Seit Jahren suchen Wissenschaftler jene Sinneszellen, die den inneren Kompass der Zugv\u00f6gel ausmachen. Ausgerechnet beim Huhn ist das R\u00e4tsel jetzt gel\u00f6st worden.<\/p>\n
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Tief im Vogelauge schlummert ein Geheimnis. Es zieht eine wachsende Schar von Forschern in seinen Bann, denn anscheinend verbirgt sich dort ein h\u00f6chst ungew\u00f6hnliches Sinnesorgan. Zahlreiche Beobachtungen sprechen daf\u00fcr, dass im Auge von V\u00f6geln ein F\u00fchler f\u00fcr Magnetfelder sitzt. Nicht nur Zoologen, sondern auch Physiker und Hirnforscher versuchen, die Funktionsweise des biologischen Magnetsensors zu entschl\u00fcsseln. Eine Gruppe um Roswitha und Wolfgang Wiltschko von der Universit\u00e4t Frankfurt<\/a> ist nun einem grundlegenden Mechanismus auf die Spur gekommen.<\/p>\n Der magnetische Sinn von V\u00f6geln lieferte den Stoff f\u00fcr einen Forschungskrimi. Begonnen hat er im Oktober 1963, als Wolfgang Wiltschko erkannte, dass Zugv\u00f6gel das Magnetfeld der Erde zur Orientierung nutzen k\u00f6nnen. Das hilft ihnen zum Beispiel, auch nachts auf Kurs zu bleiben. Zun\u00e4chst stie\u00df der junge Forscher auf gro\u00dfe Skepsis. Nach und nach vermochte er aber alle Zweifel auszur\u00e4umen. Inzwischen gibt es eine lange Liste von Tieren, bei denen eine Reaktion auf das Erdmagnetfeld nachgewiesen wurde. Auf ihr stehen Schnecken, Krebse, Insekten, Fische, Amphibien, Reptilien und S\u00e4uger. Dominiert wird sie aber von Vogelarten. Nicht nur bei Zugv\u00f6geln, sondern etwa auch bei der Brieftaube und sogar dem Haushuhn wurde man f\u00fcndig.<\/p>\n Zu den Polen oder zum \u00c4quator<\/strong>?<\/p>\n Die Suche nach dem Prinzip, nach dem V\u00f6gel das Erdmagnetfeld wahrnehmen, erforderte von Anfang an ein ger\u00fctteltes Ma\u00df an Frustrationsverm\u00f6gen. Zu allem \u00dcberfluss zeichnete sich in den neunziger Jahren ab, dass es nicht nur ein entsprechendes Sinnesorgan, sondern zwei davon geben muss. Eines scheint wie ein Gau\u00dfmeter die St\u00e4rke des Magnetfeldes zu registrieren und so dem Vogel wichtige Komponenten seiner Navigationskarte zu liefern. Es fehlt aber noch eine Richtungsinformation. Diese stellt offenbar ein Kompass bereit. Er reagiert auf die Neigung des Magnetfeldes zur Erdoberfl\u00e4che und erm\u00f6glicht dem Zugvogel eine Unterscheidung zwischen \u201epolw\u00e4rts\u201c und \u201e\u00e4quatorw\u00e4rts\u201c.<\/p>\n Verhaltensstudien zeigten, dass der biologische Inklinationskompass durch Licht aktiviert wird und offenbar im Auge lokalisiert ist. Der omin\u00f6se Magnetf\u00fchler, so die These, m\u00fcsse aus Molek\u00fclen in der Netzhaut bestehen. Angeregt durch Licht, komme es zu einer Elektronen\u00fcbertragung von einem Teil des Molek\u00fcls auf einen anderen. Dabei entst\u00fcnden zwei freie Elektronen – ein Radikalpaar. Dem Modell zufolge k\u00f6nnen die angeregten Molek\u00fcle in verschiedenen, vom Drehimpuls der freien Elektronen abh\u00e4ngigen Zust\u00e4nden vorliegen Die Forscher sprechen von einem Singulett- und Triplett-Zustand. Deren Verh\u00e4ltnis zueinander h\u00e4ngt von der Ausrichtung des Molek\u00fcls im umgebenden Magnetfeld ab. Dadurch kann ein neuronales Signal entstehen, das die Richtung des Magnetfelds wiedergibt. Als derartige molekulare Verwandlungsk\u00fcnstler scheinen urspr\u00fcnglich bei Pflanzen entdeckte Proteine, sogenannte Cryptochrome, wirken zu k\u00f6nnen. Sie sind inzwischen in der Netzhaut verschiedener V\u00f6gel gefunden worden.