#Fischiges Blinzeln liefert evolutionäre Hinweise

Video: So zwinkert ein Schlammspringer. © Brett Aiello

Die Augen des Schlammspringers im Visier: Eine Untersuchung des Zwinkerns dieser amphibisch lebenden Fische verbindet die Evolution des Blinzelns mit dem Übergang zum Leben an Land. Für ihr teils terrestrisches Leben haben die Schlammspringer dieses Konzept demnach unabhängig von den Landwirbeltieren entwickelt. Es dient ihnen ebenfalls dazu, die Augen zu befeuchten, zu schützen und zu reinigen, zeigen die Ergebnisse. Dies belegt, dass das Blinzeln zu den Anpassungen gehörte, die unseren entfernten Vorfahren einst den Landgang ermöglichten, sagen die Wissenschaftler.

Wenn Sie diese Zeilen lesen, läuft es viele Male unbewusst ab: Das regelmäßige Schließen der Lider ist wichtig für die Gesundheit unserer Augen. Für andere Landwirbeltiere gilt dies ebenfalls. Unterschiedliche Membransysteme werden bei ihrem Blinzel-Verhalten kurzzeitig geschlossen. Bei Fischen ist dieses Konzept hingegen nicht üblich. Es liegt somit nahe, dass das Zwinkern mit dem Leben an Land verbunden ist. Doch wie und warum hat es sich bei den Vorfahren der Landwirbeltiere entwickelt? Bei dieser Frage ist es schwierig, Hinweise anhand von anatomischen Anpassungen bei Fossilien zu gewinnen. Denn Spuren der entsprechenden Weichgewebe sind meist nicht erhalten geblieben.

Schlammspringer-Zwinkern analysiert

Aus diesem Grund hat sich das Forscherteam unter der Leitung der Pennsylvania State University (Penn State) in State College nun Wesen zugewandt, die als Modell für die Wirbeltiere dienen können, die vor etwa 375 Millionen Jahren erstmals aus dem Wasser gekrochen sind: Schlammspringer (Periophthalmus). Es handelt sich dabei um Fische aus der Familie der Grundeln (Gobiiformes), die die meiste Zeit ihres Lebens außerhalb des Wassers verbringen. Viel später als die Pioniere der Landwirbeltiere haben sie sich demnach erneut zu einem Landgang aufgemacht. Mit ihren kräftigen Brustflossen sind sie nun hüpfend auf dem schlammigen Untergrund ihrer Lebensräume in Afrika und Asien unterwegs.

Daneben ist bereits ein weiteres ungewöhnliches Merkmal der Schlammspringer bekannt: Im Gegensatz zu ihren rein aquatisch lebenden Verwandten blinzeln diese Fische mit den Augen. „Anhand der Schlammspringer, die ihr Blinzel-Verhalten offenbar unabhängig hervorgebracht haben, konnten wir untersuchen, wie und warum sich das Konzept entwickelt haben könnte“, sagt Seniorautor Thomas Stewart von der Penn State. Im Rahmen ihrer Studie haben die Wissenschaftler nun erstmals die entsprechenden Strukturen und Verhaltensweisen detailliert erforscht. Sie verglichen dazu die Augenstrukturen der Schlammspringer mit denen ihrer aquatischen Verwandten, den Schwarzmund-Grundeln. Zudem führten sie Experimente durch, um zu beleuchten, welchen Zwecken das fischige Blinzeln dient.

Vermutlich ähnliche Entwicklung wie vor Urzeiten

Wie das Team berichtet, ziehen die Fische beim Blinzeln ihre hervorstehenden Augen kurzzeitig in die Höhlen zurück. Dieser Prozess dauert etwa so lange wie das Zwinkern beim Menschen. Die anatomischen Untersuchungen zeigten nun, dass die Augen dabei von einer dehnbaren Membran – einer Hautschale – bedeckt werden. „Das Konzept scheint sich durch eine Neuanordnung bestehender Muskeln entwickelt zu haben, die ihre Wirkungsweise veränderten, und durch die Entwicklung eines neuen Gewebes – der Hautschale“, sagt Erst-Autor Brett Aiello von der Seton Hill University in Greensburg. „Dies ist ein sehr interessantes Ergebnis, weil es zeigt, dass sehr Grundlegendes genutzt werden kann, um ein komplexes System hervorzubringen. Die Schlammspringer haben einfach das sinnvoll umfunktioniert, was sie bereits hatten“, so der Forscher.

Was den Zweck des Konzepts betrifft, zeigte sich: „Schlammspringer blinzeln genau wie Menschen häufiger, wenn sie mit trockenen Bedingungen konfrontiert werden“, berichtet Aiello. Zur Befeuchtung kommt dabei allerdings keine Drüsenflüssigkeit zum Einsatz: „Schlammspringer mischen Schleim aus der Haut mit Wasser aus ihrer Umgebung, um einen Tränenfilm zu erzeugen“, sagt Aiello. Das Forscherteam konnte außerdem durch Experimente belegen, dass die Fische blinzeln, um die Augen vor möglichen Bedrohungen zu schützen oder sie von Staub oder Ablagerungen zu befreien. Somit scheint das Konzept bei den Schlammspringern ebenfalls die drei Hauptfunktionen des Blinzelns bei den Landwirbeltieren zu erfüllen, resümieren die Forscher.

Ihnen zufolge wirft die Studie damit nun auch Licht auf die Entwicklungen vor etwa 375 Millionen Jahren: „Der Übergang zum Leben an Land erforderte viele anatomische Veränderungen, unter anderem für die Nahrungsaufnahme, die Fortbewegung und die Atmung“, sagt Stewart. „Vor dem Hintergrund unserer Ergebnisse gehen wir nun davon aus, dass auch das Blinzeln zu den Merkmalen gehörte, die sich entwickelten, als sich die frühen Tetrapoden an das Leben an Land anpassten“, so der Wissenschaftler.

Quelle: Pennsylvania State University, Fachartikel: Proceedings of the National Academy of Sciences, doi: 10.1073/pnas.2220404120

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