Während einer Expedition im Pazifischen Ozean wurden Tiefseefische mit elektronisch gesteuerten Netzen lebend aus bis zu 1.000 Meter Tiefe geborgen. Die Untersuchung der elektrischen Erregbarkeit der intakten Muskulatur soll klären helfen, welche Funktion die Rechts-Links-“Händigkeit“ bei Fischen hat. Diese äußert sich in morphologischer Asymmetrie der Körperachse und des Mauls. Noch ist dieses Phänomen gänzlich unerforscht, könnte jedoch mit Räuber-Beute-Beziehungen in Zusammenhang stehen.
„Man weiß einiges zur Morphologie, Biochemie und zu Proteinmuster in Tiefsee-Organismen, aber so gut wie nichts über deren Physiologie im intakten Präparat. Man kann dies auch nur vor Ort testen, da fixierte Präparate nicht mehr elektrophysiologisch untersucht werden können“, erklärt Biophysiker Oliver Friedrich von der Universität Heidelberg, der Anfang Oktober 2006 an der Expedition im Pazifischen Ozean teilgenommen hatte. Diese wurde von der japanischen Regierungseinsrichtung „Japanese Agency for Marine-Earth Science and Technology (JAMSTEC)“ durchgeführt und hatte die Erforschung von Tiefseefischen zum Ziel.
Ausgleich des hydrostatischen Drucks
„Es ist faszinierend, dass manche Spezies mehrere tausend Meter an Wassersäule überhaupt überleben können“, so Friedrich. „Man weiß, dass Fische eine spezielle Substanz in Form eines Osmolytes produzieren, welcher den osmotischen Druck im Fisch erhöht und mit zunehmender Tauchtiefe den äußeren hydrostatischen Druck kompensiert. Diese Substanz ist interessanterweise genau diejenige, welche den typischen „Fischgeruch“ ausmacht. Welche Veränderungen sich jedoch physiologisch, zum Beispiel an der Membran ergeben, ist völlig unbekannt.“
Zur Durchführung des Projektes mussten 50 Kilogramm an Geräten nach Japan verschickt werden, welche auf dem Schiff aufgebaut wurden. Hier zeigten sich auch schnell die Grenzen hoch empfindlicher elektrophysiologischer Messungen auf hoher See. Maschinenraum- Schwingungen, Seegang und ungeglättete Generatorspannung erschwerten die Aufzeichnungen, so dass gewisse Techniken, wie Voltage-Clamp, auf hoher See nur mit viel höherem Aufwand durchführbar sind. Dennoch konnten eine ganze Reihe von Membransignalen der ruhenden Zellen stabil aufgezeichnet werden.
Rechts-Links-“Händigkeit“ ungeklärt
Die Probennahme erfolgte generell nachts, und die Öffnung der Netze wurde von allen Beteiligten stets mit hoher Spannung erwartet. Danach wurden die Präparate schnell verteilt. Neben Heidelberger Physiologen waren eine Reihe von Wissenschaftlern japanischer Großaquarien, Museumskuratoren, Morphologen und Biochemiker dabei. Der Wissensaustausch gerade mit diesen Disziplinen war sehr aufschlussreich: „Wir haben unter anderem gelernt, dass es bei Fischen eine Rechts-Links-“Händigkeit“ gibt, die sich in morphologischer Asymmetrie der Körperachse und des Mauls äußert. Die Bedeutung und Physiologie solcher Phänomene ist jedoch noch gänzlich unerforscht, könnte jedoch mit Räuber-Beute-Beziehungen in Zusammenhang stehen.
Obwohl während der Mission die Bildung eines Doppel-Taifuns in unmittelbarer Nähe des Einsatzgebietes im Pazifischen Ozean die Probennahme vorzeitig beendete, konnten alle Beteiligten zahlreiche Daten sammeln, welche in den Folgemonaten nun ausgewertet werden. Die Heidelberger sind sehr zufrieden. „Mit diesem Projekt können wir als Systemphysiologen nun auch die Brücke schlagen zwischen völlig unterschiedlichen Biosystemen: der hoch spezialisierte Organismus Tiefseefisch ergänzt nun auch unser bisheriges Forschungsrepertoire, welches Amphibien, Kleinsäuger und den Menschen umfasst“, resümiert Friedrich.
(idw – Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, 27.10.2006 – AHE)
