Fisch mit Biss: Dem Lengdorsch wachsen pro Tag zwanzig neue Zähne

Der Lengdorsch ist der erste Fisch, dem Wissenschaftler einen derartig rapiden Zahnwechsel nachweisen konnten. Doch die Vermutung liegt nahe, dass sich die Forschungsergebnisse auch auf andere Fischarten übertragen lassen.

Veröffentlicht am 9. Nov. 2021, 14:58 MEZ
Ein Lengdorsch im East Bay Regional Park District in Alameda, Kalifornien. Dem Fisch wachsen im Schnitt ...

Ein Lengdorsch im East Bay Regional Park District in Alameda, Kalifornien. Dem Fisch wachsen im Schnitt zwanzig neue Zähne pro Tag.

Bild Joel Sartore, National Geographic Photo Ark

Der Lengdorsch ist ein schlecht gelaunter, allesfressender Fisch, dessen Maul an eine unaufgeräumte Besteckschublade erinnert: Aus seinem Ober- und Unterkiefer wachsen in einem scheinbar willkürlichen Durcheinander mehr als 500 Zähne. Eine neue Studie, die im Oktober 2021 in der Zeitschrift Proceedings of the Royal Society B erschienen ist, hat nun gezeigt, dass der Fisch pro Tag im Schnitt 20 dieser Zähne verliert – und ihm dieselbe Menge wieder nachwächst.

Überträgt man diese Rate auf den Menschen, würde das bedeuten, dass jeden Tag ein Zahn im Gebiss ausgetauscht wird. „Das würde Zahnspangen nutzlos machen – und Zähneputzen ebenso”, sagt Adam Summers, Co-Autor der Studie und Biologieprofessor an der University of Washington in Seattle.

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Die Geschwindigkeit, mit der der Lengdorsch seine Zähne wechselt, sei für sie eine große Überraschung gewesen, sagt Karly Cohen, ebenfalls Co-Autorin der Studie und Doktorandin an der University of Washington. Ihr Fachgebiet ist die Biomechanik der Ernährung.

„Die bisher vorliegenden Daten zum Zahnwechsel bei Fischen basierten alle auf eher speziellen Extrembeispielen“, erklärt sie. Da wäre zum Beispiel der Anglerfisch zu nennen, dem Zähne auf der Stirn wachsen, oder der Piranha, der auf einen Schlag ein Viertel seines Gebisses verlieren kann. „Die meisten Fische haben aber Zähne, die mit denen des Lengdorschs vergleichbar sind. Im Rückschluss könnte das also bedeuten, dass die meisten Fische täglich große Zahnmengen verlieren und diese sofort wieder ersetzen.“

Unersättlicher Jäger

Bei Sportfischern ist der störrische Lengdorsch, der mehr als anderthalb Meter lang werden kann, äußert beliebt. Für andere Fische ist der Räuber, der auch eine kannibalistische Ader hat, wohl eher kein willkommener Anblick. Er lebt im Pazifik vor der nordamerikanischen Westküste in einem Gebiet, das sich von Alaska bis nach Baja California in Mexiko erstreckt.

 „Ich habe immer Witze darüber gemacht, dass der Lengdorsch und ich uns einfach nicht verstehen“, sagt Emily Carr, leitende Autorin der Studie und Studentin an der University of South Florida in Tampa. „Wir mussten die Ecken der Bassins abkleben, weil die Fische immer versucht haben, aus dem Becken zu springen, wenn jemand vorbeikam. Sie haben mich zwar nie gebissen, aber ich bin sicher, hätten sie die Gelegenheit bekommen, hätten sie es getan.“

Der Lengdorsch sei ein gieriger Räuber und würde „alles fressen, was in sein Maul passt“, so Karly Cohen – und sein Maul ist groß.

Ein Blick in das Maul eines Lengdorschs unter Fluoreszenz im Labor.

Bild Kimberly Schoenberger

„Der Lengdorsch hat wie wir einen Ober- und Unterkiefer, nur sind diese viel beweglicher als bei uns. Er kann sie nach vorne schieben und auseinanderziehen”, erklärt sie. „Wenn man in sein Maul und auf den Gaumen schaut, sieht man, dass dieser von Zähnen übersät ist.“ Ganz hinten im Rachen, kurz vor der Speiseröhre, liegt die ebenfalls mit Zähnen besetzte Pharyngealia, eine Art kleineres zweites Kieferpaar, das für den Nahrungstransport in den Schlund zuständig ist.

Geht der Lengdorsch zum Angriff über, schnellt der vordere Kiefer voraus und zieht die Beute ins Maul. Die Pharyngealia zerkleinert diese dann. Das funktioniert dank messerscharfer Zähne sehr gut, da sie jedoch spitz wie Nadeln sind, neigen sie zum Abbrechen. Damit das Gebiss mit der Zeit nicht stumpf wird, müssen die Zähne erneuert werden – ständig und in großen Mengen.

