In den Augen von Fangschreckenkrebsen können bestimmte Moleküle unter dem Einfluss zweier Lichtfarben von einem Zustand in den anderen wechseln.
Diese Meerestiere, auch Fangschreckenkrebse genannt, sind für ihre Gliedmaßen berühmt, mit denen sie extrem schnell zuschlagen können. Doch ihre Augen sind ebenso erstaunlich. Während wir drei Haupttypen von Rezeptoren nutzen, um Farben zu unterscheiden, verfügen manche Fangschreckenkrebse über deutlich mehr lichtempfindliche Pigmente.
Fotografie eines bunten Fangschreckenkrebses (Odontodactylus scyllarus) mit hoch entwickelten Komplexaugen.
Foto: prilfish, über Wikimedia Commons.
Forschende der Universität Lüttich und der Humboldt-Universität zu Berlin untersuchten 17 dieser Pigmente, die in einem spezialisierten Bereich ihrer Augen vorkommen. Diese kleinen Proteine fangen bestimmte Farben ein und ermöglichen es den Sehzellen, ein Nervensignal zu übertragen. Das Team wollte verstehen, wie jedes einzelne Pigment auf Licht reagiert.
Vier Pigmente zeigten eine besonders interessante Eigenschaft: Sie funktionieren wie reversible Schalter. Zwei werden durch rotes Licht aktiviert und anschließend durch blaues Licht in ihren Ausgangszustand zurückversetzt. Die beiden anderen reagieren auf Blau und können mit orangefarbenem Licht zurückgesetzt werden.
Unsere eigenen Sehpigmente funktionieren nicht ganz auf diese Weise. Nachdem sie Licht aufgenommen haben, benötigen sie bei uns eine Reihe chemischer Umwandlungen, um in ihren Ausgangszustand zurückzukehren. Bei diesen Krebsen können einige Pigmente dank einer zweiten Lichtfarbe direkt in diesen Zustand zurückkehren.
Die Forschenden entdeckten außerdem Pigmente, die besonders empfindlich auf rote Farbtöne reagieren, bis hin zu Wellenlängen nahe der Grenze des menschlichen Sehvermögens. Farbfilter in den Augen der Fangschreckenkrebse erweitern die Möglichkeiten der Lichtwahrnehmung zusätzlich. Viele Pigmente zu besitzen bedeutet jedoch nicht unbedingt, Farben feiner zu unterscheiden als wir.
Wozu dienen diese Schalter im Leben des Tieres genau? Sie könnten den Augen helfen, bei sehr unterschiedlichen Lichtverhältnissen zu funktionieren – bei hellem Tageslicht ebenso wie bei abnehmender Helligkeit. Um dies zu überprüfen, muss beobachtet werden, wie die Krebse diese Fähigkeiten tatsächlich nutzen, um Nahrung zu finden oder eine Gefahr zu erkennen.
Diese Entdeckung ist auch für die Medizin und die biologische Forschung interessant. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nutzen bereits Licht, um bestimmte Zellen im Labor zu aktivieren. Diese Pigmente könnten eines Tages neue Möglichkeiten bieten, solche Zellen zu steuern – mit einer Farbe zum Aktivieren eines Signals und einer anderen zum Abschalten.
Diese Anwendungen gibt es allerdings noch nicht. Vorerst hat das Team vor allem die erstaunliche Funktionsweise natürlicher Proteine aufgedeckt, die sich in den Augen kleiner Krebstiere beinahe wie winzige Schalter verhalten.