#Wie ein Fisch mit seiner Haut sieht

In Sekundenschnelle kann der Eber-Lippfisch seine Farbe ändern, um sich zu tarnen oder zu kommunizieren. Nun zeigt eine Studie, dass er seine eigene Farbe mit Hilfe von Sinneszellen in der Haut wahrnehmen kann. Dazu besitzt der Fisch eine Schicht lichtempfindlicher Zellen direkt unter den Farbzellen seiner Haut. Aus Sicht der Forschenden könnte die Überwachung der eigenen Hautfarbe für den Fisch lebenswichtig sein, etwa wenn es darum geht, sich vor Feinden zu verstecken.

Der Eber-Lippfisch (Lachnolaimus maximus) ist im westlichen Atlantik von North Carolina bis Brasilien verbreitet. Er hält sich bevorzugt in Lagunen und Korallenriffen auf und ist dafür bekannt, dass er seine Farbe blitzschnell an seine Umgebung anpassen kann – von einem unauffälligen weiß über gesprenkelt bis hin zu rötlich-braun. Frühere Studien haben zudem gezeigt, dass der Fisch in seiner Haut das lichtempfindliche Protein Opsin produziert. Dieses kommt in anderer Form auch in den Augen vor. Die Funktion dieses Photopigments in der Haut war allerdings bislang unklar.

Lichtempfindliche Zellen unter den Pigmenten

Ein Team um Lorian Schweikert von der Florida International University in North Miami hat die Haut des Eber-Lippfisches nun genauer untersucht. Unter dem Mikroskop machten die Forschenden zunächst die Zellen sichtbar, die für die Farbänderungen des Fisches verantwortlich sind. Diese sogenannten Chromatophoren enthalten kleine Pigmentkörnchen in rot, gelb und schwarz. Lagern sich die Pigmentkörnchen eng zusammen, ist die Zelle fast transparent. Verteilen sich die Pigmente dagegen, nimmt die Zelle eine dunklere Farbe an.

Im nächsten Schritt färbte das Team mit Hilfe einer Technik namens Immunmarkierung die Opsin-Proteine in den untersuchten Hautstücken des Eber-Lippfisches an. Dabei stellten sie fest, dass das Opsin sich nicht wie erwartet in den Chromatophoren befand. „Die Immunmarkierung zeigte, dass es direkt unter den Chromatophoren lokalisiert war“ berichten die Forschenden. „Die Zellen mit dem Opsin bilden dabei keine durchgehende Schicht in der Haut, sondern befinden sich einzeln genau unter den Chromatophoren.“

Innenaufnahme der eigenen Haut

Diese Positionierung der lichtempfindlichen Zellen bedeutet, dass das Licht, das auf die Haut trifft, zunächst die mit Pigmenten gefüllten Chromatophoren passieren muss, bevor es die lichtempfindliche Schicht erreicht. Da die Pigmente genau die Wellenlängen des Lichts absorbieren, die zur Aktivierung von Opsin führen, wird das Opsin nur bei heller Haut aktiviert. Sind die Pigmente in den Chromatophoren verteilt und die Haut des Fisches dunkel, kommt das Licht nicht mehr beim Opsin an.

Dieser Mechanismus legt den Forschenden zufolge nahe, dass die lichtempfindlichen Zellen als eine Art Überwachungseinrichtung funktionieren. „Die Tiere können buchstäblich ein Foto ihrer eigenen Haut von innen machen“, erklärt Co-Autor Sönke Johnsen von der Duke University in Durham. „Auf diese Weise können geben die Sinneszellen dem Fisch eine Rückmeldung, wie seine Haut aussieht, da er sich nicht umdrehen kann, um zu schauen.“ Für den Fisch kann diese Information überlebenswichtig sein. Schließlich ermöglicht ihm die Hautfarbe, sich vor Feinden zu verstecken, Rivalen zu warnen oder um Partner zu werben.

Keine zusätzlichen Augen

Dem Forschungsteam zufolge bedeuten die Ergebnisse jedoch nicht, dass die Haut des Fisches wie zusätzliche Augen funktioniert. Denn Augen können nicht nur Licht wahrnehmen, sondern die Informationen zu Bildern verknüpfen. „Wir haben keine Beweise dafür, dass das in der Haut passiert“, sagt Schweikert. Stattdessen handelt es sich eher um einen sensorischen Feedback-Mechanismus. Ähnliche Mechanismen könnten auch bei anderen farbwechselnden Tieren wie Tintenfischen oder Geckos eine Rolle spielen, vermutet das Forschungsteam. Womöglich könnte sich auch die Technik etwas bei den Fischen abschauen: „Sensorische Rückmeldung ist einer der Tricks, die die Technik noch immer zu ergründen versucht, beispielsweise für Roboter oder selbstfahrende Autos“, sagt Johnsen.

Quelle: Lorian Schweikert (Florida International University, North Miami) et al., Nature Communications, doi: 10.1038/s41467-023-40166-4

© wissenschaft.de – Elena Bernard