Zwei unabhängige Studien aus den USA und China werfen nun neues Licht auf die molekularbiologischen Aspekte dieses Phänomens.

Entwickeln zwei unterschiedliche Arten ähnliche Merkmale als Anpassung an Lebensraum oder Umwelbedingungen, so wird dies mit dem Begriff Konvergenz beschrieben. Einige anschauliche Beispiele sind die Extremitäten zur schwimmenden Fortbewegung im Wasser, die sich alle ähneln aber aus vollkommen unterschiedlichen Grundstrukturen entstanden sind.

Auch die Schädelanatomie von Wolf und Beutelwolf, die an die Lebensbedingungen als fleischfressender Jäger unabhängig voneinander Anpassungen durchlief und zu einem homologen Ergebnis führte.

Das Sonar von Fledermäsen und Walen stellt ebenfalls eine solche Konvergenz dar, obwohl die Lebensbedingungen beider Arten denkbar unterschiedlich ist. Während die Fledermaus fliegend bei Nacht nach Insektenbeute jagt, bewegen sich Delfine im Wasser und jagen Fische.

Doch die Mechanismen der Echoortung ähneln sich stark. Trotz so unterschiedlicher Erfordernisse, wie eine Anpassung an die Dichteunterschiede der Medien wie Luft und Wasser und auch der überbrückten Distanz, von einigen Metern bei Fledermäusen zu mehreren hundert Meter bei Delphinen, finden sich beeindruckende Übereinstimmungen in den anatomischen Bausteinen, die für die Verarbeitung der Echosignale zuständig sind.
Und nun kommt noch eine weitere molekularbiologische Konvergenz hinzu.
Eine vorausgehende Arbeit konnte ein Genprodukt identifizieren, dass bei echoortenden Fledermäusen konvergente Veränderungen zeigte, im Vergleich zu nicht-echoortenden Spezies. Dieses Protein heisst Prestin. Bei der aktuellen Untersuchung wurden auch echoortende Zahnwale einbezogen, und basierend auf der Sequenz von Prestin, bestanden mehr Ähnlichkeiten zwischen den echoortenden Fledermäusen und Walen, als zwischen den nicht-echoortenden, aber viel näher verwandten Fledermausarten. Dies legt nahe, dass die Veränderungen des Prestinproteins wichtig sind für ein funktionstüchtiges Echoortungssystem. Anatomische Veränderungen der entsprechenden Nervenzellen im Innenohr wurden bereits unabhängig der Verwandschaftsgrade bei echoortenden Arten entdeckt. So berichteten Forscher, dass die entsprechenden Haarzellen von Fledermäusen und Zahnwalen kürzer und steifer gebaut waren, also perfekt auf die hochfrequenten Signale der Echoortung abgestimmt sind. An dieser Anpassung könnten die Mutationen des Prestinproteins bei echoortenden Spezies beteiligt sein, hypothetisieren die Wissenschaftler. Dieser Annahme liegt auch zu Grunde, dass die Erzeugung der Schallwellen sich deutlich zwischen Zahnwalen und Fledermäusen unterscheidet.

Liu, Y., Cotton, J., Shen, B., Han, X., Rossiter, S., & Zhang, S. (2010). Convergent sequence evolution between echolocating bats and dolphins Current Biology, 20 (2) DOI: 10.1016/j.cub.2009.11.058

Li, Y., Liu, Z., Shi, P., & Zhang, J. (2010). The hearing gene Prestin unites echolocating bats and whales Current Biology, 20 (2) DOI: 10.1016/j.cub.2009.11.042

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1. “STEALTH-Tigermotte” verunsichert jagende Fledemäuse!

Bild: Wikipedia

Nun war es Forschern schon länger bekannt, dass eine amerikanische Mottenart (Bertholdia trigona) Klicklaute im Ultraschallbereich produzieren kann, und dass diese eine Verringerung der Fledermausattacken bewirken, da Motten, die nicht mehr klicken können wieder mit der üblichen Frequenz erbeutet werden. Um dies zu erklären bieten sich unterschiedliche Ansätze an. Es könte sich um ein Erschrecken der Fledermäuse handeln, in diesem Fall sollten sich die Tiere allerding innerhalb einer gewissen Zeit adaptieren und keinen Fangquotenverlust mehr erleben. Desweiteren könnte es sich um einen Warnhinweis auf Unverträglichkeit durch beispielsweise Gift, oder zumindest ein Mimikri desselben Mechanismus handeln. Die nächste Möglichkeit wäre der aktive Schallgegenangriff, der klar mit der Echoortung der Jäger interferiert.

Um dies genauer zu untersuchen, beobachteten die Forscher in 9 aufeinanderfolgenden Nächten das Jagdverhalten von Fledermäusen mit demobilisierten Tigermotten, indem sie diese Szenen sowohl mit Infrarotkamera als auch mit einem Ultrschallmikrofon aufzeichneten. Die Gift-Hypothese wurde ausgeschlossen, da die Tiere anhaltend versuchten die Tigermotten zu erbeuten, obwohl ihnen dies nur in 20% der Fälle gelang. Ausserdem erbeuteten sie bis zu viermal soviele Motten, wenn diese nicht klicken konnten und kamen zurück um weitere zu erbeuten, also mundeten sie ihnen sichtlich. Die Ultraschallaufzeichnungen lieferten schleisslich die Erkenntnis. Im Jagdverlauf der Fledermäuse kommt es bei Annäherung an die Beute zu einer Frequenzzunahme der ausgestossenen Schreie, bis hin zu 200 pro Sekunde, um in der finalen Phase genaueste Ortungsdaten zu erhaten. Doch in eben dieser finalen Phase erhöht auch die Tigermotte ihre Klickfrequenz auf bis zu 4500 Klicks pro Sekunde. Dieser Schallangriff der Motten führte rückwirkend zu einer Verringerung der Frequenz der Fledermäuse, was eindeutig auf eine aktive Störung der Echoortung hinweist. Wie dieser Störmechanismus genau funktioniert ist weiterhin unbekannt, doch die Forscher vermuten, dass das Störsignal möglicherweise direkt mit der Verarbeitung der zurückkehrenden Echos interferiert, die der Fledermaus als Entfernungsmessung dienen. Dabei verliert die Fledermaus ihre Ortungsergebnisse und schaltet wieder auf Normalbetrieb, was sich in der Verringerung ihrer Schreifrequenz nach dem Klick-Schallangriff der Motte zeigt.

Corcoran, A., Barber, J., & Conner, W. (2009). Tiger Moth Jams Bat Sonar Science, 325 (5938), 325-327 DOI: 10.1126/science.1174096

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