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Tinte, Tarnung und Tentakel

Von REBECCA HAHN

11. Februar 2020 · Ihre größten Vertreter hielt man einst für Meeresungeheuer, heute diskutiert man die Möglichkeit, sie könnten aus dem All gekommen sein. Ein Blick auf die Erforschung der Tintenfische.

Ein prächtiger Pharao-Tintenfisch (Sepia pharaonis). Gut sichtbar ist sein Hyponom, die Düse, durch welche ein Kopffüßer Wasser aus seiner Mantelhöhle presst und damit beschleunigen kann wie kaum ein anderes Meerestier. Foto: Mauritius

E ine unheimliche Begegnung hatten Wissenschaftler der amerikanischen National Oceanic and Atmospheric Administration im Juni vergangenen Jahres im Golf von Mexiko. Etwa 160 Kilometer vor New Orleans hatten sie eine Spezialkamera im Wasser versenkt. Mit rotierenden Lichtimpulsen sollte das Gerät Tiefseebewohner anlocken. 120 Stunden Filmmaterial hatten die Forscher schon gesammelt, als sich plötzlich ein heller Wurm aus dem Dunkel schlängelte. Erst im Näherkommen fächerte das Tier seine Arme auf und gab sich als drei bis vier Meter langer junger Riesenkalmar zu erkennen. Seine Arme umwickelten den Lichtköder und umspielten ihn mit ihren Saugnäpfen. Dann aber erkannte das Tier, dass es nicht auf essbare Beute gestoßen war und schoss zurück in die Schwärze.

Über Architeuthis dux, den Riesenkalmar, ist nur wenig bekannt; und auch seine anderen Verwandten aus der Klasse der Kopffüßer, wie Kraken und Sepien, muten zuweilen recht außerirdisch an. Dabei leben die sogenannten Cephalopoden in allen Weltmeeren bis hinunter zur Antarktis. Sie bewohnen flache Korallenriffe, die freie Wassersäule der Tiefsee und die Räume unter dem Meereis der Polargebiete. Sie sind Meister der Tarnung, haben drei Herzen und blaues Blut, werden selten älter als zwei Jahre und verfügen dennoch – als einzige Weichtiere – über ein großes und komplexes Gehirn. „Sie sind intelligent, bunt, schnell, raffiniert, merkwürdig und inspirierend“, schreiben die Meeresbiologen Roger Hanlon, Mike Vecchione und Louise Allcock in ihrem Buch „Octopus, Squid & Cuttlefish“. Neurowissenschaftler und Biologen erhoffen sich von der Erforschung der Kopffüßer tiefgreifende Einblicke in die Evolution, aber auch Astrobiologen interessieren sich für die irdischen Aliens.

Der blaugeringelte Krake (Hapalochlaena sp.) nutzt seine Ringe zur Tarnung oder zur Warnung. Letztere sollte man beim Tauchen vor der Ostküste Australiens beherzigen. Sein Gift ist für Menschen tödlich. Foto: Mauritius



Der Riesenkalmar spukte schon durch die Phantasie der Menschen, als noch lange nicht wissenschaftlich gesichert war, dass er überhaupt existiert. Verborgen im Dunkel der Tiefsee, so erzählten sich die frühen nordischen Seefahrer, lauere „der Krake" – ein Monster, so gewaltig und furchterregend wie kein anderes Meeresungeheuer. Von Norwegen über Island bis nach Grönland erstrecke sich sein Reich. Die Kreatur sei so groß wie eine Insel und könne ganze Schiffe packen und in den Abgrund reißen. Oder sie umkreise ihre Beute so lange, bis sich ein Strudel auftäte, in dem Mann und Schiff versänken.

Die Riesen unter den Kopffüßern

Die größten Cephalopoden der Erdgeschichte Quelle/Grafikdatei: R. Hanlon, M. Vecchione, A.L. Allcock, Octopus&Squid & Cuttlefish. A Visual Scientific Guide, London 2018, S. 83; Bearbeitung F.A.Z.-Grafik heu.

