Killifische: Meister des Überlebens unter extremen Bedingungen

Es gibt immer noch viel zu entdecken, wie die Informationen über die Killifische bestätigen. Damit meinen wir die Zunahme der entdeckten Arten. Und so, wenn Sie beispielsweise die Zeitschrift Živa im Jahr 2013 (6/2013) gelesen haben, haben Sie vom Autor Martin Reichard erfahren, dass bei der GattungNothobranchius, der als die artenreichste angesehen wird, gibt es mehr als 60 bekannte Arten. Während Sie, wenn Sie die Vorlesung von R. Blažek besucht haben in Brünn Im Jahr 2024 sprach er hier bereits über 97 Arten. Das ist jedoch bei weitem nicht das einzige Interessante bezüglich der Killifische. Daher werden wir uns im Folgenden detaillierteren Informationen widmen.

Das Verhalten der Killifische und ihre Fortpflanzung

Killifische haben eine hierarchische Struktur und sind am aktivsten in den frühen Morgenstunden, sei es bei der Nahrungssuche oder bei der Fortpflanzung. Der kurzen Lebensdauer der Killifische entspricht auch die Geschwindigkeit der Fortpflanzung - die Eier der Weibchen reifen über Nacht, damit sie am nächsten Tag bereit für die nächste Laichzeit sind. Die Männchen kämpfen gegeneinander, was sowohl einschüchterndes (sozusagen beeindruckendes) Verhalten als auch gezielte Angriffe wie Schwanzschläge, Beißen bis hin zu tödlichen Kämpfen umfasst.

Die Balz ist kurz und das Ziel ist es, eine vielfältige Nachkommenschaft in möglichst großer Zahl zu sichern.

Das Männchen beginnt den Balz mit einer Reihe ruckartiger Bewegungen, mit denen es sich dem Weibchen nähert. Dieses kann wegschwimmen, wodurch es Desinteresse am Laichen signalisiert. Wenn es nicht wegschwimmt, fährt das Männchen fort und drückt mit dem Kopf auf ihren Rücken oder Kopf, um sie zur Oberfläche des Teiches oder Behälters zu lenken. Am Boden umschlingt es sie mit der Rücken- und Afterflosse und drückt sie seitlich gegen das Substrat.

Damit ist sichergestellt, dass das Gelege sicher aufbewahrt wird für den Fall, dass der Teich oder das Becken austrocknet.

Killifische sind eine faszinierende Gruppe von Fischen, die sich an das Leben in periodisch austrocknenden Tümpeln angepasst haben. Ihre bemerkenswerte Fähigkeit, unter diesen extremen Bedingungen zu überleben, ist das Ergebnis einer Reihe von evolutionären Anpassungen, einschließlich einer einzigartigen embryonalen Entwicklung.

Herausforderungen austrocknender Teiche und Anpassung der Killifische

Für Fische stellt das Austrocknen von Tümpeln eine enorme Gefahr dar. Erwachsene Individuen der Killifische ohne Wasser sterben, und ihre Nachkommen, die in Eiern verborgen sind, sind dem Austrocknen ausgesetzt. Killifische haben dieses Problem auf einzigartige Weise gelöst - ihre Embryonen können in einen Ruhezustand eintreten, die sogenannte Diapause, die ihre Entwicklung unterbricht.

Diese kleinen Kreaturen überstehen die Trockenzeit wie Embryonen in Eiern, die im Schlamm vergraben sind. Ihre Entwicklung stopptIn einer der drei Entwicklungsphasen der Ruhe (Diapause), und dann setzt sie mit dem Einsetzen der Regenfälle fort. Diese Strategie ermöglicht es ihnen, unter unsicheren Bedingungen zu überleben, wenn die Tümpel nur für Wochen, aber auch für Monate mit Wasser gefüllt sein können.

