NSF finanziert Forschung, um Geheimnisse von Garnelen aufzudecken, die in den Unterwasservulkanen der Tiefsee beheimatet sind

Von Angela Nicoletti

15. September 2022 um 11:20 Uhr

Einige Tiefseegarnelen, von denen angenommen wird, dass sie blind sind, legen weite Strecken zurück, um zu ihrem Zuhause zu gelangen – einem kochend heißen Abgrund auf dem Meeresgrund ohne Sonnenlicht, das für die meisten anderen Lebewesen giftig ist.

Jetzt hofft die FIU-Meereswissenschaftlerin Heather Bracken-Grissom – zusammen mit Tamara Frank, Professorin an der Nova Southeastern University, Sönke Johnsen, ordentlicher Professor an der Duke University und Jon Cohen, außerordentlicher Professor an der University of Delaware –, die Geheimnisse dieser seltsamen Garnelen aufzudecken.

Mit einem Zuschuss der National Science Foundation (NSF) in Höhe von 1,35 Millionen US-Dollar wird das Team modernste Technologie einsetzen, die in der Lage ist, sich dem erdrückenden Druck des Meeresbodens, auf dem die Garnelen leben, hinabzusenken, um sie und ihre Umgebung zu untersuchen. Mit der Finanzierung werden ein Postdoktorand sowie FIU-Studenten bei der Forschung unterstützt.

Alvinocaridid-Dekapodengarnelen oder Schwallgarnelen schwärmen zu den hydrothermalen Quellen des Ozeans. Die 1977 entdeckten und spärlich über mittelozeanische Rücken verteilten Schlote ähneln hohen schornsteinähnlichen Strukturen, die Wolken giftiger Chemikalien ausstoßen, die eine Temperatur von über 700 Grad erreichen.

Einige Arten von Schlotgarnelen drängen sich zu Tausenden an den Seiten dieser Schlote und bilden gespenstisch weiße Flecken. Es ist das Äquivalent, auf der Seite eines Vulkans zu leben.

Aber Garnelen werden dort nicht geboren. Als Larven können sie 300 bis 3.000 Fuß von den hydrothermalen Quellen entfernt leben.

„Es gibt viele Geheimnisse rund um diese Garnelen, etwa wie sie überhaupt die Lüftungsöffnungen finden“, sagte Bracken-Grissom. „Spielt das Sehen bei der Erkennung über kurze Entfernungen eine Rolle, und wie sind sie dort so erfolgreich? Wir werden hoffentlich einige dieser Fragen beantworten können.“

Dies ist Heather Bracken-Grissoms viertes großes NSF-Stipendium. Die Meeresevolutionsbiologin hat bahnbrechende wissenschaftliche Beiträge geleistet und ist bekannt für ihre Expertise in den Bereichen Evolution, Biodiversität und Schutz von Meerestieren und -pflanzen.

Als Schlotgarnelen in den 1980er-Jahren zum ersten Mal entdeckt wurden, dachte man, sie seien blind. Einige Arten haben keine typischen Augen, sondern eine Struktur, die wie große weiße Flügel auf ihrem Rücken aussieht – später stellte sich heraus, dass es sich um ein riesiges, auf dem Rücken verwachsenes Auge handelte. Andere Studien kamen jedoch zu dem Schluss, dass diese nicht funktionsfähig waren.

Das aktuelle Team ist nicht ganz überzeugt.

Frühere Schlotgarnelen wurden unter dem hellen Licht eines Tauchboots gesammelt, das wahrscheinlich zu grell für die empfindlichen Augen der Garnelen war und sie blind machen ließ. Daher werden die Forscher zunächst die visuellen Systeme der Garnelen untersuchen, um festzustellen, ob sie blind sind oder nicht. Dann wollen sie verstehen, ob die verschmolzenen Augen Licht wahrnehmen, um die Lüftungsschlitze zu lokalisieren.

„Ich wollte schon immer an diesen Garnelen arbeiten, seit ich die Papiere von vor 30 Jahren gelesen habe, die darauf hindeuteten, dass sie nicht funktionierende Augen hätten“, sagte Frank, der leitende PI an der Nova Southeastern University. „Ich kann einfach nicht verstehen, wie sie eine so gewaltige Metamorphose von gestielten Jugendaugen zu riesigen dorsalen Erwachsenenaugen durchlaufen konnten, um ein nicht funktionsfähiges Auge zu erzeugen.“

Ein besseres Verständnis der Sehkraft der Schlotgarnelen könnte auch die Tür zu anderen spannenden Innovationen öffnen, etwa zu extrem empfindlichen Lichtrezeptoren, und sogar als Modell für Kamerasysteme bei schlechten Lichtverhältnissen dienen – ähnlich wie die Optik der Hummeraugen als Vorbild diente Entwurf eines hochempfindlichen Röntgenteleskops.

Ein weiteres Ziel dieses Projekts ist die Suche nach neuen Biolumineszenzquellen rund um hydrothermale Entlüftungssysteme, die noch nie zuvor dokumentiert wurden.

Die Forscher werden sich auf ein ferngesteuertes Fahrzeug (ROV) verlassen, das vom Schiff aus gesteuert werden kann, um die Entlüftungsöffnungen zu erreichen und die Garnelen und Biolumineszenz zu erkunden. Das ROV ist im Wesentlichen ein riesiger Roboter und wird Proben und hochauflösende Videos sammeln. Dabei kommen spezielle Methoden zum Einsatz, die das Team im Laufe der Jahrzehnte entwickelt hat, um Tiefseearten zu sammeln, ohne sie zu blenden.

„Es ist ein Lebenstraum von mir, diese Lebensräume zu erforschen. Seit ich in der Graduiertenschule war und von diesen seltsamen, blinden Garnelen an den Schloten erfahren habe, wollte ich sie erforschen“, sagte Bracken-Grissom. „Jetzt bin ich hier, all die Jahre später – und ich werde es tatsächlich tun.“

Das Forscherteam, das sich Bracken-Grissom anschließen wird, war mit ihr auf anderen aufregenden, historischen Missionen – beispielsweise als sie 2019 das erste Video eines Riesenkalmars in US-Gewässern aufgenommen haben.

Diese Auszeichnung ist Bracken-Grissoms viertes großes NSF-Stipendium. Bracken-Grissom hat bahnbrechende wissenschaftliche Beiträge geleistet und ist für ihre Expertise in den Bereichen Evolution, Biodiversität und Schutz von Meerestieren und -pflanzen bekannt. Sie ist stellvertretende Direktorin der Abteilung Küstenlinien und Ozeane am FIU Institute of Environment und leitet außerdem das Crustacean Genomics and Systemics Lab (CRUSTOMICS).