Ein durchsichtiger Tintenfisch könnte Geheimnisse des Gehirns enthüllen: Schüsse

Jon Hamilton

Wissenschaftler haben einen Albino-Tintenfisch entwickelt, der einen Einblick in das Innenleben des Gehirns bietet. Caroline Albertin/MBL Cephalopod Program/Caroline Albertin/MBL Cephalopod Program Bildunterschrift ausblenden

Wissenschaftler haben einen Albino-Tintenfisch entwickelt, der einen Einblick in das Innenleben des Gehirns bietet.

Um unsichtbar zu werden, ist normalerweise Magie erforderlich.

Bei einigen daumengroßen Tintenfischen ist jedoch nur eine kleine genetische Anpassung erforderlich.

Sobald diese Tintenfische genetisch verändert sind, „sind sie selbst für ihre Betreuer wirklich schwer zu erkennen“, sagt Joshua Rosenthal, ein leitender Wissenschaftler am Marine Biological Laboratory in Woods Hole, Massachusetts.

„Wir wissen, dass wir es in dieses Aquarium gelegt haben, aber sie könnten eine halbe Stunde suchen, bevor sie es tatsächlich sehen können“, sagt Rosenthal. „Sie sind so transparent.“

Die durchsichtigen Tintenfische bieten Wissenschaftlern eine neue Möglichkeit, die Biologie eines Lebewesens zu untersuchen, das intakt ist und sich frei bewegt.

„Es verändert die Art und Weise, wie man interpretiert, was in diesem Tier vor sich geht“, sagt Caroline Albertin, eine Mitarbeiterin im Labor. „Man kann hindurchschauen und sehen, wie ihre drei Herzen schlagen, man kann ihr Gehirn sehen.“

Der Transparente Tintenfisch ist eine genetisch veränderte Version des Kolibri-Bobtail-Tintenfischs, einer Art, die normalerweise in den tropischen Gewässern von Indonesien bis China und Japan vorkommt. Es ist normalerweise kleiner als ein Daumen und hat die Form eines Knödels. Und wie andere Kopffüßer verfügt er über ein relativ großes und hochentwickeltes Gehirn.

Die durchsichtige Version wird durch eine Genbearbeitungstechnologie namens CRISPR ermöglicht, die vor fast einem Jahrzehnt populär wurde.

Albertin und Rosenthal dachten, sie könnten CRISPR nutzen, um einen speziellen Tintenfisch für Forschungszwecke zu erschaffen. Sie konzentrierten sich auf den Kolibri-Bobtail-Tintenfisch, weil er klein ist, ein erstaunlicher Brüter ist und in Laboraquarien gedeiht, darunter auch in einem im Labor in Woods Hole.

„Man kann ihn ganz unten sehen“, sagt Rosenthal, „einfach wie er da sitzt, zusammengekauert im Sand.“

Der Tintenfisch ist einer, der nicht genetisch verändert wurde. Es ist also getarnt, um mit dem Sand zu verschmelzen. Möglich ist dies durch Organe in seiner Haut, sogenannte Chromatophoren. Sie enthalten Pigmente, die manipuliert werden können, um das Aussehen des Tintenfischs zu verändern.

Kolibri-Bobtail-Tintenfisch (Euprymna berryi) schlüpft neben einer Büroklammer als Maßstab. Tim Briggs/MBL Cephlapod Program Bildunterschrift ausblenden

Kolibri-Bobtail-Tintenfisch (Euprymna berryi) schlüpft neben einer Büroklammer als Maßstab.

Albertin und Rosenthal wollten mit CRISPR einen Bobtail-Tintenfisch ohne Pigmente, einen Albino, erschaffen. Und sie wussten, dass die Pigmentierung bei anderen Tintenfischen vom Vorhandensein eines Gens namens TDO abhängt.

„Also haben wir versucht, TDO auszuschalten“, sagt Albertin, „und nichts ist passiert.“

Es stellte sich heraus, dass Bobtail-Tintenfische ein zweites Gen haben, das ebenfalls das Pigment beeinflusst.

„Als wir dieses Gen ins Visier nahmen, konnten wir Albinos ergattern“, sagt Albertin.

Da selbst unveränderte Tintenfische klares Blut, dünne Haut und keine Knochen haben, sind die Albinos nahezu durchsichtig, es sei denn, das Licht trifft genau im richtigen Winkel auf sie.

Das Team beschrieb seinen Erfolg im Juli in der Zeitschrift Current Biology.

Viele Labore möchten den durchsichtigen Tintenfisch verwenden. Deshalb arbeitet im Labor von Woods Hole ein Team von Technikern viele Stunden daran, weitere davon herzustellen.

Albertin lässt mich einem Techniker über die Schulter schauen, der durch ein Mikroskop einen Tintenfischembryo betrachtet, der kleiner als ein BB-Pellet ist.

Mit einer Pinzette entfernt sie vorsichtig die „Geleeschichten“, die den Eibeutel umgeben. Später injiziert sie dem Embryo mit einer Quarznadel genetisches Material, das die Pigmentgene löscht und einen transparenten Tintenfisch erzeugt.

Schon früh erkannten Albertin und Rosenthal, dass diese Tiere für Hirnforscher von Interesse sein würden. Deshalb kontaktierten sie Ivan Soltesz in Stanford und Cristopher Niell an der University of Oregon.

„Wir sagten: ‚Hey, Leute, wir haben dieses unglaubliche Tier und wollen uns sein Gehirn ansehen“, sagt Rosenthal. „Sie sind darauf gesprungen.“

Soltesz und Niell führten einen fluoreszierenden Farbstoff in einen Bereich des Gehirns ein, der visuelle Informationen verarbeitet. Der Farbstoff leuchtet, wenn er sich in der Nähe aktiver Gehirnzellen befindet.

Dann projizierten die Wissenschaftler Bilder auf eine Leinwand vor dem Tintenfisch. Und die Gehirnbereiche, die am Sehen beteiligt sind, begannen zu leuchten, was bei einem Tintenfisch mit Pigment unmöglich gewesen wäre.

„Die Beweise, die sie daraus erhalten konnten, ließen uns alle durch die Haut springen“, sagt Albertin. "Es war wirklich aufregend."

Denn es deutet darauf hin, dass ihr durchsichtiger Tintenfisch Wissenschaftlern helfen wird, nicht nur Kopffüßer, sondern alle Lebewesen zu verstehen.