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Studium Integrale Journal 8 (2001), p. 43 (April 2001)

Schneller Augenverlust bei Höhlenfischen

Der Verlust des Sehorgans bei Höhlenfischen, deren nächste im Freiwasser lebenden Verwandten Augen besitzen, gilt als klassisches Beispiel für Mikroevolution (JUNKER&SCHERER 1998).

Der Teleostier (Knochenfisch) Astyanax mexicanus (Silbersalmler) aus der Familie der Salmler (Characoidei, Ordnung Characiformes, im Süßwasser Afrikas und Amerikas lebend, zur selben Ordnung gehören u.a. die Piranhas) kommt in den Flüssen Nord- und Südamerikas sowie in einigen Dutzend seit der letzten Eiszeit isolierten Populationen in Seen des nordöstlichen Mexiko vor. Diese Populationen bestehen meist aus einer Augen-besitzenden im Freiwasser lebenden Form und in einer augenlosen, höhlenwohnenden Varietät. Die Freiwasserform lebt räuberisch in Schwärmen, die Höhlenform dagegen solitär, nährt sich von abgesunkenen Pflanzen- und Tierresten und zeichnet sich neben dem Augenverlust durch eine weitgehend pigmentlose Haut (GRZIMEK 1970), aber eine größere Zahl Zähne und Geschmacksknospen aus. Eine kürzlich veröffentlichte Studie (YAMAMOTO 2000) gibt weitere Evidenz, daß es sich bei dem Augenverlust des Silbersalmlers tatsächlich um einen mikroevolutiven Vorgang handelt:

Einegenannten Seepopulationen wurde für die Studie ausgewählt: Bei ihren beiden Varietäten werden eine Augenanlage und ein Linsenbläschen angelegt, wobei sich die Embryonalentwicklung während der ersten 24 Stunden nicht unterscheidet. (Das Auge entwickelt sich bei Wirbeltieren aus einer Ausstülpung des Gehirns und einer ektodermalen Linsenanlage). Beim Höhlenfisch erleiden die Zellen der Linsenanlage kurz danach einen programmierten Zelltod, die Netzhaut differenziert sich nicht in ihre verschiedenen Schichten, Hornhaut, Iris und Vorderkammer werden nicht angelegt und die ganze Augenanlage wird schließlich vom Integument überdeckt. Bei den im Freiwasser lebenden Formen läuft die Augenentwicklung ohne Störungen ab.

Bei Wirbeltieren hat die Linse eine zentrale Rolle in der Augenentstehung. In der Studie wurde 24-Stunden alten Embryonen (34-38 Somiten) der höhlenwohnenden und der freilebenden Varietät eine der beiden Linsenbläschen entnommen und der jeweils anderen Varietät transplantiert. Die Linsenanlage der freilebenden Varietät war mit einem Farbstoff markiert. Freilebende Embryonen, die eine Linsenanlage eines Höhlenfisches enthielten, entwickelten kein Auge, während umgekehrt die Linsenanlage der freilebenden Varietät im Höhlenfisch die Ausbildung eines morphologisch normalen Auges induzierte. Durch die Markierung der transplantierten Linsenanlage mit Farbstoff konnte gezeigt werden, daß lediglich die Linse von dem Transplantat abstammte, alle anderen Strukturen des Auges waren vom Empfänger gebildet.

Aus zahllosen klinischen Beobachtungen beim Menschen und genetischen Experimenten beim Tier ist bekannt, daß die Degeneration eines Organs aufgrund eines singulären Gendefektes innerhalb einer einzigen Generation auftreten kann. Genetische Untersuchungen ergaben, daß die höhlenbewohnende Variante das Protein „Sonic hedgehog“ während der Embryonalentwicklung in den Regionen, die später den Kopf bilden, verstärkt exprimiert wird. YAMAMOTO und JEFFERY vermuten, daß dies zugleich den Verlust des Auges (indem die Linsenanlage nicht die nötige Mindestzellzahl erhält) wie die vermehrte Anlage von Zähnen und Geschmacksknospen verursacht – ein klassisches Beispiel für einen mikroevolutiven Vorgang. (VOGEL 2000). Die Deutung „während der letzten Millionen Jahre“ wären die Augen von Höhlenfischen degeneriert (PENNISI 2000, YAMAMOTO 2000) macht im Kontext dieser neuen Studie wenig Sinn, zumal die ganze etwa 50 Arten umfassende Gattung Astyanax für ihre Wandelbarkeit bekannt ist (GRZIMEK 1970).  WL

GRZIMEK (1970) Tierleben, 4. Band Fische 1, Zürich Kindler, 293-295

Junker R, Scherer S (1998) Evolution Ein kritisches Lehrbuch. Gießen Weyel,  68f+172

PENNISI E (2000) Embryonic lens prompts eye development. Science 289, 522-523

VOGEL G (2000), A mile-high view of development. Science 288, 2119-2120

Yamamoto Y, JEFFERY WR (2000) Central role for the lens in cave fish eye degeneration. Science 289, 631-633

C) Homepage von Wolfgang Lindemann

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