Wie Zebrafische ihre Farbe verändern

Rehovot (Israel) - Die Flügel von Schmetterlingen oder Federn einiger Vögel schillern in bunten Farben. Keine Farbstoffe sind dafür verantwortlich, sondern filigrane Strukturen, die das einfallende Licht in verschiedenen Wellenlängen reflektieren. Über solche Strukturfarben verfügen auch Fisch. Der Zebrafisch, genauer der Zebrabärbling, kann seine Farben sogar aktiv ändern. Israelische Forschende entschlüsselten nun die komplexen Prozesse, die für diese Farbwechsel verantwortlich sind. Ihre Ergebnisse präsentieren sie in der Fachzeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences“.

Für ihre Analysen nutzten Dvir Gur vom Weizmann Institute of Science in Rehovot bei Tel Aviv und seine Kolleginnen und Kollegen mehrere physikalische Methoden. Mit einem Rasterelektronenmikroskop, der hochauflösenden Fluoreszenz-Mikroskopie und mit der Streuung von Röntgenstrahlung untersuchten sie den Aufbau der schillernden Fischhäute. Dabei entdeckten sie, dass spezielle Biokristalle, die so genannten Iridophoren, für die Farbeindrücke verantwortlich sind. Diese Biokristalle können sich sogar koordiniert um etwa 20 Grad verkippen. Dabei verändern sich nicht nur die Winkel der Kristalle zueinander, sondern auch deren Abstände. Dadurch können die schillernden Farben zwischen blau und gelb wechseln.

Gur und sein Team gingen bei ihrer Analyse noch einen Schritt weiter. So fanden sie heraus, dass röhrenförmige Proteinkomplexe, die Mikrotubuli, und das Motorprotein Dynein eine Schlüsselrolle bei der mechanischen Verkippung der Biokristalle spielten. Denn Zebrabärblinge, denen ein Hemmstoff für das Motorprotein Dynein zugefügt wurde, konnten keine Farbwechsel mehr vollziehen.

Mit dieser Studie entschlüsselten die Forschenden erstmals nicht nur die biophysikalischen, sondern auch biochemischen Prozesse für die Farbwechsel bei Zebrabärblingen. In weiteren Analysen wollen sie nun schauen, ob auch andere Tiere über solche Fähigkeiten zum Farbwechsel der Strukturfarben verfügen. Denn diese spielen beispielsweise bei der Tarnung, bei der sozialen Interaktion mit Artgenossen oder schlicht zur Wärmeregulation des Körpers eine zentrale Rolle. Darüber hinaus ist es nicht ausgeschlossen, dass sich nach dem natürlichen Vorbildern auch künstliche Strukturfarben entwickeln lassen, die dann quasi auf Knopfdruck ihre Farbe und damit ihre optischen Eigenschaften verändern könnten.