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Prof. Dr. Michaela Hau
Forschungsgruppenleiterin "Evolutionäre Physiologie"
Telefon:+49 8157 932-273
Dr. Stefania Casagrande
Researcher
Telefon:+49 8157 932-248

Publikation

Casagrande, S.; Hau, M.: Enzymatic antioxidants but not baseline glucocorticoids mediate the reproduction-survival trade-off in a wild bird. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences (2018)

Kohlmeisen entgiften auf Kosten der Lebensdauer

Vogelmännchen, die freie Radikale mit einem Enzym neutralisieren, sterben früher

28. November 2018

Manchmal stehen Fortpflanzung und Überleben im Widerspruch zueinander. Ein Grund für dieses Dilemma könnten sogenannte freie Radikale sein. Wenn Kohlmeisen-Männchen während der Brutzeit höheren Stoffwechsel haben, entstehen in ihrem Körper mehr dieser besonders reaktionsfreudigen und daher schädlichen Moleküle. Wissenschaftlerinnen vom Max-Planck-Institut für Ornithologie in Seewiesen haben nun herausgefunden, dass die Vögel die höheren Stoffwechselkosten durch Gewichtsverlust und höhere Stresshormon-Werte im Blut wettmachen können, ohne dass sich dies auf ihren Nachwuchs und ihr eigenes Überleben auswirkt. Ein Teil der Vögel kompensiert die erhöhten Stoffwechselkosten aber durch die Produktion eines Enzyms, das die freien Radikale neutralisiert und so oxidativem Stress und Zellschäden vorbeugt. Diese Tiere überleben häufiger nicht den nächsten Winter.
Kohlmeisenmännchen kompensieren einen erhöhten Energiebedarf während der Brutzeit durch Gewichtsverlust und erhöhten Konzentrationen an Stresshormonen Bild vergrößern
Kohlmeisenmännchen kompensieren einen erhöhten Energiebedarf während der Brutzeit durch Gewichtsverlust und erhöhten Konzentrationen an Stresshormonen und einem Enzym, das freie Radikale neutralisiert. [weniger]

Die Aufzucht von Nachwuchs verlangt Eltern einiges an Ressourcen und Energie ab und kann sich daher auf ihre Überlebenswahrscheinlichkeit auswirken. Die zugrundeliegenden Prozesse, die zwischen Investition in die Fortpflanzung und Überleben vermitteln, sind jedoch noch unklar. Wissenschaftlerinnen des Max-Planck-Instituts für Ornithologie in Seewiesen haben nun zwei potentiell vermittelnde physiologische Systeme untersucht: Zum einen Stresshormone, die kurzfristige Energieressourcen im Körper mobilisieren können, um eine erhöhte Stoffwechseltätigkeit zu unterstützen. Zum anderen das sogenannte Redoxsystem, das eine hohe Konzentrationen von freien Radikalen im Blut ausgleicht, die oxidativen Stress verursachen können: Erhöhte Stoffwechselraten führen zu einer vermehrten Produktion eines Enzyms namens GPx, das intrazelluläres Wasserstoffperoxid unschädlich machen und so Zellschäden verhindern kann.

In ihrer Studie haben Stefania Casagrande und Michaela Hau vom Max-Planck-Institut für Ornithologie in Seewiesen das Arbeitspensum einiger Kohlmeisen-Männchen während der Jungenaufzucht erhöht, indem sie ihnen je drei Federn pro Flügel verkürzten. Der Eingriff erhöht die Anforderungen an den Stoffwechsel in etwa wie die Mauser. Nach drei Wochen waren die Federn wieder vollständig nachgewachsen.

Die Kohlmeisen-Väter flogen trotz gekürzter Federn nicht weniger oft zum Nest mit ihren Nachkommen. Tatsächlich konnten den Ergebnissen der Wissenschaftlerinnen zufolge die Männchen die erhöhten Stoffwechselanforderungen so gut ausgleichen, dass sie sich nicht negativ auf ihre Nachkommen oder auf ihr eigenes Überleben während der Jungenaufzucht auswirken. Fünf Tage nach der Behandlung hatten die Männchen mit gekürzten Federn im Vergleich zu den unbehandelten Männchen jedoch drei Prozent ihres Körpergewichts verloren. Außerdem hatten die meisten von ihnen höhere Werte an Stresshormonen und des Enzyms GPx im Blut. “Der Gewichtsverlust ist wahrscheinlich eine Antwort des Körpers auf die erhöhte Konzentration an Stresshormonen”, erklärt Erstautorin Stefania Casagrande. “Er hat keinen Effekt auf den Bruterfolg oder auf die Überlebenswahrscheinlichkeit der Männchen.

Die Männchen jedoch, die vermehrt das Enzym GPx produzieren, überleben seltener den nächsten Winter. “Bei Männchen mit gekürzten Federn haben wir oft eine erhöhte Konzentration des Enzyms gefunden, aber auch bei unbehandelten Vögeln kommt so eine Höherregulierung der Konzentration natürlicherweise vor”, sagt Casagrande. Es scheint also kostspielig zu sein, freie Radikale im Körper abzuwehren. “Männliche Kohlmeisen haben unterschiedliche Mittel, mit den Herausforderungen der Fortpflanzung umzugehen, aber die „Detox“-Strategie hat unter Umständen Auswirkungen auf die Lebensdauer“, fasst Forschungsgruppenleiterin Michaela Hau zusammen.

 
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