Drei Phasen der Diapause und die Plastizität der embryonalen Entwicklung

Während der Trockenperiode verändert sich das Substrat am Boden des Teiches aufgrund des Austrocknens dynamisch., was auf sich entwickelnde Embryonen spezifische Anforderungen stellt. Killifische haben daher eine einzigartige Kombination aus drei Entwicklungsstadien (Diapause I, II und III) entwickelt, die es ihnen ermöglicht, diesen Veränderungen zu begegnen.

• Diapause I:Es tritt nach dem Ablegen der Eier in den Schlamm mit niedrigem Sauerstoffgehalt auf.
• Diapause II:Während der Diapause II hat das Embryo bereits eine Körperachse und einen Kopfansatz gebildet. In diesem Stadium verweilt es über einen langen Teil seiner Entwicklung, und sein Stoffwechsel ist deutlich verlangsamt.
• Diapause III:Diapause III tritt nach dem Ende der Diapause II auf und dient wahrscheinlich dazu, auf ein spezifisches äußeres Signal zu warten, wie zum Beispiel wiederholtes Überfluten des Substrats mit Wasser, das schließlich das Schlüpfen auslöst.

Der Durchgang durch die Diapause ist für die erfolgreiche Entwicklung des Embryos nicht unbedingt notwendig. Killifische können sich daher auch direkt entwickeln, ohne ein Ruhestadium.Die Fähigkeit, einzelne Stadien der Diapause zu durchlaufen oder zu überspringen, verleiht den Embryonen der anuellen Killifische ein hohes Maß an Flexibilität und ermöglicht es ihnen, sich an unsichere Bedingungen in austrocknenden Tümpeln anzupassen.

Faktoren, die die embryonale Entwicklung und den schnellen Lebenszyklus beeinflussen

Die embryonale Entwicklung der manteltierchen wird von einer Reihe von Faktoren beeinflusst, einschließlich genetischer Prädispositionen, dem Einfluss der Mutter und Umweltfaktoren wie Sauerstoff, Feuchtigkeit und Temperatur. Der Lebenszyklus der Manteltierchen ist bemerkenswert schnell. Nach dem Schlüpfen wachsen sie mit unglaublicher Geschwindigkeit undGeschlechtliche Reife wird bereits nach 17 Tagen erreicht!Danach legen sie praktisch täglich Eier, bis das Tümpel wieder austrocknet.

Wissenschaftliche Bedeutung und Forschung

Wissenschaftler beschäftigen sich intensiv mit dem Studium der Killifische, insbesondere der GattungNothobranchiusaus Ostafrika.

1. Genetische Forschung und Evolution:
   Wissenschaftler haben beispielsweise die genetische Diversität von Killifische in verschiedenen Tümpeln untersucht und festgestellt, dass selbst Tümpel, die nur einige hundert Meter voneinander entfernt sind, genetisch isoliert sein können. Das deutet darauf hin, dass Killifische bewegen sich unter ihnen fast nicht und jede Population entwickelt sich unabhängig.
   Studien haben auch gezeigt, dass die Killifische spezifische DNA-Abschnitte im Genom haben, die für die Auslösung und Regulierung der Diapause verantwortlich sind. Diese Gene werden als Reaktion auf Umweltzeichen aktiviert, wie z.B. den Rückgang des Sauerstoffgehalts oder das Austrocknen von Tümpeln.

2. Forschung zum Altern:
   Nothobranchius furzeriwurde zu einem Modellorganismus für die Forschung zum Altern. Sein kurzer Lebenszyklus (unter Laborbedingungen lebt er nur einige Monate) ermöglicht es Wissenschaftlern, die Alterungsprozesse im beschleunigten Maßstab zu untersuchen.
   Forschungen haben gezeigt, dass Bei den Killifischen gibt es Gene, die die Lebensdauer und die Alterungsrate beeinflussen.Durch die Manipulation dieser Gene ist es den Wissenschaftlern gelungen, die Lebensdauer der Killifische zu verlängern und ihren Gesundheitszustand im Alter zu verbessern.
   Interessant ist, dass der Durchgang durch die embryonale Diapause Einfluss auf das Altern von Killifische haben kann. Studien haben gezeigt, dass Individuen, die eine Diapause durchlaufen haben, oft eine längere Lebensdauer haben und widerstandsfähiger gegen altersbedingte Krankheiten sind.

