Superhirne auf acht Beinen

Auf den ersten Blick ist nichts zu erkennen im Aquarienbecken der Wilhelma, Stuttgarts zoologisch-botanischem Garten. Dann auf einmal: ein langer, schlanker Arm, der sich im Wasser windet. Er rollt sich ein und wieder auf und schlängelt sich langsam vorwärts. Dann zieht er sich wieder zurück, zu den anderen sieben Armen. Gemeinsam stoßen sie den sackartigen dunkelbraunen Körper von der Wand ab. In einer eleganten Bewegung schwebt Krake Ferdinand, zu seiner vollen Länge von 50 Zentimetern ausgestreckt, auf die Scheibe des Aquariums zu. Dabei wechselt seine Hautfarbe von dunkelbraun zu schmutzig weiß. Die schwarzen Augen sind neugierig auf den Besucher gerichtet. Lässt dieser Blick auf eine in den Tiefen des Meeres verborgene Intelligenz schließen?

Die Idee, dass Kraken intelligent sind, gibt es noch nicht lange. Fasziniert hat Oktopus (griechisch: „der Achtfüßige”) die Menschheit aber schon seit Homer. Im 7. Jahrhundert v. Chr. beschrieb er den Kopffüßer in seiner Odyssee als vielarmiges Seeungeheuer: Mit seinen Armen angele der Krake Seeleute aus vorbeifahrenden Schiffen. Einige Jahrhunderte später wurde dem achtarmigen Weichtier, das zu den Tintenfischen gehört, in Seefahrerlegenden die Eigenschaft zugeschrieben, ganze Schiffe zu versenken.

VERSPIELT UND LERNFÄHIG

Doch das Bild hat sich in den vergangenen Jahrzehnten gewandelt. „Ich glaube, dass Kraken intelligente Tiere sind”, meint Marie-Therese Nödl, Diplombiologin und Doktorandin am Department für theoretische Biologie der Universität Wien. In den letzten Jahren haben Studien immer wieder überraschende Ergebnisse über die wirbellosen Tiere ans Licht gebracht. „Kraken zeigen Spielverhalten und können durch Beobachtung von Vorbildern lernen”, sagt Nödl.

Doch Oktopusse können auch ohne Vorbild lernen. Das hat die Psychologin Jennifer Mather von der University of Lethbridge im kanadischen Alberta gemeinsam mit einem Kollegen 2010 unter Beweis gestellt. Dazu setzten die beiden Einsiedlerkrebse in durchsichtige Plastikdosen mit Schraubverschluss und präsentierten diese „Beute” zwölf Versuchskraken an fünf aufeinanderfolgenden Tagen. Wenn die Tiere ihre Beute nicht nur sehen konnten, sondern die Dose auch kräftig nach Futter roch – die Forscher hatten sie mit Heringsschleim eingerieben –, zeigte sich ein deutlicher Lerneffekt: Den Kraken gelang es fast immer, das Gefäß innerhalb einer Stunde zu öffnen. Und: Die Zeit, die sie zum Öffnen der Dose benötigten, verringerte sich von durchschnittlich 41 Minuten am ersten Tag auf 15 Minuten am dritten. Ferdinand kann da mithalten. Neben seinem Becken steht geschrieben: „Für unseren Oktopus ist es kein Problem, ein Glas mit Schraubdeckel zu öffnen, um an Futter zu kommen.”

FAST WIE EIN WIRBELTIER

Lernfähigkeit und Gedächtnis der Kraken sind so komplex, dass sie darin mit modernen Wirbeltieren vergleichbar sind. Laut Binyamin Hochner, Neurophysiologe von der Hebrew University of Jerusalem, ist dafür wahrscheinlich eine bestimmte Region im Krakengehirn verantwortlich: Im Vertikallappen des Oktopus sind die Neuronen auffallend ähnlich organisiert wie die des Hippocampus in einem Wirbeltiergehirn. Das entdeckte Hochner im Jahr 2010. Der Hippocampus ist bei Wirbeltieren die Schaltzentrale für Lernen und Gedächtnis.

„Unabhängig vom Lernen ist der Oktopus einzigartig, weil er so interessiert und neugierig ist”, sagt Michael Kuba, ein Wiener Verhaltensbiologe, der mit Hochner zusammenarbeitet. Schon Aristoteles hatte dieses Verhalten bei den Kraken beobachtet, doch er hielt es für ein Zeichen von Dummheit: Der unvorsichtige Krake geht den Fischern leicht ins Netz. Kuba dagegen sieht die Neugier völlig anders: „Für ein solches Verhalten ist eine Grundausstattung an potenzieller Intelligenz nötig, genauso wie ausreichend Speicherkapazität im Gehirn.”

