Studie enthüllt Mechanismus, mit dem Teju-Eidechsen ihre eigene Temperatur erhöhen

Eine Gruppe von Wissenschaftlern hat den Mechanismus aufgedeckt, mit dem Salvator merianae – der schwarz-weiße Teju, auch Argentinischer Riesenteju genannt – sich während der Fortpflanzungszeit warm halten kann, indem er seine eigene Körpertemperatur erhöht, selbst wenn er sich in einem dunklen Bau befindet. Dies war bei Reptilien noch nie zuvor beobachtet worden.

Ein Artikel zur Studie ist veröffentlicht In Acta Physiologica.

„Allgemein betrachtet gelten nur Vögel und Säugetiere als endotherm, also als Lebewesen, die sich auch in einer kühlen Umgebung warm halten können. Reptilien und andere Tiere gelten als ektotherm, da sie sich zur Regulierung ihrer Körpertemperatur auf externe Quellen verlassen“, sagte Livia Saccani Hervas, Erstautorin des Artikels. Die Studie begann während ihres wissenschaftlichen Einstiegs an der Fakultät für Agrar- und Veterinärwissenschaften (FCAV-UNESP) der Staatlichen Universität São Paulo in Jaboticabal, Brasilien.

Im Jahr 2016 entdeckte eine andere Gruppe von Wissenschaftlern, dass die Körpertemperatur von S. merianae während der Paarungszeit mehrere Grad über der nächtlichen Höhlentemperatur liegt.

Es war bekannt, dass die Art teilweise endotherm war, aber der Ursprung dieser inneren Wärme blieb ein Rätsel. Hervas und ihre Gruppe unter der Leitung von Kênia Cardoso Bícego, Professorin am FCAV-UNESP, begannen, den Mechanismus zu untersuchen. Bícego ist leitende Forscherin des thematischen Projekts „Physiologische Kapazitäten und Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Klimawandel: Erforschung der funktionellen Dimension bei ektothermen Wirbeltieren“.

Drei Jahre lang sammelte die Gruppe im Sommer (Februar) und im Frühling (September-Oktober) Biopsien aus den Skelettmuskeln von zehn Eidechsen. Kleine Gewebeproben aus einem Vorder- und Hinterfuß wurden einer biochemischen Analyse und Kalorimetrie unterzogen.

„Wir mussten viel Zeit darauf verwenden, die Protokolle zu erstellen, vor allem die Reagenzdosen festzulegen, weil diese Art der Analyse noch nie an diesen Echsen durchgeführt worden war“, sagte Bícego.

Die Forscher fanden heraus, dass die Muskeln sowohl von Männchen als auch von Weibchen während der Fortpflanzungszeit weitaus mehr Mitochondrien (zelluläre Energieorganellen) produzierten.

Darüber hinaus war ein in den Mitochondrien vorhandenes Protein namens ANT, das bekanntermaßen an einem biochemischen Prozess beteiligt ist, der bei Vögeln Wärme erzeugt, bei den Eidechsen während der Fortpflanzungszeit häufiger und aktiver. Zu dieser Zeit bereiten sich die Weibchen auf die Eiablage und den Nestbau vor, während die Männchen auf Reviersuche gehen und ihre Gonaden vergrößern, um sich auf die Paarung vorzubereiten.

UCP, ein weiteres Protein, das bei der Wärmeerzeugung beteiligt ist, allerdings nur bei Säugetieren vorkommt, war bei den Experimenten mit S. merianae nicht aktiv. Muskelproben, die während der Fortpflanzungszeit gesammelt wurden, produzierten aufgrund der Aktivität von ANT, nicht jedoch von UCP, mehr Wärme als im Sommer.

Kein Zittern

Bis zur Entdeckung im Jahr 2016 waren die einzigen Reptilien, von denen bekannt war, dass sie sich selbst wärmen können, zwei Pythonarten, große asiatische Schlangen, die bis zu 5 m lang werden können. Dieses endotherme Verhalten tritt hauptsächlich auf, während die Tiere Eier ausbrüten. Es besteht aus Zittern, einer Technik, die auch einige Säugetiere und Vögel anwenden. S. merianae erhöht seine eigene Temperatur jedoch ohne Zittern.

Die Temperaturregulierung kann mit der Produktion von Sexualhormonen zusammenhängen, die in der Paarungszeit sowohl bei Männchen (Testosteron) als auch bei Weibchen (Östradiol und Progesteron) ihren Höhepunkt erreicht. Andere Hormone, die in dieser Phase im Überfluss vorhanden sind, wie Schilddrüsenhormone, sind am Energieverbrauch und der Mobilisierung von Energiereserven beteiligt.

„Schilddrüsenhormone lösen bekanntermaßen einen Anstieg der Mitochondrien aus. Eine erhöhte Produktion dieser Hormone während der Paarungszeit könnte mit einem Überfluss an Mitochondrien und damit einer erhöhten Aktivität des Proteins ANT verbunden sein, das bei der Wärmeerzeugung hilft und bei Vögeln bekannt ist“, sagte Hervas, derzeit Doktorand am FCAV-UNESP.

Die Ergebnisse der Studie sowie die von anderen Gruppen veröffentlichten Forschungsergebnisse zeigen, dass Mechanismen, die an der Endothermie beteiligt sind, bei Wirbeltieren möglicherweise schon früher aufgetreten sind als angenommen. Ihr Vorkommen bei einer großen Eidechse (ohne Zittern) und einer großen Schlange (mit Zittern), wenn auch nur zu einer bestimmten Jahreszeit, könnte ein Zeichen dafür sein, dass das Phänomen bei Reptilien häufiger vorkommt als Wissenschaftler denken.

„Beide Tiere haben große Körper, in denen die im Körper erzeugte Wärme langsamer abfließt. Es ist möglich, dass auch andere große Reptilien zu bestimmten Zeiten wärmer sind als die Außentemperatur. Dies ist die erste Beschreibung eines zellulären Wärmeerzeugungsmechanismus bei einer Eidechse, die in subtropischen Regionen lebt, der dem von Vögeln und Säugetieren sehr ähnelt“, sagte Bícego.

Marcos Túlio de Oliveira, vorletzter Autor des Artikels, ist Professor am FCAV-UNESP und Leiter des Labors, in dem für die Studie mitochondriale biochemische Experimente durchgeführt wurden.

Zu den weiteren Co-Autoren gehörten Ane Guadalupe Silva, Stipendiatin der FAPESP, sowie Lara do Amaral Silva und Marina Rincon Sartori, die bereits Stipendiaten der FAPESP waren.