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Riesige Seespinnen mit leuchtenden Beinen in der Tiefsee entdeckt
Zwei riesige Seespinnen aus der australischen Tiefsee können aus ihren langen Beinen tiefblaues Licht aussenden. Experimente mit lebenden Tieren und Gewebeproben zeigen, dass Colossendeis tasmanica tiefblaues Licht bei 449 Nanometern erzeugt und dabei vermutlich ein calciumabhängiges Photoprotein nutzt. Welche ökologische Funktion das Leuchten erfüllt und welchen Leuchtstoff die Tiere verwenden, bleibt jedoch offen.
Louvain-la-Neuve (Belgien). Biolumineszenz ist in der Tiefsee weitverbreitet, bei Seespinnen aber kaum untersucht. Die marinen Gliederfüßer besitzen oft extrem lange Beine, in die sich auch Ausläufer ihres Verdauungstrakts erstrecken. Einzelne Berichte über leuchtende Seespinnen reichen mehr als ein Jahrhundert zurück, doch bei ihnen blieb unklar, ob die Tiere eigenes Licht erzeugten oder fremdes Leuchtmaterial aufgenommen hatten.
Neue Beobachtungen an zwei Arten schließen diese Lücke. Die Tiere stammen von einer einmonatigen Expedition entlang der australischen Ostküste im Jahr 2017, bei der Proben aus 1.006 bis 4.977 Metern Tiefe gesammelt wurden. Sie erlaubten erstmals, das Leuchten lebender Seespinnen zu fotografieren und anschließend physiologisch sowie biochemisch zu untersuchen.
Forscher der Université catholique de Louvain (UCLouvain) um Prof. Jérôme Mallefet haben sieben Exemplare von Colossendeis tasmanica und zwei von Colossendeis minor untersucht. An Bord hielten sie die Tiere in kaltem Meerwasser in einem abgedunkelten Behälter und reizten sie mechanisch oder mit verschiedenen chemischen Stoffen. Zusätzlich maßen sie das Lichtspektrum und untersuchten später eingefrorene Gewebeproben im Labor.
Bei C. tasmanica löste ein sanftes Kneifen der Beine ein schwaches lokales Leuchten aus, das einige Sekunden bis mehr als zwei Minuten anhielt. Kaliumchlorid erzeugte dagegen ein deutliches blaues Leuchten von fünf bis zehn Minuten. Es trat ausschließlich an den Beinen auf und war an deren äußersten Abschnitten am stärksten. Zur Körpermitte hin nahm die Intensität ab. Das Emissionsmaximum lag bei 449 Nanometern und damit im tiefblauen Bereich. Auch C. minor erzeugte nach Kaliumchlorid-Gabe Licht, bei einem untersuchten Tier länger als drei Minuten.
Wie das Licht chemisch entsteht, ist noch nicht vollständig geklärt. Ein klassischer Heiß-Kalt-Test, der als Hinweis auf ein Luciferin-Luciferase-System dienen kann, erzeugte bei C. tasmanica nahezu kein Licht. Dagegen reagierten Gewebeextrakte deutlich auf Wasserstoffperoxid, Katalase und Fenton-Reagenz. Beim Fenton-Test nahm die Lichtmenge mit steigender Calciumkonzentration zu. Zwischen calciumfreier Lösung mit einem Chelator und der höchsten getesteten Calciumkonzentration stieg die Lichtantwort etwa um das 23-Fache.
Diese Kombination passt eher zu einem Photoprotein, also einem Eiweißkomplex, der nach einem chemischen Auslöser Licht freisetzt. Bewiesen ist dieser Mechanismus damit noch nicht. Die Forscher haben weder das mutmaßliche Photoprotein noch den darin sitzenden lichtemittierenden Bestandteil identifiziert. Zudem kann nicht vollständig ausgeschlossen werden, dass die Konservierung der Proben einzelne Tests beeinflusst hat.
Hinweise liefert auch die Gewebestruktur. In den Beinen fanden die Forscher Peroxidase-Aktivität vor allem in Zellen an den Ausläufern des Verdauungstrakts. Nach einem ausgelösten Leuchtvorgang war diese Färbung deutlich schwächer. Das stimmt mit der räumlichen Verteilung des Leuchtens überein. Die Autoren erwägen außerdem, dass ein Bestandteil des Leuchtsystems über die Nahrung aufgenommen wird. Für C. tasmanica ist die Nahrung jedoch nicht ausreichend bekannt, um diese Vermutung zu bestätigen.
Warum die Seespinnen überhaupt leuchten, lässt sich aus den Versuchen nicht ableiten. Denkbar wären Signale an Artgenossen, eine Rolle beim Beutefang oder eine Abwehrfunktion. Keine dieser Erklärungen wurde in der Studie direkt getestet.
Auch die Bedingungen der Untersuchung begrenzen die Aussagekraft. Die Tiere waren mit Tiefsee-Schlepp