Stellen Sie sich vor, Ihre Arme kleben an fast allem, was sie berühren. Menschen müssen sich darüber nur in unglücklichen Fällen Gedanken machen, in denen es um verrückten Klebstoff geht. Man könnte jedoch annehmen, dass ein Tintenfisch unter zu stark anhaftenden Gliedmaßen leidet: Seine acht Tentakeln sind mit Hunderten von fühlbaren Saugnäpfen ausgekleidet, die ihre Form ändern und Nahrung wahrnehmen. Also, warum halten diese Arme nicht zusammen oder landen in Knoten?
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"Es ist überraschend, dass niemand diese Frage gestellt hat", sagt Guy Levy, ein Forscher im Labor des Kraken-Neurobiologen Benny Hochner an der Hebrew National University of Jerusalem. Das Problem, dass die Arme zusammenhalten und sich verknoten, mag aus menschlicher Sicht albern erscheinen. Aber für einen Tintenfisch ist es eine wichtige evolutionäre Leistung der Bewegungskontrolle.
Levy, Hochner und ihre Kollegen in den USA und Israel glauben, sie hätten herausgefunden, wie Kraken das machen. Laut ihrer Studie, die heute in Current Biology veröffentlicht wurde, erzeugt die Oktopushaut ein chemisches Signal, um die Saugnapfreflexe der Tentakel zu übersteuern. Jedes chemische Signal kann auch für den Tintenfisch einzigartig sein, wodurch verhindert wird, dass diese manchmal kannibalischen Organismen auch abgetrennte Teile ihrer eigenen Arme fressen.
Wissenschaftler interessieren sich für diese außerirdisch aussehenden Tiere, weil sie ähnlich wie Menschen große Gehirne haben. Diese Gehirne bestehen aus 200 Millionen Neuronen und sind in der Lage, Probleme zu lösen und sich zu merken (und sogar wichtige Fußballspiele vorherzusagen). "Das Verständnis der Weltanschauung eines Oktopus ist entscheidend für das Verständnis der Faktoren, die zur Entstehung eines großen Gehirns beitragen", sagt Jennifer Basil, Biologin am Brooklyn College von CUNY, die nicht an der Studie beteiligt war.
Das Oktopus-Nervensystem unterscheidet sich in wesentlichen Punkten von unserem: 300 Millionen periphere Neuronen erstrecken sich durch ihre Tentakelarme und erleichtern die Bewegung. Opposable Daumen sind großartig, aber diese Greif-Tentakeln geben den Tintenfischen Bewegungsfreiheit, so dass sie Nahrung auffangen, sich in kleinen Räumen verstecken und die Kameras von Tauchern stehlen können.
Die Saugnäpfe an den Tentakeln von Octopus vulgaris nehmen chemische und sensorische Signale auf, um potenzielle Lebensmittel im Wesentlichen zu schmecken. (Foto: © Ingo Arndt / Foto Natura / Minden Pictures / Corbis) "Der Tintenfisch hat die vollständige Kontrolle über seine Arme, aber die Kontrolle ist auf das Gehirn und die Arme verteilt, die bis zu einem gewissen Grad autonom sind", sagt Levy. Wenn also ein Krakenarm aus Versehen oder im Kampf mit einem Raubtier abgehackt wird, bleibt er ungefähr eine Stunde lang aktiv - und greift instinktiv nach allem, was er berührt, und hält es fest.
Aufgrund ihrer Autonomie sahen die Forscher amputierte Tintenfischarme als einen Weg, um zu versuchen, Fragen zu beantworten, wie diese kannibalischen Tiere ihre eigenen angebrachten (und nicht angebrachten) Arme von potenziellen Nahrungsmitteln erkennen.
Die Forscher amputierten zunächst in ihrem Labor einen Arm von gewöhnlichen Tintenfischen ( Octopus vulgaris ). „Dies ist kein traumatisches Ereignis für die Kraken“, erklärt Levy, der einen Großteil der Laborarbeiten mit seinem Kollegen Nir Nesher durchgeführt hat. "Sie verlieren oft Arme in der Natur und verhalten sich weiterhin normal, und der Arm wächst nach."
Die Forscher legten einen Tintenfisch und verschiedene Gegenstände - amputierte Arme, enthäutete Arme, Fisch, Garnelen und Petrischalen, die teilweise mit Tintenfischhaut bedeckt waren - in einen Tank und beobachteten, was passierte. Amputierte Arme hielten sich niemals an sich selbst fest oder ergriffen die Arme des lebenden Oktopus im Tank, umgingen stattdessen seine ehemaligen Nachbarsauger.