<\/p>\n Lichtempfindliche Protein weist den Magnetweg<\/strong><\/p>\n Vor etwa einem Jahr haben die Frankfurter Forscher Cryptochrom 1a in bestimmten Zapfen-Sehzellen des Rotkehlchens und Haushuhns nachgewiesen. Es blieb aber offen, ob das Molek\u00fcl dort tats\u00e4chlich durch Licht angeregt wird. Daher hat man insgesamt 25 K\u00fcken unterschiedlichem Licht genau definierter Wellenl\u00e4nge ausgesetzt und dann mit speziellen Antik\u00f6rpern nach aktiviertem Cryptochrom in der Netzhaut der toten Tiere gefahndet. Es zeigte sich, dass Licht jener Wellenl\u00e4ngen, bei dem V\u00f6gel in der Natur ihren Magnetkompass nutzen k\u00f6nnen, zur Aktivierung des Cryptochroms f\u00fchrte. Am st\u00e4rksten war der Effekt im Bereich von Ultraviolett bis T\u00fcrkis. \u00dcberraschenderweise trat er aber auch noch bis ins Gr\u00fcn-Gelbliche hinein bei 583 Nanometern auf. Bei solch langwelligem Licht kann das Radikalpaar, das man bislang als entscheidend f\u00fcr den Magnetsensor hielt, aber nicht gebildet werden. Wie die Forscher im \u201eJournal of the Royal Society Interface\u201c (doi: 10.1098\/rsif.2013.0638)<\/a> ausf\u00fchren, k\u00f6nnte ein anderes Radikalpaar diese Funktion innehaben. Bei den Experimenten ist es der Frankfurter Arbeitsgruppe jedenfalls, wie Roswitha Wiltschko ausf\u00fchrt, \u201eerstmals gelungen, die Licht-Aktivierung von Cryptochrom unter nat\u00fcrlichen Umst\u00e4nden zu messen\u201c.<\/p>\n Bei rotem Licht sowie im Dunkeln unterblieb die Aktivierung von Cytochrom 1a. Das steht im Einklang mit Verhaltensstudien, die zeigten, dass V\u00f6gel unter diesen Bedingungen nicht auf einen Magnetkompass zur\u00fcckgreifen k\u00f6nnen. Andererseits nutzen sie ihn durchaus bei Nachtfl\u00fcgen. Des R\u00e4tsels L\u00f6sung ist, dass selbst schwaches Licht schon ausreicht. \u201eDer Magnetkompass der V\u00f6gel braucht nur extrem wenig Licht\u201c, sagt Wolfgang Wiltschko. Die Frankfurter Forscher nehmen ihre Verhaltensversuche mit Rotkehlen normalerweise bei einer Lichtmenge vor, wie sie bei klarem Himmel eine Dreiviertelstunde nach Sonnenuntergang vorherrscht. Mitunter konnten sie sogar noch bei einem Zehntel dieser Lichtmenge eine Magnetfeldorientierung nachweisen.<\/p>\n Magnetometer im Schnabel<\/strong><\/p>\n Nicht nur der Kompass der V\u00f6gel, sondern auch deren Gau\u00dfmeter h\u00e4lt die Forscher auf Trab. In beiden F\u00e4llen werfen Funktionsweise und Sitz des Organs noch Fragen auf. Was das biologische Gau\u00dfmeter betrifft, gibt es seit langem Hinweise auf eine Lokalisierung im Oberschnabel. Frankfurter Zoologen fanden bei Brieftauben Partikeln aus Eisenoxid innerhalb von Nervenzellausl\u00e4ufern in der Schnabelhaut. Bet\u00e4ubte man diesen Bereich, war die Magnetfeldwahrnehmung der Tiere beeintr\u00e4chtigt. Auch bei anderen V\u00f6geln fanden sich entsprechende Strukturen. Eine Arbeitsgruppe um David Keays am Wiener Forschungsinstitut f\u00fcr Pathologie<\/a> \u00e4u\u00dferte im vergangenen Jahr aber Zweifel. Die eisenhaltigen Zellen, so ihr Fazit, seien keine Neuronen, sondern Makrophagen, also Blutzellen. Die Frankfurter Forscher \u00fcberzeugte das nicht. Sie kreideten den Wiener Kollegen methodische M\u00e4ngel an.<\/p>\n Schon geraume Zeit ist zudem das Innenohr der V\u00f6gel als m\u00f6glicher Sitz des Gau\u00dfmeters im Gespr\u00e4ch. Unl\u00e4ngst berichtete die Wiener Gruppe, man habe eisenhaltige K\u00fcgelchen in Haarzellen des Innenohrs entdeckt (\u201cCurrent Biology\u201c, doi: 10.1016\/j.cub.2013.04.025<\/a>). Keays r\u00e4umte zwar ein, nicht zu wissen, was genau die Funktion der mysteri\u00f6sen Eisenk\u00fcgelchen ist. \u201eM\u00f6glicherweise\u201c, so fuhr er aber fort, \u201esind sie die lang gesuchten Magnetrezeptoren\u201c. Wolfgang Wiltschko ist da skeptisch und verweist auf kontr\u00e4re Untersuchungsergebnisse: \u201eAufgrund unserer eigenen Erfahrung halten wir wenig von der Annahme, dass die Haarzellen im Innenohr an der Magnetrezeption beteiligt sind\u201c. So darf man sich wohl auf eine Fortsetzung des Forschungskrimis freuen.<\/p>\n