Wissenschaftler haben ein Hai-Sehvermögen entwickelt
David Gruber sieht leuchtende Lebensformen überall, wo er hinschaut. Er hat Dutzende von fluoreszierenden Korallen im Great Barrier Reef gefunden. Im Jahr 2014 berichtete er von mehr als 180 Fischarten, die fluoreszieren. Letztes Jahr stieß er sogar auf fluoreszierende Meeresschildkröten.
Jetzt will Gruber, ein Biologe am Baruch College der City University of New York, wissen, warum all diese Arten leuchten. Er und seine Kollegen haben eine „Haifischaugen“-Kamera gebaut, um zu simulieren, wie fluoreszierende Haie einander erscheinen, auch damit die Menschen diese Lebewesen etwas freundlicher betrachten.
Tiere wie Fische und Schildkröten erzeugen ihr Licht nicht selbst, wie es ein Glühwürmchen tut. Biofluoreszierend zu sein bedeutet, dass Moleküle in ihrer Haut Licht einer bestimmten Wellenlänge absorbieren und es in einer anderen Wellenlänge zurückwerfen. Im Meer bedeutet das in der Regel, dass sie blaues Licht absorbieren und es in grünes, rotes oder oranges Licht umwandeln. Mit dem menschlichen Auge ist dies im schummrigen Ozean nur schwer zu erkennen, aber der Mensch könnte zum Beispiel einen Grünstich auf der Haut eines Hais wahrnehmen.
Die Entdeckung der Biofluoreszenz bei so vielen Meerestieren veranlasste Gruber zu der Frage, welchen Vorteil sie einer Art verschafft. Er und seine Mitautoren haben begonnen, diese Frage für zwei biofluoreszierende Haie zu beantworten, den im Atlantik lebenden Kettenhai und den im Pazifik lebenden Schwellhai. Dazu haben sie ihnen tief in die Augen geschaut – nicht im romantischen Sinne, sondern im Sinne einer Sezierung. Dabei stellten sie fest, dass diese Arten zwar ein ausgezeichnetes Schwachlichtsehen haben, aber monochromatisch sind. Das bedeutet, dass diese Haie im Gegensatz zu Menschen, die ihr Farbensehen mit drei Arten von Pigmentmolekülen in ihren Augen aufbauen, nur ein Pigment haben. Es erkennt blau-grünes Licht.
Das macht Sinn, sagt Gruber. „Der Ozean ist ein riesiger blauer Filter, und er wird immer blauer, je tiefer man kommt.“ Wenn es keine anderen Lichtfarben zu sehen gibt, warum sollte man sich dann die Mühe machen?
Als Nächstes fragte das Team, welche Körperteile der Haie fluoreszieren. Beide Arten haben gesprenkelte Muster, die im Licht eines Aquariums hellbeige-dunkelgrau oder hellbeige-schwarz erscheinen würden. (Das Muster des Ketten-Katzenhais sieht fast wie das einer Giraffe aus.) Die Forscher untersuchten die Haifischhaut im Labor und verwendeten eine spezielle Kamera, um die Fluoreszenz der Haie in freier Wildbahn anschaulich einzufangen. Sie tauchten nachts ab und leuchteten die Tiere mit blauem Licht an. Dann benutzten sie eine Kamera, aus der das blaue Licht herausgefiltert wurde, um nur die grüne Fluoreszenz zu erfassen, die auf sie zurückstrahlte.
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Die Fluoreszenz kam hauptsächlich von den beigen Flecken der Haie. Aber der Schwellhai zeigte auch „diese blinkenden, sehr hellen Flecken überall“, sagt Gruber. Außerdem sahen die Forscher Fluoreszenz, die auf unheimliche Weise aus den Augen der Haie leuchtete.
Schließlich nutzte das Team das, was es über das Sehvermögen der beiden Arten gelernt hatte, um die Hai-Augen-Kamera zu entwickeln. Es handelt sich dabei um „eine hochauflösende Filmkamera“, sagt Gruber, der Filter hinzugefügt wurden, um zu simulieren, was die monochromen Tiere sehen würden.
Das Ergebnis sieht nicht besonders prickelnd aus. Aber die eigentliche Frage ist, welchen Unterschied es für einen Hai macht. Macht das zusätzliche grüne Licht die Muster eines Hais vor dem Hintergrund des Ozeans besser erkennbar? In einem Modell fanden die Forscher heraus, dass die fluoreszierenden Muster der Haie für die Augen anderer Haie stärker hervortreten sollten, je tiefer sie im Ozean schwimmen. Sie veröffentlichten ihre Ergebnisse in Scientific Reports.
Nicht jeder ist von dem Modell des Teams überzeugt. Nathan Hart, ein Biologe an der Macquarie University in New South Wales, Australien, der sich mit dem Sehvermögen von Haien beschäftigt, fragt sich, ob das blaue Licht in der Tiefsee wirklich hell genug ist, um die Fluoreszenz der Haie hervorzuheben. Christine Bedore von der Georgia Southern University fügt hinzu, dass sie „ziemlich bezweifelt, dass die Fluoreszenz irgendeine ökologische Bedeutung hat“
Gruber betont, dass die Studie nur ein erster Versuch ist, herauszufinden, wie Haie ihr eigenes Leuchten sehen. Und Biofluoreszenz scheint sich bei Fischen mehrfach entwickelt zu haben – ein Hinweis darauf, dass sie einen Zweck hat. „Wenn man über das Leben im blauen Ozean nachdenkt, macht das absolut Sinn“, sagt Gruber. „
Wenn die Fluoreszenz den Haien hilft, andere Mitglieder ihrer Art zu sehen, könnte sie ihnen helfen, einander zu finden, um sich zu paaren oder zu sozialisieren. Aber die Biofluoreszenz könnte die Haie auch für Raubtiere auffälliger machen. Laut Gruber ist nicht klar, welche Tiere diese Arten fressen – vielleicht andere, größere Haie – oder wie ihre eigenen visuellen Fähigkeiten aussehen könnten. Nur sehr wenige Haiarten wurden „zum Augenarzt gebracht“, sagt er.
„Diese Studie hat mir wirklich die Augen geöffnet“, fügt Gruber hinzu (kein Wortspiel beabsichtigt), „wie wenig wir über das Sehvermögen von Haien wissen.“
Einer seiner nächsten Schritte wird darin bestehen, Kameras zu entwickeln, die die Augen anderer Tiere darstellen, dank einer neuen Technologie, die Hyperspektralkamera genannt wird. Mit dieser Art von Kamera könnten Forscher Unterwasseraufnahmen machen und dann im Labor Algorithmen schreiben, um die Aufnahmen in die Sichtweise verschiedener Tierarten umzuwandeln.
Gruber hofft, dass es einen praktischen Nutzen hat, die Welt mit den Augen anderer Tiere zu sehen. Es sei schwer, die Menschen von der Bedeutung des Meeresschutzes zu überzeugen, wenn sie keinen Bezug zu den dort lebenden Tieren hätten, sagt er. Die Menschen halten Meeresbewohner vielleicht für geheimnisvoll, furchterregend oder einfach nur für Nahrung. Aber wenn wir uns in ihre Perspektive hineinversetzen, glaubt Gruber, „könnte uns das näher an diese Arten heranführen.“