Laut einer Studie zeigen Fische beim Schwimmen auf der Nahrungssuche unterschiedliche individuelle Verhaltensweisen

Laut einer neuen Studie können Fische derselben Art ihren Geruchssinn weiterentwickeln und individuelle Nahrungssuchende „Persönlichkeiten“ zeigen, um in verschiedenen Lebensräumen erfolgreich Nahrung zu finden.

In der Studie, veröffentlicht heute als Reviewed Preprint in eLifeentwickelten Forscher einen Hochdurchsatz-Verhaltenstest, um das spontane Schwimmen und Unterschiede im Geruchssinn einzelner mexikanischer Höhlenfischlarven zu testen. eLife Die Redakteure bezeichneten die Arbeit als wichtig und legten überzeugende Beweise dafür vor, dass die Oberflächen- und Höhlenmorphologien der Fische unterschiedliche Geruchspräferenzen und Geruchsempfindlichkeiten aufweisen und dass einzelne Fische eine erhebliche Variabilität in ihrer spontanen Aktivität aufweisen, die für das Geruchsverhalten relevant ist.

„Mit mehr als 26.000 Arten, die die Hälfte aller Wirbeltiere ausmachen, sind Knochenfische äußerst vielfältig und haben aufgrund ihrer Fähigkeit, ihre Sinnessysteme anzupassen, alle möglichen ökologischen Nischen besiedelt“, sagt Hauptautorin Maryline Blin, Forschungsingenieurin am Paris-Saclay Institute of Neurowissenschaften (NeuroPSI – CNRS, Université Paris-Saclay), Frankreich.

Doch obwohl die vergleichende Anatomie von Fischgehirnen gut dokumentiert ist, haben sich Verhaltensstudien hauptsächlich auf einige Modellarten wie den Zebrafisch konzentriert. Die Zusammenhänge zwischen der Entwicklung der sensorischen Systeme von Fischen und dem daraus resultierenden Verhalten der Fische sind nach wie vor kaum verstanden und erschweren artenübergreifende Vergleiche.

Um die Entwicklung geruchsbedingter Verhaltensweisen in einer Laborumgebung zu untersuchen, wählten die Forscher zwei eng verwandte Fische der mexikanischen Salmlerart aus – den blinden, in Höhlen lebenden Subtyp und seinen sehenden, an der Oberfläche in Flüssen lebenden Untertyp. Höhlenfische haben größere Riechgruben (das „Nasengewebe“) und eine andere Nervenzusammensetzung als ihre an der Oberfläche lebenden Verwandten, es wird jedoch angenommen, dass ihre genetische Ausstattung in Bezug auf den Geruch ähnlich ist.

Dies veranlasste das Team dazu, die Hypothese zu testen, dass der überlegene Geruchssinn der Höhlenfische eine adaptive Eigenschaft ist, die ihnen das Überleben in ihrem extremen unterirdischen Lebensraum erleichtert. Um dies zu testen, beobachteten sie das Verhalten einzelner Fische als Reaktion auf unterschiedliche Futtergerüche und verglichen die Schwimmmuster der an der Oberfläche und in Höhlen lebenden Subtypen.

Nachdem das Team grundlegende Schwimmmuster untersucht hatte, testete es ihre Reaktion auf verschiedene Aminosäuren. Alanin, ein wirksamer Nahrungshinweis für die meisten Fischarten, löste bei Höhlenfischen eine starke Verhaltensreaktion aus und verringerte die Anzahl der Hin- und Herbewegungen Beim Schwimmen wurde das Schwimmen verlangsamt und die Schwimmaktivität in Richtung der Quelle der Aminosäure verlagert. Im Gegensatz dazu waren die Reaktionen der an der Oberfläche lebenden Fische subtiler und zeigten nur einige wenige Individuen; es gab keine größere Verschiebung in Bezug auf das Hin- und Herschwimmen oder Schwimmgeschwindigkeit. Zusammengenommen deutet dies darauf hin, dass sich die Erkennungsschwelle für die Nahrungsquelle und die daraus resultierende Verhaltensreaktion bei den Höhlenfischen erheblich weiterentwickelt haben.

Neben der Untersuchung von Verhaltensänderungen der Fische auf Populationsebene untersuchte das Team auch, wie einzelne Fische auf Nahrungsquellen reagierten. Obwohl sich alle Höhlenfische in Bezug auf den starken Geruchsstoff Alanin stereotyp verhielten, beobachtete das Team individuelle Unterschiede in der Reaktion sowohl der Höhlenfische als auch der Oberflächenfische auf andere Aminosäuregerüche.

Sie untersuchten dies weiter, indem sie untersuchten, wie sich das Verhalten im Verhältnis zu den individuellen Grundschwimmpräferenzen veränderte. Dies zeigte, dass an der Oberfläche lebende Fische mit einer geringeren Grundschwimmgeschwindigkeit mehrere der Gerüche besser riechen konnten. Dies war bei Höhlenfischen nicht der Fall. Für sie war ein spezielles Schwimmmuster rund um die Testbox ein Hinweis auf gute olfaktorische Werte für den Geruchssinn. Dies deutet darauf hin, dass die Schwimmpersönlichkeit jedes Fisches einen Einfluss auf seine Reaktion auf Gerüche hat und dass die Persönlichkeitsmerkmale, die einen starken Geruchssinn vorhersagen, zwischen Fischen derselben Art unterschiedlich sind.

„Wir haben einen spezifischen Geruchssinnstest mit hohem Durchsatz entwickelt, um die individuellen Verhaltensreaktionen blinder und sehender Fische auf verschiedene Gerüche zu vergleichen. Damit haben wir die Möglichkeit ausgeschlossen, dass innerhalb einer Gruppe ein „ „Ein gut riechendes Individuum könnte andere dazu bringen, darauf zu reagieren“, schließt die leitende Autorin Sylvie Rétaux, Forschungsdirektorin am NeuroPSI – CNRS, Université Paris-Saclay.

„Stattdessen verdeutlichen unsere Aufzeichnungen von mehreren hundert einzelnen Fischen einen oft übersehenen Aspekt der Verhaltensanalyse von Fischen: dass Fische möglicherweise eine „Persönlichkeit“ oder ein „Temperament“ haben, das ihr Verhalten und damit ihren Erfolg bei der Reaktion auf Umweltreize beeinflusst. Darüber hinaus „Der gute Geruchssinn des Höhlenfisches ist ein genetisch kodiertes Merkmal, daher werden wir nun aktiv nach den genetischen Grundlagen dieser sensorischen Spezialisierung suchen.“