Starke Frauen und Mini-Männchen

Tiere aus der Tiefe

Ekin Tilic forscht schon seit Jahren an der Larven- und Organentwicklung der Osedax. Zusammen mit Katrine Worsaae, Zoologin an der Universität in Kopenhagen, und anderen Forschenden veröffentlichte er 2024 seine Beobachtungen zur Entwicklung der verzwergten Männchen.

In der Fachzeitschrift Frontiers of Neuroscience schildert das Team, wie es zum ersten Mal gelungen ist, detailliert zu beschreiben, wie die Osedax-Larven und insbesondere die männlichen Tiere heranwachsen. Denn die Fortpflanzung der Osedax in ihrem Lebensraum zu beobachten, ist schwierig. „Es ist eine große Herausforderung, ein Tier aus der Tiefsee in einem Aquarium zu züchten und über eine längere Zeit am Leben zu erhalten“, sagt Tilic. Sein Kollege und Mitautor Norio Miyamoto von der Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology hatte für die Studie einen nicht ganz so tief lebenden Wurm, den Osedax japonicus, ausgewählt.

Osedax wurden bisher weltweit bis in Tiefen von 4.000 Meter Tiefe gefunden, aber es wird vermutet, dass sie auch tiefer siedeln. Tatsächliche Belege von ihnen gibt es zum Beispiel im Mittelmeer, in der Antarktis, vor Kalifornien, in Schweden, Norwegen und im Nordostpazifik.

Der Osedax japonicus wurde im Westpazifik vor der japanischen Insel Kyushu auf einem verendeten Pottwal in nur wenigen Hundert Metern Tiefe gefunden.

Norio Miyamoto kaufte Fische, löste die Schuppen ab und nutzte diese filigranen und fast durchsichtigen Teile als Hartsubstrate, auf denen sich die Osedax in einem Aquarium ansiedeln konnten. Miyamoto konnte so beobachten, wie die Würmer heranwachsen und die Weibchen schließlich die Eier ins Wasser entlassen. Nach vier bis fünf Tagen entwickeln diese sich zu Larven und werden von der Wasserströmung weggetragen. Landen die Larven dann auf einem neuen Substrat, startet die weitere Entwicklung.

Warum eine Larve zum Männchen oder Weibchen wird, ist noch nicht endgültig geklärt. In der Veröffentlichung von 2004, in der Greg Rouse die Osedax zum ersten Mal beschreibt, hatte er die These aufgestellt, dass Umweltfaktoren entscheidend dafür sein könnten. Lasse sich eine Larve auf einem Knochen nieder, würde es zum Weibchen, lande die Larve aber auf einem schon vorhandenen erwachsenen Weibchen, würde es zum Männchen werden, das dann in das Weibchen hineinkriecht. Eine Art umweltinduzierte Geschlechtsumwandlung.

Ein einziger Lebenszweck

Immerhin konnte Norio Miyamoto mit seinen Experimenten im Aquarium zeigen, wie sich die männlichen Larven entwickeln. „Das ist schon ziemlich abgefahren“, sagt Tilic. Denn die erwachsenen Männchen sehen auch später noch wie Larven aus. Ihre Entwicklung stagniert ab einem bestimmten Punkt – und zwar nicht nur die ihres äußeren Erscheinungsbildes. Die Männchen sind pädomorph, bei ihnen sind also die Merkmale des Entwicklungsstadiums der Larve im erwachsenen Tier noch vorhanden. Sie behalten zum Beispiel die gleiche Anzahl an Nerven wie im Larvenstadium, auch die Muskulatur entwickelt sich nicht weiter.

Sie werden nur geschlechtsreif – und tun dann nichts Weiteres. Ihr einziger Zweck ist es, Spermien zur Befruchtung der Eier zu produzieren. Sie leben nur von ihrem Dottersack, der fast ihren ganzen Körper ausmacht. „Sie sind dann eigentlich nur noch Hoden. Sie leben auch nicht lange, sie machen nur ihren Job, haben sie den erledigt, sterben sie. Fressen tun sie erst gar nicht“, erklärt Tilic. Es gibt allerdings Ausnahmen: Die Männchen des Osedax priapus, die immerhin ein Drittel der Größe der Weibchen erreichen und sich wie die Weibchen selbst ernähren können.

