Geschlechtsreife Aale bauen ihre Knochen ab

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Computertomografische Ansichten der Knochenstruktur von weiblichen Aalen verschiedener Reifestadien. Mit fortschreitender Reife nimmt der Abbau der Knochen zu (von oben nach unten). Aale resorbieren auf ihrer Wanderung in die Sargassosee ihre Knochen und nutzen die Minerailen zum Aufbau der Fortpflanzungsorgane. Dabei werden auch toxische Schwermetalle freigesetzt, die den Fortpflanzungserfolg verringern könnten. Bild: Freese et al.

Um zu ihren Fortpflanzungsgebieten zu gelangen, schwimmen Europäische Aale mehrere Tausend Kilometer auf die andere Seite des Atlantiks.

Wie ein internationales Forscherteam jetzt herausfand, verändert sich dabei ihr Körper auf dramatische Weise. Die Knochen bilden sich zurück und es werden toxische Schwermetalle frei, die für die bedrohte Art zum Problem werden könnten.

Der Europäische Aal (Anguilla anguilla) ist eine Fischart mit außergewöhnlicher Fortpflanzungsstrategie. Er wächst über Jahre in europäischen Flüssen, Seen und Küstengewässern heran und begibt sich mit beginnender Geschlechtsreife auf eine mehrere Tausend Kilometer lange Reise, die ihn quer über den Atlantik in die Sargassosee führt. Dort angekommen, laicht er ab und stirbt. Wissenschaftler des Thünen-Instituts für Fischereiökologie in Bremerhaven, der RWTH Aachen, der belgischen Universität Ghent sowie der kanadischen Universität Saskatchewan haben jetzt untersucht, wie die Tiere ihren Körper während der Reifung umstrukturieren. Dabei fanden sie heraus, dass neben Mineralien, die in den Knochen und Muskeln gespeichert sind, auch toxisch wirkende Schwermetalle in die sich entwickelnden Eier übertragen werden. In ihrer Studie diskutieren die Forscher nun, welche Konsequenzen dies für die bedrohte Art haben könnte.

Skelett als Mineralstoffquelle

Mit Beginn des Reifungsprozesses, dem sogenannten Blankwerden, ändert sich die Färbung der Aale von hellgelb zu schimmerndem Silber. Die Aale stellen die Nahrungsaufnahme ein und ihr Verdauungstrakt bildet sich zurück. Doch damit nicht genug: Das interdisziplinäre Wissenschaftler-Team zeigte anhand verschiedener bildgebender Verfahren (Computertomographie, MRT), wie Aale während ihres Reifungsprozesses ihr Skelett als Mineralstoffquelle nutzen, um ihre Gonaden (Geschlechtsorgane) aufzubauen. Der Mineraliengehalt und die Masse der Knochen nehmen im Laufe der Reifung so stark ab, dass dies auch Auswirkungen auf die mechanische Stabilität der Wirbel haben kann. Die beobachteten Vorgänge sind bei Weibchen deutlich stärker ausgeprägt als bei Männchen.

Energiespeicher für die Fortpflanzung

Ein ähnlicher Vorgang – allerdings als Krankheit – ist bei Menschen als Osteoporose oder Knochenschwund bekannt; auch hier sind häufiger Frauen als Männer betroffen. Jedoch anders als beim Menschen geht beim Aal die Abnahme von Phosphor und Calcium in Knochen mit der Zunahme dieser Elemente in den Weichgeweben wie Gonaden und Muskeln einher. Die Forscher erklären das damit, dass die Aale sich angeeignet haben, ihre Knochen und Muskeln als Energie- und Mineralspeicher für Wanderung und Fortpflanzung zu nutzen.

Schwermetalle werden freigesetzt

In ihren Untersuchungen entdeckten die Wissenschaftler zudem, dass eine Reihe von potenziell giftigen Metallen wie Cadmium, Kupfer, Mangan und Quecksilber von Muskeln, Leber oder Knochen in die Eierstöcke der weiblichen Blankaale übertragen werden. „Da der Bestand der Aale in den letzten Jahrzehnten sehr stark zurückgegangen ist und die Art mittlerweile als vom Aussterben bedroht gilt, kommt diesem Befund eine besondere Bedeutung zu“, sagt Marko Freese vom Thünen-Institut. „Es ist bekannt, dass diese Metalle freie Radikale erzeugen, die toxisch wirken können“, so Dr. Larissa Rizzo vom Uniklinikum der RWTH Aachen. Dr. Markus Brinkmann von der kanadischen Universität Saskatchewan ergänzt: „Schwermetalle, die die Aale in ihren kontinentalen Lebensräumen aufnehmen und die dann vom Mutterfisch auf die Eier übergehen, könnten den Fortpflanzungserfolg der Aale beeinträchtigen und somit ein Faktor für den beobachteten Rückgang der Population sein.“ Zusätzlich machen Flussverbauungen, Fischerei und Parasiten dem Europäischen Aal das Überleben schwer.

Die molekularen Prozesse, die mit dem dramatischen Körperumbau während der Wanderung und Reifung einhergehen, waren in dieser Tiefe bislang nicht bekannt. Ihre Ergebnisse haben die Forscher in der renommierten amerikanischen Fachzeitschrift PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America) veröffentlicht.

Quelle: Freese et al. (2019): Bone resorption and body reorganization during maturation induce maternal transfer of toxic metals in anguillid eels.

-pm-

Computertomografische Ansichten von Wirbelkörpern von Aalen verschiedener Reifestadien und 'Calcium maps' (Darstellung des Mineralien-Gehalts; rot: hoch, blau: gering). Bild: Freese et al.
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