Forscher lösen Rätsel um Tiefseefisch mit röhrenförmigen Augen und transparentem Kopf

Der Barreleye (Macropinna microstoma) hat extrem lichtempfindliche Augen, die sich in einem transparenten, flüssigkeitsgefüllten Schild am Kopf drehen können. Die röhrenförmigen Augen des Fisches sind von hellgrünen Linsen bedeckt. Die Augen zeigen nach oben (wie hier gezeigt), wenn der Fisch über dem Kopf nach Nahrung sucht. Sie zeigen nach vorne, wenn der Fisch frisst. Die beiden Punkte über dem Maul des Fisches sind Geruchsorgane, die Nasenlöcher, die den menschlichen Nasenlöchern entsprechen. Bild: © 2004 MBARI

Forscher des Monterey Bay Aquarium Research Institute haben kürzlich das ein halbes Jahrhundert alte Rätsel eines Fisches mit röhrenförmigen Augen und einem transparenten Kopf gelöst. Seitdem der „Barreleye“-Fisch Macropinna microstoma 1939 erstmals beschrieben wurde, wissen Meeresbiologen, dass seine röhrenförmigen Augen sehr gut Licht sammeln können. Es wurde jedoch angenommen, dass die Augen fest an ihrem Platz sitzen und nur einen „Tunnelblick“ auf das ermöglichen, was sich direkt über dem Kopf des Fisches befindet. Eine neue Arbeit von Bruce Robison und Kim Reisenbichler zeigt, dass diese ungewöhnlichen Augen innerhalb eines transparenten Schildes, das den Kopf des Fisches bedeckt, rotieren können. Dadurch kann der Barreleye nach oben auf potenzielle Beute blicken oder nach vorne schauen, um zu sehen, was er gerade frisst.

Tiefseefische haben sich auf erstaunliche Weise an ihre pechschwarze Umgebung angepasst. Mehrere Arten von Tiefseefischen aus der Familie Opisthoproctidae werden „Barreleyes“ genannt, weil ihre Augen röhrenförmig sind. Barreleyes leben typischerweise in der Nähe der Tiefe, wo das Sonnenlicht von der Oberfläche in völlige Schwärze übergeht. Sie benutzen ihre ultra-empfindlichen Röhrenaugen, um nach den schwachen Silhouetten von Beutetieren über ihnen zu suchen.

In diesem Bild können Sie sehen, dass, obwohl das Barreleye nach unten schaut, seine Augen immer noch gerade nach oben blicken. Diese Nahaufnahme aus dem Video zeigt ein Barreleye, das etwa 140 mm lang ist. Bild: © 2004 MBARI

Obwohl solche Röhrenaugen sehr gut Licht sammeln können, haben sie ein sehr enges Sichtfeld. Außerdem glaubten die meisten Meeresbiologen bisher, dass die Augen der Barreleye fest im Kopf sitzen und sie daher nur nach oben schauen können. Dies würde es den Fischen unmöglich machen, zu sehen, was sich direkt vor ihnen befindet, und es wäre sehr schwierig für sie, Beute mit ihren kleinen, spitzen Mäulern zu erbeuten.

Robison und Reisenbichler nutzten Videoaufnahmen der ferngesteuerten Fahrzeuge (ROVs) des MBARI, um Barreleys in den tiefen Gewässern vor der Küste von Mittelkalifornien zu untersuchen. In einer Tiefe von 600 bis 800 Metern unter der Wasseroberfläche zeigten die ROV-Kameras diese Fische in der Regel bewegungslos im Wasser hängend, wobei ihre Augen im hellen Licht des ROVs in einem kräftigen Grün leuchteten. Das ROV-Video enthüllte auch ein bisher unbeschriebenes Merkmal dieser Fische – ihre Augen sind von einem transparenten, flüssigkeitsgefüllten Schild umgeben, das den Kopf des Fisches bedeckt.

