Kein Wurm tickt wie der andere - Neue Studie bescheinigt den Meerestieren einen Hang zum Individualismus

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Sportler oder Couch-Potato? Überpünktlich oder zeitvergessen? Auch im
Tierreich gibt es unterschiedliche Persönlichkeiten, die jeweils ihren
eigenen Lebensstil pflegen. Von einem überraschenden Fall berichtet jetzt
ein Team um Sören Häfker und Kristin Tessmar-Raible vom Alfred-Wegener-
Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) und dem
Max Perutz Labs der Universität Wien im Fachjournal PLOS Biology: Selbst
einfache Meereswürmer führen ihr tägliches Leben nach ihrem ganz
individuellen Rhythmus. Diese Vielfalt ist nicht nur für die Zukunft von
Arten und Populationen in einer sich verändernden Umwelt interessant,
sondern auch für die Medizin.

Der Star der neuen Studie wirkt äußerlich nicht besonders eindrucksvoll.
Platynereis dumerilii ist ein nur wenige Zentimeter langer Borstenwurm,
der in gemäßigten bis tropischen Küstengewässern rund um die Welt
vorkommt. Für die Fahndung nach tierischen Persönlichkeiten gibt es sicher
naheliegendere Kandidaten. Doch das war auch nicht das vorrangige Ziel der
Untersuchung, an der Fachleute des AWI, der Max Perutz Labs in Wien, der
Universitäten in Wien und Oldenburg sowie der Katholieke Universiteit
Leuven in Belgien beteiligt waren. In erster Linie interessieren sich die
Forscherinnen und Forscher für die inneren Uhren, die den Tagesrhythmus
vieler Organismen steuern.

„Biologisches Timing ist auf verschiedenen Ebenen wichtig“, erklärt
Kristin Tessmar-Raible, Biologin am AWI. „Die ökologischen Beziehungen
zwischen Arten hängen ebenso davon ab, wie die biochemischen Prozesse in
den Zellen.“ Wie aber reagieren die inneren Taktgeber, wenn der Mensch das
Klima aufheizt oder durch künstliche Beleuchtung die Nacht zum Tag macht?
„Bei Meeresbewohnern weiß man darüber bisher nur sehr wenig“, sagt Sören
Häfker, Hauptautor der Studie. Dabei spielen Rhythmen gerade in deren
Leben eine besonders wichtige Rolle: Temperaturen, Lichtverhältnisse,
Nährstoffangebot und eine Vielzahl weiterer Faktoren verändern sich im
Laufe des Tages, und die Tiere müssen darauf entsprechend reagieren. Sie
passen ihr Verhalten, ihren Stoffwechsel und ihre Gen-Aktivitäten an diese
äußeren Rhythmen an.

Ob ihnen das künftig noch so gut gelingen wird wie bisher, ist allerdings
unklar. Und wenn die inneren Uhren nicht mehr mit der Umwelt in Einklang
stehen, kann das zu einem Überlebensproblem werden. „Wir müssten deshalb
viel besser verstehen, wie sich die Rhythmen des Meeres verändern und was
das für die einzelnen Organismen und ihre Populationen bedeutet“, betont
der Biologe. Grund genug also, das tägliche Verhalten von Platynereis
dumerilii genauer unter die Lupe zu nehmen. Denn für die Chronobiologie,
die sich mit den inneren Uhren von Lebewesen beschäftigt, ist der
entfernte Verwandte der Regenwürmer zu einem wichtigen Modelltier
geworden.

Schon bei früheren Untersuchungen war dem Team aufgefallen, dass die
jungen Würmer ganz unterschiedlichen Tagesrhythmen folgen. Bei Menschen
ist das ein bekanntes Phänomen: Aus einer früh aufstehenden „Lerche“ wird
meist keine nachtaktive „Eule“ und umgekehrt. Wie aber ist das bei den
Meereswürmern? Handelt es sich bei den Unterschieden in ihrem Verhalten
nur um eine zufällige Schwankung oder haben auch sie ihren persönlichen
Takt? Um das herauszufinden, hat die Gruppe systematisch die täglichen
Aktivitäten der Tiere bei Neumond beobachtet. Dabei hat sich
herausgestellt, dass manche Individuen jede Nacht sehr pünktlich zur
gleichen Zeit herumkrabbeln. Andere dagegen sind arrhythmische „Couch-
Potatoes“, die nur unregelmäßige Ausflüge machen. Neben diesen
Extremfällen gibt es noch allerlei Zwischenformen. Wenn man die gleichen
Würmer Wochen später noch einmal analysiert, zeigen sie wieder sehr
ähnliche Verhaltensweisen: „Couch-Potato“ bleibt „Couch-Potato“. „Diese
Reproduzierbarkeit von individuellen Verhaltensrhythmen hat uns sehr
überrascht“, sagt Kristin Tessmar-Raible. „Selbst Würmer sind also
sozusagen kleine rhythmische Persönlichkeiten.“

Mehr Widerstandskraft durch Individualität

Um mehr über die Verhaltensunterschiede herauszufinden, hat die Gruppe
systematisch die Genaktivität in den Köpfen von Würmern mit besonders
rhythmischem und arrhythmischem Verhalten verglichen. Überraschenderweise
funktionierte die innere tägliche Uhr selbst bei arrhythmischen „Couch-
Potatos“ einwandfrei, und die Zahl der Gene mit rhythmischer Aktivität war
praktisch genauso hoch wie bei den „pünktlichen“ Würmern. Die Vielfalt an
unterschiedlichen Strategien könnte für die Tiere ein evolutionärer
Vorteil sein, vermuten die Forscherinnen und Forscher. Schließlich leben
die Küstenbewohner in einer Umgebung mit sehr abwechslungsreichen
Lebensbedingungen. Da kann an einer Stelle der eine und nicht weit davon
ein anderer Lebensstil erfolgreich sein. Zudem könnte diese Form von
Individualität auch eine größere Widerstandskraft gegen menschgemachte
Veränderungen bieten. Denn in einer sich wandelnden Welt erhöht die
Vielfalt auch die Chance, dass einige Würmer besser mit den neuen
Gegebenheiten zurechtkommen.

Doch nicht nur über die Rhythmen im Meer liefert die Studie neue
Erkenntnisse. Sie betont auch, dass sich die Vorgänge im Inneren eines
Lebewesens nicht unbedingt nur in seinem Verhalten widerspiegeln. Auch bei
den Couch-Potato-Würmern folgen die Gen-Aktivitäten ja durchaus einem
täglichen Rhythmus, der von außen nicht erkennbar ist. Das aber gilt
wahrscheinlich nicht nur für Würmer, sondern auch für Menschen. „Spannend
sind solche Erkenntnisse deshalb auch für die sogenannte Chronomedizin“,
sagt Kristin Tessmar-Raible.

In letzter Zeit versuche man verstärkt und mit Erfolg, bei Behandlungen
die inneren persönlichen Tagesrhythmen der Patientinnen und Patienten zu
berücksichtigen. Wie bei den Würmern setzen sich diese jedoch aus
verschiedenen Komponenten vom Verhalten bis zu den Gen-Aktivitäten
zusammen, die jeweils unterschiedlich auf Medikamente und das Timing von
deren Einnahme reagieren können. Insbesondere beim Menschen wird es daher
wichtig sein, bei chronomedizinischen Analysen mehrere Ebenen im Auge zu
haben. Wenn Würmer schon solche Individualisten sind, dürfte unsere eigene
Art da kaum zurückstehen.