Schon in einer um das Jahr 1180 verfassten Saga über den norwegischen König Sverre Sigurdsson kämpft dieser – neben weiteren Meeresungeheuern – gegen einen Riesenkraken. Über die Jahre wurde die Legende von dem vielarmigen Monster so oft wiederholt, dass der Krake sogar Eingang in Carl von Linnés 1735 erstmals veröffentlichte Systema Naturae fand. In der ersten Ausgabe seines Werks zur wissenschaftlichen Klassifizierung von Tieren, Pflanzen und Mineralien hielt der schwedische Naturforscher den Riesenkraken unter der Bezeichnung Microcosmus marinus fest. Im Bemühen zur Wissenschaftlichkeit entfernte von Linné das mystische Wesen in den späteren Ausgaben jedoch wieder. Erst über hundert Jahre später sollte sich herausstellen, dass der Krake durchaus ein Teil der realen Tierwelt ist.

26.08.2018, Neuseeland, Wellington: Taucher Jack Aplin liegt am Strand nahe Wellington neben einem toten Riesenkalmar. Foto: dpa

Im 19. Jahrhundert sammelte der dänische Forscher Japetus Steenstrup alle Hinweise auf den Riesenkraken, die er nur finden konnte. Aus heutiger Sicht war Steenstrup damit einer der ersten Kryptozoologen, die versuchen, die Existenz von Fabelwesen zu beweisen. Obwohl die anderen Wissenschaftler seiner Zeit den Riesenkraken für ein Hirngespinst hielten, ließ Steenstrup nicht von der Sache ab. Er stöberte alte Bilder von seltsam unförmigen großen „Fischen“ auf, die er als Kopffüßer identifizierte. Um seine Theorie zu belegen, reichten ein paar alte Gemälde aber nicht aus.

1854 spülte der Zufall schließlich den entscheidenden Beweis an: Fischer entdeckten an einem Strand in Jütland den Kadaver eines riesigen unbekannten Tieres. Sein Fleisch verarbeiteten sie zu Fischfutter, aber der Schnabel gelangte in Steenstrups Hände. Damit konnte dieser in einem Vortrag vor der Dänischen Naturhistorischen Gesellschaft erstmals die Existenz des sagenumwobenen Riesenkraken belegen, der seither unter seinem wissenschaftlichen Namen Architeuthis dux bekannt ist.

Taxonomisch gesehen handelt es sich allerdings nicht um einen Kraken, sondern um einen Kalmar. Erkennen lässt sich das an der Anzahl der Arme: Kraken sind achtarmig, Kalmare haben neben ihren acht Armen noch zwei lange Tentakel. Beide gehören, wie auch die zehnarmigen Sepien, zur Unterklasse der Tintenfische. Zur entfernteren Kopffüßer-Verwandtschaft zählen die ausgestorbenen Ammoniten und Bactriten sowie die Perlboote, die einzigen noch heute lebenden Cephalopoden, die ihren Körper mit einer Schale schützen. Zu ihnen gehört unter anderem Nautilus mit seinem charakteristischen, spiralförmig aufgedrehten Gehäuse. Diese Art bewohnt die Hänge von Korallenriffen und bewegt sich zwischen siebzig und siebenhundert Meter Tiefe – noch weiter unten würde der Wasserdruck ihre Schale zerbrechen.

Ihre schalenlosen Verwandten sind da flexibler: Selbst im Abyssal, jenem lichtlosen Bereich der Tiefsee zwischen zweitausend und sechstausend Meter unter dem Meeresspiegel, kommen noch Oktopus-Arten vor. Die größte Vielfalt an Kopffüßern ist tagsüber zwischen zweihundert und tausend Meter zu finden. Dort leben die meisten Kalmar-Arten nebst einigen anderen Cephalopoden. Auch Architeuthis dux bewohnt diese lichtlose, schwer zugängliche Zone, weshalb Wissenschaftler bisher meist nur Reste angespülter Kadaver untersuchen konnten. Seit Schleppnetze bis in die tieferen Stockwerke der Ozeane vordringen, verfangen sich auch Riesenkalmare darin. Für Seafood-Liebhaber sind sie indes kein lohnender Fang. Wie fast jede zweite Kalmar-Art lagern die Riesenkalmare Ammoniak in ihrem Gewebe ein, das ihnen anstelle einer Schwimmblase Auftrieb verleiht.

