Streifenmuster bei Tieren

Fische entstehen nicht direkt aus befruchteten Eiern, sondern durchleben nach dem Schlüpfen ein Larvenstadium, das mit der Metamorphose zum Fisch endet. Die Arbeitsgruppe der Nobelpreisträgerin Christiane Nüsslein-Volhard, Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie in Tübingen, untersucht die Wandlungsprozesse vom Embryo zum Fisch beispielhaft am Zebrafisch und hat nun aufgeklärt, wie dessen Streifenmuster zustande kommt. Es war bereits bekannt, dass der Fisch drei Pigmentzelltypen besitzt: gelbe Xanthophoren, schwarze Melanophoren und silbrige bis blaue Iridophoren. Die Tübinger Forscher markierten deren Vorläuferzellen in Zebrafischlarven mit fluoreszierenden Substanzen und beobachteten mithilfe eines speziellen Mikroskops wochenlang deren Entwicklung, Vermehrung und Ausbreitung.

Die Ergebnisse in Kürze: Die Xanthophoren stammen von Vorläuferzellen am Rücken; sie werden als erste ausgebildet und vermehren sich direkt nach der Metamorphose in der oberen Hautschicht. Erst danach erscheinen die Melanophoren und Iridophoren, die aus Stammzellen in Nervenknoten entstehen; die Melanophoren gelangen entlang den Nervenbahnen in die tiefere Hautschicht, und die Iridophoren dringen durch die Längsschlitze der seitlichen Muskelpakete in die mittlere Hautschicht ein. Die Iridophoren sind für die Streifenbildung verantwortlich: Im Wechsel bilden sie entweder ein loses Netzwerk über den Melanophoren und verursachen dadurch das irisierende Blau, oder sie bilden eine kompakte Schicht und machen die Melanophoren unsichtbar. Die Xanthophoren über ihnen geben ihnen dann einen gelben Schimmer.

Das Streifenmuster bei Embryonen von Tiger und Zebra könnte auf ähnliche Weise entstehen, doch lässt sich dies nicht direkt beobachten. 

Quellen: Singh AP, et al. Proliferation, dispersal and patterned aggregation of iridophores in the skin prefigure striped colouration of zebrafish. Nat Cell Biol 2014;16:607-14. – Mahalwar P, et al. Local reorganization of xanthophores fine-tunes and colors the striped pattern of zebrafish. Science; Epub 28.08.2014