Genetikern dienen Zebrafische als Modellorganismen, doch ihr Verhalten ist noch wenig bekannt. Am Wiener Wilhelminenberg untersucht man es.
Drei Zentimeter klein, blitzschnell und wendig. Schwimmt im Schwärmen, deren Mitglieder fast identisch aussehen.“ Mit diesem Steckbrief des Zebrafisches wurden wohl bisher Forscher davon abgeschreckt, das Verhalten der tropischen Fische zu erkunden. Nicht beeindrucken ließ sich Sophie Hutter vom Konrad Lorenz Institut für Vergleichende Verhaltensforschung (KLIVV) unter der Leitung von Dustin Penn und Sarah Zala. Die junge Forscherin hat hunderte Zebrafische in den Aquarien am Wilheminenberg untergebracht und beobachtet sie, um über ihre sexuelle Selektion zu lernen. Also darüber, wie und welche Verhaltensweisen und Körpermerkmale bei Partnersuche und Partnerwahl eine Rolle spielen.
„Drei Zentimeter klein, einfach zu halten, schnelle Fortpflanzung, viele Nachkommen, durchsichtige, gut zu beobachtende Larven.“ Mit diesem Steckbrief wurden Zebrafische zu Modellorganismen für Genetik und Entwicklungsbiologie. Nach dem Drosophila-Boom kam der Zebrafisch-Boom, Forscher waren froh, als Versuchsobjekt ein Wirbeltier zu haben, dessen Zucht und Haltung ein Kinderspiel ist. (Apropos: Zebrafische schwimmen in fast jedem Aquarium in Kinderzimmern.) Seit den frühen 90er Jahren wird die Genetik und Entwicklung von Danio rerio, intensiv beforscht, sein Genom ist fast vollständig sequenziert. Knock-out-Fische, denen bestimmte Gene fehlen, kann man quasi aus dem Katalog bestellen. Sie haben freilich seit hunderten Generationen nicht mehr ihr natürliches Habitat gesehen: die Tropen von Indien, Bangladesch und Pakistan, wo sich die Fische in Reisfeldern und anderen stehenden Gewässern tummeln.
„Es wäre für die Verhaltensforschung perfekt, den Nutzen daraus zu ziehen, dass die Genetik des Zebrafisches so gut untersucht ist. Man könnte über Knock-out-Fische in Verhaltensexperimenten zeigen, welches Gen für welches Verhalten zuständig ist“, erklärt Hutter. Mit diesem Hintergedanken wurde am Wilhelminenberg begonnen: Zuerst sollte herausgefunden werden, ob bei der Partnersuche die Männchen wählen („male choice“) oder die Weibchen („female choice“). Und zuerst beobachtete man wilde Fische aus der freien Natur.
Tropischer Tagesrhythmus
„Mit Laborfischen hätten wir gut arbeiten können. Die haben keine Angst im Versuchsaquarium“, berichtet Hutter: „Aber für die wild gefangenen aus Assam war das Aquarium so ungewohnt, dass kein eindeutiges Ergebnis herauskam.“ Also ging man einen Schritt zurück und untersuchte, wie die Fische sich unter semi-natürlichen Bedingungen verhalten: In einem 1100-Liter-Aquarium durften sie in Schwärmen schwimmen. Die Beleuchtung war auf tropischen Tagesrhythmus eingestellt. Hutter: „Der künstliche Sonnenaufgang war etwas nach hinten verschoben, denn die Fische beginnen gleich beim ersten Lichteinfall aktiv zu werden. Das ist sicher ein Grund, warum bisher so wenig über das Verhalten bekannt war. Wer schaut schon zwischen fünf und sechs Uhr früh in sein Aquarium?“
Die Verhaltensforscher haben es getan und die Balz beobachtet: Die Männchen fetzen hinter den Weibchen her, wobei sie große, dicke Exemplare bevorzugen. Dies könnte ein Hinweis auf „male choice“ sein. Wenn zwei Männchen es auf ein Weibchen abgesehen haben, gewinnt meist das hartnäckigere. Nach dem schnellen Hinterher-Flitzen stellt sich das Männchen Kopf an Kopf vor das Weibchen. Dieses Tête-à-tête ist die Aufforderung an das Weibchen, ihm zu folgen. Sie schwimmen in die Nähe der Eiablageplätze, meist Pflanzen, das Männchen umschlingt das Weibchen mit seiner Schwanzflosse. Eier und Samen werden ins Wasser entlassen, und die befruchteten Eier sinken zu Boden. All das dauert weniger als eine Minute. In einigen Fällen lag aber die Entscheidung auch beim Weibchen. Wenn das Männchen nicht gefiel, wurde es weggestoßen und es kam nicht zur Paarung.
Mit Kamera und Computer
Diese Versuchsanordnung ließ also keinen endgültigen Schluss auf die sexuelle Selektion der Zebrafische zu. Sowohl „male choice“ als auch „female choice“ wurden mit freiem Auge beobachtet. Darum benutzt Sophie Hutter jetzt ein speziell für die Beobachtung von Zebrafischen konstruiertes Aquarium, in dem das Fortpflanzungsverhalten gefilmt wird. Am Computer kann dann detailliert ausgewertet werden, welches Männchen sich mit welchem Weibchen in welcher Minute gepaart hat und ob sich über Tage hinweg immer gleiche Pärchen zusammenfinden. Die befruchteten Eier werden pro Minute in unterschiedlichen Behältern gesammelt, sodass die genaue Herkunft des Nachwuchses feststeht.
Nach zwei bis drei Tagen schlüpfen die Larven, und es wird untersucht, welcher Nachwuchs die besten Überlebenschancen hat. „In diesem speziellen Aquarium war die bevorzugte Schwarmgröße zwei Weibchen, zwei Männchen. Diese Vierer-Gruppen hatten die meisten Eiablagen und die meisten überlebenden Nachkommen“, so Hutter.
So ist die Verhaltensforschung bei diesem kleinen Fisch offensichtlich langwierig und kompliziert – und die Forscher müssen sich gedulden, bis es gelingt, die Zusammenhänge zwischen Genetik und Verhalten am Modellorganismus Zebrafisch aufzudecken.
("Die Presse", Print-Ausgabe, 04.06.2007)