Leuchtender Spitzkopfschleimfisch: Schau mir in die Augen

Fluoreszenz als Lichtquelle

Vor der Küste Korsikas hat Bram van der Schoot entdeckt, wonach er gesucht hat. Routiniert zückt der Doktorand vom Institut für Evolution und Ökologie den Kescher und nähert sich langsam. Er atmet ruhig, um tief unter Wasser nicht zu viel Luft zu verbrauchen. Seine Augen fokussieren durch das Glas der Tauchermaske einen Punkt zwischen den Algen. Schnell fährt er mit dem Netz darüber, und schon zappelt ein Gelber Spitzkopfschleimfisch in den Maschen. Van der Schoot bleibt hoch konzentriert. Er befördert das kleine Tier in ein Plastikröhrchen mit Drehverschluss. Kurz durchatmen, dann wird die Suche fortgesetzt.

Spitzkopfschleimfische sind nur rund vier Zentimeter lang, unauffällig gefärbt und sitzen meist getarnt zwischen Algen. Doch die Art hat einige Besonderheiten. Ein Blick in ihre Augen gibt Aufschluss. Rund um die Pupille liegt die stark rot fluoreszierende Iris der Fische. Im blauen Umgebungslicht tieferer Wasserlagen sticht die leuchtende Regenbogenhaut besonders heraus, fast als hätten die Tiere zwei winzige Rotlichtstirnlampen. Genau davon profitiert der kleine Fisch. Auf kurze Distanz kann er das Leuchten seiner Augen als Lichtquelle einsetzen und die Reflexion der eigenen Fluoreszenz wahrnehmen.

Damit entsteht in seiner direkten Umgebung unter Wasser für den Spitzkopfschleimfisch ein kontrastreicheres Bild. So die Theorie. Das könnte beispielsweise in einem blaugrünen Lichtumfeld seinen Jagderfolg erhöhen.

Wenn der Fisch also Licht emittiert, bevor es zum eigenen Auge zurückreflektiert wird, ist das ähnlich wie beim Echolot einer Fledermaus, die Schallwellen aktiv aussendet, um sich anhand der Reflexion zu orientieren. In Verhaltensexperimenten testete die Gruppe um Michiels die Fähigkeit der Fische bereits dahingehend und taufte den Effekt „Aktive Lichtortung“. Doch damit nicht genug: Für die Forschung stellt sich die Frage, in welchem Maße die „Aktive Lichtortung“ mit Fluoreszenz als Lichtquelle eingesetzt wird. Wie wichtig ist sie in der Unterwasserwelt?

Aktive Lichtortung und Retroreflektivität

Um dem nachzugehen, interessieren sich die Tübinger Biologen noch für einen anderen Fisch: den Drachenkopf. Dieser gehört zu den natürlichen Fressfeinden der Spitzkopfschleimfische und auch seine Augen sind besonders: Sie sind retroreflektiv, das heißt, sie spiegeln Tageslicht genau in Einfallsrichtung zurück – ähnlich wie Katzenaugen in der Nacht. Die Raubfische nutzen diesen Effekt als Tarnung, um ihre auffälligen Pupillen zu verstecken, indem sie sie der Umgebung optisch angleichen.

Ob die Spitzkopfschleimfische genau diesen Kniff ihrer Feinde jedoch verwenden, um deren Augen mittels aktiver Lichtortung zum Blinken zu bringen, damit sie sich so verraten, möchte die Forschungsgruppe aus Tübingen nun herausfinden. Momentan führt die Gruppe eine Reihe von Experimenten durch, um ihre Hypothese zu stützen. Die Verhaltensversuche finden in Lichtverhältnissen statt, die denen in 25 Metern unter der Wasseroberfläche ähneln. „Je tiefer wir die Fische fangen, desto stärker fluoreszieren sie“, sagt van der Schoot. Die Fluoreszenz wird in der Tiefe tatsächlich stärker ausgeprägt. Ein weiterer Hinweis auf ihren ökologischen Nutzen.

