Mittelmeer-Meereswurm hat Augen entwickelt, die so groß sind wie Mühlsteine

Wissenschaftler sind erstaunt über die Entdeckung eines Borstenwurms mit so scharfen Augen, dass sie mit denen von Säugetieren und Kraken mithalten können. Forscher der Universität Kopenhagen und der Universität Lund vermuten, dass diese Meereswürmer eine Geheimsprache haben könnten, die UV-Licht nutzt, das nur ihre eigene Art sieht. Das fortgeschrittene Sehvermögen eines solch primitiven Lebewesens trägt dazu bei, eine epische Debatte über die Entwicklung der Augen beizulegen.

Der Vanadis-Borstenwurm hat Augen, die so groß sind wie Mühlsteine ​​– relativ gesehen. Wenn unsere Augen proportional so groß wären wie die dieses mediterranen Meereswurms, bräuchten wir eine große, robuste Schubkarre und kräftige Arme, um die zusätzlichen 100 kg herumzuschleppen.

Zusammengenommen wiegen die Augen des Wurms etwa zwanzigmal so viel wie der Rest des Tierkopfes und wirken auf diesem winzigen und durchsichtigen Meereslebewesen grotesk fehl am Platz. Als ob zwei riesige, leuchtend rote Luftballons an seinem Körper festgeschnallt wären.

Vanadis-Borstenwürmer, auch Polychaeten genannt, kommen rund um die italienische Insel Ponza westlich von Neapel vor. Wie einige der Sommerpartys auf der Insel sind die Würmer nachtaktiv und außer Sichtweite, wenn die Sonne hoch am Himmel steht. Was macht dieser Polychaete also nach Einbruch der Dunkelheit mit seinen kreischenden Spähern? Und wofür sind sie gut?

Der Neuro- und Meeresbiologe Anders Garm vom Fachbereich Biologie der Universität Kopenhagen konnte die Frage nicht ignorieren. Abgesehen von anderen Plänen fühlte sich der Forscher gezwungen, einzutauchen und zu versuchen, es herauszufinden. Er war sofort begeistert, als ihm sein Kollege Michael Bok von der Universität Lund eine Aufnahme des Borstenwurms zeigte.

„Gemeinsam machten wir uns daran, das Geheimnis zu lüften, warum sich ein fast unsichtbarer, durchsichtiger Wurm, der sich mitten in der Nacht ernährt, zu riesigen Augen entwickelt hat. Daher bestand das erste Ziel darin, die Frage zu beantworten, ob große Augen dem Wurm eine gute Sicht verleihen.“ „, sagt Michael Bok, der zusammen mit Garm einen neuen Forschungsartikel verfasst hat, der genau das tut.

Es stellt sich heraus, dass das Sehvermögen der Vanadis ausgezeichnet und fortgeschritten ist. Untersuchungen haben gezeigt, dass dieser Wurm mit seinen Augen kleine Objekte sehen und ihre Bewegungen verfolgen kann.

„Das ist wirklich interessant, weil eine solche Fähigkeit typischerweise uns Wirbeltieren vorbehalten ist, zusammen mit Arthropoden (Insekten, Spinnen usw.) und Kopffüßern (Tintenfische, Tintenfische). Dies ist das erste Mal, dass eine solch fortschrittliche und detaillierte Sichtweise demonstriert wurde.“ „Tatsächlich hat unsere Forschung gezeigt, dass der Wurm über ein hervorragendes Sehvermögen verfügt, das mit dem von Mäusen oder Ratten vergleichbar ist, obwohl es sich um einen relativ einfachen Organismus mit einem winzigen Gehirn handelt.“

Dies macht die Augen und das außergewöhnliche Sehvermögen des Wurms einzigartig im Tierreich. Und es war diese Kombination von Faktoren beim Vanadis-Borstenwurm, die Garms Aufmerksamkeit wirklich erregte. Die Arbeit des Forschers konzentriert sich darauf, zu verstehen, wie ansonsten einfache Nervensysteme sehr komplexe Funktionen haben können – was hier definitiv der Fall war.

UV-Licht und eine Geheimsprache

Derzeit versuchen die Forscher herauszufinden, was dazu geführt hat, dass der Wurm ein so gutes Sehvermögen entwickelt hat. Die Würmer sind transparent, mit Ausnahme ihrer Augen, die Licht registrieren müssen, um zu funktionieren. Sie können also nicht grundsätzlich transparent sein. Das bedeutet, dass sie mit evolutionären Kompromissen einhergehen. Da es für die Vanadis mit Kosten verbunden gewesen sein muss, sichtbar zu werden, müssen die evolutionären Vorteile ihrer Augen die Folgen überwiegen.

