Landeszeitung Lüneburg: "Langschläfer werden häufiger betrogen" - Interview mit Prof. Dr. Michaela Hau vom Max-Planck-Institut

Lüneburg (ots) - Spätes Aufstehen ist gemütlicher, aber es
verringert auch den Fortpflanzungserfolg - zumindest wenn man eine
Kohlmeise ist. Forscher vom Max-Planck-Institut für Ornithologie in
Radolfzell und Seewiesen fanden zusammen mit Kollegen der North
Dakota State University heraus, dass Kohlmeisen-Männchen, die später
als ihre Artgenossen aufstehen, von ihren Weibchen öfter betrogen
werden. Prof. Dr. Michaela Hau: "Damit haben wir im Freilandversuch
den Beweis erbracht, dass die innere Uhr, jener Tagesrhythmus, der
die Lebensfunktionen von Organismen synchron zur Umwelt ablaufen
lässt, dem Individuum einen Vorteil bringt."

Für die innere Uhr wurden schon mehrere Taktgeber identifiziert:
vor allem die Sonne, aber auch soziale Vorgaben. Wie haben Sie
herausgefunden, wie die Evolution in dieses Räderwerk eingreift?

Prof. Michaela Hau: Wir haben uns der Mikro-Evolution gewidmet,
also die Frage gestellt, wie das Merkmal innere Uhr ausgeprägt sein
muss, um den Fortpflanzungserfolg der Meise zu erhöhen oder zu
verringern. Dabei zeigte sich, dass Langschläfer unter den männlichen
Kohlmeisen von ihren Weibchen häufiger betrogen werden und
entsprechend öfter keine eigenen, sondern Kuckuckskinder großziehen.
Kohlmeisen-Männchen, die später aufstehen, verbreiten ihre Gene
entsprechend seltener im Genpool, zählen in der Evolutionsbiologie
demnach zu den Verlierern.

Wie war Ihre Versuchsanordnung?

Prof. Hau: Das war ein Freiland-, kein Laborversuch über zwei
Jahre. Im März, vor der Legesaison, fingen wir die Kohlmeisen aus den
Nistkästen, nahmen ihnen Blut ab, um den Hormonstatus zu messen,
klebten ihnen einen winzigen, weniger als ein halbes Gramm schweren
Sender auf den Rücken, schoben der Kontrollgruppe ein wirkstofffreies
Implantat unter die Haut und der anderen eines, das mit Melatonin
versehen war, also einem Hormon, das den Tag-Nacht-Rhythmus steuert.
Das dauert nicht länger als zehn bis fünfzehn Minuten, dann wurden
die Vögel wieder zurück in ihren Nistkasten gesetzt und schliefen
weiter. Drei Antennen im Studienwald fingen die Radiosignale der
Sender ein, ein Empfänger zeichnete auf, ob die Vögel aktiv waren
oder schliefen. Die Menge des von uns implantierten Melatonins
veränderte den Tagesrhythmus nicht völlig, sondern verschob ihn
lediglich ein bisschen nach hinten.

Wann wird die normale männliche Kohlmeise wach?

Prof. Hau: Im März begannen die Männchen der Kon-trollgruppe etwa
22 Minuten vor Sonnenaufgang ihren Gesang im Morgengrauen. Die
Melatonin-Männer wurden dagegen zehn Minuten später aktiv. Diese
relativ geringe Zeitspanne reichte dem Weibchen zum Fremdgehen, die
Langschläfer zogen in ihrem Nest mehr fremden Nachwuchs groß.

Der frühe Vogel wird seltener betrogen. Müsste der Evolutionsdruck
nicht sogar auf eine Kohlmeise hinarbeiten, die gar nicht mehr
schläft?

