10.07.12

Forschung

Fische haben einen Kompass im Riechorgan

Forscher haben lang gesuchte Magnetzellen entdeckt, die Tiere für ihre Orientierung nutzen. Gibt es sie auch bei Tauben und Kühen?

Von Sabine Dobel

München. Vögel, Fische und Meeresschildkröten, aber auch Rehe, Hirsche und Kühe - sie alle orientieren sich am Magnetfeld der Erde. Wo der Kompass sitzt, war bisher weitgehend unklar. Münchner Forscher haben nun bei Regenbogenforellen die entsprechenden Sinneszellen gefunden und berichten darüber in der Fachzeitschrift "Proceedings of the National Academy of Sciences" (PNAS). Die Forellen sind nahe Verwandte der pazifischen Lachse, die zum Teil mehr als 3000 Kilometer weit durch den offenen Ozean zielsicher zu ihrem Heimatfluss zurückkehren.

Die Zellen seien in der Riechschleimhaut gefunden worden, sagt der Leiter der Studie, Prof. Michael Winklhofer von der Ludwig-Maximilians-Universität. Sie enthielten das magnetische Eisenoxid Magnetit, das im Körper der Tiere durch noch unbekannte Mechanismen gebildet wird. In den Zellen wird die Information über das Magnetfeld in einen Nervenreiz umgewandelt, der wiederum dem Tier die Richtung weist.

Nur eine von 10 000 Zellen sei magnetisch. "Das ist der Grund, warum man lange keine großen Fortschritte gemacht hat bei der Suche: Weil es furchtbar wenige Zellen sind", sagt Winklhofer. "Die Suche nach den magnetischen Sinneszellen ist wie die sprichwörtliche Suche nach der Stecknadel im Heuhaufen."

Dass Tiere Richtungsinformationen aus dem Erdmagnetfeld gewinnen können, war bekannt. Vor fast 50 Jahren, 1963, erkannte der Frankfurter Zoologe Wolfgang Wiltschko, dass sich Zugvögel so orientieren. Wie der innere Kompass funktioniert, war zunächst unklar. Die Forscher fanden aber immer mehr Tiere, die sich nach dem Magnetfeld richten: Krebse, Fische, Rehe - und natürlich Brieftauben. Vor einigen Jahren entdeckten Forscher aus Frankfurt und München in der Schnabelhaut der Taube nanometergroße Partikel aus Eisenoxid. Weitere Untersuchungen erhärteten die Vermutung: Das sind die gesuchten Magnetrezeptoren.

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In diesem April brachte eine neue Veröffentlichung in "Nature" das ins Wanken: Eine Forschergruppe um David Keays von der Universität Wien stellte fest, dass die eisenmineralhaltigen Zellen in den Schnäbeln von Tauben wohl keine Nervenzellen sind, sondern eher Immunzellen und zuständig für die Bekämpfung von Keimen. Damit schien wieder alles infrage zu stehen.

Den Münchner Forschern gelang es nun erstmals, ganze Zellen mit dem magnetischen Eisenoxid Magnetit aus Gewebe der Forellen zu isolieren und abzusaugen - und den Magnetismus nachzuweisen. Mithilfe eines rotierenden Magnetfeldes regten sie die magnetischen Zellen zu einer Drehbewegung an; die nicht magnetischen Zellen ruhten dabei.

Dass auch große Säugetiere sich am Erdmagnetfeld orientieren und dabei sogar auf elektromagnetische Felder reagieren, wiesen Forscher der Universität Duisburg-Essen nach. Kühe, Rehe und Hirsche richten ihre Körperachsen normalerweise in die magnetische Nord-Süd-Richtung aus, stellten die Wissenschaftler um Prof. Hynek Burda bei der Auswertung von Satellitenfotos aus Google Earth fest.

Wenn die Tiere unter in Ost-West-Richtung verlaufenden Stromleitungen grasten oder ruhten, drehten sie sich jedoch auffällig nach Ost-West. Dieser Effekt sei bis zu 50 Meter von den Hochspannungsleitungen entfernt zu beobachten gewesen, wurde aber mit zunehmendemAbstand schwächer, berichteten die Forscher vor gut drei Jahren im Fachjournal "PNAS".

Auch Fische kommen laut Michael Winklhofer aufgrund menschlicher Magnetquellen durcheinander. DieUnterwasserleitungen von Offshore-Windparks scheinen die Tiere bei ihren Wanderungen zu beeinflussen, so der Wissenschaftler.

Der jetzige Fund der Zellen sei die Voraussetzung, die Zellbiologie und damit auch die zuständigen Gene zu identifizieren. "Das ist ein ganz wichtiger Schritt", sagt Winklhofer. Sei die Genstruktur klar, könne sie mit dem menschlichen Genom verglichen werden. "Bei uns Menschen ist noch kein Magnetsinn nachgewiesen worden, und wir sind uns auch keines bewusst. Aber es kann natürlich sein, dass unsere Vorfahren diesen noch hatten. Vielleicht haben wir auch Zellen, die Magnetit bilden", sagte der Geowissenschaftler.

Der Forscher hält es für gut möglich, dass Menschen mehr oder weniger große Überbleibsel dieses Orientierungssinns zu spüren bekommen. "Die Erkenntnisse könnten wichtig sein im Zusammenhang mit Elektrosmog", sagt Winklhofer. Mehr Magnetzellen im Körper würden die Sensibilität dafür erhöhen - und das Leiden einzelner Menschen erklären.