„Krokodilstränen“ sind menschlichen Tränen ähnlicher als gedacht

Eine neue Studie gibt erste Anhaltspunkte, wie diese Erkenntnis bei der Behandlung von Augenerkrankungen genutzt werden könnte.

Friday, August 14, 2020,
Von Virginia Morell
Breitschnauzenkaiman

Der Breitschnauzenkaiman kommt stundenlang ohne Blinzeln aus.
 

Bild ARIANNE P. ORIÁ

Viele denken, dass Tränen der Ausdruck komplexer menschlicher Emotionen und Kommunikation sind. Doch Tränen fließen nicht nur beim Weinen: Alle Wirbeltiere, sogar Reptilien und Vögel, produzieren Tränen, die essenziell wichtig für den Erhalt der Augengesundheit sind.

In der zweiten Augustwoche 2020 wurde eine neue Studie im Wissenschaftsmagazin „Frontiers in Veterinary Science“ publiziert, die die ähnliche Beschaffenheit von menschlicher und nicht-menschlicher Tränenflüssigkeit belegt. Die chemische Zusammensetzung gleicht sich tatsächlich so stark, dass die Tränen anderer Spezies – und ihre Angepasstheit an ihre Lebens- und Umweltbedingungen – sogar bei der Behandlung menschlicher Augenerkrankungen helfen könnten.

Zuvor hatte sich die Wissenschaft nur eingehender mit der Tränenflüssigkeit bestimmter Säugetierarten wie Menschen, Hunde, Pferde, Kamele und Affen beschäftigt. Im Rahmen dieser neuen Studie analysierten brasilianische Forscher nun zum ersten Mal die Tränen von sieben ausgewählten Reptilien- und Vogelarten: Schleiereulen, Gelbbrustaras, Wegebussards, Breitschnauzenkaimane, sowie Unechten und Echten Karettschildkröten und Grünen Meeresschildkröten.

Entnahme einer Tränenprobe bei einer Schleiereule.

Bild ARIANNE P. ORIÁ

Tränenflüssigkeit wird (beim Menschen und einigen anderen Säugetieren) in den Tränenkanälen gebildet. Bei anderen Tierarten sorgen ähnliche Drüsen für die Produktion des Tränenfilms, der das Auge bedeckt und im Wesentlichen aus drei Komponenten besteht: Schleim, Wasser und Fetten. Die Schleimschicht liegt direkt auf dem Auge und bindet so den Film an die Oberfläche. Die Wasserschicht besteht aus einer natürlichen Kochsalzlösung, die außerdem essenzielle Proteine und Mineralien enthält. Die Lipidschicht bewahrt das Auge mit ihren Fetten vor dem Austrocknen.

Menschen sind die einzig bekannte Spezies, die Tränen aus emotionalen Gründen hervorbringen. Der Ausdruck „Krokodilstränen“ wird gerne für unecht wirkende Gefühlsausbrüche verwendet. Er entstammt dem kuriosen Phänomen, dass Krokodile beim Fressen Tränen ausscheiden.

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Doch Tränen spielen eine wichtige Rolle, die weit über den Ausdruck von Trauer hinausgeht, erklärt Lionel Sebbag, der als Augenspezialist im tiermedizinischen Institut der Iowa State University in Ames forscht und nicht an der Studie beteiligt war. Tränenflüssigkeit unterstützt die Sehfähigkeit, indem sie das Auge befeuchtet und Ablagerungen entfernt. Sie schützt das Auge außerdem vor Infektionen und versorgt die Hornhaut – die durchsichtige, äußere Schicht des Auges – mit Nährstoffen, da es hier in der Regel keine Blutgefäße gibt.

„Es ist faszinierend, sich so ein breites Spektrum von Tierarten näher anzuschauen“, kommentiert Sebbag die neue Studie.

Tränen-Analyse

Studienleiterin Arianne Pontes Oriá, Tierärztin an der brasilianischen Bundesuniversität von Bahia, wusste zuvor schon, dass Breitschnauzenkaimane – Verwandte des Alligators mit „wunderschönen Augen“ – ihre Augen bis zu zwei Stunden lang geöffnet halten können, ohne zu blinzeln. Menschen dagegen blinzeln alle 10 bis 12 Sekunden. Blinzeln verteilt die Tränenflüssigkeit gleichmäßig über dem Auge, hält es feucht und damit die Sicht scharf.

Trocknet die Tränenflüssigkeit der Unechten Karettschildkröte, zeigt sich ein einzigartiges Kristallmuster. Diese Muster sind von Spezies zu Spezies unterschiedlich, was die Forscher überraschte.

Bild ARIANNE P. ORIÁ

Die kristalline Struktur der getrockneten Tränen von Schleiereulen unterscheidet sich signifikant von der von Reptilien.