Jeder Zahn hat eine Bestimmung

Um den Vorgang des Zahnwechsels verfolgen zu können, wurden zwanzig junge Lengdorsche zwölf Stunden lang in ein Becken gesetzt, in dessen Wasser das fluoreszierende Färbemittel Alizarinrot S gemischt worden war. Das wasserlösliche Natriumsalz verband sich mit dem Kalzium in den Zähnen der Fische und färbte sie leuchtend rot. In den folgenden zehn Tagen wurden die Lengdorsche einem zweiten, grünen Farbstoff ausgesetzt: Calcein. Somit waren die Zähne, die bereits am ersten Versuchstag im Maul vorhanden waren, rot, und die, die später nachgewachsen waren, konnte man an der grünen Farbe erkennen.

Emily Carrs Aufgabe war es, in mühevoller Kleinarbeit die ampelfarbenen Zähne der Versuchstiere zu zählen: Insgesamt waren es auf 20 Fische verteilt 10.580.

Die Untersuchung zeigte, dass die Zähne des Lengdorschs vorbestimmt sind, das heißt, jeder Zahn wächst genau dort, wo er gebraucht wird und bleibt an dieser Stelle, bis er ausfällt. Damit unterscheidet sich das Gebiss des Lengdorschs von dem anderer zahnreicher Fische wie zum Beispiel des Weißen Hais. Dessen Zähne sind zunächst klein und wachsen im hinteren Teil des Kiefers. Je größer sie werden, desto weiter wandern sie in den vorderen Teil.

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Die Wissenschaftler stellten außerdem fest, dass es im Maul des Lengdorschs Stellen gibt, an denen sich die Zähne besonders oft erneuern. „Die Größe des Zahns spielt in dieser Hinsicht offenbar keine Rolle. Große Zähne halten nicht länger, Kleine werden nicht öfter gewechselt“, erklärt Karly Cohen. „Die Austauschrate ist dort am höchsten, wo beim Verschlingen der Beute der größte Druck ausgeübt wird.“

Um herauszufinden, was den Zahnwechsel beim Lengdorsch verursacht, wurde in einem zweiten Versuchsaufbau eine Gruppe von Fischen regelmäßig gefüttert während eine Kontrollgruppe kein Essen bekam. Die Rate, mit der sich die Zähne erneuerten, war bei beiden Gruppen gleich. Das deutet darauf hin, dass es nicht die Beschädigungen der Zähne sind, die den Zahnwechsel auslösen. Er scheint vielmehr mit dem Wechsel von den Milchzähnen zu den erwachsenen Zähnen beim Menschen vergleichbar zu sein und von einer Art genetischen Schaltzeituhr gesteuert zu werden.

„Die vorherrschende Annahme ist, dass es sehr aufwendig und schwierig ist, Zähne wachsen zu lassen oder sie zu ersetzen. Unsere Studie stellt dies infrage“, sagt Emily Carr.

Blaupause für andere Knochenfische?

Das Gebiss des Lengdorschs ähnelt in Anzahl, Art und Form der Zähne denen anderer Knochenfische. Dadurch eignet er sich gut als Modell für viele andere Spezies mit einer Vielzahl von Abstammungslinien. Das sequenzielle Einfärben der Zähne „quantifiziert dies auf schöne Weise“, sagt Marc André Meyers, Professor für Materialwissenschaften an der University of California in San Diego, der an Biomaterialien wie Fischzähnen forscht.

Willy Bemis, Ökologe und Evolutionsbiologe an der Cornell University in Ithaca, New York, der nicht an der Studie mitgearbeitet hat, untersucht die Anatomie von Fischen – und ihr Zahnwachstum. Er lobt den innovativen Versuchsaufbau des Studienteams, der einige schon lange bestehende Fragen zum Zahnwachstum bei Fischen wie dem Lengdorsch beantworten konnte.

Eine Einschätzung der Rate des Zahnwechsels bei Fischen gestaltete sich bisher schwierig. „Bei Haien erhob man diese Daten, indem die Zähne, die sie in ihren Becken verloren, gesammelt und gezählt wurden“, erklärt Willy Bemis. Die Zuverlässigkeit der Ergebnisse dieser Zählung wurde jedoch spätestens dann angezweifelt, als klar war, dass Haie die ausgefallenen Zähne fressen – vermutlich wegen des enthaltenen Kalziums.

Laut Willy Bemis ist die Lengdorsch-Studie deswegen so wichtig, weil ihr eine Technik zugrunde liegt, die sich auch auf andere Spezies anwenden lässt. Marc André Meyers würde gern eine ähnliche Studie mit Piranhas durchführen.

Möglicherweise sind Zähne also doch nicht so wertvoll und unersetzlich sind wie bisher gedacht. Zumindest im Fall des Lengdorschs scheint dies nun bewiesen zu sein.

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

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