Stichlingsweibchen stimmen Nachwuchs auf Klimawandel ein

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Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung

Fündig wurden die Wissenschaftler dann auch tatsächlich in den Mitochondrien, den „Kraftwerken“ der Zellen. Diese nämlich werden ausschließlich über die Eier, also nur von den Stichlingsweibchen an den Nachwuchs weitergegeben. Bereits in der Eizelle sind tausende Mitochondrien vorhanden, damit die Embryonen sofort mit der weiteren Entwicklung beginnen können. In Zusammenarbeit mit Dr. Felix Mark und Dr. Anneli Strobel vom AWI-Bremerhaven konnten die Biologen zeigen, dass Mitochondrien im Herzmuskel der Jungfische weniger Energie verbrauchen, wenn der Nachwuchs in Wasser mit jener Temperatur lebt wie es auch schon die Mütter getan hatten.

Diese Erkenntnis bedeutet mit Blick auf die Stichlinge: Der Nachwuchs, der in derselben Umgebung wie die Mutter aufwuchs, hatte einen optimierten Energieverbrauch im Herzmuskel, also einen optimierten Stoffwechsel. „Die Mutter gibt mit ihren Mitochondrien Informationen über die Umwelt an ihre Kinder weiter“, resümiert Lisa Shama. „Dieser Effekt blieb auch längerfristig bestehen, obwohl das Wachstum dann hauptsächlich von der Umwelt der Nachkommen bestimmt wurde“, ergänzt Mathias Wegner.

Denn: Nach 60 Tagen wuchsen alle Gruppen besser bei 17 als bei 21 Grad Celsius. Die mütterlichen Effekte waren aber in der ungünstigeren Umwelt (21 Grad Celsius) immer noch deutlich vorhanden, während die väterlichen Effekte kaum einen Einfluss auf das Wachstum der Nachkommen hatten.

Die Schlussfolgerung: Die Informationen stecken in den Mitochondrien

„Stichlingsweibchen geben ihrem Nachwuchs trainierte Mitochondrien mit, welche an die selbst erfahrenen Umweltbedingungen angepasst sind. Auf diese Weise erhalten die Jungfische Informationen über die Umwelt und Lebensbedingungen der Mutter, ohne eine genetische Veränderung erfahren zu haben. Das heißt, bei dieser Art spielen mütterliche Effekte eine entscheidende Rolle, wenn es für die Fische darum geht, sich an Veränderungen ihres Lebensraumes anzupassen“, fasst Mathias Wegner das Ergebnis der Studie zusammen.

Dieser Mechanismus funktioniert besonders gut in ungünstigen Umwelten – das heißt, bei Stichlingen in warmen Gewässern. „Daraus können wir schlussfolgern, dass der Mechanismus der Informationsweitergabe – also die Weitergabe der optimal angepassten Mitochondrien - einen selektiven Vorteil darstellt und somit das Ergebnis von Evolution ist“, so Lisa Shama.

Originalpublikation: Lisa N. S. Shama, Anneli Strobel, Felix C. Mark und K. Mathias Wegner (2014): Transgenerational plasticity in marine sticklebacks: maternal effects mediate impacts of a warming ocean, Functional Ecology, doi: 10.1111/1365-2435.12280 (http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1365-2435.12280/abstract)

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