Über frischen Architeuthis im Beifang freuten sich aber kürzlich Wissenschaftler der Universität Kopenhagen aus anderen Gründen. Dank der unverdorbenen Gewebeproben konnten sie erstmals das Genom eines Riesenkalmars sequenzieren und mit Gendaten aus Gewebeproben anderer, verwandter Kalmarspezies vergleichen. Die Forscher trieb die Frage um, wie der Riesenkalmar zu seiner gewaltigen Größe kam. Ausgewachsen wird Architeuthis dux vermutlich zwischen zehn und zwölf Meter lang. Genau lässt sich das wegen der Dehnbarkeit seiner Arme schlecht bestimmen. Allein der Kopf aber wird einen Meter lang und bietet Platz für zwei tellergroße Augen.

Wie die Mitte Januar in GigaScience veröffentlichte Studie der Kopenhagener Forscher zeigte, besteht das Genom des Riesenkalmars aus rund 2,7 Milliarden Basenpaaren, das sind 90 Prozent der Größe des menschlichen Erbgutes. Über die Körpergröße des Tiers sagt das aber noch nichts. Zwar half vielen Wirbeltieren die Verdopplung ihres Genoms im Verlauf der Evolution, größer zu werden. Ein ähnlicher Prozess scheint sich bei Riesenkalmaren aber nicht vollzogen zu haben, ergab die Untersuchung.

Das Geheimnis der Größe des Riesenkalmars lüfteten die Forscher zwar nicht, dafür entdeckten sie etwas anderes: über hundert Gene aus der Familie der Protocadherine. Diese seien wichtig, um ein komplexes Gehirn korrekt zu verdrahten, so die Autoren der Studie. Bis vor einigen Jahren war man noch davon ausgegangen, dass diese Gene nur bei Wirbeltieren vorkommen. Die Wissenschaftler hoffen nun, dem Riesenkalmar-Genom durch weitere Analysen noch mehr Informationen über die Entwicklung der Kopffüßer zu entlocken.

Die meisten Cephalopoden sind deutlich kleiner als Architeuthis dux. Einige Oktopoden etwa werden nur wenige Zentimeter groß. Ob winzig oder riesig, alle Kopffüßer teilen grob den gleichen Körperbauplan: Wie ihr Name vermuten lässt, hängen die Füße beziehungsweise Arme der Cephalopoden direkt am Kopf. In ihrer Mitte liegt der Mund, der mit einem papageienartigen Schnabel bewehrt ist. Die meisten Kopffüßer ernähren sich von kleineren Weichtieren, Fischen oder Krustentieren. Dabei kauen sie ihre Nahrung nicht, sondern raspeln sie klein: Ihre Zunge ist mit vielen kleinen Zähnen besetzt und sorgt dafür, dass die Nahrung als feiner Brei im Magen ankommt. Und das ist auch nötig, denn die Speiseröhre führt mitten durch das Gehirn. Ein zu hastig verschlungener Brocken könnte da leicht stecken bleiben.

