Eisfische in der Antarktis bilden neue Arten

Das deutsche Forschungsschiff «FS Polarstern» im Südpolarmeer Bild: Matschiner

Trotz extremer Kälte: Eisfische in der Antarktis haben sich dank einem «Gefrierschutzprotein» den extremen Bedingungen angepasst und über 100 Arten gebildet. Diese Beobachtung machten Evolutionsbiologen der Universität Basel gemeinsam mit einem Kollegen aus Hamburg. Ihre Forschungsergebnisse sind in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazin «PloS One» veröffentlicht.

In den antarktischen Gewässern herrschen mit Wassertemperaturen um den Gefrierpunkt, monatelangen Dunkelperioden und dicken Eispanzern an der Wasseroberfläche Extrembedingungen, die auf eine äusserst lebensfeindliche Umwelt und damit geringe Artenvielfalt hindeuten. Dennoch haben sich in diesem speziellen Lebensraum mehr als 100 Arten von Eisfischen (Notothenioiden) entwickelt. Diese für die Meereswelt einzigartige Auffächerung einer Art («Radiation ») wurde durch spezielle Anpassungen der Fische an die antarktischen Gewässer ausgelöst.

Eine entscheidende Rolle spielte die evolutionäre Erfindung eines bestimmten Proteins, das ein Einfrieren der Körperflüssigkeiten verhindert. Auf der Basis detaillierter genetischer Analysen konnten Michael Matschiner und Prof. Dr. Walter Salzburger von der Universität Basel zusammen mit Reinhold Hanel vom Hamburger Johann Heinrich von Thünen-Institut nachweisen, dass das Protein genau zu jenem Zeitpunkt entstand, als sich das Klima in der Antarktis abkühlte. Unmittelbar danach begann der evolutionäre Siegeszug der Eisfische, die heute die antarktische Fauna dominieren. Damit sind die Eisfische ein Paradebeispiel für die Rolle von sogenannten Schlüssel-Innovationen in der Evolution. Die Erfindung des «Gefrierschutzproteins» erlaubte es den Eisfischen, neue ökologische Nischen zu besiedeln, in denen sie praktisch keine Konkurrenten vorfanden.

Matschiner, der im Rahmen seiner Dissertation die molekulare Evolution antarktischen der Eisfische untersucht, hat auf einer eben zu Ende gegangenen Expedition durch das Südpolarmeer auf dem deutschen Forschungsschiff «FS Polarstern» über 1500 DNA-Fischproben entnehmen können. Die Eisfische weisen nämlich noch weitere Besonderheiten auf: Viele Arten haben kein Hämoglobin mehr und sind praktisch durchsichtig, andere haben den eigentlich bei allen Lebewesen vorkommenden «Hitzeschockantwort»-Mechanismus verloren. Auch über die Lebensweise der Eisfische ist wenig bekannt, weshalb sich die Basler Forscher in weiteren Studien auch chemischen Nahrungsanalysen widmen werden.

Quelle: Universität Basel