Jahrhundertelang rätselten Wissenschaftler darüber, wie Vögel trotz fehlender Blutgefäße in ihrer Netzhaut klar sehen können – eine physiologische Besonderheit bei Wirbeltieren. Neue Forschungsergebnisse zeigen die Antwort: Die Netzhäute von Vögeln brauchen keinen Sauerstoff. Stattdessen ernähren sie sich extrem zuckerhaltig, eine Entdeckung, die unser Verständnis der neuronalen Funktion neu definiert.
Die sauerstofffreie Zone
Netzhäute sind normalerweise energiehungrige Gewebe, die durch Sauerstoff versorgt werden, der über Blutgefäße zugeführt wird. Allerdings ist die Netzhaut von Vögeln, insbesondere bei Arten wie Zebrafinken, ungewöhnlich dick und weist keinerlei solche Gefäße auf. Das bedeutet, dass die tiefsten Schichten der Nervenzellen keinen direkten Sauerstoff erhalten. Forscher der Universität Aarhus in Dänemark haben dies schließlich gemessen, indem sie Sauerstoffsensoren in die Augen lebender Finken implantiert haben. Die Ergebnisse bestätigten es: Diese Zellen arbeiten in einer sauerstofffreien Umgebung.
Ein Zuckerrausch: Die Rolle des Pecten
Wenn nicht Sauerstoff, was treibt diese Zellen dann an? Der Schlüssel liegt in der Glykolyse, einem Stoffwechselprozess, der Zucker zur Energiegewinnung ohne Sauerstoff abbaut. Die Glykolyse ist jedoch ineffizient und erfordert 15-mal mehr Glukose als der sauerstoffbasierte Stoffwechsel. Wie liefern Vögel also genügend Zucker?
Die Antwort ist das Pecten oculi – eine kammartige Struktur in Vogelaugen, die seit langem im Verdacht steht, Sauerstoff zu liefern. Neue Messungen zeigen, dass es überhaupt keinen Sauerstoff transportiert. Stattdessen pumpt das Pekten Glukose aggressiv in die Netzhaut, viermal mehr als die Gehirnzellen verbrauchen, um den Glykolyse-Motor am Laufen zu halten.
Warum das wichtig ist
Die Entdeckung ist eine neurobiologische Veränderung. Es beweist, dass einige Neuronen ohne Sauerstoff funktionieren können, ein Konzept, das früher als unmöglich galt. Diese Anpassung könnte sich trotz der metabolischen Kosten entwickelt haben, um die Sehschärfe bei Vögeln zu verbessern. Es wirft auch die Frage auf, warum Vögel sich für das Sehen auf einen derart ineffizienten Prozess verlassen, da dieser eine enorme Zuckeraufnahme erfordert.
Die Auswirkungen gehen über die Vogelbiologie hinaus. Wenn menschliche Zellen so manipuliert werden könnten, dass sie sauerstofffreie Bedingungen tolerieren, könnte dies zu Durchbrüchen bei der Behandlung von Erkrankungen wie Schlaganfall führen, bei denen Sauerstoffmangel zu Hirnschäden führt.
Die Ergebnisse unterstreichen, dass die Evolution häufig kontraintuitive Lösungen für physikalische Einschränkungen findet, und erinnern uns daran, dass die Entwürfe der Natur nicht immer so sind, wie sie scheinen.