HILFREICHE PSEUDOGELENKE

Ein leistungsfähiges Nervensystem benötigen die Wirbellosen schon deshalb, weil sie einen weichen Körper bewegen müssen. Ihr Körper besitzt keinen einzigen Knochen. Somit können sie die acht Arme in alle Himmelsrichtungen bewegen. Bei Armen mit Gelenken wäre die Beweglichkeit dagegen eingeschränkt. „Kraken haben eine endlose Menge an Freiheitsgraden”, sagt Kuba. Daher hätten die Wirbellosen eine komplett andere Körperkontrolle als ein Wirbeltier und müssten auch eine andere Leistung des Nervensystems erbringen.

Die Bewegungen von Ferdinand wirken auf den ersten Blick unkoordiniert. Ein Arm ringelt sich auf und wieder ab, ein zweiter greift über einen dritten hinweg nach vorne und saugt sich auf dem Untergrund fest. Die hinteren Arme scheinen vergessen zu sein und schweben frei im Wasser. Dann wieder suchen sie nach Halt. Doch bei genauerem Hinschauen ist zu erkennen, dass das clevere Kerlchen Biegungen in seinen Armen formt. „ Kraken bilden Pseudogelenke, um ihre Bewegungsabläufe zu vereinfachen”, deutet Kuba die Beobachtung. Diese Methode nutzen die Tiere beispielsweise, um Futter zu ihrem Schlund zu führen: Sie halten Teile des Arms steif, um das künstliche Gelenk zu erzeugen.

VERTRAUTE OPTIK

Ein Problem ist allerdings, dass die verschiedenen Sinnesleistungen, die bei einer Bewegung des Oktopus zusammenwirken, weniger stark verschaltet sind als bei einem Wirbeltier. Denn drei Fünftel der gesamten Nervenzellen des Oktopus stecken in seinen Armen. „Um diese Informationen zu verarbeiten, ist viel mehr zentrale Integrationsleistung nötig”, erklärt Kuba. Aber er betont auch, dass dies eine menschliche Interpretation sei. „Vielleicht sind wir es, die kompliziert sind?”, scherzt er.

Worin sich Menschen von den cleveren Kraken kaum unterscheiden, ist die optische Wahrnehmung. Obwohl die beiden Spezies evolutionär nicht miteinander verwandt sind, ist ihre Sehleistung sehr ähnlich. „Das Pax 6-Gen spielt bei der Augenentwicklung der Wirbeltiere eine Rolle und scheint bei Wirbellosen eine annähernd gleiche Funktion zu haben”, erklärt Marie-Therese Nödl. Das Gen sei auf einen gemeinsamen Vorläufer zurückzuführen und habe in unterschiedlichen Spezies eine ähnliche oder sogar die gleiche Funktion.

So ist es auch nicht weiter verwunderlich, dass Krake Ferdinand den Zeigefinger vor der Scheibe aufmerksam beobachtet. Schließlich folgt er ihm neugierig, indem er sich an der Scheibe festsaugt und dort entlang wandert. Immer wieder streckt er interessiert einen seiner schlanken Fangarme aus, als wolle er nach dem Zeigefinger greifen, woran ihn das Glas des Aquariums hindert. „Der Mensch scheint vom Oktopus eine Antwort zu bekommen” , sinniert Isabel Koch, Zoologin in der Wilhelma. Durch die neugierige Reaktion des Kraken entsteht sofort ein Draht zwischen Mensch und Tier.

KOKOSNUSSSCHALE ALS HAUS

Michael Kuba warnt allerdings davor, dem Oktopus allzu viel Intelligenz zuzuschreiben. Aber auch der Verhaltensbiologe traut Kraken viel zu, etwa, dass sie in der Lage sind, ihre Handlungen zu planen. 2009 beschrieben britische und australische Forscher in einer Studie, wie Kraken vor Sulawesi halbe Kokosnussschalen einsammelten. „Sie haben sie mitgenommen, um sie als Behausung zu benutzen”, bestätigt Isabel Koch. Im Lebensraum der Kraken gibt es sonst wenig Verstecke.