Der Gewöhnliche Tintenfisch (Sepia officinalis) lebt auch in der Nordsee. Foto: Bildagentur Online

Der zentrale Teil des Gehirns macht bei Kopffüßern aber nur etwa ein Drittel des Nervensystems aus. Der Rest erstreckt sich bis an die äußersten Spitzen ihrer Tentakel. Etwa sechzig Prozent der Neuronen verteilen sich auf Arme, Haut und andere Organe. Es wurden schon abgetrennte Krakenarme beobachtet, die dank ihrer Ausstattung mit Nervenzellen noch einige Zeit eigenständig ihrer Wege gingen – ein guter Täuschkörper, wenn der Rest des Tiers gerade vor einem Angreifer flüchten muss. Für die Cephalopoden ist die weiträumige Verteilung ihres Nervensystems aber auch aus anderen Gründen sinnvoll. Ihre Arme sind regelrechte Multifunktionswerkzeuge. Sie können Gegenstände ergreifen und festhalten; manche Arten laufen damit auch über den Meeresboden; und die Saugnäpfe an den Armen sind mit Sinneszellen ausgestattet, mit denen die Tiere fühlen und schmecken können.

Das Leben der meisten Kopffüßer – den auch sonst gemächlichen Nautilus, der bis zu zwanzig Jahre alt werden kann, ausgenommen – ist schnell und kurz. Kaum eine Spezies wird älter als zwei Jahre. Um ihre teils beachtliche Größe zu erreichen, müssen manche Arten ihr Gewicht daher anfangs jede Woche verdoppeln. Ihr Stoffwechsel läuft auf Hochtouren; ein hoher Blutdruck ist bei Cephalopoden nicht krankhaft, sondern der Normalzustand. Zwei zusätzliche kleine Kiemenherzen pumpen das Blut zu den Kiemen, wo es mit Sauerstoff angereichert wird. Dieser bindet bei Kopffüßern nicht an eisenhaltiges Hämoglobin, sondern an Hämocyanin, ein Proteinkomplex, der um zwei Kupferatome gebaut ist. Daher ist das Blut eines Kopffüßers blau gefärbt. Das dritte, sogenannte systemische Herz pumpt das sauerstoffreiche Blut anschließend in den Rest des Körpers.

Anders als Wirbeltiere sind Kopffüßer in ihrer Bewegungsfreiheit nicht durch Gelenke und ein starres Skelett eingeschränkt. Sie können ihre Arme in jede erdenkliche Richtung bewegen. Das gelingt ihnen dank einer Technik, die sich „muskuläres Hydrostat“ nennt. Das Prinzip ist das gleiche wie bei der menschlichen Zunge oder dem Rüssel von Elefanten. Statt an einem Knochen verankert zu sein, verdrehen sich die Muskeln umeinander und ermöglichen so eine Vielzahl von Bewegungen. Doch wie koordinieren Tintenfische ihre vielen Arme? Entscheidend hierfür ist wieder das komplizierte Nervenkostüm der Cephalopoden: Die Arme scheinen über einen eigenen Nervenring zu verfügen, der am zentralen Gehirn vorbeiführt. So können die Anhängsel untereinander kommunizieren, ohne dass es dem Gehirn immer bewusst sein muss. Selbst wenn Letzteres gerade nicht weiß, wo sich einer der Arme befindet, wissen es die anderen Arme, so dass sich die Tentakel nicht versehentlich verknoten.

Der Große Blaue Krake (Octopus cyanea) kann schnell rot werden. Foto: Getty

F einabstimmung ist auch bei der Tarnung gefragt. Viele Oktopus-Arten leben in flachen Gewässern, in Korallenriffen etwa oder Seegraswiesen. Um Angreifern zu entgehen, haben sie gelernt, sich perfekt zu tarnen. Oktopoden können zum Beispiel die Textur ihrer Haut ändern, indem sie kleine Regionen darin, die sogenannten Papillae, zusammenziehen oder wieder entspannen. An diesen Stellen verlaufen die Muskelfasern wie in einem runden Spinnennetz. Werden sie zusammengezogen, stülpt sich das weiche Gewebe im Zentrum der Papillae zu kleinen Beulen auf. So können Oktopoden sich zum Beispiel optisch an die komplexe Oberfläche einiger Korallenarten anpassen.

