersuchungen und Immunfärbungen, dass Seeigel ähnlich wie Insekten und Krebstiere einen für Facettenaugen typischen Lichtrezeptor zum Richtungssehen benutzen, im Unterschied zu den Wirbeltieren. Bei diesem Photorezeptortyp erfolgt die Einlagerung des Sehpigmentes in Ausstülpungen der nach außen gerichteten Zelloberfläche. Die Wirbeltiere sehen dagegen mit Photorezeptoren, bei denen das Sehpigment in die Oberfläche eines Wimperhärchens eingelagert ist. "Diese Art des Sehens scheint demnach evolutiv neuer zu sein, als bislang angenommen", resümiert Harald Hausen vom SARS International Centre of Marine Molecular Biology.

Internetartiges Nervensystem

Zusätzliche Röntgen-microtomographische Untersuchungen (μCT) gaben Aufschluss über die spezielle Skelettmorphologie der untersuchten Seeigel, mit deren Hilfe eine Lichtabschirmung der einzelnen Lichtrezeptorgruppen von bis zu 272 Grad erfolgt. Die Verteilung der Lichtsinneszellen über den runden Körper der Tiere in Kombination mit einem im Tierreich einmaligen, internetartig dezentral Daten verarbeitenden Nervensystem, erlaubt den Tieren Informationen aus über 1.500 solcher Lichtrezeptorgruppen zu verarbeiten und sich gerichtet von einer wahrgenommenen Lichtquelle weg zu bewegen. (red)

  • Ein junger Purpurner Seeigel (Strongylocentrotus purpuratus) mit rhabdomerischen Photorezeptoren (rot) in Kontakt zum Nervensystem (grün).
    foto: e. ullrich-lüter

    Ein junger Purpurner Seeigel (Strongylocentrotus purpuratus) mit rhabdomerischen Photorezeptoren (rot) in Kontakt zum Nervensystem (grün).

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