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Biolicht bei Nacht

Welch wunderliche Pracht

von Prof. Dr. Victor Benno Meyer-Rochow

In der Nacht ist der Mensch nicht gern alleine und im Dunklen ist er auch nicht gern. Er knipst das Licht an. Gewisse Tiere machen das auch. Aber wer ist biolumineszent, wie und wozu wird biologisches Licht erzeugt? Prof. Dr. Victor Benno Meyer-Rochow nimmt uns mit in die faszinierende Welt der Biolumineszenz.

Das an Insekten unter Gewitterwolken zuweilen auftretende Sankt Elms Feuer, fluoreszierende Stoffe und die glühenden Augen angestrahlter Wildtiere zählen nicht. Lumineszent können Bakterien, Flagellaten, Protisten, ja sogar Pilze sein; aber auch Quallen, Polypen, Würmer, Schnecken, Tausendfüßler, Crustaceen, Insekten, Tintenfische, See- und Schlangensterne und etliche Fische inklusive Haie. Die äußerst schwache Biophotonenemission lebender Organismen lassen wir hier außer Acht. Ursprünglich war Sauerstoff ein seltenes, gefährliches Element, das mithilfe einer Reaktion (in der Licht entstand) unschädlich gemacht werden musste. Mit Ausnahme der Qualle Aequorea verlaufen alle Biolumineszenzreaktionen deshalb so: Unter der Mitwirkung von ATP und eines Enzyms (Luziferase) wird ein Substrat (Luziferin) oxidiert. Luziferin und Luziferase sind Allgemeinbezeichnungen und chemisch von Art zu Art verschieden. Völlig „kalt“ ist das Biolicht nicht, aber die Lichtausbeute im Verhältnis zur Wärmemenge ist um ein Vielfaches höher als bei einer Glühbirne. Obwohl manche Tiere ultraviolettes Licht sehen, sind, bis auf wenige Berichte bakteriellen UV-Lichts, Biolichter blau, grün, gelb, orangefarben oder, seltener, rot.

Leuchtende Bakterien

Im nördlichen Indischen Ozean wurden von Satelliten riesige, leuchtende Gebiete fotografiert. Als Ursache vermutet man nicht lichterzeugende Dinoflagellaten (wie in der Bucht „Glistening Waters“ in Jamaika), sondern Massenvorkommen leuchtender Bakterien. Nicht frei lebend sind Leuchtbakterien im verdickten Spitzenbereich der Angel mancher Anglerfische, wo sie mit ihrem Licht dem Fisch helfen, Beute zu machen. Unter zwei Familien der Haie finden wir ebenfalls Arten mit über den Körper verteilten bakteriellen Lichtorganen, doch ist ihre Rolle unklar, auch wenn die Haie mit einer Art Blende die Intensität dieser Lichter steuern können. Regelrechte Scheinwerfer aus Bakterienlicht finden wir bei den Taschenlampenfischen Photoblepharon katoptron und Anomalops palpebratus. Bis zum Yom Kippur Krieg 1973 als endemisch für die Molukken angesehen, wurde Photoblepharon überraschend im Roten Meer entdeckt, als israelische Soldaten Lichtblitze im Wasser für ägyptische Kampftaucher hielten. Die fingerlangen Fischchen kommen nur an dunklen Nächten an die Oberfläche und schalten ihre Lichter an, wenn sie fressen. Dass man nachts ohne elektrisches Licht mithilfe dieser Fische ein Buch lesen kann, kann ich bestätigen. Kann man überhaupt bakterielles Licht an- und abschalten? Nein, aber es gibt Verdunklungsmethoden. Photoblepharon zieht eine Jalousie vor das helle, Leuchtbakterien beherbergende Gewebe; Anomalops katoptron dreht das cremefarbene Lichtorgan mit der Bakterienkultur um 180 Grad, sodass die pechschwarze Hinterseite des Organs nach außen zeigt. Es gibt auch Tintenfische, die bakteriell erzeugtes Licht verwenden; außerdem die extrazelluläre Variante und schließlich die vom Tier selbst erzeugte, intrazelluläre Form. Extrazelluläre Biolumineszenz dient der Verteidigung. Eine Wolke blendend-leuchtender Tintenfischtinte, ein von der Strömung fortgerissener Lichtsekrettropfen, ein am Erdreich haftender Schleim: Sie alle lenken den Feind ab. Japanische Soldaten sollen im Krieg mit dem schwachen extrazellulären Licht getrockneter Cypridina Krebschen Landkarten gelesen haben. Ein fast hinterhältiges Leuchtverhalten zeigt der antarktische Copepode Metridia. Wird er verspeist, dringt sein Leuchten aus dem Innern des Fischs nach außen: Der Jäger wird zur Zielscheibe größerer Jäger.