Bild ARIANNE P. ORIÁ

Um die Tränenflüssigkeit der Kaimane und der sechs anderen Spezies zu analysieren, arbeiteten Oriá und ihre Kollegen an 65 Tieren in einer Naturschutzeinrichtung, einer Auffangstation und einem gewerblichen Züchter in Brasilien. In Abstimmung mit verschiedenen Tierschutzbehörden entnahm das Team mit schonenden Methoden Proben der Tränenflüssigkeit. Bei ihnen und den zehn menschlichen Probanden kamen Teststreifen und Spritzen zum Einsatz. Die Forscher untersuchten die Proben dann mithilfe spezieller Verfahren auf ihre Zusammensetzung, insbesondere die Anteile von Elektrolyten (eine Mischung aus Natrium und Chlorid) und Proteinen.

Vögel, Reptilien und Säugetiere besitzen unterschiedliche Organe und Strukturen zur Produktion von Tränenflüssigkeit. Umso überraschender war es für die Wissenschaftler, dass sich die chemische Zusammensetzung bei allen Arten sehr ähnelten. So enthielt sie ähnliche Mengen an Elektrolyten – wobei diese bei Vögeln und Reptilien in minimal höherer Konzentration nachgewiesen werden konnten. Dieser Unterschied könnte durch ihren Lebensraum im Wasser und der Luft bedingt sein, die sich negativ auf die Oberfläche des Auges auswirken könnten. Ihre Augen brauchen daher möglicherweise eine höhere Elektrolytkonzentration, um das Auge vor Infektionen zu schützen, meint Oriá.

Die getrocknete Tränenflüssigkeit eines Wegebussards. Die Kristallisierung ist eine gängige Methode bei der Diagnose von Augenerkrankungen beim Menschen.

Bild ARIANNE P. ORIÁ

Die Kristalle der Tränenflüssigkeit von Breitschnauzenkaimanen unterscheiden sich am meisten von denen der anderen Tierarten der Studie.

Bild ARIANNE P. ORIÁ

Menschliche Tränenflüssigkeit wies, ebenso wie die von Kaimanen und Schleiereulen, einen höheren Proteingehalt im Vergleich zu den anderen Arten auf. Diese Proteine sind wichtig für die Stabilität der Augenoberfläche. Kaimane und Eulen könnten aufgrund ihrer großen Augen und der langen Zeitabschnitte zwischen dem Blinzeln eine höhere Proteinkonzentration besitzen. Kaimane verbringen außerdem lange Zeiten unter Wasser, was ihre Augen permanent dem Kontakt mit Süßwasser aussetzt und daher widerstandsfähige Tränenflüssigkeit erfordert.

Die Forscher untersuchten außerdem die kristallinen Strukturen der getrockneten Tränenflüssigkeit – eine Methode, die oft bei der Diagnose von Augenerkrankungen verwendet wird. Oriá erklärt, warum hier die größte Überraschung auf sie wartete: „Die Kristallmuster wichen deutlich mehr voneinander ab, als die Zusammensetzung der Tränenflüssigkeiten.“ Als besonders einzigartig zeigten sich dabei die Muster der Meeresschildkröten und Kaimane. „Auch das liegt wahrscheinlich an ihrer Anpassung an ihren Lebensraum im Wasser.“

Die Meeresschildkröten besaßen zudem die zähflüssigsten Tränen aller untersuchten Tierarten. Deswegen mussten die Wissenschaftler sie auch mit einer Spritze entnehmen. „Sie leben im Salzwasser, daran musste sich ihre Tränenflüssigkeit anpassen“, sagt Oriá. Wahrscheinlich schützt der zähe Schleim in den Tränen der Schildkröten ihr Augenlicht. Ohne diesen dicken Film würde die Tränenflüssigkeit verdünnt und damit nutzlos werden.

Der Schutz des Augenlichts von Meeresschildkröten, Menschen, Hunden und Katzen

Die Studie könnte zum Schutz der vom Aussterben bedrohten Meeresschildkröten beitragen, indem sie mehr Erkenntnisse über deren Augengesundheit liefert. „Wenn wir verstehen, wie gesunde Tränenflüssigkeit auszusehen hat, können wir besser nachvollziehen, welche Auswirkungen Verschmutzung oder andere Umwelteinflüsse auf die Augen der Tiere haben“, meint Oriá.

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Ein besseres Verständnis über den praktischen Einsatz von Tränenflüssigkeit bei Reptilien und Vögeln könnte außerdem den Medizinsektor inspirieren. So könnte zum Beispiel eine neue Behandlung des Sicca-Syndroms („Trockenes Auge“) entwickelt werden, das auftritt, wenn die Tränenkanäle nicht genug Fette produzieren. Die Krankheit ist bei Katzen, Hunden und Menschen weit verbreitet und kann manchmal sogar zur Erblindung führen.

Die Studie unterstreicht, wie wenig wir bislang über Tränenflüssigkeit und ihre Bedeutung für Mensch und Tier wissen, erklärt Brian Leonard, der als tierärztlicher Augenspezialist an der University of California in Davis forscht.

„Es ist ein wichtiges, aber massiv unterschätztes Forschungsgebiet“, sagt er. „Deswegen ist diese Studie auf mehreren Ebenen so interessant.“

Der Artikel wurde ursprünglich in englischer Sprache auf NationalGeographic.com veröffentlicht.

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