Prof. Hau: (lacht) Theoretisch schon, aber in der Evolution zählen
immer Kosten-Nutzen-Rechnungen. Vielleicht gäbe es sogar einen Nutzen
für das einzelne Männchen, noch früher aufzustehen, aber die Kosten
des fehlenden Schlafes zu einer Zeit, in der weder die Weibchen wach
wären noch der Vogel fressen könnte, wären wohl zu hoch. Andere Arten
werden aber in der Tat sehr viel früher wach: die Nachtigall mitten
in der Nacht, die Lerche und die Amsel deutlich vor den Meisen.

Warum sind Forschungen an Kohlmeisen für Ihre Zwecke ideal?

Prof. Hau: Kohlmeisen sind sehr häufig, zudem kann man ihr
Verhalten und ihren Fortpflanzungserfolg sehr gut messen, weil sie -
im Gegensatz zur Amsel oder Nachtigall - gerne in Nistkästen brüten,
die die Populationsdichte für unsere Versuche erhöhen. Die Deckel
unserer Nistkästen lassen sich über ein Scharnier leicht öffnen und
mit einem kleinen Häkchen wieder schließen, so dass die Kästen ohne
große Störungen schnell kontrolliert und die für die
Vaterschaftstests nötigen Blutproben der Jungen entnommen werden
können.

Bei der Ko-Evolution von Blumen und Insekten ist nachvollziehbar,
dass die Biene die höchste Fitness aufweist, deren Zeitgeber synchron
zu den von ihr bevorzugten Blumen arbeiten. Wie kamen Sie zu der
Hypothese, dass auch die sexuelle Selektion von der inneren Uhr
beeinflusst sein könnte?

Prof. Hau: Unsere Hauptarbeitshypothese war noch einfacher,
nämlich festzustellen, ob es überhaupt evolutionäre Vorteile der
circadianen, d.h. inneren tagesrhythmischen Uhr gibt. Dafür gibt es
bisher nicht viele klare Beweise. Man weiß zwar, dass die innere Uhr
bei fast allen Lebewesen vorkommt und ihnen hilft, sich auf
regelmäßige Veränderungen der Umwelt, wie beispielsweise den
Sonnenuntergang, vorzubereiten. Aber welche Vorteile die innere
Tagesuhr ihrem Träger verschafft, war noch weitgehend offen. Die von
Ihnen angesprochenen Bienen-Versuche zeigten früh auf, inwieweit die
innere Uhr den Bienen zeitliches und räumliches Lernen ermöglichte -
sie also etwa behalten ließ, zu welcher Zeit die Zaunwinde zwölf
Meter nordöstlich ihre Blüten öffnete. Aber davon abgesehen gibt es
wenige im Freiland erbrachten Beweise, dass diese innere Uhr einen
Vorteil verschafft. Die meisten Ergebnisse zur inneren Uhr stammen
aus Laborversuchen, wo oft sämtliche äußeren Reize, die die Uhr
takten - wie der Tag-Nacht-Wechsel, entfernt werden. Oder die innere
Uhr wurde gleich komplett beseitigt, wie bei Versuchen einer
US-Kollegin, die die entsprechende Hirnregion von Tieren
verschiedener Hörnchenarten - wie Erdhörnchen oder Zieseln -
ausschaltete. Diese Tiere kamen in der Folge zu den falschen Zeiten
aus dem Bau bzw. lärmten zu den falschen Zeiten im Bau, so dass sie
Opfer von Fressfeinden wurden. Die Forscherin konnte so zwar zeigen,
wie wichtig eine funktionierende innere Uhr ist; solch invasive
Methoden haben aber den Nachteil, dass man nicht ausschließen kann,
dass der Eingriff noch mehr zerstört hat als nur den Taktgeber.

Insofern ist Ihr Ansatz sehr viel eleganter... Prof. Hau: ... wir
wollten die innere Uhr nicht zerstören, sondern nur leicht nachgehen
lassen.

Nun gibt es Tierarten, deren innere Uhr ausgestellt oder schwächer
geworden ist, etwa Höhlenfische, die in ewiger Dunkelheit leben, oder
Rentiere, die mit der Polarnacht klarkommen müssen. Dreht der Mensch,
speziell der in einem Lichtmeer lebende großstädtische Mensch, auch
an seiner Uhr?

