Tiefseefund: der leuchtende Schokoladenhai

Haiforscher, die vor der Ostküste Neuseelands arbeiten, haben eine einleuchtende Entdeckung gemacht. In einer Studie, die in der Fachzeitschrift „Frontiers in Marine Science“ veröffentlicht wurde, beschreiben die Wissenschaftler, dass drei Arten von Tiefseehaien biolumineszent sind und mit spezialisierten Zellen in ihrer Haut ein sanftes blaugrünes Licht erzeugen.

Eine der Arten, der Schokoladenhai, wird im Extremfall bis zu 1,80 Meter lang und ist damit das größte bekannte biolumineszente Wirbeltier. Riesenkalmare, die noch viel größer werden, sind ebenfalls dafür bekannt, ihr eigenes Licht zu erzeugen.

Biolumineszenz war bis dato nur bei etwa einem Dutzend Haiarten dokumentiert worden. Die Entdeckung trägt also erheblich zu unserem Wissen darüber bei, wie verbreitet das Phänomen bei diesen und anderen Meerestieren ist, sagt Jérôme Mallefet. Der wissenschaftliche Mitarbeiter an der Université Catholique de Louvain in Belgien ist der Hauptautor der neuen Studie.

Für die Expedition wurde eine kleine Zahl von Schwarzbauch-Laternenhaien, Südlichen Laternenhaien und Schokoladenhaien aus der mesopelagialen Zone des Meeres geholt. Dieser Dämmerbereich, in den nur wenig Licht vordringt, erstreckt sich in 200 bis 1.000 Meter Tiefe unterhalb der Meeresoberfläche.

Als Mallefet einen Schokoladenhai in die Finger bekam und ihn an Bord des Forschungsschiffs aufleuchten sah, war er überwältigt. „Ich habe fast geweint, als ich ihn sah ... es war so aufregend“, sagt er.

Die beiden anderen Arten sind etwas kleiner als der Schokoladenhai, und alle werden gelegentlich als unbeabsichtigter Beifang von Fischern gefangen. Keine von ihnen gilt als vom Aussterben bedroht, aber es ist nur wenig über ihre Lebensweise und Biologie bekannt.

Diva Amon ist eine Tiefseebiologin und National Geographic-Explorer, die nicht an der Studie beteiligt war. Die Entdeckung habe sie umgehauen, erzählt sie. „Diese Erkenntnisse erinnern uns daran, wie viel wir noch über die Tiefsee und ihre Bewohner entdecken und lernen müssen“, sagt sie.

Lichtspektakel in der Tiefsee

Im Januar 2020 verbrachten Mallefet und ein Team von Wissenschaftlern der Université Catholique de Louvain und des neuseeländischen National Institute of Water and Atmospheric Research einen Monat an Bord eines Tiefsee-Trawlers. Nachdem sie lebende Haie in Netzen gefangen hatten, setzten die Forscher die Tiere in einen Meerwassertank, brachten sie in einen dunklen Raum und suchten nach Anzeichen von Biolumineszenz.

Aufgrund von Stress oder möglicherweise aus Scheu zeigten nur eine Handvoll Schokoladenhaie, Schwarzbauch-Laternenhaie und Südliche Laternenhaie ihr blaugrünes Leuchten für die Forscher. Von diesen Tieren wurden Hautproben zur Analyse entnommen.

Die meisten biolumineszenten Organismen, zu denen beispielsweise auch Glühwürmchen gehören, haben spezialisierte Zellen oder Organe. Diese enthalten bestimmte Chemikalien, darunter eine Verbindung namens Luciferin, die mit Sauerstoff reagieren, um Licht zu erzeugen. Andere leuchtende Tiere wie der Tiefsee-Anglerfisch erhalten ihr Leuchten, indem sie als Wirt für Kolonien von biolumineszenten Bakterien dienen.

Galerie: Tiere, die im Dunkeln leuchten

Biolumineszente Haie emittieren Licht aus spezialisierten Zellen auf ihrer Haut, den sogenannten Photocyten. Aber wie genau sie das tun, war lange ein Rätsel. Als Mallefet und sein Team die gesammelten Hautproben analysierten, fanden sie keine Spuren von Luciferin oder biolumineszenten Bakterien.

Sie bestätigten jedoch, dass diese drei Arten wie auch andere biolumineszierende Haie ihre Lichtemissionen mithilfe von Hormonen steuern. Ihre Lumineszenz aktivieren sie mit Melatonin, einer Chemikalie, die bei Säugetieren den Tageszyklus steuert und den Schlaf einleitet. Obwohl die Forscher feststellen konnten, wie biolumineszierende Haie ihr Leuchten steuern, sind weitere Studien nötig, um die chemischen Mechanismen dahinter zu verstehen.

Leuchten zur Tarnung und Kommunikation

In der Tiefsee, wo laut den Vermutungen von Wissenschaftlern drei Viertel aller Lebewesen biolumineszent sind, kann die Fähigkeit zur Lichterzeugung extrem vorteilhaft sein. Tiefseetiere nutzen Biolumineszenz, um Beute anzulocken oder Raubtiere abzuschrecken. Die Fähigkeit kann Tiefseetieren sogar helfen, sich zu tarnen.

In der Dämmerzone des Ozeans, in die nur wenig Sonnenlicht vordringt, können biolumineszente Tiere ihre Silhouette vor unter ihnen lauernden Räubern verbergen, indem sie die richtige Menge Licht produzieren. Somit verschwimmen sie praktisch mit dem von oben einfallenden Gegenlicht. Alle drei in dieser Studie untersuchten Arten wiesen große Konzentrationen von Photozyten auf ihrer Unterseite auf, was darauf hindeutet, dass sich diese Haie auf genau diese Weise vor Fressfeinden tarnen können – in erster Linie also vor größeren Haien.

Die Haie hatten jedoch auch Photocyten an anderen Körperstellen, sodass ihre Tarnung im Gegenlicht nur eine von vielen Möglichkeiten sein kann, wie die Tiere ihre Biolumineszenz nutzen. Zum Beispiel fanden die Forscher dichte Konzentrationen von Photocyten auf den Rückenflossen der Schokoladenhaie. Der Grund dafür ist unbekannt, aber Mallefet spekuliert, dass sie der Kommunikation mit Artgenossen dienen könnten.

Die Entdeckung, dass diese drei Arten Licht produzieren, „ist nicht überraschend“, aber dennoch spannend, sagt David Ebert. Er ist der Direktor des Pacific Shark Research Center an den Moss Landing Marine Laboratories in Kalifornien.

Forscher gehen davon aus, dass noch viel mehr Haiarten in der Lage sind, Licht zu erzeugen; Mallefet schätzt, dass vielleicht 10 Prozent der 540 bekannten Haiarten biolumineszent sind. Aber selbst das hält Ebert für eine konservative Schätzung. Wenn die Tiefseehai-Forschung weiter voranschreitet, „denke ich, dass diese Zahl noch höher werden wird“, sagt er.

Sowohl Ebert als auch Mallefet hoffen, dass den Tiefseehaien in Zukunft mehr Aufmerksamkeit geschenkt wird, da die Tiere und ihr Lebensraum bedroht und zu wenig erforscht sind.

„Dank dem ‚Weißen Hai‘ wissen viele Menschen, dass Haie beißen können“, sagt Mallefet. „Aber nur wenige Menschen wissen, dass sie im Dunkeln leuchten können.“

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