Kein Wunder, dass einige Forscher bei den Oktopussen sogar von einem „Bewusstsein” sprechen. Bewusstsein sei schwer zu definieren, sagte Jennifer Mather dem britischen Wissenschaftsmagazin „New Scientist”. Doch wenn ein Tier eine Vorstellung davon habe, wie es sich im Raum bewegt, und abhängig von Erfahrungen und der aktuellen Lage Entscheidungen treffen könne, dann habe es den Bewusstseinstest doch wohl mit Bravour bestanden. Kuba hingegen ist der Ansicht: „In der Bewusstseinsforschung ist vieles Meinung und Spekulation.” Der Begriff sei stark auf den Menschen und dessen Sprache gemünzt. „ Daher ist es auch schwer, Bewusstsein bei einem Tier ohne Sprache nachzuweisen.”

Die Entscheidungsfindung aber kann erforscht werden. Daher hat Kuba gemeinsam mit Kollegen versucht zu klären, ob Oktopusse bei der Auswahl von Teilen für den Bau eines Unterschlupfs eine bewusste Entscheidung treffen können. Sie boten den Tieren verschieden geformte Bauteile an. „Wir wollten wissen, ob sie erkennen, welche Teile besser passen.” Doch die sechs Kopffüßer hätten in dem Test sehr schlecht abgeschnitten. Eine bewusste Entscheidungsfindung sei nicht erkennbar gewesen.

Kuba weist darauf hin, dass die bisherigen Erkenntnisse fast ausschließlich aus Beobachtungen stammen und nicht aus Experimenten. „Es ist nicht klar, ob bei den beobachteten Handlungen alles geplant war oder nicht.” Oktopusse würden gerne etwas mitnehmen – einfach so. „Bei uns trägt jeder zweite Krake einen Stein mit sich herum”, erzählt Kuba. Er erklärt sich das damit, dass die Weichtiere meist auf Schlammböden leben, wo ein Stein eine Art Luxusobjekt darstellt. Koch dagegen glaubt, das Einsammeln und Mitnehmen der Kokosnussschalen sei vorausschauendes Handeln. Bisher hat man den gezielten Gebrauch von Objekten, etwa von Werkzeug, nur bei Wirbeltieren beobachtet. Übrigens: Auch Ferdinand steht auf Handwerkszeug – wenn auch nur zum Spielen. „Wenn sein Becken geschrubbt wird, kommt er an und nimmt sich den Schrubber, um sich damit zu beschäftigen”, erzählt Koch.

Die Biologin weiß: Der Oktopus will gefordert werden. „Wenn man ihn nicht jagen lässt oder es ihm nicht schwer macht, an sein Futter zu kommen, dann frisst er nicht mehr und beißt sich die Arme ab.” Bei Langeweile siecht der Oktopus dahin. Daher sind die Pfleger stets gefordert. „Sie müssen sich überlegen, wie sie ihn beim Füttern angemessen beschäftigen”, sagt Koch. Zum Beispiel mit Muscheln, die nicht leicht zu knacken sind und ein wenig „ geistigen” Anreiz bieten, um das Krakengehirn in Schwung zu halten.

DENKEN MIT KOPF UND ARMEN

Dieses Gehirn ist nicht aus einer Kette von Nervenknoten aufgebaut, die entlang des Körpers verlaufen – wie normalerweise bei Weichtieren –, sondern es sitzt zentralisiert im Kopf. In den Armen des Kraken gibt es zusätzliche Nervenknoten. Sie können einfache Bewegungsabläufe autonom steuern. Sind die Bewegungen aber komplexer, innerviert das Gehirn die Armbewegungen, erläuterte Hochner 2011 im Journal „Landes Bioscience”. Das ist zum Beispiel der Fall, wenn ein bestimmter Arm bevorzugt wird, um eine Aufgabe zu lösen.

Ebenfalls beeindruckend: „Die Größe des Gehirns entspricht der von Wirbeltieren”, erläutert Nödl. Nach ihrer Schätzung enthält es etwa 300 Millionen Neuronen. Hochner schreibt von 170 Millionen Neuronen im Gehirn und 300 Millionen Neuronen in den Armen. Worin sich beide Wissenschaftler einig sind: Das Krakengehirn ist lateralisiert wie das menschliche Gehirn. Das heißt, es besteht aus zwei Hälften, die über ein Nervenbündel miteinander verbunden sind. Die einzelnen Hälften sind nochmals in mehrere spezialisierte Lappen aufgeteilt. Auch das Wirbeltiergehirn besitzt für verschiedene Funktionen und Aufgaben eine räumliche Spezialisierung. Diese Regionen sind beim Wirbeltier gefaltet. Bei Kraken sind manche Regionen ebenfalls gefaltet, um eine größere Oberfläche und damit mehr Gehirnleistung zu erzeugen, berichtet der „New Scientist”.