Was genau die Würmer gewinnen, bleibt unklar, insbesondere weil es sich um nachtaktive Tiere handelt, die sich tagsüber verstecken, wenn die Augen normalerweise am besten funktionieren.

„Niemand hat den Wurm jemals tagsüber gesehen, daher wissen wir nicht, wo er sich versteckt. Daher können wir nicht ausschließen, dass seine Augen auch tagsüber verwendet werden. Was wir wissen ist, dass seine wichtigsten Aktivitäten, Es ist also wahrscheinlich, dass die Augen zu dieser Zeit wichtig sind, etwa wenn sie Nahrung finden und sich paaren“, sagt Garm.

Ein Teil der Erklärung könnte auf die Tatsache zurückzuführen sein, dass diese Würmer andere Lichtwellenlängen sehen als wir Menschen. Ihr Sehvermögen ist auf ultraviolettes Licht ausgerichtet, das für das menschliche Auge unsichtbar ist. Laut Garm könnte dies darauf hindeuten, dass die Aufgabe seiner Augen darin besteht, biolumineszierende Signale im ansonsten pechschwarzen nächtlichen Meer zu sehen.

„Wir haben die Theorie, dass die Würmer selbst biolumineszierend sind und über Licht miteinander kommunizieren. Wenn man als Biolumineszenz normales blaues oder grünes Licht verwendet, riskiert man auch, Raubtiere anzulocken. Wenn der Wurm jedoch stattdessen UV-Licht verwendet, bleibt er bestehen.“ Daher ist unsere Hypothese, dass sie ein scharfes UV-Sehvermögen entwickelt haben und so über eine geheime Sprache im Zusammenhang mit der Paarung verfügen“, sagt Garm.

„Es kann auch sein, dass sie auf der Suche nach UV-Biolumineszenz-Beute sind. Auf jeden Fall ist es wirklich spannend, da UV-Biolumineszenz bisher noch bei keinem anderen Tier beobachtet wurde. Wir hoffen, dies als erstes Beispiel präsentieren zu können.“ „, sagt der Forscher.

Spannend für Robotikforschung und Evolutionsgeschichte

Aufgrund der Entdeckung haben Garm und seine Forschungskollegen auch begonnen, mit Robotikforschern des Maersk Mc-Kinney Møller Instituts an der Universität Süddänemark (SDU) zusammenzuarbeiten, die ihre technologische Inspiration in der Biologie finden. Gemeinsam verfolgen sie das Ziel, zu untersuchen, ob es möglich ist, den Mechanismus hinter diesen Augen gut genug zu verstehen, um ihn in Technologie umzusetzen.

„Gemeinsam mit den Robotikforschern arbeiten wir daran zu verstehen, wie Tiere mit so einfachen Gehirnen alle Informationen verarbeiten können, die so große Augen wahrscheinlich sammeln können. Dies deutet darauf hin, dass es superintelligente Möglichkeiten gibt, Informationen in ihren Nerven zu verarbeiten.“ Und wenn wir diese Mechanismen mathematisch erkennen können, könnten sie in Computerchips integriert und zur Steuerung von Robotern genutzt werden“, erklärt Garm.

Laut Garm sind Vanadis‘ Augen auch im Hinblick auf die Evolutionstheorie interessant, weil sie dazu beitragen könnten, eine der heftigsten akademischen Debatten rund um die Theorie zu klären: Ob sich Augen nur einmal entwickelt haben – und sich in jede Form entwickelt haben, die wir heute kennen, oder ob sie es tun sind in der Evolutionsgeschichte mehrfach unabhängig voneinander entstanden.

Vanadis‘ Augen sind einfach gebaut, aber mit erweiterter Funktionalität ausgestattet. Gleichzeitig haben sie sich in einer evolutionär relativ kurzen Zeitspanne von nur wenigen Millionen Jahren entwickelt. Dies bedeutet, dass sie sich beispielsweise unabhängig vom menschlichen Auge entwickelt haben müssen und dass die Entwicklung des Sehvermögens auch bei hohem Funktionsniveau in relativ kurzer Zeit möglich ist.

Die Studie ist veröffentlicht im Tagebuch Aktuelle Biologie.