Forscher der Cornell University ließen sich vor drei Jahren von der Haut der achtarmigen Tintenfische inspirieren und entwickelten ein Material, das sich ähnlich flexibel verformen lässt. Gesponsert wurde das Projekt durch das Recherchebüro der U.S. Army – wohl in der Hoffnung, mit dem Material künftig Militärfahrzeuge besser tarnen zu können. Aber auch Frachtkosten könnten durch die künstliche Oktopus-Haut verringert werden, sagte Robert Shepherd, der die Forschung leitete. Material könne als flaches Tuch transportiert werden und sich erst am Einsatzort zu seiner dreidimensionalen Form auffalten. Ganz so ausgefeilt wie die Haut der Kopffüßer ist das künstliche Gewebe aber noch nicht: Bislang kann das Material nur eine einzige, vorbestimmte Form annehmen.

Der Zwergtintenfisch (Euprymna berryi) wird höchstens so lang wie ein Daumen. Foto: Biosphoto



Cephalopoden ahmen bei ihrer Tarnung nicht nur die Gestalt des Untergrunds nach, sondern auch dessen Farbe. Ähnlich den Pixeln eines Bildschirms enthält die Haut von Tintenfischen Millionen von Farbzellen, die sogenannten Chromatophoren. Im Grunde handelt es sich dabei um kleine elastische Farbbeutel, die durch Muskelzellen je nach Bedarf zusammengezogen oder ausgedehnt werden können. Je nach Spezies können die Farbpigmente rot, braun oder gelb sein. Dank einer zweiten Hautschicht stehen den Tintenfischen aber noch viel mehr Farben zur Verfügung: Unter den Farbzellen liegen die sogenannten Iridophoren. Sie werfen – ähnlich wie eine metallische Oberfläche – das Umgebungslicht zurück und beeinflussen damit den Kontrast und die Farben der Chromatophoren. Eine dritte, tiefer liegende Schicht aus weißen Zellen kann den Kontrast zusätzlich verstärken.

Die gesamte Umfärbung dauert oft nur den Bruchteil einer Sekunde – ein Chamäleon ändert seine Musterung im Vergleich dazu in Zeitlupe. Entscheidend für die farbliche Tarnung ist das Sehvermögen der Kopffüßer. Ihre Augen sind ähnlich aufgebaut wie die der Wirbeltiere einschließlich des Menschen und liefern präzise Bilder der Umgebung. Auch im Dunkeln können Cephalopoden gut sehen. Wie eine 2015 im Journal of Experimental Biology veröffentlichte Studie zeigte, enthält zusätzlich zu den Augen auch die Kopffüßer-Haut lichtempfindliche Moleküle. Die Haut liefert dadurch zwar kein detailgetreues Bild der Umgebung, hilft aber vermutlich dabei, das Umgebungslicht wahrzunehmen und so die Tarnung noch besser abzustimmen. Wie genau den Kopffüßern allerdings der Farbenmix gelingt, ist unklar. Denn die Tiere sind wahrscheinlich farbenblind.

Schlägt die Täuschung doch einmal fehl, strecken Cephalopoden entweder ihre Arme aus und machen sich groß, um ihre Feinde abzuschrecken. Oder sie setzen auf einen schnellen Rückzug: Angreifer werden in diesem Fall mit einer großen Portion Tinte im Wasser abgelenkt, die in einem in Darmnähe befindlichen Tintenbeutel gespeichert ist. Zugleich starten die Kopffüßer ihren körpereigenen Düsenantrieb. Dazu füllen sie ihre Mantelhöhle mit Wasser, das sie durch einen Trichter mit Hochdruck wieder hinausschießen. So können sie auf kurzen Strecken enorm beschleunigen und sich in Sicherheit bringen.