Eindeutig der Abwehr dient das Warnanlagen ähnelnde, intrazelluläre Licht mancher Quallen, Polypen und Schlangensterne. Schwarmbildende Tintenfische, Krillkrebschen, aber auch Leuchtsardinen der mittleren Wasserschichten verwenden Licht zur Kommunikation. Dabei sind die als Photophoren bezeichneten Lichtorgane oft hochkomplizierte, aus Blenden, Filtern und Reflektoren bestehende neuronal kontrollierte Gebilde. Im Mesopelagial machen sich viele Fischarten mit ihrer an der Bauchseite befindlichen Photophoren für nach oben schauende Räuber unsichtbar, indem sie ihr ventrales Licht in Intensität und spektraler Zusammensetzung dem umgebenden Licht angleichen. Mit intrazellulärem Licht auf Beutefang geht der Fisch Malacosteus niger. Er hat am Kopf zwei verschiedene Lichtorgane. Ein kleines Blaulicht dicht über dem Maul; ein anderes, gut doppelt so großes rötliches direkt unter den Augen. Blaue Lichtpunkte halten Bewohner des Mesopelagial für einen Leckerbissen, den man sich nicht entgehen lassen will, aber rotes Licht können sie nicht wahrnehmen. Man nähert sich also dem gefährlichen Maul des Malacosteus. Der aber kann im roten Licht sehen und – guten Appetit!
Auch das Süßwasser hat seine biolumineszenten Bewohner. Der Befall durch Bakterien kann nicht lumineszierende Bachflohkrebse in kleine Leuchthüpfer verwandeln; von Insekten ist solch pathogenes Leuchten ebenfalls bekannt. Extrazelluläres Licht im Zusammenhang mit klebrigem Schleim verwendet die maximal 14 mm große neuseeländische Süßwasserschnecke Latia neritoides. Fischchen und andere Räuber, die nach den von der angegriffenen Schnecke ausgestoßenen Leuchttropfen jagen (während die Schnecke selbst unsichtbar bleibt) verbringen später Stunden mit dem Reinigen ihrer Mundwerkzeuge. Auch die lumineszierenden, aquatischen Larven zahlreicher ostasiatischer Leuchtkäfer stoßen ungenießbare Leuchtsekrete aus, wenn sie attackiert werden. An Land ist besonders der rund 40 cm lange neuseeländische Wurm Octochaetus multiporus beeindruckend. Er produziert mit Wasserstoffperoxid als Sauerstoffquelle gelbes Licht. Eine Abwehrreaktion gegen das Fressen durch Kiwis ist das aber wohl nicht, denn Kiwis lieben Leuchtregenwürmer. Maoris spießten diese Würmer auf Angelhaken, um beindicke Monsteraale aus den Flüssen zu ziehen. Heutzutage sind sowohl die Würmer als auch die Riesenaale selten. Anderswo jedoch, selbst in Sibirien, sind Leuchtwürmer noch häufig und Nachrichten des sich auf europäischen Golfplätzen ausbreitenden Microscolex phosphoreus, dessen Heimat Südamerika ist, kursieren seit Jahren.

