Forschung mit Fischen
Wie orientieren sich Fische im Wasser und wie können manche von ihnen elektrische Felder einsetzen und für sich nutzen?
Forschung mit Fischen
Fische helfen, grundlegende biologische Prozesse zu verstehen, weil sie über einzigartige Sinnes- und Verhaltenssysteme verfügen.
Es gibt eine große Vielfalt an Fischarten, die unterschiedliche biologische und ökologische Eigenschaften aufweisen, was eine breite Palette an Forschungsfragen ermöglicht. Fische wie der Zebrafisch (Danio rerio) sind gut etablierte Modellorganismen mit umfangreich verfügbaren genetischen und molekularen Werkzeugen. Dazu wird an der Universität Bielefeld auch an elektrischen Fischen geforscht. Sie haben ein spezielles elektrisches Sinnesorgan, das es ihnen ermöglicht, elektrische Felder zu erzeugen und zu detektieren. Dies bietet einzigartige Einblicke in die Elektrolokation und Elektrokommunikation, die in anderen Tieren nicht vorhanden sind.
Erforschung der Fischseitenlinie?
Anhand von Zebrafischen werden die grundlegenden physikalischen Eigenschaften der mechanosensorischen Seitenlinie bei Fischen erforschen. Seitenlinienorgane sind Hautsinnesorgane und dienen als eine Art Ferntastsinn im Wasser. Im Labor wurde ein einfaches Modell entwickelt, das erklären könnte, wie Fische sich anhand von Wasserbewegungen orientieren. Dieses Modell wurde durch Messungen an den Seitenlinienfasern bestätigt.
Auf Basis dieser Modellierung konzentrieren sich die Forschenden nun darauf, wie die Seitenlinie Wasserbewegungen wahrnimmt und wo im Gehirn diese Signale verarbeitet werden. Dabei wurde eine sehr präzise zeitliche Erkennung von Rauschsignalen festgestellt. Nun möchten die beteiligten Wissenschaftler*innen untersuchen, wo diese Signale im Gehirn von Fischen abgebildet werden. Die zuständige Hirnregion zu erkennen, hilft wiederum zu verstehen, wie sogenannte sensorische Karten im aufsteigenden Seitenliniensystem gebildet werden. Diese Grundlagenforschung an den Fischen hilft dabei, dieses einzigartige Organ, das nur den im Wasser lebenden Amphibien und Fischen vorbehalten ist, besser zu verstehen.
Orientierung anhand elektrischer Felder?
In diesem Bereich wird erforscht, wie Fische elektrische Felder nutzen, um ihre Umgebung wahrzunehmen. Elektrische Bilder, die bestimmte Fische wie der der Elefantenrüsselfisch (Gnathonemus petersii) erzeugen, sind eine Überlagerung von Signalen und daher schwer zu analysieren. Die Forschenden haben kürzlich herausgefunden, dass die elektrischen Bilder von gleichen Objekten unterschiedlich aussehen, je nachdem, auf welche Körperregion sie projiziert werden.
Die Forschenden untersuchen nun, wie sich die Bewegung der Fische auf diese elektrischen Bilder auswirkt. Es konnte auch gezeigt werden, dass das Schnauzenorgan der empfindlichste Bereich für die Orientierung über elektrische Signale ist. Hier reagieren Fische am stärksten auf neue Objekte, teilweise wegen der speziellen Mechanismen vor den Rezeptoren und der hohen Dichte der Rezeptoren.
Wie schwach elektrische Fische ihre Umgebung wahrnehmen
Schwach elektrische Fische nutzen elektrische Signale, um ihre Umgebung zu "beleuchten". Dadurch können sie Dinge erkennen, lokalisieren und wahrnehmen. Sie verwenden diese Signale auch zur Kommunikation. Für die Orientierung über elektrische Signale achten sie auf kleine Veränderungen im Signal. Da die Fische das Signal selbst erzeugen, führt jede Bewegung zu solche einer Änderung. Daher müssen die Fische die wichtigen Informationen in einem lauten Rückmeldungssignal erkennen.
Schwach elektrische Fische nutzen elektrische Signale, um ihre Umgebung zu "beleuchten". Dadurch können sie Dinge erkennen, lokalisieren und wahrnehmen. Sie verwenden diese Signale auch zur Kommunikation. Für die Orientierung über elektrische Signale achten sie auf sehr kleine Veränderungen im Signal. Da die Fische das Signal selbst erzeugen, führt jede Körperbewegung auch zu solchen Änderungen. Daher müssen die Fische die für sie wichtigen Informationen vor dem Hintergrund teils deutlich intensiverer Störreize erkennen.