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Der ganze Körper eines Kalmars könnte wie ein riesiges Ohr funktionieren
Kalmare besitzen offenbar ein weit größeres Netzwerk für Strömungsreize als bisher bekannt. Eine neue anatomische Kartierung zeigt Sinneszellen mit haarähnlichen Fortsätzen nicht nur an Kopf und Armen, sondern über die gesamte Körperoberfläche, wobei sich ihre Haarbündel je nach Position deutlich unterscheiden.
Cleveland (U.S.A.). Für Kalmare ist es überlebenswichtig, Bewegungen des umgebenden Wassers wahrzunehmen, weil solche mechanischen Reize Informationen über ihre unmittelbare Umgebung liefern. Bislang waren seitenlinienähnliche Strukturen bei Kopffüßern vor allem an Kopf und Armen detailliert beschrieben, während die Wahrnehmung am Mantel und anderen Körperbereichen weitgehend ungeklärt blieb.
Bei Fischen bilden ähnliche Mechanorezeptoren, also auf Bewegung reagierende Sinneszellen, ein Seitenliniensystem, das lokale Strömungen und andere Wasserbewegungen registriert. Auch die Haarzellen im menschlichen Innenohr reagieren auf mechanische Bewegung, liegen dort aber geschützt in der Hörschnecke und leiten ihre Signale an das Nervensystem weiter. Die neue Untersuchung zeigt nun, dass entsprechende Sensorfelder beim Kalmar wesentlich großflächiger über den Körper verteilt sind als bisher bekannt.
Forscher der Case Western Reserve University (CWRU) um Brian M. McDermott haben dafür frei schwimmende Paralarven, also junge Kalmare nach dem Schlupf, der Art Doryteuthis pealeii untersucht und ihre sensorischen Strukturen dreidimensional kartiert. Mithilfe der Lichtblattmikroskopie konnten sie dünne optische Ebenen des Körpers erfassen und daraus räumliche Bilder der haartragenden Sinneszellen zusammensetzen. Ein Teil der Untersuchungen erfolgte am Marine Biological Laboratory (MBL) in Woods Hole.
Die Kartierung enthüllt ein komplexes Muster, in dem sich die Haarbündel je nach Körperregion in Dichte, Position und Länge deutlich unterscheiden. Manche Sensoren liegen in klar abgegrenzten, dichten Linien, während andere breitere Felder bilden, die sich über größere Abschnitte der Körperoberfläche erstrecken. Besonders am Mantel fanden die Forscher wiederkehrende Anordnungen, die sie als Mantel-Seitenlinien bezeichnen.
Von den Zellen dieser Mantel-Seitenlinien ziehen Nervenfortsätze zum sogenannten Stellarganglion, einem Nervenknoten, wodurch ihre Verbindung mit dem Nervensystem anatomisch nachweisbar wird. Die Studie liefert damit erstmals eine detaillierte Übersicht dieser Strukturen über den gesamten Kalmarkörper, misst aber noch nicht direkt, welche konkreten Strömungsreize einzelne Sensorfelder verarbeiten.
„Kalmare sind Kopffüßer mit einer vielfältigen Population von Haarzellen auf der Oberfläche ihres Körpers. Diese könnten nicht nur Einblicke darin geben, wie diese faszinierenden Tiere Wasserbewegungen erfassen, um zu überleben, sondern auch darin, wie Hören und Taubheit beim Menschen entstehen“, sagt Brian M. McDermott.
Besonders auffällig ist die unterschiedliche Länge der Haarbündel, denn bei den Seitenlinien von Fischen sind diese Strukturen nach Angaben des Teams wesentlich einheitlicher. Die Forscher vermuten deshalb, dass Kalmare ihre Haarzellen über die Länge der Bündel auf unterschiedliche Frequenzen oder andere Eigenschaften lokaler Wasserbewegungen abstimmen könnten. Der anatomische Befund deutet somit auf eine feinere Arbeitsteilung der Sensoren hin, als sie von klassischen Fisch-Seitenlinien bekannt ist.
In diesem Punkt erinnert das Prinzip an das menschliche Innenohr, wo Haarzellen mechanische Schwingungen aufnehmen und die dabei entstehenden Signale an das Nervensystem weitergeben. Die neue Kalmar-Studie weist jedoch zunächst nur anatomische Unterschiede und Verbindungen nach, nicht die tatsächliche Frequenzempfindlichkeit jedes einzelnen Sensorfelds. Sie belegt deshalb auch nicht, dass die gesamte Haut Schall auf dieselbe Weise verarbeitet wie ein menschliches Ohr.
Gerade die Lage an der Körperoberfläche macht die neu kartierten Haarzellen für die Grundlagenforschung interessant, weil sich ihre Form un