Er ist berühmt für seine bizarre Schlagkraft: Der Zitteraal verpasst seinen Opfern Elektroschocks mit Hunderten von Volt. Für „Spannung“ sorgt im Amazonas-Becken aber offenbar nicht nur eine Zitteraal-Art, haben Forscher nun aufgedeckt: Es gibt drei, zeigen ihre Untersuchungen. Darunter ist nun auch der neue König der Biovoltaik: Der Zitteraal Electrophorus voltai schlägt mit der Rekordspannung von bis zu 860 Volt zu, haben die Biologen festgestellt.
Lange bevor der Mensch die Elektrizität für sich entdeckt hat, entwickelte die Evolution bereits Konzepte mit „Potenzial“: In unterschiedlichen Lebensräumen der Welt nutzen bestimmte Fischarten Spannungsfelder und Stromstöße für unterschiedliche Zwecke. Sie können dem Beutefang, der Verteidigung, Navigation und Kommunikation dienen. Erzeugt wird die Spannung durch abgewandelte Muskelzellen unter der Haut – die sogenannten Elektrozyten. Einige Vertreter der Biovoltaik-Gemeinde erreichen ein beachtliches Potenzial – als die unangefochtenen Rekordhalter gelten dabei die Zitteraale. Bei diesen bis zu 2,5 Meter langen Fischen bildet der Kopf den Plus- und das Körperende den Minuspol. So können sie Hunderte von Volt Spannung aufbauen und damit heftige Stromstöße durch ihre Opfer jagen. Es ist bekannt, dass sie sogar größere Tiere und auch Menschen paralysieren können.
Von wegen nur eine Art
Bisher ging man davon aus, dass es nur eine Zitteraal-Art gibt, die sich durch die Gewässer der Amazonasregion schlängelt: Electrophorus electricus. Doch in Anbetracht des enorm großen und vielfältigen Verbreitungsgebiets waren Zweifel angebracht: Ist bisher vielleicht nur nicht aufgefallen, dass es mehrere Arten gibt? Um dieser Frage nachzugehen, hat nun ein internationales Forscherteam um David de Santana von der Smithsonian Institution in Washington DC insgesamt 107 Zitteraale aus verschiedenen Regionen genetisch und morphologisch untersucht.
Wie die Forscher berichten, fielen ihnen auf den ersten Blick keine äußeren Merkmale auf, die eine unterschiedliche Artzugehörigkeit vermuten ließen. Doch die Untersuchungen des Erbguts der 107 Fischer ergaben ein anderes Bild: Aus den genetischen Unterschieden geht klar hervor, dass die Tiere drei verschiedenen Arten zuzuordnen sind, sagen die Wissenschaftler. Nach diesem Befund schauten sie dann noch einmal genau hin und stellten dann auch subtile körperliche Unterscheide zwischen den drei Arten fest: Jede besitzt demnach ihre eigene Schädelform, spezielle Merkmale der Brustflossen und eine bestimmte Anordnung der Poren auf der Körperoberfläche.
Jede der drei Zitteraal-Arten hat auch ihre eigene geografische Verteilung, berichten die Forscher. Der lange als einzige Spezies geführte Electrophorus electricus scheint auf dem Hochland des Guyana-Schildes verbreitet zu sein – einer geologischen Formation, in der klares Wasser über Stromschnellen und Wasserfälle stürzt. Electrophorus voltai, eine der beiden neu entdeckten Arten, lebt weiter südlich auf dem Brazilian Shield – einer ähnlichen Hochlandregion mit klarem Wasser. Die dritte Art, Electrophorus varii, schlängelt sich hingegen durch die trüben, langsam fließende Tieflandgewässer der Amazonasregion.
E. voltai hat den stärksten Elektro-Hammer
Wie die Forscher durch Messungen an den Fischen in freier Wildbahn feststellten, unterscheiden sich die drei Arten auch in ihrem elektrischen Potenzial: Der Spitzenreiter ist demnach E. voltai mit bis zu 860 Volt Spannung. Dies macht die Art nun zum stärksten aller bekannten bioelektrischen Generatoren, sagen die Forscher. Platz zwei nimmt nun E. electricus mit seinen bisher bekannten 650 Volt ein. Das Schlusslicht bildet E. varii mit 151 bis 572 Volt. Wie die Wissenschaftler erklären, ist die schwächere Spannung wohl darauf zurückzuführen, dass diese Art in vergleichsweise mineralreichem und damit leitfähigem Wasser lebt. Somit reicht dort weniger Spannung aus, um Opfern einen heftigen Schlag zu verpassen.
Anhand der genetischen Vergleiche konnten die Forscher auch Rückschlüsse auf die Entwicklungsgeschichte der drei Zitteraal-Arten ziehen. Es zeichnet sich demnach ab, dass vor etwa 7,1 Millionen Jahren zunächst eine Aufspaltung in zwei Gruppen erfolgte, von der die eine schließlich zu E. varii führte. Die zweite Gruppe trennte sich dann vor 3,6 Millionen Jahren in die Linien von E. voltai und E. electricus auf, erklären die Wissenschaftler.
Ihnen zufolge bietet die zuvor übersehene Vielfalt nun auch die Möglichkeit, die bioelektrischen Fähigkeiten der Zitteraale genauer zu erforschen. Da sich die drei Arten bereits vor vergleichsweise langer Zeit auseinanderentwickelten, haben sie möglicherweise einzigartige Systeme für die Elektrogenese hervorgebracht. Besonders in den Fokus rückt dabei nun E. voltai: “Dieser Zitteraal könnte besondere Enzyme und Verbindungen entwickelt haben, die für die Medizin interessant sind oder neue Technologien inspirieren könnten”, sagt de Santana abschließend.
Quelle: Smithsonian, Fachartikel: Nature Communications, doi: 10.1038/s41467-019-11690-z
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