Ein wesentlicher Unterschied besteht allerdings im Aufbau der Neuronen: „Dem Nervensystem der Weichtiere fehlt Myelin”, erklärt Nödl. Das ist eine Isolierschicht um die Nervenfasern von Wirbeltieren. Sie ermöglicht eine schnellere Weiterleitung der elektrischen Impulse im Nervensystem. „Bei Kraken ist stattdessen der Durchmesser der Nervenfasern vergrößert, um denselben Effekt zu erzielen.”

Warum gerade Kraken ein solches Gehirn entwickelt haben, ist noch unklar. Doch es gibt Vermutungen: „Mit dem Auftauchen der Fische bekamen die Oktopusse große Konkurrenz”, sagt Nödl. Bis vor 400 Millionen Jahren waren die Tintenfische eine dominierende Gruppe in den Weltmeeren, sie durchstreiften als Räuber die offene See. Als sich dann die Fische entwickelt hatten, starben viele Weichtiere aus. Nur einige Gruppen, deren Körperbau sich gut genug an die neue Konkurrenz anpasste, konnten überleben – dank schnellerer Fortbewegung, besserer Sinnesorgane und größerer Gehirne.

Gerade aufgrund seines Gehirns ist der Krake ein gutes Studienobjekt. „Fundamentale Grundprinzipien, etwa die Auswirkung von Schlaf auf die Gedächtnisleistung, können mit seiner Hilfe geklärt werden”, meint Kuba. Er hofft, gemeinsam mit Hochner durch einen Vergleich des Verhaltens von Wirbellosen und Wirbeltieren diese Prinzipien zu finden.

Bei einem anderen Weichtier, der Meeresschnecke Aplysia („ Seehase”), ließ sich bereits anhand der Nervennetze klären, wie Lernen auf zellulärer Ebene funktioniert. Der aus Österreich stammende Neurowissenschaftler Eric Kandel erhielt für diese Forschungen im Jahr 2000 den Nobelpreis.

HIRNFORSCHUNG KABELLOS

Trotzdem warnt Kuba vor direkten Vergleichen: „Ob das Gehirn des Menschen genauso funktioniert wie das eines Wirbellosen, können wir nicht sagen.” Die Forschung über die kognitiven Fähigkeiten von Kraken steckt noch in den Kinderschuhen. Eine große Schwierigkeit dabei ist, dass Kraken kein Skelett haben und es damit keine Knochen gibt, an denen die Forscher Geräte für neurophysiologische Tests anbringen können. „Oktopusse können die Kabel vom Kopf abnehmen und sie zerstören”, bedauert Kuba.

Doch bald wird es möglich sein, Untersuchungen am Krakengehirn kabellos durchzuführen: „Eine Lösung wird gerade entwickelt.” Bis es so weit ist, macht Kuba weiter Verhaltensexperimente. So versuchte er jüngst herauszufinden, ob Oktopusse mittels ihres Tastsinns lernen können. Zu diesem Zweck setzte er die Weichtiere in ein Y-förmiges Röhrenlabyrinth. Darin mussten die Kopffüßer ihren Weg finden, indem sie das Plexiglas des Labyrinths untersuchten, das unterschiedlich lange und breite Rillen aufwies. Da das Plexiglas transparent war, konnten Kuba und seine Mitarbeiter beobachten, wie der Oktopus die Vertiefungen mit seinen Saugnäpfen untersuchte. „Er war in der Lage, eine Unterscheidung zu treffen”, deutet Kuba die ersten Ergebnisse. Ob das Tier dabei spezielle Arme bevorzugt, steht noch nicht fest.

Währenddessen schwimmt Ferdinand, erschöpft vom Herumtollen in seinem Schaubecken, zu einem Stein. Dort lässt er sich niedersinken. Seine Tentakel baumeln scheinbar kraftlos herab, vereinzelt ringeln sie sich in der Wasserströmung. Dann fallen Ferdinand die Augen zu, und er schläft ein. Ob das Weichtier aus einer 300 Millionen Jahre alten Familie wohl träumen kann? ■

TABEA OSTHUES studiert Wissenschaftsjournalismus in Darmstadt. Den Kraken Ferdinand lernte sie während ihres bdw-Praktikums kennen.

von Tabea Osthues