Abbildung: picture alliance / akg
Abbildung: picture alliance / akg
Jules Verne (1828-1905). 20.000 Meilen unter dem Meer. Holzstiche nach Zeichnung von A. de Neuville

Angriffslustige Monster sind Kopffüßer – anders als in den Legenden – also offenbar nicht. Aber Aliens vielleicht doch? Erst 2018 setzten sich 33 Astrobiologen unterschiedlicher Universitäten und Institutionen im Fachjournal Progress in Biophysics and Molecular Biology ganz im Ernst mit der Frage auseinander, ob die ersten Kraken, Sepien und Kalmare möglicherweise aus dem All kamen. Die noch junge Erde sei möglicherweise durch Panspermie befruchtet worden. Asteroiden und Kometen müssten demnach das Leben durch kosmische Keime auf die Erde gebracht haben. Befruchtete Cephalopoden-Eier könnten in kleinen Eisklümpchen durch das All geflogen sein. Nach Ansicht der Autoren sprechen dafür unter anderem die komplexen Nervensysteme der Cephalopoden (siehe „Köpfchen mit Füßen“), deren Auftreten für die irdische Evolution viel zu plötzlich stattgefunden habe. Wirklich belastbar ist die Alien-Theorie allerdings nicht. Denn würde es sich bei Cephalopoden wirklich um Außerirdische handeln, dürften sie eigentlich keine Abstammungslinie zu anderen Vorfahren haben – es sei denn, diese würden ebenfalls aus dem All stammen.

Doch Vorfahren der Cephalopoden sind in fossilen Spuren bereits im frühen Erdaltertum belegt. Als erster, noch primitiver Kopffüßer gilt Plectronoceras cambria, ein Tierchen aus dem späten Kambrium, das ein kaum zwei Zentimeter hohes, hornförmiges Schalenhaus mit sich herumtrug. Im Unterdevon tauchten dann die Nautilida und die Ammoniten auf. Erstere waren die Vorfahren der heute noch lebenden Nautilus. Ammoniten sahen im Prinzip ähnlich aus, und die größten von ihnen konnten vermutlich Durchmesser von bis zu zweieinhalb Metern erreichen. In flachen Gewässern bildete sich eine Vielzahl verschiedener Ammoniten-Arten, die über 350 Millionen Jahre Bestand hatten.

Im Karbon oder Perm traten vermutlich die ersten Tintenfische auf, zu denen auch die inzwischen ausgestorbenen Belemniten zählten. Sie sahen ähnlich aus wie die heutigen Kalmare, nur dass ihre Fangarme statt mit Saugnäpfen mit Haken ausgestattet waren. Anders als ihre Vorgänger entwickelten die Tintenfische keine äußeren Schalen mehr und konnten sich somit flexibler bewegen. Kopffüßer können also – trotz ihrer vielen ungewöhnlichen Eigenschaften – wissenschaftlich plausibel in den Tierstamm der Weichtiere eingeordnet werden, zu dem auch Schnecken und Muscheln gehören. Viel eher als um Außerirdische handelt es sich bei Cephalopoden deshalb einfach um ein besonderes Experiment der Evolution: Lebewesen, die unabhängig von den Wirbeltieren ein komplexes Nervensystem entwickelt haben und einen beweglichen Körper voller Möglichkeiten.


Nächstes Kapitel:

Köpfchen mit Füßen


Köpfchen mit Füßen

Von REBECCA HAHN

C ephalopoden sind ganz schön clever. Dennoch sind sie uns in ihren Gehirnen kaum ähnlicher als in ihrem Aussehen.

In zweihundert Millionen Jahren beherrschen sie die Erde. Die Zeit der Menschen und überhaupt der Wirbeltiere ist lange vorbei, stattdessen haben Kalmare das Meer verlassen und an Land vakante Nischen besetzt: Tonnenschwere „Megasquids“ stapfen durch den Regenwald, und über ihnen schwingen sich zierliche Kopffüßer von Ast zu Ast. So zumindest stellten sich die Autoren der fiktionalen Dokumentation „The Future Is Wild“ aus dem Jahr 2002 vor, wie es mit der Evolution einmal weitergehen könnte. Und wer wäre geeigneter, den Menschen als intelligentes Wesen abzulösen, als ein Kopffüßer?