3. Forschung der Diapause:
   Wissenschaftler untersuchen die Mechanismen, die es den Embryonen der Killifische ermöglichen, in die Diapause einzutreten und wieder daraus zu erwachen. Sie stellen fest,wie Embryonen unter extremen Bedingungen von Wasser- und Sauerstoffmangel überleben und welche Signale ihre weitere Entwicklung auslösen.
   Die Forschung zur Diapause bei Killifische kann praktische Anwendungen in Bereichen wie der Lagerung biologischen Materials (zum Beispiel von Spermien oder Eizellen) oder der Entwicklung neuer Behandlungsmethoden für mit dem Stoffwechsel und dem Altern verbundene Krankheiten haben.

Eine interessante Tatsache ist auch die Existenz von Farbformen bei Männchen vieler Arten. Oft treten rote und blaue Formen auf, die sich so stark unterscheiden, dass ein Laie sie für zwei verschiedene Arten halten würde. Warum diese Formen existieren und welche Bedeutung sie haben, bleibt für die Wissenschaftler ein Rätsel.

Schluss

Killifische sind ein faszinierendes Beispiel für Lebensfähigkeit und Anpassungsfähigkeit in einer unvorhersehbaren Welt. Ihre einzigartige Überlebensstrategie in periodisch austrocknenden Tümpeln, die auf embryonaler Diapause und einem schnellen Lebenszyklus basiert, ermöglicht es ihnen, auch unter extremen Bedingungen zu gedeihen. Das Studium dieser Fische offenbart uns nicht nur die Geheimnisse der Evolution und der Entwicklungsbiologie, sondern liefert auch wertvolle Erkenntnisse über die Mechanismen des Alterns und die Möglichkeiten ihrer Beeinflussung. In Zeiten des Klimawandels und des wachsenden Drucks auf die Ökosysteme zeigen uns die Killifische, dass Selbst unter den schwierigsten Bedingungen kann das Leben sich anpassen und einen Weg zum Überleben finden. Das Verständnis dieser Anpassungsmechanismen kann wichtig sein, um die Biodiversität und die Nachhaltigkeit des Lebens auf der Erde auch in Zukunft zu gewährleisten.

Zitat:
*Vrtílek, M., Žák, J., Blažek, R., Polačik, M. (2024): Laborfische aus austrocknenden Tümpeln 2. Verhalten und interspezifische Fortpflanzungsbarrieren / Laboratory Fishes from Temporary Pools 2. Behaviour and Interspecies Reproductive Barriers. Živa, 4: S. 205.

Quelle:

• Blažek, R. (2024, 19. Oktober). Auf den jährlichen Killifische nach Afrika. Vortrag im Rahmen der Vortragsreihe Cyperus beim Treffen der Aquarianer Aquaristischer Herbst, Brünn Žebětín.
• Reichard, M. (2013): Killifische – Fische, die an saisonal austrocknende Biotope angepasst sind / Annual Killifish – Fish Adapted to Seasonal Desiccation of Their Habitats. Živa, 6: 289.
• Vrtílek, M., Polačik, M., Blažek, R., Žák, J. (2024): Laborfische aus austrocknenden Tümpeln 3. Überleben der Dürre und Diapause / Laboratory Fishes from Temporary Pools 3. Surviving Drought and Diapause. Živa, 6: 344.
• Vrtílek, M., Polačik, M., Blažek, R., Žák, J. (2024): Laborfische aus austrocknenden Tümpeln 1. Einleitung / Laboratory Fishes from Temporary Pools 1. Introduction. Živa, 3: 141.