Die abgetrennten Arme hingen jedoch an den enthäuteten Tintenfischarmen und dem Plastikteil der Petrischalen. Die Forscher maßen die auf jedes Objekt ausgeübte Kraft und stellten fest, dass die Arme niemals eine Greifkraft auf die Haut ausübten. Welches Signal auch immer Saugnapfreflexe verhinderte, es musste von der Haut kommen.
Ein Tintenfisch reibt seine Arme über seinen frisch amputierten Arm, streichelt ihn, greift aber nicht nach der Haut. Der Oktopus fasst den Schlagarm nur an der Amputationsstelle, an der das Fleisch freiliegt, und hält es im Schnabel, ohne es zu essen. (Video: Current Biology, Nesher et al.) Krakenhaut ist unglaublich komplex; Es besteht aus farbverändernden Zellen, sogenannten Chromatophoren, zusammen mit chemischen Signalnetzwerken und Nervenzellen. Um zu testen, ob ein chemisches Signal vorhanden sein könnte, schmierten sie extrahierte Tintenfischhautsekrete und Fischhautsekrete auf verschiedene Petrischalen und legten sie mit den abgetrennten Armen in die Tintenfischtanks.
Die Kräfte, die von den abgetrennten Armen auf Petrischalen mit Krakenschlamm ausgeübt wurden, waren 10-mal geringer als bei einer normalen Petrischale und 20-mal geringer als bei einer Petrischale mit Fischschlamm. Offensichtlich übermittelte irgendeine Art von Hautchemikalie die Botschaft: "Tentakeln ab!"
Chemische Signale sind in der Biologie weit verbreitet, aber die Forscher stellen fest, dass dies das erste chemische Signal ist, das ein motorisches Verhalten auslöst, das nicht in die Befehlskette des Gehirns gelangt. Dieses Signal hindert die Kreatur nicht nur daran, sich in Knoten zu binden, sondern hindert das Tier wahrscheinlich auch daran, seine eigenen abgetrennten Arme zu fressen. In Panzertests hielten sich lebende Tintenfische manchmal auch an amputierten Armen fest, aber es war wahrscheinlicher, dass sie einen Arm packten und ihn wie Lebensmittel handhabten, wenn er ihnen nie gehörte.
Der Tintenfisch legt den Arm in den Mund und behandelt ihn wie Essen.Die chemischen Signale erscheinen für das Tier eindeutig, aber die Bestimmung, wie eindeutig jedes Signal ist, und die Festlegung des chemischen Rezepts erfordern weitere Untersuchungen. "Diese chemische Erkennung des Selbst, insbesondere in einem Organismus mit so frei geformten Anhängen, ist ein wesentlicher Bestandteil des Verständnisses, wie ein solches Tier funktioniert, weil es kein anderes Tier wie dieses gibt", sagt Basil.
Ihr einzigartiger Körper und ihr peripheres Nervensystem haben auch die Aufmerksamkeit von Biorobotikern auf sich gezogen. Eine Reihe von Labors auf der ganzen Welt versucht, einen Roboter mit weichem Körper auf der Basis eines Oktopus für Anwendungen von medizinischen Geräten zu entwickeln, um Patienten in Einrichtungen der Altenpflege zu bewegen. In diesem Fall arbeitet das israelische Labor mit einer europäischen Initiative namens STIFF-FLOP, die einen flexiblen Roboterarm entwickelt, der auf dem Tintenfischtentakel basiert, um bei weniger invasiven Operationen zu helfen.
"Ein Mechanismus wie der, den wir hier gefunden haben, kann den Ingenieuren eine große Hilfe sein", sagt Levy. Beispielsweise könnte man ein krakenarmartiges chirurgisches Werkzeug programmieren, um Hindernisse durch chemische Erkennung zu vermeiden, oder "wenn der Manipulator durch die Darmrohre kriechen muss, kann es so programmiert werden, dass die Darmwände nicht manipuliert werden", schlägt er vor.
Die Möglichkeiten scheinen unendlich. Vielleicht erforschen Octopus-Roboter eines Tages sogar die Tiefen unserer Ozeane… mit Tentakeln, die natürlich nicht zusammenhalten.
Korrektur: In einer früheren Version dieses Artikels wurde angegeben, dass das periphere Nervensystem des Oktopus 300 Nerven anstelle von 300 Neuronen enthält.