Von Opfern und Prinzen

Zumindest jener von Columbus’ Männern war ein Naturbeobachter, der in einem Brief ein hell leuchtendes hundertfüßiges Wesen (es war wohl der Centipede Orphnaeus brasilianus) von der Insel Santo Domingo beschrieb. Auch aus Europa, Afrika, Südostasien und dem pazifischen Raum kennt man leuchtende Arten und im Nordwesten der Vereinigten Staaten kommen Leuchttausendfüßler vor. Weshalb sie leuchten, ist aber ebenso unklar, wie warum keine der rund 30.000 Spinnenarten ihre Beute mit Licht anlockt. Bei Insekten gibt es das. Zur Beuteanlockung verwenden neuseeländische und australische „Glowworms“ der Pilzmückengattung Arachnocampa Licht. Sie leuchten blaugrün und umgeben sich mit zahlreichen, bis zu 30 cm langen, vertikalen, selbst erzeugten Klebfäden. Kleine Fluginsekten halten die Lichter für Sterne, fliegen in den Vorhang klebriger Fangfäden und finden alsdann kein Entrinnen mehr vor den scharfen Mandibeln und dem Appetit der insektenfressenden Glowworms. Kommen wir zum Balzverhalten erleuchteter Geschlechter. Es gibt marine Beispiele (z.B. dem Bermuda-Feuerwurm Odontosyllis), aber eher sieht man wohl die Signale terrestrischer Leuchtkäfer. Nicht die Farbe, der Blinkrhythmus ist es, der die Partner abfahren lässt. In Malaysia, Thailand, Indonesien und Neuguinea versammeln sich tausende Männchen derselben Art in einem Baum und beginnen synchron zu blitzen, was zu einem lautlosen aber spektakulären Ereignis führt, ähnlich dem eines blinkenden Weihnachtsbaums. Dr. Ohba entdeckte eine Leuchtkäferart, die sich unter die Lichterzeuger mischt, aber selbst keine Lichtsignale sendet, sondern darauf wartet, dass die eigenen Weibchen vom fremden Licht angezogen werden, um dann in letzter Sekunde von ihren Männchen begattet zu werden. Also Lug und Trug? Es kommt noch schlimmer: Weibchen der Leuchtkäfergattung Photuris beantworten mit ihrem Licht die Lichtsignale ihrer Männchen; die Weibchen einiger Arten imitieren aber auch Signale anderer, kleinerer Leuchtkäferarten, so z.B. jene der Gattung Photinus. Glaubt nun ein liebestrunkener Photinus Freier, eine willige Partnerin geortet zu haben und nähert sich ihr, dann ist es um ihn geschehen. Denn Photuris-Frauen haben Photinus-Männer zum Fressen gern – buchstäblich. Beim heimischen Glühwürmchen geht es weniger brutal zu. Da sitzt das plumpe, flügellose, kurzbeinige und halb blinde Weibchen am Boden und leuchtet, was das Zeug hält, damit irgendwann der fliegende Prinz mit großen braunen Augen sein Herzblatt erspäht.

Das lebende Feuer

Manch einer wird sie schon gesehen haben, die leuchtenden Baumstümpfe, das so genannte „ignis fatuus“, das lebende Feuer. Es gibt Berichte, nachdem vor dem Zeitalter der Elektrizität Waldbewohner von Finnland bis Japan das lebende Feuer an Bäume schmierten, um sich nachts zu orientieren. Es handelt sich nämlich um den feinen Überzug aus leuchtendem Pilzgeflecht, dessen Licht genau wie das von Bakterien so lange brennt, wie es der Stoffwechsel dieser Organismen hergibt. Es gibt Arten, deren Hut gespenstisch grün glimmt. Warum? Zeigt der Pilz damit seine Ungenießbarkeit an? Das trifft für einige Leuchtpilzarten zu, aber andere sind essbar. Leuchten die Pilze vielleicht um Fluginsekten anzulocken, damit Letztere als Sporenverbreiter für die Ausbreitung des Pilzes sorgen? Möglich, aber das Licht könnte auch helfen, Feinde jener sporenkonsumierenden Insekten anzulocken, oder?