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Überlebenskünstler Anti-Frost-Proteine: Wie sich ein Fisch gegen arktische Kälte wappnet

Exemplare der Fischart Liparis gibbus. Aufgenommen unter Weißlicht- (oben) und unter Fluoreszenzlichtbedingungen (unten)
Jungtiere der Fischart Liparis gibbus können im Dunkeln rot und grün leuchten
© J. Sparks, D. Gruber
Die Fische können im Dunkeln leuchten - und enthalten besonders hohe Werte von Anti-Frost-Proteinen. Die brauchen sie in ihrer arktischen Heimat. Doch gerade die gelungene Anpassung könnte den Tieren zum Verhängnis werden

Dass dieser unscheinbare Fisch etwas Besonderes ist, haben David Gruber und John Sparks schon vor einem Jahr berichtet: Damals schrieben die Forscher des American Museum of Natural History in New York, dass Jungtiere der Fischart Liparis gibbus im Dunkeln leuchten können - und zwar rot und grün. Damit sind sie die einzigen Fische der Arktis, für die Fluoreszenz nachgewiesen ist. Nun legt das Forscherduo nach: Demnach produziert die Art in großem Maße Anti-Frost-Proteine.

Die braucht sie wohl auch, denn die zur Familie der Scheibenbäuche (Liparidae) zählende Spezies lebt vor der Küste von Grönland umgeben von Eisbergen bei einer Wassertemperatur von etwa -2 Grad Celsius. "Ähnlich wie der Gefrierschutz in Ihrem Auto das Wasser im Kühler davon abhält, bei Kälte zu gefrieren, haben manche Tiere erstaunliche Mechanismen die sie vor Frost schützen", wird der Biologe Gruber in einer Mitteilung des Museums zitiert. 

Entstehung von Eiskristallen wird verhindert

Die Anti-Frost-Proteine verhindern die Entstehung von Eiskristallen, wie die Forscher im Fachblatt "Evolutionary Bioinformatics" schreiben. Genanalysen ergaben, dass diese Stoffe in extremem Ausmaß gebildet werden. "Wir wussten, dass dieser kleine Scheibenbauch, der in extrem kalten Gewässern lebt, Anti-Frost-Proteine produziert", sagt Gruber. "Aber wir erkannten nicht, wie vollgestopft er damit ist - und wie viel Mühe er für die Produktion dieser Proteine aufbringt."

Die vor allem in der Leber gebildeten Proteine sind bei manchen Fischen schon seit gut 50 Jahren bekannt, bislang wurden fünf dafür verantwortliche Gengruppen registriert. Beim Scheibenbauch L. gibbus sind den Forschern zufolge zwei Gengruppen aktiv. Die Fische sind meist gut zehn Zentimeter lang und erreichen maximal etwa 50 Zentimeter.

Anpassung könnte den Tieren zum Verhängnis werden

Möglicherweise, so fürchten die Autoren, könnte gerade die erreichte Anpassung an die Extremkälte den Fischen künftig zum Verhängnis werden. Denn die Arktis erwärmt sich derzeit wesentlich schneller als der Rest des Planeten. Bis Mitte des Jahrhunderts könnte die Region Prognosen zufolge im Sommer eisfrei sein - das Fehlen der schützenden hellen Eisschicht dürfte das Wasser dann zusätzlich erwärmen.

"Die Arktische See unterhält keine große Vielfalt von Fischarten", sagt Ko-Autor Sparks. Die Studie lasse vermuten, dass mit zunehmenden Temperaturen Arten wie der Scheibenbauch zunehmend Konkurrenz bekommen "durch Arten aus gemäßigteren Zonen, die vorher in diesen nördlicheren Breiten nicht überleben konnten".

Die Familie der Scheibenbäuche umfasst etwa 420 Arten, die im Atlantik und im Pazifik leben - oft in extremer Umgebung. So wurden vor wenigen Jahren drei neue Arten im pazifischen Atacamagraben in etwa 7500 Metern Tiefe entdeckt, eine weitere Art in etwa 8000 Metern Tiefe im Marianengraben.

Walter Willems, dpa

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