Leuchtende Tiere: Unter den Säugern gibt es deutlich mehr Arten mit fluoreszierendem Fell, als zuvor bekannt waren, wie nun eine Studie bestätigt. Die fluoreszierenden Stoffe kommen demnach im Körper von allen 125 untersuchten Säugetierarten vor, insbesondere in weißem oder hellem Fell und ihrer Haut. Während nun bekannt ist, dass das Leuchten an verschiedenen Körperstellen, in allen Farben und unterschiedlichen Intensitäten auftritt, bleibt seine Funktion weiter ein Rätsel.
Biofluoreszenz entsteht, wenn Moleküle im Fell oder der Haut eines Lebewesens durch Licht angeregt werden. Bei Rückkehr in ihren Grundzustand geben sie die überschüssige Energie wieder als Licht einer charakteristischen, energieärmeren Wellenlänge ab. Bei Fischen, Amphibien und Reptilien ist Biolumineszenz seit langem bekannt. Auch von Pflanzen und Vögeln gibt es Berichte über Fluoreszenz.
In den letzten Jahren wurde zudem bei einer Reihe von Säugetieren festgestellt, dass ihr Fell unter UV-Licht leuchtet – unter anderem bei Opossums, Igeln, Schnabeltieren und Gleithörnchen sowie vielen weiteren Nagetieren. Forschende vermuteten daher, dass das Phänomen auch unter Säugern kein Einzelfall ist, konnten aber bislang nur relativ wenige Nachweise für sein Vorkommen liefern. Auch war nicht immer klar, ob es sich bei dem Leuchten wirklich um Fluoreszenz handelt.
Systematische Untersuchung der Säugetiere
Ein Team um Kenny Travouillon vom Western Australian Museum hat nun systematisch untersucht, wie weit verbreitet das Phänomen tatsächlich ist. Sie analysierten dafür 146 chemisch konservierte oder eingefrorene Exemplare von 125 verschiedenen Säugetierarten aus der Sammlung des Museums, darunter auch alle bereits in früheren Studien untersuchten Arten. Die nun analysierten Tiere umfassten 27 Ordnungen und 79 Familien der Säugetiere.
Mittels UV-Licht und Spektroskopen untersuchten die Forschenden die Eigenschaften der Tierkörper bei drei verschiedenen Wellenlängen, um herauszufinden, ob sie bei Energiezufuhr durch Bestrahlung leuchten und ob es sich dabei um Fluoreszenz oder nur um eine bloße Lichtstreuung handelt.
Fluoreszenz vor allem an hellen Fell- und Hautstellen
Die Studie ergab, dass Fluoreszenz tatsächlich bei allen untersuchten Arten vorkommt und nicht nur bei einzelnen Ästen im Stammbaum. Daher sei Biofluoreszenz wahrscheinlich im gesamten Stammbaum der Säugetiere weit verbreitet, berichtet das Team. Zwischen verschiedenen Exemplaren derselben Art fanden die Wissenschaftler zudem keine Unterschiede, sodass sie davon ausgehen, dass ihre Ergebnisse von einzelnen Exemplaren jeweils auf die ganze Art übertragbar sind.
Zudem fanden die Forschenden heraus, dass die fluoreszierenden Moleküle vor allem an hellen Körperstellen sitzen: „Es scheint eine allgegenwärtige Eigenschaft von unpigmentiertem Fell und Haut zu sein“, sagt Travouillon. Weißes Fell war demnach bei allen untersuchten Tieren fluoreszent, solches mit heller Farbe leuchtete bei 107 von 125 Arten. Bei 47 Arten waren auch nackte Hautstellen im Gesicht oder an Pfoten fluoreszent, bei 68 Arten auch die Klauen. Entsprechend intensiv leuchteten die untersuchten Exemplare des Eisbären und des Albino-Wallaby.
Bekannt ist, dass das Strukturprotein Keratin, das unter anderem in Haaren und Nägeln vorkommt, fluoresziert, sofern es nicht durch Pigmente wie Melanin überdeckt wird. Dass farbloses Fell, Fluoreszenz erzeugt, war daher erwartbar. Die Forschenden fanden jedoch auch pigmentiertes Fell, das fluoresziert. Sie gehen daher davon aus, dass das Fell der Säugetiere weitere fluoreszierende Moleküle enthält.
Ist die Lebensweise entscheidend?
Am häufigsten und intensivsten trat das Fluoreszenz-Leuchten insgesamt bei nachtaktiven Arten auf und bei Arten, die auf oder im Boden und auf Bäumen leben, zum Beispiel beim Südlichen Beuteltiermaulwurf. Das Phänomen war jedoch nicht auf diese Lebensweisen beschränkt und trat auch bei tagaktiven Arten und Säugetieren auf, die im Wasser oder der Luft leben. Die Ernährungsweise der Tiere schien hingegen keine Rolle zu spielen, berichten die Wissenschaftler.
Das Spektrum der Farben, in denen die Säugetiere leuchten, ist der Studie zufolge sehr breit gefächert. Die Forschenden geben jedoch zu bedenken, dass manche Farben möglicherweise in der Natur häufiger vorkommen, als in der Studie entdeckt, weil die fluoreszierenden Moleküle in den Tierpräparaten nicht mehr intakt sein könnten.
Wozu dient die Fluoreszenz bei Säugetieren?
Welche biologische Funktion die Fluoreszenz für Säugetiere hat, ist bislang unklar. Einige Forschende vermuten, dass sie ihnen als visuelle Signale bei der Kommunikation dienen, vor allem bei Nacht. Andere gehen davon aus, dass die Fluoreszenz dafür zu schwach ist. Eine frühere Studie legte nahe, dass die fluoreszierenden Moleküle eher Abfallprodukte des tierischen Stoffwechsels sind, die bei tagaktiven Tieren unter Licht zerfallen, sich bei nachtaktiven jedoch ansammeln. Denkbar wäre auch, dass die fluoreszierenden Stoffe keine spezielle Ursache oder Aufgabe haben oder eine Funktion erfüllen, die noch nicht entdeckt wurde.
Noch nicht abschließend untersucht wurde zudem, welchen Einfluss die verschiedenen Konservierungsmethoden für Tierkörper auf deren Fluoreszenz haben. Für einige Methoden haben Travouillon und sein Team bereits gezeigt, dass sie die Fluoreszenz einiger Tiere nicht beeinträchtigen. Ob das jedoch für alle Techniken und tierischen Fluoreszenzmoleküle gilt, ist offen. (Royal Society Open Science, 2023; doi: 10.1098/rsos.230325)
Quelle: Royal Society Open Science