Schon heute gelten viele Cephalopoden aufgrund ihres verhältnismäßig großen und komplexen Gehirns als intelligent. Oktopoden können Schraubgläser öffnen und stibitzen in Aquarien schon einmal Nahrung aus dem Nachbarbecken, wenn sie unbeobachtet sind. Doch sind sie wirklich klug? Und warum hat die Evolution so kurzlebigen Tieren so viel Hirn gegeben?

Mit Fragen wie diesen beschäftigen sich auch die Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt. „Das Gehirn von Kopffüßern ist zu anspruchsvollen Dingen imstande - auf wahrscheinlich einzigartige Weise, sagt Gilles Laurent, der Leiter der Abteilung für Neurale Systeme und Kodierung am MPI. Für Biologen sei dies die Essenz ihres Fachs: die Evolution von einer primitiven Ausgangsform bis zu einer mit ausgefeilten Funktionen zu verfolgen.

Paul, der Fußball-Weise, lebte von 2008 bis 2010. Acht Spielergebnisse der WM 2010 sagte der Oktopus voraus. Foto: dpa

Den Anfang machte in diesem Fall vor gut 600 Millionen Jahren ein Tierchen, das vielleicht aussah wie eine Art platter Wurm: der letzte gemeinsame Vorfahr von Menschen und Cephalopoden. Deren Gehirn unterscheide sich auf der Ebene der Nervenzellen gar nicht sonderlich von unserem, sagt Laurent. Erst auf der anatomischen Ebene - dem Netzwerk der Neuronen - endet die Ähnlichkeit. Zwischen einem Menschenhirn und dem eines Tintenfischs, das sich bis in jeden Winkel seines Körpers ausdehnt, gibt es kaum noch Analogien.

„Aber diese beiden unterschiedlichen Gehirne mussten ganz ähnliche Probleme lösen“, sagt Gilles Laurent. Sowohl Wirbeltiere als auch Kopffüßer hätten gelernt zu schwimmen, Nahrung zu finden, Licht zu erkennen, Feinden zu entgehen und sich zu vermehren. „All diese Aspekte, die ein Tierleben ausmachen, haben sich in beiden Fällen - unabhängig voneinander - entwickelt“, sagt Laurent. Nun gelte es herauszufinden, ob beide Entwicklungslinien ähnliche oder ganz unterschiedliche Lösungen für ihre Probleme gefunden hätten.

Wie genau das Gehirn der Kopffüßer arbeitet, sollen Experimente zeigen, die im Keller des Instituts durchgeführt werden. Dort halten die Forscher zwei Cephalopoden-Arten: kleine Zwergtintenfische und Gewöhnliche Tintenfische, Sepia officinalis. Der Zwergtintenfisch-Nachwuchs döst gerade am Beckenboden vor sich hin, zugedeckt von einer feinen Schicht aus Sand. „Die Tiere können Stunden damit verbringen, einzelne Sandkörner auf sich zu heben“, sagt Emily Northrup. Die Veterinärin leitet das Tierhaus und gibt acht, dass die jungen Tintenfische gesund heranwachsen. Einige Räume weiter hat Lars Jürgens eine Anlage gebaut, um Meerwasser zu erzeugen. Zuvor entsalztes Wasser wird dazu mit einer speziellen Salzmischung versetzt und von einer Pumpe umgewälzt. Drei Tage müsse das Wasser reifen, sagt der Meeresbiologe. Dann könnten sie es für die Aquarien der Tintenfische verwenden sowie für die der Garnelen, ihr Futter.

Der Name „Kopffüßer“ trifft doppelt zu. Ihr Hirn reicht bis in die hintersten Spitzen ihrer Tentakel. Foto: Getty

Die beiden Sepia-Damen und der Sepia-Herr im Nachbarzimmer wurden gerade erst gefüttert. Ihre kurzen Ärmchen sind noch fest verknotet, während die Tintenfische ihre Nahrung zerkleinern. Die Tiere sind gut zwanzig Zentimeter lang. Das Muster ihrer Haut hat sich an den sandigen Untergrund im Becken angepasst.