Prof. Hau: Ja, das zivilisierte Leben des Menschen hat einen ganz
großen Einfluss auf seine innere Uhr. So bekommen wir heute viel zu
wenig Lichtinformationen. Die Zimmerbeleuchtung, der wir vor allem im
Winter über Stunden ausgesetzt sind, ist nicht stark genug, um unsere
innere Uhr zu synchronisieren. Auch an einem bedeckten Tag ist es
draußen sehr viel heller als in einem Zimmer. Wer sich also wenig
draußen bewegt, synchronisiert seine innere Uhr schlecht mit dem Tag
und sie beginnt, ungenau zu gehen. Schichtarbeiter leiden vermehrt
unter Schlaflosigkeit, geschwächtem Immunsystem bis hin zu
Depressionen.

Seit Anbeginn des Lebens agierte die Sonne als Taktgeber. Sind die
biochemischen Uhrwerke in den Zellen noch vor den genetischen
entstanden? Prof. Hau: Ich nehme an, dass dies Hand in Hand geschah,
denn ohne Rückbindung an die Gene hätte es nicht evolvieren können.
Eine mögliche Erklärung für die Entwicklung der Tagesrhythmik könnte
etwa darin liegen, dass sich frühe einzellige Organismen vor den
harten, DNA-schädigenden UV-Strahlen der Sonne schützen mussten und
von daher tagsüber tiefer im Urmeer abtauchten.

Entsteht beim Menschen evolutionärer Druck, dass die biochemische
Kaskade, die unsere Aktivitätsphasen einläutet, auch ohne den Faktor
Licht losgetreten werden kann? Prof. Hau: Gute Frage - das wäre aber
nur der Fall, wenn Menschen, die nur noch in Innenräumen leben, mehr
Nachkommen hätten als solche, die noch viel draußen sind. Zu vermuten
ist aber eher das Gegenteil, denkt man an die gesundheitlichen
Beeinträchtigungen, die jenen drohen, die unter Missachtung des
natürlichen Rhythmus leben und arbeiten. Der Reproduktionsfitness
kann dies schwerlich zuträglich sein. Andererseits unterliegt der
Mensch nur noch ganz wenig der natürlichen Selektion, weil er sich
seine eigene Umwelt geschaffen hat.

Von den Kohlmeisen lernen, heißt siegen lernen: Sollten Männer,
deren Biorhythmus später anspringt, nach Ihren Versuchsergebnissen
künftig den Wecker stellen, um Konkurrenten abzuwehren?

Prof. Hau: (lacht) Es ist nicht klar, inwieweit unsere Ergebnisse
direkt von Kohlmeisen auf den Mensch übertragen werden können.
Wahrscheinlich eher nicht. Wobei eine genau gehende innere Uhr
natürlich auch beim Menschen wichtig ist - so bereitet sie zum
Beispiel den Körper auf das Aufwachen und den damit verbundenen
Anstieg im Stoffwechsel vor, oder auf zu erwartende Essenszeiten und
Schlafzeiten.

Ist die innere Uhr des Individuums ein Diktator oder kann man mit
ihr verhandeln?

Prof. Hau: Selbstverständlich kann man mit ihr verhandeln, denn
die innere Uhr besitzt schon aufgrund ihrer natürlichen Ausstattung
Flexibilität. Die circadianen Rhythmen passen sich ständig
wechselnden Bedingungen an, etwa den unterschiedlichen Tageslängen in
den verschiedenen Jahreszeiten. Selbst den Dreh des modernen Menschen
an seiner inneren Uhr verkraftet sie relativ leicht. So macht uns der
Jetlag nach einem Flug über mehrere Zeitzonen zwar zu schaffen, doch
nach ein paar Tagen haben wir ihn überwunden. Die innere Uhr kann
sich umso leichter resynchronisieren, je aktiver man im Sonnenlicht
ist.

↔Das Interview führte

↔Joachim Zießler

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