Van der Schoot steht in einer nur spärlich blau ausgeleuchteten dunklen Kammer. Der Eingang ist mit einem schweren schwarzen Tuch lichtdicht verschlossen. Es ist stickig. In einem Becken vor dem Wissenschaftler bewegt sich ein kleiner Schleimfisch hin und her. Eine Testbeobachtung hat gerade begonnen. Die Tiere werden hier im Labor mit ihren Fressfeinden zusammengebracht – allerdings getrennt durch eine Glasscheibe. Mal ist das retroreflektierende Auge des Drachenkopfs zu sehen, mal nicht. Mal verhindern Filter an der Glasscheibe zwischen Beute und Räuber den Einsatz von Fluoreszenz und mal nicht. Diese unterschiedlichen Szenarien sollen zeigen, ob die kleinen Fische ihre Fluoreszenz womöglich wirklich bewusst einsetzen, um Räuber schneller zu entdecken. Das aktuelle Versuchstier zieht sich jedenfalls von der Trennscheibe zurück. Van der Schoot nickt zufrieden. Sobald die wirklichen Experimente laufen, wird den Fischen niemand mehr zusehen können. Dann wird alles mit Kameras gefilmt, um Beeinflussung zu vermeiden. Für konkrete Schlüsse fehlen allerdings noch viele weitere Versuchsdurchläufe.

Noch viel Forschungsarbeit nötig

Fluoreszenz beschränkt sich nicht auf die Unterwasserwelt. Die Blätter der meisten Pflanzen fluoreszieren beispielsweise rot, die Hornhaut an unseren Händen und Füßen fluoresziert gelb. Im Umgebungslicht an Land erscheinen diese Farben aber nicht als fluoreszent. Doch unter Wasser bringen die Lichtbedingungen das Leuchten optimal zu Geltung.

Während die Tübinger nach den kleinen Schleimfischen suchen, fluoresziert es auch sonst überall um sie herum, bei anderen Fischen, Krebstieren, Anemonen und insbesondere Algen. Viele dieser Lebewesen senden vermutlich Farbsignale an Artgenossen oder Fressfeinde.

Für die Wissenschaft gilt es, die Botschaften zu entschlüsseln. Doch sie steht dabei noch am Anfang. Der Grund: Fluoreszenz ist nicht offensichtlich. Sie ist nur unter spezifischen Bedingungen gut sichtbar. Um sie zu entdecken, müssen sich die Forschenden erst über die Lichtverhältnisse Gedanken machen. „Um eine Farbe als Fluoreszenz wahrzunehmen, müssen wir unseren Kopf einschalten. Wir müssen überlegen, welches Licht in der Umgebung vorhanden ist, welche Farben damit erzeugt werden könnten und für welche Farben Fluoreszenz die bessere Erklärung ist“, erläutert Michiels.

Allerdings können heute ein paar optische Tricks angewandt werden, um die Fluoreszenz für menschliche Augen deutlicher hervorzuheben. Sie kann zum Beispiel mit Blaulicht oder UV-Lampen angeregt werden. Das für uns unsichtbare UV-Licht wird durch Fluoreszenz in das sichtbare Spektrum verschoben. So erscheint das Phänomen als starkes Leuchten. In den künstlich geschaffenen kurzwelligen Lichtverhältnissen sticht dann das Rot der Fischaugen besonders hervor. Der Effekt wird noch verstärkt, wenn der Beobachter durch einen Lichtfilter blickt, der nur langwelliges rotes Licht hindurchlässt. Das überzeichnet dann die Wirklichkeit.

So ist die Forschung dem Gelben Spitzkopfschleimfisch auf der Spur, der das durch Fluoreszenz hervorgerufene Leuchten vermutlich tatsächlich als Lichtquelle nutzt. Welche Artgenossen dies noch tun, werden in Zukunft weitere Forschungsgruppen mit Tauchausrüstung, Taschenlampen und Lichtfiltern herausfinden. Doch das lichtinduzierte Leuchten wird die Wissenschaft mit Sicherheit noch vor einige Rätsel stellen.

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