Als sich der Besuch vor das Becken kniet, um einen der Tintenfische näher zu betrachten, beobachtet das Tier genau, was vor sich geht. Dunkelbraune Farbwellen laufen pulsierend über den Körper. Wahrscheinlich bettele das Tier um mehr Futter, sagt Emily Northrup. Das Muster der Haut könne sich aber auch zur Drohung ändern oder als Anpassung an eine Veränderung des Untergrunds. Nach welchen Prinzipien Tintenfische ihre Tarnung wechseln, erforschen die Wissenschaftler mit bedruckten Stoffen. Die rollen sie im Labor unter dem Glasboden eines Sepia-Beckens aus, wobei das Muster jeweils nach wenigen Minuten gewechselt wird.“ Wir haben versucht, Bildschirme unter die Becken zu legen und darauf unterschiedliche Bilder zu zeigen, aber die Tintenfische ließen sich nicht austricksen“, sagt Laurent. „Für die Tiere sieht es nicht natürlich aus, weil Licht normalerweise nicht von unten kommt.“

Unter dem Becken wird nun analog gearbeitet, von oben aber das Tarnverhalten der Tintenfische mit Digitalkameras verfolgt. Jede einzelne Farbzelle wird während des Musterwechsels aufgezeichnet. Der Untergrund wechselt von einem Kieselmuster zu Holz. Blitzschnell verändert sich das Aussehen des Tintenfischs im Tank, seine Haut ist nun weniger gepunktet als zuvor. Die Veränderung lässt Rückschlüsse auf das Gehirn zu: Jede Farbzelle wird von einer oder mehreren Nervenzellen kontrolliert, auf der Haut spiegelt sich also die Hirnaktivität wider. Ein Abbild ihrer Umgebung können die Tintenfische jedoch nicht erzeugen. „Wenn Sie auf ein Blatt schreiben ,Ich bin ein Kalmar' und den Kalmar darauf setzen, dann werden Sie nicht den gleichen Satz auf seiner Haut lesen können“, sagt Laurent. Die Kopffüßer gehen ihre Tarnung eher statistisch an und spüren die regelmäßigen Muster ihrer Umgebung auf. Das ist schon beeindruckend genug: Für Computer ist es noch immer eine Herausforderung, Texturen auf diese Weise zu analysieren. Dass die ausgefeilte Tarnung allerdings von Cleverness zeugt, bezweifelt Laurent: „Tarnung ist nicht unbedingt ein Zeichen von Intelligenz. Sie zeigt nur, dass diese Tiere einem bestimmten selektiven Druck ausgesetzt waren im Verlauf ihrer Entwicklung.“ Den Moment, ab dem der Selektionsdruck auf die Cephalopoden so hoch wurde, dass sie ein komplexes Nervensystem entwickelten, verorten einige Wissenschaftler vor rund 275 Millionen Jahren. Damals gaben die ersten Tintenfische ihre Schalen auf.“ Als sich die ersten Knochenfische entwickelten, mussten die Kopffüßer irgendwie entkommen“, sagt Laurent. Also verloren sie ihre äußeren Schalen, was sie einerseits agiler, andererseits verwundbarer machte. Geschickte Tarnung und die dazu nötige Brainpower könnten daher mit dem Verlust der Schalen einhergegangen sein. Zudem musste das Nervensystem nun einen komplexeren Körper koordinieren.

So mögen Cephalopoden zwar nicht nach klassischen menschlichen Maßstäben intelligent sein, ein Beispiel für Intelligenz als evolutionäre Errungenschaft sind sie aber doch. Ob sie sich in ihrem Fall aber so weit fortführen lässt, dass sie dereinst bis in unsere ökologische Nische vordringen, ist nicht ausgemacht, bleibt aber eine reizvolle Vorstellung.

11.02.2020
Quelle: F.A.Z.

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