Ein Auge für Duftmarken

Internationales Forscherteam entdeckt möglichen Zusammenhang zwischen Ultraviolett-Sehen und Urin-Duftmarken bei Nagetieren

Menschen und die meisten anderen Säugetiere können ultraviolettes (UV-)Licht nicht sehen. Eine Ausnahme bilden manche Nagetiere. Eine chilenisch-deutsche Forschergruppe hat jetzt entdeckt, dass auch der südamerikanische Degu, ein entfernter Verwandter des Meerschweinchens, UV-Licht sehen kann. Bei der Suche nach den verhaltensrelevanten UV-Signalen im Lebensraum dieser Nager fanden die Wissenschaftler, dass frischer Degu-Urin im Gegensatz zu altem, eingetrocknetem Urin hauptsächlich die UV-Anteile des Lichtes reflektiert. Die ausgesprochen sozialen Tiere verwenden Urin ausgiebig zur Duftmarkierung ihrer aktuell genutzten öffentlichen Wege und Sandsuhlen. Die Forscher vermuten nun, dass diese Markierungen für die Nager nicht nur eine Orientierungshilfe für die Nase, sondern eben auch für die Augen darstellen (Investigative Ophthalmology & Visual Science, Bd. 44, S. 2290-2296, Mai 2003).

Für Menschen und die meisten anderen Säugetiere reicht das sichtbare Farbspektrum von kurzwelligem Blau bis zu langwelligem Rot; ultraviolettes Licht ist für sie unsichtbar. Im Gegensatz dazu können viele Fische, Reptilien und Vögel UV-Licht sehen und nutzen dies auch zur gegenseitigen Erkennung: Manche Vögel, wie z.B. Blaumeisen, unterscheiden Weibchen und Männchen am UV-Muster des Gefieders. Auch bei der Nahrungssuche spielt UV-Sehen eine Rolle so reflektiert der wachsartige Überzug vieler Beeren diese kurzwellige Strahlung. Ultraviolett-Sehen gehört zur Grundausstattung der Wirbeltiere und zahlreicher Wirbelloser, z.B. der Bienen. Die meisten Säugetiere aber haben diese Fähigkeit im Laufe der Evolution verloren. Jedoch nicht alle: Seit einiger Zeit weiß man, dass manche Nagetiere, wie etwa Ratten oder Mäuse, UV sehen können. Wozu dieser UV-Sinn den Nagern nützt, darüber gab es bislang allerdings nur Spekulationen.

Eine plausible Erklärung haben jetzt Leo Peichl vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt/Main, Francisco Bozinovic von der Universidad Pontifica Catolica in Santiago (Chile) und Andrés Chávez und Adrián Palacios von der Universität Valparaíso (Chile) geliefert. Das von ihnen untersuchte Nagetier war der in Chile häufig vorkommende Degu (Octodon degus), der wie sein entfernter Verwandter, das Meerschweinchen, inzwischen auch bei uns als Haustier bekannt ist. Im Freiland leben die tagaktiven Degus in offenem Buschland in kleinen Kolonien mit straffer sozialer Organisation. Die Forscher untersuchten das Farbsehvermögen dieser Nager mit Hilfe von Elektroretinogrammen und fanden, dass sich das sichtbare Spektrum für diese Tiere bis in den UV-Bereich erstreckt. Um eine Antwort auf die Frage nach dem Nutzen dieser UV-Tüchtigkeit zu finden, wurde die natürliche Umgebung der Degus auf UV-Quellen hin durchsucht. Die von den Tieren als Nahrung genutzten Pflanzen reflektierten nur geringe UV-Anteile, ebenso Erde, Sand und Steine. Fündig wurden die Forscher jedoch bei den Duftmarken, mit denen Degus ihre Umgebung markieren. In der Nähe der von Degu-Kolonien bewohnten Baue ziehen gemeinsam benutzte Hauptpfade durch das Gelände und zu den Sandsuhlen diese kommunalen Einrichtungen werden ausgiebig mit Urin und Kot markiert, teils zur eigenen Orientierung, teils zur Abgrenzung des Territoriums gegen Nachbarkolonien.

Die Messungen ergaben, dass frischer Degu-Urin die UV-Anteile des Lichtes viel stärker reflektiert als die längerwelligen Anteile. Im Gegensatz dazu reflektiert alter, eingetrockneter Urin hauptsächlich die längerwelligen Anteile und nur sehr wenig UV. Dank ihrer UV-empfindlichen Augen können Degus frische und ältere Urinmarken auch optisch und nicht nur anhand ihrer Geruchsintensität unterscheiden. Sie können also sehen, wo kürzlich ein Artgenosse entlang gelaufen ist und wo die aktuellen Szenetreffs sind. Da Geruchssignale durch Luftbewegungen zerstreut werden und deshalb keine sehr präzisen Ortsmarken darstellen, böte die visuelle Ortung der Urinmarken einen signifikanten Zugewinn an Orientierungsgenauigkeit. Unter diesem evolutionären Druck könnten die Nager ihre UV-Tüchtigkeit bewahrt haben.

Diese Hypothese lässt sich auch auf andere Nagetiere ausdehnen, von denen man weiß, dass ihr Urin ebenfalls UV reflektiert; dazu gehören Mäuse und Ratten. In früheren Studien an diesen Arten ist der Zusammenhang zwischen der Fähigkeit zur UV-Wahrnehmung und UV-reflektierendem Urin allerdings nicht näher untersucht worden. Dem evolutionären Vorteil steht indessen auch ein Nachteil gegenüber: Auch tagaktive Raubvögel sind UV-tüchtig und vor einigen Jahren haben finnische Forscher entdeckt, dass Turmfalken bei der Feldmausjagd bevorzugt dort ansitzen, wo frische Urinmarken einen aktuell benutzten Mäusepfad anzeigen. Diese Blöße, die sich die Nager mit ihren UV-reflektierenden Urinmarken geben, wird aber offenbar durch den Vorteil überwogen, den die visuelle Erkennung der Duftmarken für die innerartliche Kommunikation spielt: Er lohnt das erhöhte Risiko, Opfer eines Raubvogels zu werden. Sonst hätte sich diese Evolutionsstrategie wohl kaum durchgesetzt.