Die faszinierende Sinneswelt des Oktopus: Wie mikrobielles Erkennen Verhalten steuert

Die erstaunliche Sinneswelt des Oktopus

Oktopusse gehören zu den intelligentesten Wirbellosen im Ozean und verfügen über eine außergewöhnliche Fähigkeit zur Interaktion mit ihrer Umgebung. Anders als die meisten Tiere können Oktopusse dank spezialisierter Sinnesrezeptoren an ihren Armen „durch Berührung schmecken“. Neue wissenschaftliche Erkenntnisse zeigen, dass diese Fähigkeit entscheidend für ihr Überleben und die Pflege ihres Nachwuchses ist. Forschende der Harvard University haben herausgefunden, dass Oktopusse chemische Signale wahrnehmen, die von Mikroben auf Oberflächen wie abgestorbenen Krabben oder Oktopus-Eigelegen produziert werden. Diese Signale – vergleichbar mit unterschiedlichen „Geschmacksrichtungen“ – ermöglichen es den Tieren, gesunde Eier und essbare Beute von ungeeigneten oder unsicheren zu unterscheiden.

Wie Oktopusarme chemische Signale erkennen

Die Arme der Oktopusse sind mit dicht gepackten Nervenzellen und Chemorezeptoren ausgestattet, was sie äußerst empfindlich für Umwelteinflüsse macht. Diese neuronale Komplexität befähigt den Oktopus zu schnellen, teils autonomen Entscheidungen bei der Jagd oder beim Brüten. Das Kalifornische Zweifleck-Oktopus (Octopus bimaculoides) diente der Studie als Modellorganismus, um zu untersuchen, wie Oktopusse ihre Nahrung auswählen und welche Eier sie schützen.

Hauptbiochemikerin Rebecka Sepela erklärt: „Wenn ein bestimmter Mikrobenstamm einen Oktopus-Sensor aktiviert, sendet dieser ein neuronales Signal – eine wichtige Information für das Tier.“ Die Rezeptoren an den Armen fungieren somit als biochemische Sensoren, die deren Umgebung anhand mikrobieller Moleküle interpretieren.

Forschungsmethoden: Chemische Kommunikation entschlüsseln

Um dieses Sinnessystem zu analysieren, sammelten Wissenschaftler 295 verschiedene Bakterienstämme aus natürlichen Oktopus-Lebensräumen. Die Proben stammten von Oberflächen, die eng mit der Oktopus-Ökologie verbunden sind, etwa vom Panzer von Mangrovenkrabben (Leptuca pugilator), einer häufigen Beute, und von den Eihüllen eigener Gelege. Im Labor wurden die Sinnesrezeptoren des Oktopus mit jedem dieser Bakterienstämme konfrontiert, um die neuronale Aktivierung zu beobachten.

Die mikrobiellen Gemeinschaften auf diesen Oberflächen unterschieden sich erheblich: Die Panzer lebender Krabben waren nahezu keimfrei, während abgestorbene Krabben eine vielfältige Bakterienbesiedlung aufwiesen. Ebenso trugen von fürsorglichen Oktopus-Müttern betreute Eikapseln ein stabiles, ausgewähltes Mikrobiom, das nach Verlassen der Eier jedoch zusammenbrach, was zum massiven Wachstum spiraliger Bakterien führte.

Sepela erläutert: „Mikroben sind chemische Fabriken, die konstant Umweltreize aufnehmen und Moleküle produzieren, die diese Veränderungen widerspiegeln. Oktopusse erkennen genau diese molekularen Spuren.“

Zentrale Ergebnisse: Chemische Sprache bestimmt Oktopusverhalten

Die Experimente zeigten, dass nur bestimmte Bakterien – vor allem solche, die mit verwesender Beute oder kranken Eiern assoziiert sind – eine Reaktion der Oktopusrezeptoren auslösten. Um diesen Effekt zu bestätigen, führten die Forscher Verhaltenstests durch: Brütende Weibchen wurden mit künstlichen Eigelegen konfrontiert, von denen einige mit den spiraligen Bakterien kontaminiert waren, wie sie auf vernachlässigten oder verdorbenen Eiern vorkommen. Die Oktopusse pflegten die meisten künstlichen Eier, lehnten jedoch jene mit den „ungesunden“ Bakteriensignalen ab und entfernten sie.

Entscheidend war die Identifizierung der spezifischen Moleküle, welche das Sinnessystem der Oktopusse aktivieren. Diese chemischen Verbindungen sind stabil und bleiben auch im Wasser auf Oberflächen haften, sodass eine zuverlässige Kommunikation unter Wasser möglich ist.

Biologische Bedeutung und zukünftige Perspektiven

Obwohl diese Entdeckung zunächst auf Oktopusse beschränkt scheint, geht das Forscherteam davon aus, dass ähnliche mikrobielle Signalsysteme auch in vielen anderen Tier-Mikrobiom-Beziehungen – möglicherweise sogar beim Menschen – existieren. Harvard-Zellphysiologe Nicholas Bellono betont: „Auch wenn es wie ein spezieller Fall erscheint, beobachten wir hier womöglich ein universelles Prinzip dafür, wie Organismen ihr Mikrobiom wahrnehmen und interpretieren.“

Die Studie verdeutlicht die grundlegende Rolle von Mikrobiomen für tierische Physiologie und Verhalten über zahlreiche Arten hinweg. Je mehr Forscher über mikrobiellen Informationsaustausch erfahren, desto mehr eröffnen sich neue Möglichkeiten in Meeresbiologie, Sinnesforschung und Biomedizin.

Fazit

Durch ihre hochentwickelten Sinnesfähigkeiten und das komplexe Zusammenspiel mit Mikroben demonstrieren Oktopusse eine bemerkenswerte Fähigkeit, sowohl ihre Umwelt als auch ihren Nachwuchs zu bewerten. Die Entdeckung, dass mikrobiellen chemischen Signale – quasi unsichtbare Geschmacksnoten – die Brutpflege, Jagd und Entscheidungen der Tiere steuern, erweitert unser Verständnis von tierischem Verhalten erheblich. Diese Erkenntnisse unterstreichen nicht nur die Komplexität der Sinnessysteme von Kopffüßern, sondern weisen auch auf den weitreichenden Einfluss von Mikrobiomen im gesamten Tierreich hin.