Echo-Ortung entwickelt sich auf gleichem Weg

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Cambridge. Obwohl Delfine und Fledermäuse ihre Echo-Ortungs-Fähigkeiten völlig unabhängig voneinander entwickelt haben, basieren ihre Systeme auf den gleichen Veränderungen im Innenohr:

Beide Tiergruppen verfügen über ein Verstärkerprotein im Ohr, das dank bestimmter Umbauten auf viel höhere Frequenzen spezialisiert ist als bei den übrigen Säugetieren. Das haben jetzt ein britisch-chinesisches und ein amerikanisch-chinesisches Forscherteam gezeigt. Die Natur hat also nicht nur das Sonarsystem zweimal unter sehr unterschiedlichen Bedingungen erfunden, sondern dabei auch zweimal den gleichen Weg beschritten - vermutlich, weil es nur eine sehr begrenzte Anzahl von Möglichkeiten gibt, wie sich ein Innenohr sensibler für Ultraschallfrequenzen machen lässt.

Jagen und Navigieren

Über ihre Arbeit berichten die Teams um Yang Liu von der East China Normal University in Shanghai und Ying Li von der University of Michigan in Ann Arbor im Fachmagazin «Current Biology» (Bd. 20, Nr. 2).Sowohl einige Fledermausarten als auch die Zahnwale, zu denen unter anderem die Delfine gehören, nutzen ihr Sonarsystem zum Jagen beziehungsweise zur Nahrungssuche und zum Navigieren. Das Prinzip ist bei beiden Gruppen das gleiche: Die Tiere senden Ultraschalllaute aus und errechnen aus deren Echos ein Bild ihrer Umgebung. Damit hören allerdings die offensichtlichen Gemeinsamkeiten bereits auf, denn Fledermäuse scannen mit ihrem Sonar lediglich einen Radius von drei bis vier Metern um sich herum ab, während Delfine und Wale mehr als 100 Meter untersuchen. Zudem ist die Schallgeschwindigkeit im Wasser um ein Vielfaches höher als in der Luft.

Trotz dieser beachtlichen Unterschiede scheinen exakt die gleichen Veränderungen im Innenohr die Entwicklung beider Systeme überhaupt erst möglich gemacht zu haben, zeigen die neuen Ergebnisse nun. Dazu hatten die Wissenschaftler den Aufbau eines Proteins namens Prestin bei Fledermäusen, Delfinen und einer Reihe von anderen Säugetieren verglichen. Dieses Eiweißmolekül kommt in den Haarzellen des Innenohrs vor und hilft diesen, als Reaktion auf eine Schallwelle zu vibrieren. Dabei reagiert es ganz gezielt auf bestimmte Frequenzen des Schalls, so dass es als eine Art Verstärker für eben diese Frequenzen fungiert.

Überraschenderweise ähnelt sich der Prestin-Aufbau bei Delfinen und Fledermäusen so stark, dass sie in einem auf den Prestin-Daten basierenden Stammbaum als eine einzige Gruppe erscheinen, entdeckten die Forscher. Im Lauf der Zeit müssen sich also bei den Fledertieren und den Zahnwalen die gleichen Veränderungen im Prestin-Protein angesammelt haben. Erstaunlich sei dabei die schiere Zahl an Übereinstimmungen gewesen, schreiben die Forscher - sie identifizierten 14 Abweichungen, die bei beiden Gruppen vorkamen. Vermutlich ermöglicht dieser Umbau es dem Prestin der Delfine und Fledermäuse, auf höhere Frequenzen zu reagieren und schafft so die Basis für die Entwicklung eines Ultraschall-Sonarsystems. Die Forscher wollen nun untersuchen, wie die Veränderungen die Funktion des Prestins genau beeinflusst haben. (ddp)