Speisen dank Symbionten

Wie die Würmer verwertbare Nährstoffe aus den fettreichen Walknochen ziehen, ist „schon ziemlich spektakulär“, findet Tilic. Denn die Würmer haben zwar ein Herz, Atmungsorgane und Blutgefäße, doch weder Maul, Magen noch Darm. Der Osedax nutzt stattdessen endosymbiotische Bakterien, mit denen er in enger Gemeinschaft lebt. Die Symbionten sind für die Würmer überlebenswichtig, denn sie besitzen Gene, die den mund- und darmlosen Weibchen fehlen.

Landen die Würmer auf einem Knochen, dann bohren sie wurzelartige Fortsätze hinein. Sobald das spezielle Wurzelgewebe aufgebaut ist, „rekrutieren“ sie, so Tilic, ihre Symbionten aus der Bakteriengruppe der Oceanospirillales, die überall im Meer vorkommen. Dann sondern die Würmer ein säurehaltiges Sekret ab, das die Karbonatmatrix des Knochens aufweicht und auflöst. Jetzt können die Bakterien das Knochenfestmahl eröffnen und die fetthaltigen Lipide und das proteinreiche Kollagen im Knochen mit ihren eigenen Verdauungsenzymen erschließen. Anschließend teilen sie ihre Beute mit dem Wurm. „Das Tier produziert die Säure, die Bakterien liefern die Nährstoffe“, so Tilic.

Letztlich ist jeder tote Wal, der auf dem Meeresboden landet, eine Art rare und besonders reichhaltige Futterstation und eröffnet Tieren in der sonst nährstoffarmen Tiefsee ein ganzes Ökosystem. Neben dem Osedax bedienen sich etwa auch Schleimaale, Haie, Seekatzen, Felsenkrabben, Seespinnen und Strumpfbandfische. Doch mit jedem Wal, der aus dem Meer gefischt wird, gibt es für die Meereswesen eine Lebensgrundlage weniger. Zwar nutzen die Osedax auch andere Knochen, doch die sind meist nicht so ergiebig.

Da ein sogenannter Walfall selten und im Meer schwer aufzuspüren ist, hatten Forschende 2019 drei tote Alligatoren als Köder zwei Kilometer tief im Golf von Mexiko auf den Meeresboden herabgelassen. Sie beobachteten, dass sich auch hier Osedax-Würmer ansiedelten, sobald die Knochen freilagen. Inzwischen weiß man, dass die Würmer neben Krokodil-, Kuh- und Schildkrötenknochen auch Fisch- und Hühnerknochen besiedeln und verwerten. Sogar das kollagenhaltige, aber harte Dentin von Haizähnen schließen sie auf, wie in einer Studie von Greg W. Rouse und Shana K. Goffredi, Professorin am Occidental College in Los Angeles, im Journal of the Marine Biological Association 2023 beschrieben.

Dasselbe Enzym, das den Osedax hilft, an die Leckereien im Inneren der Knochen zu kommen, fördert auch die Fotosynthese in Korallen und reguliert den pH-Wert im Blut von Rochen. Es ähnelt in gewisser Weise denjenigen in menschlichen Nieren. Die Forschenden der Scripps Institution of Oceanography arbeiten deshalb auch daran, den Fressmechanismus zu entschlüsseln. Sie hoffen, dass dadurch die Vorgänge in der menschlichen Niere genauer verstanden werden können und mit diesem Wissen Krankheiten wie diabetische Ketoazidose und Nierensteine besser behandelbar werden.

Millionen Jahre alt

Zwar wurde Osedax von Menschen erst vor 23 Jahren entdeckt, aber es gibt Hinweise darauf, wie lange es ihn überhaupt schon gibt. So hat ein Team um den Paläontologen Steffen Kiel vom Institut für Geowissenschaften der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel Fossilien mit einem CT-Scanner untersucht. An den 30 Millionen alten fossilen Knochen eines Urzeitwals fanden sie Fraßspuren, die mit denen der Osedax übereinstimmen.

Genetische Analysen legen nahe, dass die Osedax sogar noch älter zu sein scheinen. Das zeigen Untersuchungen von Silvia Danise und Nicholas Higgs von der Plymouth University an 100 Millionen Jahre alten Pleosaurierknochen und rund 60 Millionen alten urzeitlichen Schildkrötenpanzern. Osedax existierten offenbar schon im Mesozoikum, lange bevor es Wale gab.

„Wer prähistorische Knochen von anderen Tierarten in einem Museum aufbewahrt, könnte noch Überraschungen erleben“, sagt Tilic. Bei genaueren Untersuchungen könnten sich winzige Fraßspuren zeigen, die einst die Osedax hinterlassen haben. Allerdings bleibe meist nicht viel übrig, wenn Osedax-Weibchen am Werk waren. //