Zu Hause in der Finsternis

Egal, wie heftig Prof. Dr. Nicolas Rohner vor seinem Aquarium am Institut für Integrative Zellbiologie und Physiologie mit den Händen wedelt, um die Fische zu erschrecken – die Tiere bleiben unbeeindruckt. Kein Wunder: Sie haben keine Augen und sehen nicht, wer sich auf der anderen Seite der Glasscheibe bewegt.

In ihrem natürlichen Lebensraum, in Höhlen in Mexiko, herrscht absolute Dunkelheit, daher ist der Sehsinn dort überflüssig. Die Evolution hat die Augen „eingespart“, auch die Haut ist blass statt silbrig-grau wie die ihrer Verwandten. Außerdem zeigen die Mexikanischen Höhlenfische weitere Anpassungen an den Lebensraum unter Tage. Welche das genau sind, wie sich beispielsweise der Stoffwechsel verändert hat, und welche Unterschiede im Erbgut beziehungsweise in der genetischen Aktivität es gibt – dafür interessiert sich Nicolas Rohner. Herzstück seiner Arbeitsgruppe ist eine Aquarienanlage mit 160 einzelnen Becken, in denen nicht nur die Höhlenfische, sondern auch ihre oberirdischen Verwandten sowie durch Kreuzungen gezüchtete Mischformen leben.

„Der Augenverlust ist das auffälligste Merkmal. Aber die Höhlenfische können auch extrem lange ohne Futter auskommen“, berichtet Nicolas Rohner. „Dazu speichert ihr Körper besonders viel Fett – sogar im Gehirn. Auch der ,Geruchssinn‘ ist um ein Vielfaches besser: Aminosäuren im Wasser, die auf Futter hinweisen, nehmen sie 100.000-mal besser wahr als die Oberflächenfische. Sie reagieren dank zahlreicher Sinneszellen auf der Körperoberfläche außerdem besonders empfindlich auf Bewegungen in ihrer Umgebung.“ In einer kürzlich veröffentlichten Studie berichtet ein Forschungsteam, an dem Nicolas Rohner beteiligt ist, über strukturelle genetische Veränderungen. Darunter sind mehr als 2.400 Deletionen, also Erbgutverluste, die mit den Anpassungen der Höhlenfische zusammenhängen.

Wer die Fische aufmerksam beobachtet, stellt auch einen Unterschied in ihrem Verhalten fest. Die Oberflächenfische beschleunigen beim Schwimmen zwischendurch scheinbar unvermittelt und wirken quirlig. Die Höhlenfische, die in ihrer dunklen Heimat keine Fressfeinde fürchten müssen, schwimmen konstant ruhig. Die Muskeln der Fische spiegeln diese Verhaltensunterschiede wider – dafür interessiert sich Doktorandin Kelly Dooling besonders. Ein ehemaliger Doktorand von Nicolas Rohner am US-amerikanischen Stowers Institute for Medical Research in Kansas City hatte die Fische im Strömungskanal schwimmen lassen und gezeigt: Von der Ausdauer her können die Höhlenfische mit ihren Verwandten mithalten. „Eigentlich bräuchten sie diese Fähigkeit nicht mehr, denn die Gewässer in den Höhlen sind sehr ruhig“, unterstreicht Kelly Dooling. Dennoch gibt es viele Unterschiede auf molekularer Ebene, die sie nun durch eine umfassende Sequenzierung der muskulären RNA sichtbar gemacht hat. Sie wies beispielsweise viele Unterschiede in der Genaktivität und in der Art der vorkommenden Zelltypen nach. Die Muskeln der Höhlenfische haben demnach mehr langsam kontrahierende Muskelzellen und etwas weniger schnell kontrahierende.

