Meer-Montag #41 - Anpassung an ein Extrem

Die Antarktis gehört zu den lebensfeindlichsten Regionen der Erde: Temperaturen weit unter dem Gefrierpunkt, lange Phasen völliger Dunkelheit im Winter und hohe Schwankungen in der Nahrungsverfügbarkeit stellen extreme Herausforderungen für Lebewesen dar. Dennoch haben sich zahlreiche Arten auf bemerkenswerte Weise an diese Bedingungen angepasst. Eines dieser faszinierenden Beispiele ist der Antarktische Silberfisch, der eine Vielzahl von physiologischen und biochemischen Anpassungen zeigt, die es ihm ermöglichen, in dieser extremen Umgebung zu überleben.

Pleuragramma antarctica, der Antarktische Silberfisch lebt in den Gewässern zwischen 60° und 78° südlicher Breite rund um die Antarktis. Dort ernährt er sich von Krill und Ruderfußkrebsen und ist gleichzeitig eine wichtige Nahrungsquelle für Pinguine oder Robben. Somit stellt er ein wichtiges Verbindungsglied im Nahrungsnetz dar. Er wird etwa 25cm groß und gilt als der einzige, im gesamten Lebenszyklus pelagische lebende Fisch im Antarktischen Ozean. Dort lebt er bei Temperaturen von etwa 2 bis minus 1,8°C. Da das Wasser Salz enthält, liegt der Gefrierpunkt unter der uns bekannten Grenze von 0°C. Doch wie sieht es im Fisch aus? Warum gefriert ihm nicht das Blut in den Adern?

Das Geheimnis liegt in einem körpereigenen Frostschutzmittel. Der Silberfisch bildet Glycoproteine, welche sich an Eiskristalle binden und deren Wachstum hemmen können. Somit werden die Zellen geschützt, von größer werdenden Kristallen zerstört zu werden. Forschende fanden außerdem eine weitere Anomalie: die Kiemen dieses Fisches waren nicht wie gewohnt rot, sondern weiß.

Dem sogenannten Eisfisch fehlt das Hämoglobin, also das Protein in den roten Blutkörperchen, das für den Transport von Sauerstoff im Blut zuständig ist und ihm seine rote Farbe verleiht. In wärmeren Gewässern wäre ein Überleben mit solch einer genetische Anpassung nicht möglich. Tropische Fische benötigen im Vergleich zu den Eisfischen bis zu sechs Mal mehr Sauerstoff, um ihren Stoffwechsel aufrecht zu erhalten. Da die Gewässer rund um die Antarktis aber so sauerstoffreich sind, der Silberfisch einen niedrigeren Stoffwechsel, ein höheres Blutvolumen, ein größeres, stärker pumpendes Herz und die Fähigkeit zur Hautatmung hat, kann er mit dieser Besonderheit leben. [1]

Außerdem besitzt der Antarktische Silberfisch keine Schwimmblase. Sie hat bei vielen anderen Fischen die Funktion, den Auftrieb der Tiere, also eine vertikale Bewegung im Wasser möglich zu machen. Der Silberfisch speichert jedoch bis zu über 50% seiner Körpertrockenmasse an Fett in speziellen Ölsäcken. Dies dient ihm als Auftriebshilfe und möglicher Weise auch als Energiereserve. [2] In Kombination mit einer geringeren Knochenmineralisierung und demzufolge reduzierter Verknöcherung des Skeletts wird die Dichte des Körpers stark herabgesetzt. Somit kann der Fisch nahezu neutral im Wasser schwimmen, ohne dafür eine Schwimmblase zu benötigen. [3]

Pleuragramma antarcticum hat also eine Reihe spezifischer Anpassungen entwickelt, um mit den saisonal stark schwankenden Umweltbedingungen in diesen dauerhaft kalten antarktischen Gewässern zurechtzukommen. Sein Beispiel zeigt, wie eindrucksvoll die Evolution Lebensformen durch spontane Mutationen hervorgebracht hat, die selbst in den extremsten Regionen unseres Planeten nicht nur überleben, sondern stabile ökologische Nischen besetzen. Die Erforschung dieser Arten zeigt uns neue Möglichkeiten des Lebens in extremen Bedingungen und ist somit auch für die Astrobiologie und die Klimaforschung von Bedeutung.

Text & Illustrationen: Maria Herzog

Unterstützt gern meine Arbeit hier mit einer Steady-Mitgliedschaft. Durch einen kleinen monatlichen Betrag, den ihr euch aussucht, ermöglicht ihr mir ein wenig finanzielle Sicherheit und die Chance, weiter zu recherchieren.

_______________________________________

[1] Thünen-Institut “Eisfische - Fische ohne Blut?” (Opens in a new window)

[2] AWI “The Role of Lipids in the Life History of the Antarctic Silverfish Pleuragramma antarctica” (Opens in a new window)

[3] ADS “Lipid sacs as a buoyancy adaptation in an Antarctic fish” (Opens in a new window)

Außerdem spannend: Nature.com (Opens in a new window) scientific reports “Along-shelf connectivity and circumpolar gene flow in Antarctic silverfish (Pleuragramma antarctica)” (Opens in a new window)