Licht aus der Tiefe Forscher lösen Rätsel um geheimnisvolles Meeresleuchten

Seefahrer und Naturforscher staunten immer wieder über ein mysteriöses Leuchten auf der Meeresoberfläche. Was das Phänomen auslöst, beginnen Forscher aber erst jetzt zu verstehen.
Blau schimmerndes Meer nahe Hongkong

Blau schimmerndes Meer nahe Hongkong

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Tyrone Siu/ REUTERS

Wer einmal die nächtliche Lichtshow im Meer gesehen hat, wird den Anblick nicht so schnell vergessen. Es ist ein faszinierendes Phänomen, wenn brechende Wellen oder die Bugwellen von Schiffen plötzlich in grünen oder blauen Farben glimmen.

Das mysteriöse Meeresleuchten hat die Fantasie von Seefahrern und Naturforschern gleichermaßen angeregt - der Schriftsteller Jules Verne beschrieb es in seinem Buch "20.000 Meilen unter dem Meer". Und auch Charles Darwin rätselte über den Effekt, als er ihn 1832 vor der Küste Teneriffas von einem Schiff aus beobachtete.

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Heute sind die biologischen Prinzipien des Phänomens längst verstanden. Einzeller verursachen die Lichtshow per Biolumineszenz, indem sie Energie in Form von Licht abgeben. Dabei lösen Veränderungen der Kalziumwerte in den Zellen eine Kettenreaktion aus, bei der das Protein Luciferin oxidiert und Licht abgibt. Das ist aber nicht alles.

Experimente bei Nacht

Eine Studie erklärt nun auch die mechanischen Vorgänge in den Zellen, die das Leuchten herbeiführen und steuern. Dazu untersuchten Forscher den 130 Mikrometer langen, 40 Mikrometer breiten und transparenten Einzeller Pyrocystis lunula bei Nacht im Labor. In der Natur beginnen die Organismen zu leuchten, wenn sie in unruhigem Wasser bewegt werden - offenbar, weil sich ihre Zellwand dabei verformt.

Die Forscher zeigten, wie sich Lichteffekte bildeten, wenn die Zellwände durch mechanische Kräfte deformiert wurden

Die Forscher zeigten, wie sich Lichteffekte bildeten, wenn die Zellwände durch mechanische Kräfte deformiert wurden

Foto: Maziyar Jalaal/ University of Cambridge

Um den Vorgang zu simulieren, stupsten die Forscher die Organismen vorsichtig mit einer Pipette an. Und tatsächlich gaben diese sofort blaues Licht mit einer Wellenlänge von etwa 475 Nanometern ab, schreiben Raymond Goldstein von der Universität Cambridge und Kollegen im Fachblatt "Physical Review Letters". 

Die Experten vermuten, dass der Druck auf die Zellwand darin liegende Ionenkanäle beeinflusst. Denkbar sei, dass sich diese durch den Druck von außen öffneten, sodass sich Kalzium durch verschiedene Teile der Zelle bewegen und die Lichtreaktion auslösen könne.

Allerdings kommt es bei dem Druckimpuls von außen auf kleine Details an: Wie hell die Leuchtfarbe ist, hängt davon ab, wie stark und wie schnell die Zellwand eingedrückt wird. Je stärker und schneller die Deformation, desto heller war das Lichtsignal. Verformte sich die Zellwand dagegen zu wenig oder zu langsam, bleibt das Leuchten aus.

Die Funktion des Leuchtens lassen die Forscher offen. Möglicherweise diene es zum Abschrecken von Fressfeinden.

joe/dpa
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