Der einflussreiche Urin der männlichen Mosambik-Buntbarsche

1. September 2014, 14:42
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Forscher identifizierten ein Pheromon im Urin männlicher Mosambik-Buntbarsche, das die Hormonproduktion der Weibchen ankurbelt

Jena - Der Austausch von chemischen Signalen zwischen Organismen gilt als älteste Form der Kommunikation. Zu den chemischen Botenstoffen gehören auch die Pheromone, die dem Informationsaustausch innerhalb einer Art dienen, beispielsweise als Sexuallockstoffe zwischen den Geschlechtern. Fische nutzen Pheromone zur Steuerung ihres Sozialverhaltens und zur Koordinierung der Fortpflanzungsbereitschaft von Männchen und Weibchen.

Forscher der Universität der Algarve in Faro, Portugal und des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie in Jena haben jetzt einen Signalstoff im Urin von Mosambik-Buntbarsch-Männchen (Oreochromis mossambicus) identifiziert, der bei geschlechtsreifen Weibchen die Hormonproduktion ankurbelt und die Eireifung beschleunigt. Damit ist der Mosambik-Buntbarsch einer der ersten Fische, in denen die chemische Struktur und die biologische Wirkungsweise von Pheromonen entschlüsselt werden konnte.

Aggressivitätshemmung

Das soziale Verhalten des im südlichen Afrika beheimateten Mosambik-Buntbarschs ist sehr komplex: Unter den Männchen herrscht eine strenge hierarchische Rangordnung, die in sogenannten Balz-Arenen ausgefochten wird. Die Männchen graben mit ihrem Maul Vertiefungen in den Sand in der Mitte der Arena und bieten diese den angelockten Weibchen als Nester für den Laich an. Gleichzeitig versuchen sie, die erfolgreiche Paarung mit anderen Männchen zu verhindern.

Beobachtungen zeigten, dass dominante Männchen bei aggressiven Auseinandersetzungen mit männlichen Artgenossen häufiger und deutlich größere Mengen Urin ins Wasser abgeben als ihre unterlegenen Rivalen. Der Urin enthält Pheromone, die einerseits die Aggressivität der anderen Männchen hemmen, andererseits die Weibchen zum Nest locken und derart auf ihren Hormonstatus einwirken, dass die Eireifung beschleunigt und die Eiablage ausgelöst wird. Die Laichabgabe und die externe Befruchtung werden somit zeitlich aufeinander abgestimmt und der Fortpflanzungserfolg erhöht.

Entscheidende Steroide

Die Fische zeigen dieses Verhalten auch in Gefangenschaft, sodass sich die Art sehr gut als System für reproduzierbare biologische Experimente eignet. Die Forscher um Tina Keller-Costa konnten nun die chemische Identität der Signalstoffe aufklären und ihre Funktionsweise überprüfen. Dazu sammelten sie Urinproben dominanter Männchen, reinigten sie in mehreren Schritten und überprüften nach jedem Schritt die biologische Aktivität als Pheromon.

Wie die Forscher im Fachblatt "Current Biology" berichten, führte dieses Verfahren schließlich zu zwei reinen Stoffen, deren chemische Struktur mit Hilfe der kernmagnetischen Resonanzspektroskopie (NMR) aufgeklärt und durch chemische Synthese bestätigt werden konnte: Bei den Stoffen handelt es sich demnach um zwei mit Glucuronsäure verbundene Spiegelbild-Isomere eines Steroids vom Pregnan-Typ.

Sowohl Männchen als auch Weibchen reagieren hochsensibel auf den Geruch dieser beiden Steroide. Während das Hormonsystem der Weibchen angeregt wird und ihre Fortpflanzungsbereitschaft deutlich steigt, scheinen die zwei Pheromon-Komponenten allein nicht auszureichen, um die Aggressionsbereitschaft konkurrierender Männchen zu vermindern. Der Urin dominanter Männchen enthält vermutlich weitere, noch zu identifizierende Substanzen, die in einer komplexen Mischung die aggressionshemmende Wirkung erzielen.

Faktor im Ökosystem

Bei Fischen sind bisher insgesamt nur wenige Pheromone chemisch bestimmt worden. "Unsere Entdeckung ist eine grundlegende Voraussetzung für weiterführende Studien", so Tina Keller-Costa. Konkret nannte sie etwa Forschungen zu Mechanismen der Wahrnehmung und Verarbeitung dieser chemischen Signale im Gehirn der Fische, die letztendlich Eireifung und Verhaltensänderungen auslösen.

Mosambik-Buntbarsche gehören neben Karpfenfischen zu den wichtigsten in Aquakultur gehaltenen Speisefischen. Ihre Haltung in vielen tropischen und subtropischen Gewässern hat jedoch zu einer unkontrollierten Ausbreitung geführt. Die nun identifizierten Pheromone könnten also nicht nur dazu beitragen, Aquakulturen verbessern, indem sie die Fruchtbarkeit der Weibchen erhöhen und die Konflikte rivalisierender Männchen abmildern. Sie könnten auch für die Kontrolle des invasiven Verhaltens dieser Fischart eine wichtige Rolle spielen. (red, derStandard.at, 1.9.2014)


Abstract

Current Biology: "Identity of a Tilapia Pheromone Released by Dominant Males that Primes Females for Reproduction"

  • Rivalisierende männliche Mosambik-Buntbarsche im Aquarium: Das dominante  Männchen (rechts) verteidigt das Nest, eine mit dem Maul  angelegte Vertiefung im Sand, das zur weiblichen Eiablage dient.

    Rivalisierende männliche Mosambik-Buntbarsche im Aquarium: Das dominante Männchen (rechts) verteidigt das Nest, eine mit dem Maul angelegte Vertiefung im Sand, das zur weiblichen Eiablage dient.

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