Leuchtende Amphibie: Der erste Frosch mit Fluoreszenz

Genforscher haben Mäusen, Fliegen und schon manch anderem Getier zu Forschungszwecken Fluoreszenzgene eingesetzt. Allerdings nutzen Tiere Fluoreszenz auch natürlicherweise, wie es Biologen bisher vor allem bei Fischen oder Meeresschildkröten beobachten konnten: Angestrahlt von Licht kurzer Wellenlänge wie etwa Blau geben die Tiere mithilfe spezieller Farbstoffe Licht einer größeren Wellenlänge, etwa Rot, ab. An Land galt bislang der Papagei als einziges Wirbeltier mit fluoreszierenden Eigenschaften. Jetzt aber berichten Forscher von der Universität Buenos Aires im Fachblatt PNAS, dass zumindest eine der rund 7600 bekannten Amphibienarten ebenfalls fluoresziert — der südamerikanische gepunktete Baumfrosch Hypsiboas punctatus.

Frösche im Urwald mit Schwarzlicht fangen

Das Forscherteam um Julián Faivovich entdeckte, dass die mit einer durchsichtigen Haut versehenen Frösche blaugrün schimmern, wenn sie mit ultraviolettem Licht von 450 bis 470 Nanometer Wellenlänge angestrahlt werden. "Wenn wir die Frösche mit Schwarzlicht beleuchteten, dann war eine starke blaugrüne Lumineszenz zu sehen, so dass die Frösche in der Nacht gut zu sehen waren, als wir sie in der Nähe von Santa Fe in Argentinien sammelten", sagt María Gabriela Lagorio, Biochemikerin im Team von Faivovich.

©  C. Taboada, PNAS

Eigentlich hatte der Herpetologe Carlos Taboada von der Universität Buenos Aires, der im Rahmen seiner Doktorarbeit Amphibien-Farbstoffe untersucht, aufgrund der Biliverdin-Pigmente des Frosches nur ein unscheinbare rote Fluoreszenz erwartet, wie sie Farbstoffe öfter zeigen. Ursache für die überraschend starke, biologisch relevante Fluoreszenz sind offenbar zwei Farbkristalle, die in der Lymphflüssigkeit und den Hautdrüsen der Tiere vorkommen, von den Forschern Hyloin-L1 und -L2 genannt.

Fluoreszenz macht Restlicht im UV-Bereich erkennbar

Die Fluoreszenz scheint dafür zu sorgen, dass die dämmerungs- und nachtaktiven Tiere ihre Artgenossen auch noch im Zwielicht oder mondbeschienenen Nächten sichten können. Die Fluoreszenzkristalle wandeln das Licht ultravioletter Wellenlänge in solche Wellenlängen um, die von den Fröschen besser wahrgenommen werden, so Norberto Peporine Lopes von der Universität Sao Paulo in Brasilien, ebenfalls Teil von Faivovichs Team. In Vollmondnächten betrage der Anteil der Fluoreszenz am wahrnehmbaren Licht etwa 18 Prozent und sogar rund 30 Prozent in der Dämmerung. Das sei hell genug, damit sich die Tiere noch erkennen.

© C. Taboada / PNAS

Außerdem liege die Wellenlänge des Fluoreszenzlichts genau in dem Spektralbereich, den die Lichtrezeptoren der Frösche gut wahrnehmen können. Das schließen die Forscher zumindest aus Forschungen am Grünen Baumfrosch Hyla cinerea, dessen Sehsinn besser untersucht ist als der des verwandten H. punctatus. "Es wäre interessant und sehr wichtig herauszufinden, ob die Lichtrezeptoren von Raubtieren, die den Fröschen gefährlich werden können, für diese Fluoreszenz auch empfänglich sind oder nicht", sagt Lagorio. Für das Paarungsverhalten scheint die Fluoreszenz keine Rolle zu spielen, da sowohl Männchen als auch Weibchen fluoreszieren.

Noch mehr Fluoreszenz-Frösche vermtutet

Grundvoraussetzung für den Fluoreszenz-Effekt ist die durchsichtige Haut. Nur so gelangt genug UV-Licht in die Unterhaut, wo die Kristalle sitzen, und umgekehrt genug Fluoreszenzlicht nach außen. Da es in den sieben Froschfamilien einige gibt, die wie der südamerikanische Baumfrosch durchsichtige Haut und Farbkristalle im Bauchgewebe, der Lymphe und in den Hautdrüsen haben, vermuten die Forscher, dass es noch mehr fluoreszierende Frösche geben könnte. "Es gibt 250 weitere Baumfroscharten, die ähnlich durchsichtige Haut wie H. punctatus haben und möglicherweise Fluoreszenz zeigen könnten", sagt Lagorio. Allerdings seien diese Frösche nicht unbedingt verwandt, so dass sich die Fluoreszenz-Eigenschaft womöglich mehrfach in der Evolution der Frösche entwickelt haben könnte.