Kelly Dooling reizt an ihrer Forschung, dass sich Fragen der Evolution mit biomedizinischen Aspekten verknüpfen lassen. Denn der Höhlenfisch ist auch aus medizinischer Perspektive ein interessanter Fall. Im Gegensatz zu ihren oberirdisch lebenden Verwandten schlagen sich die Höhlenbewohner den Bauch mit fettigem Futter voll, sobald sie die Gelegenheit dazu haben. Das Fett, das die Tiere dann vor allem auch in der Bauchhöhle um die inneren Organe herum ansetzen, sogenanntes viszerales Fett, ist dafür bekannt, dass es ab einer gewissen Menge Entzündungen auslöst. Bei Menschen kann dies zu Symptomen wie einer Insulinresistenz und einem erhöhten Blutzuckerspiegel führen, und sie können an Typ-2-Diabetes erkranken. Während die Oberflächenfische bei zu viel Nahrung tatsächlich Anzeichen für Entzündungen zeigen, bleiben die Höhlenfische kerngesund, obwohl sie mehr als das Hundertfache an Bauchfett ansetzen und ihr Blutzuckerspiegel permanent hoch bleibt. „Wenn wir die Mechanismen verstehen, die den Fischen diese Widerstandsfähigkeit ermöglichen, können wir daraus vielleicht auch etwas über Menschen lernen“, betont Nicolas Rohner. Auch ein Blick auf das Immunsystem lohnt sich. Es hat bei den Höhlenfischen weniger Zellen des angeborenen Immunsystems, die bei Entzündungen eine Rolle spielen und Menschen anfällig für Autoimmunerkrankungen machen können.

Kelly Dooling hofft, irgendwann „ihre“ Höhlenfische in freier Wildbahn besuchen zu dürfen. Diese Gelegenheit haben nur wenige. Nicolas Rohner durfte diese Erfahrung jedoch bereits machen. Während seiner Zeit als Postdoktorand in Harvard und als Professor am Stowers Institute nahm er an mehreren Höhlenexkursionen teil. Im Inneren ist es nicht nur stockfinster, sondern auch warm und extrem feucht. Der Boden ist teils metertief bedeckt mit Matsch und Fledermauskot, durch den man hindurchrobben musste – wegen der Krankheitserreger im Kot die gesamte Zeit über nur mit FFP2-Maske, lange bevor diese durch Corona zum Alltag gehörte. Das war nicht angenehm, erinnert sich Nicolas Rohner. Trotzdem: „Die Fische vor sich zu haben, war fantastisch, dafür haben sich die Strapazen gelohnt.“

 

Mexikanischer Höhlenfisch (Astyanax mexicanus)

• Fische der Art Astyanax mexicanus sind in Texas und New Mexico (USA) sowie in Nord- und Zentralmexiko beheimatet.
• Die Höhlenformen dieser Süßwasserfisch-Art leben isoliert in verschiedenen Höhlen in Zentralmexiko.
• Die Tiere haben verschiedene körperliche Anpassungen, unter anderem sind ihre Augen verkümmert und die Pigmentierung der Haut fehlt.
• Die Lebenserwartung der Höhlenbewohner ist mit rund 30 Jahren etwa doppelt so hoch wie die ihrer Verwandten an der Oberfläche.
• Futter ist in den stockdunklen Höhlen, in denen keine Pflanzen wachsen, Mangelware. Die Höhlenfische sind daran angepasst und kommen etwa 20 Monate ohne Futter aus. Zum Vergleich: Die Oberflächenfische überstehen „nur“ drei Monate ohne Futter.
• Die Höhlenfische nehmen Geruchsreize 100.000-fach intensiver wahr als ihre Verwandten.
• Erhöhter Fettkonsum führt bei den Höhlenfischen kaum zu Anzeichen von Entzündungen, bei ihren Verwandten dagegen schon, wie bei Menschen auch.

 

Literaturhinweis

Emma Y. Roback, Maggs X, et al. (2026): A pangenome framework uncovers the role of deletions in repeated evolution of cave-derived traits. Genome Research; DOI: 10.1101/gr.281719.125

 

Dieser Artikel stammt aus der Unizeitung wissen|leben Nr. 7, 11. November 2026.

Links zu dieser Meldung

• AG Rohner an der Universität Münster
• Originalveröffentlichung in "Genome Research"
• Cover von "Genome Research" zu der Höhlenfisch-Forschung
• Die November-Ausgabe der Unizeitung als PDF
• Alle Ausgaben der Unizeitung auf einen Blick