Wie passt sich das Gleichgewichtsorgan von Wirbeltieren an Schwerelosigkeit an?



Schweresteinchen einer Buntbarschlarve, die sich normal verhält (links) und einer bewegungskranken Larve. Bei Letzterer ist das Calcium (rot) wesentlich ungleichmäßiger eingelagert als bei dem normal schwimmenden Fisch. Bild: Universität Hohenheim
Gleichgewichtsstörungen führen beim Menschen zu Bewegungskrankheiten, so genannten Kinetosen. Dazu zählen See-, Luft-, Reise- und besonders Raumkrankheit. Sie äußern sich in Orientierungsproblemen und Übelkeit. Um die Ursache von Kinetosen untersuchen zu können, werden Fische als Modellorganismen für Wirbeltiere herangezogen. Als solche nehmen sie die Schwerkraft ähnlich wahr wie Menschen. Und auch sie können unter Kinetose leiden. So schwimmen raumkranke Fische in Kreisen und taumeln um die eigene Körperlängsachse.

Die bisherigen Parabelflugexperimente der Wissenschaftler haben ergeben, dass ungleiche Otolithen (aus Kalk bestehende Schweresteinchen) in den Innenohren die Ursache solcher Bewegungskrankheiten darstellen. Bei normaler Erdschwerkraft wird diese Asymmetrie vom Gehirn ausgeglichen. Unter veränderter Schwerkraft - insbesondere Schwerelosigkeit - wird dieser Ausgleich noch für eine individuell unterschiedlich lange Zeitspanne aufrechterhalten. Dabei kommt es zu einem körperlichen Un-Gleichgewicht zwischen Gleichgewichtsorgan und Hirn. Dies führt zu einem Konflikt zwischen dem Sehsinn und der Schwerkraftwahrnehmung.

Nach mehreren Parabeln verhalten sich die Fische wieder normal; auch bei Menschen erfolgt eine solche Anpassung an die Schwerelosigkeit. Sehr wahrscheinlich kommt dabei dem Lichtsinn eine besondere Bedeutung zu: Wirbeltiere lernen, sich eher visuell zu orientieren, wenn die Schwerkraft nicht mehr genutzt werden kann, um sich im dreidimensionalen Raum zurecht zu finden.

Die Einlagerung von Kalk in die Schweresteinchen wird maßgeblich vom Hirn gesteuert. Beim Parabelflugexperiment wird untersucht, ob sich bei der Anpassung an die Schwerelosigkeit auch diese Mineralisierungsvorgänge im Gleichgewichtsorgan ändern. Unter anderem soll mit Calcium-Tracern untersucht werden, ob die Otolithen unter Schwerelosigkeit beziehungsweise mit steigender Anzahl von Parabeln zunehmend symmetrisch verkalken.


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