Diese Frontalansicht eines Barreleyes zeigt sein durchsichtiges Schild, das von den Lichtern des ferngesteuerten Fahrzeugs Tiburon von MBARI beleuchtet wird. Wie auch auf den anderen Fotos sind die beiden Punkte über dem Maul des Fisches Geruchsorgane, die Nasenlöcher, die analog zu den menschlichen Nasenlöchern sind. Bild: © 2006 MBARI

Die meisten existierenden Beschreibungen und Abbildungen dieses Fisches zeigen nicht sein flüssigkeitsgefülltes Schild, wahrscheinlich weil diese fragile Struktur zerstört wurde, als die Fische in Netzen aus der Tiefe geholt wurden. Robison und Reisenbichler hatten jedoch großes Glück – sie konnten einen mit dem Netz gefangenen Barreleye lebend an die Oberfläche bringen, wo er mehrere Stunden lang in einem Aquarium an Bord eines Schiffes überlebte. In dieser kontrollierten Umgebung konnten die Forscher bestätigen, was sie auf dem ROV-Video gesehen hatten – der Fisch drehte seine röhrenförmigen Augen, während er seinen Körper von einer horizontalen in eine vertikale Position drehte.

Zusätzlich zu ihrer erstaunlichen „Kopfbedeckung“ haben Barreleyes eine Vielzahl anderer interessanter Anpassungen an das Leben in der Tiefsee. Ihre großen, flachen Flossen erlauben es ihnen, fast bewegungslos im Wasser zu bleiben und sehr präzise zu manövrieren (ähnlich wie die ROVs von MBARI). Ihre kleinen Mäuler lassen vermuten, dass sie sehr präzise und selektiv kleine Beutetiere erbeuten können. Andererseits sind ihre Verdauungssysteme sehr groß, was darauf schließen lässt, dass sie eine Vielzahl von kleinen, treibenden Tieren und auch Gelees fressen können. Tatsächlich enthielten die Mägen der beiden mit dem Netz gefangenen Fische Fragmente von Quallen.

Nachdem Robison und Reisenbichler die einzigartigen Anpassungen der Barreleye dokumentiert und untersucht hatten, entwickelten sie eine Arbeitshypothese darüber, wie dieses Tier seinen Lebensunterhalt verdient. Die meiste Zeit hängt der Fisch regungslos im Wasser, mit waagerechter Körperhaltung und nach oben gerichteten Augen. Die grünen Pigmente in seinen Augen filtern möglicherweise das Sonnenlicht, das direkt von der Meeresoberfläche kommt, und helfen dem Barreleye, das biolumineszente Leuchten von Quallen oder anderen Tieren direkt über ihm zu erkennen. Wenn er eine Beute entdeckt (z.B. eine treibende Qualle), dreht der Fisch seine Augen nach vorne und schwimmt nach oben, um zu fressen.

MBARI-Forscher spekulieren, dass Macropinna microstoma Tiere fressen könnte, die in den Tentakeln von Quallen gefangen wurden, wie zum Beispiel dieses Siphonophor der Gattung Apolemia. Der „Kopf“ des Siphonophors (rechts) zieht das Tier durch das Wasser, wobei seine stechenden Tentakel wie ein lebendes Treibnetz ausströmen. Bild: © 2001 MBARI

Barreleyes teilen ihre Tiefseeumgebung mit vielen verschiedenen Arten von Quallen. Einige der häufigsten sind Siphonophoren (koloniale Gelees) der Gattung Apolemia. Diese Siphonophoren werden bis zu über 10 Meter lang. Wie lebende Treibnetze ziehen sie Tausende von stechenden Tentakeln hinter sich her, die Copepoden und andere kleine Tiere einfangen. Die Forscher spekulieren, dass Barreleys sich vorsichtig zwischen den Tentakeln der Siphonophoren bewegen und die gefangenen Organismen herauspicken könnten. Die Augen des Fisches würden sich drehen, damit der Fisch die Beute im Auge behält, während sein durchsichtiges Schild die Augen vor den stechenden Zellen des Siphonophoren schützt.

Robison und Reisenbichler hoffen, durch weitere Forschungen herauszufinden, ob ihre Entdeckungen über Macropinna microstoma auch für andere Tiefseefische mit Röhrenaugen gelten. Die bizarren physiologischen Anpassungen der Barreleyen haben Ozeanographen seit Generationen vor ein Rätsel gestellt. Erst mit dem Aufkommen moderner Unterwasserroboter ist es Wissenschaftlern möglich, solche Tiere in ihrer natürlichen Umgebung zu beobachten und so vollständig zu verstehen, wie diese physischen Anpassungen ihnen beim Überleben helfen.

Video der Barreleye, gesprochen von Bruce Robison:

Forschungsarbeit:

B. H. Robison und K. R. Reisenbichler. Macropinna microstoma und das Paradoxon seiner röhrenförmigen Augen. Copeia. 2008, Nr. 4, 18. Dezember 2008.