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The world shall perish not for lack of wonders, but for lack of wonder – JBS Haldane

Lernen als Embryo

3 Kommentare

Lernen ist ein zentrales Merkmal der belebten Welt; jedes Tier ist lernfähig. Eine spannende Frage ist (besonders beim Betrachten der Jugend von heute… höhö), wann die Lernfähigkeit einsetzt. Obwohl eine entsprechende ‚Belehrung‘ beim sich entwickelnden Menschen gerne merkwürdige Blüten treibt, ist der Mensch ja aus naheliegenden Gründen experimentell kaum zugänglich.

Hinzu kommt, dass eine besondere Disposition zum Lernen in frühesten Entwicklungsstadien beim Menschen als zweifelhaft gelten kann, befindet er sich in diesem Stadium doch verhältnismässig sicher im Bauch seiner Mutter; außerdem ist der Mensch ein ziemlicher Spätentwickler. Ganz anders sieht das bei vielen Tieren aus, wie zum Beispiel bei verschiedensten Arten von Amphibien, die dann auch noch das Pech haben ziemlich weit unten in der Nahrungskette angesiedelt zu sein. Und allzu wehrhaft ist natürlich weder ein Klumpen Froschlaich noch eine Kaulquappe. Hier lohnt es sich also so früh wie irgendmöglich Gefahren zu Vermeiden lernen – die Frage ist, wie früh ist das eigentlich?

ResearchBlogging.orgNun, offenbar ziemlich früh. Genauer gesagt noch vor dem Schlupf der Kaulquappen! Dazu gibt es interessante Experimente, die zeigen dass Frösche bereits in der Embryonalentwicklung zeitliche Aktivitätsmuster ihrer Feinde erlernen und anschließend, als Quappe, vermeiden können!

In den Versuchen von Maud C. O. Ferrari und ihren Kollegen wurde jedes von insgesamt fünf frischen Gelegen des Waldfrosches (Rana sylvatica) in sechs Gruppen aufgeteilt, diese wiederum wurden entweder morgens oder abends unterschiedlichen Konditionierungen ausgesetzt: Blossem Wasser, Wasser mit dem Geruch eines Salamanders oder Wasser mit dem Geruch eines Salamanders gepaart mit einer zerquetschten Quappe (Quetsche).

Zur einheitlichen Verständigung über die Entwicklung von Kaulquappen nutzt man die Gosner-Tafel (Xenopus-Leute richten sich allerdings nach Nieuwkoop and Faber), die die Entwicklung in 46 Embryonal- und Larvenstadien ’standardisiert‘ darstellt. Dieses Experiment begann bei Stadium 10 bis 11, und die Konditionierungsphase endete vor dem Schlupf der Quappen. Zu Beginn dieser Versuche war also das Neuralrohr, also das embryonale Gewebe aus dem sich viel später Gehirn und Rückenmark entwickeln, noch nicht gebildet!
Hier zum Vergleich nochmal Tim und Fred, das Stadium dürfte ungefähr 10 bis 11 sein.

Nun wurden die Quappen 14 Tage nach dem Schlupf auf ihre Reaktionen auf die verschiedenen Stimuli getestet. Untersucht wurde die Aktivität der Quappen, da Inaktivität ein bekanntes (und im Falle des Salamanders auch angemessenes) Verhalten zur Feindvermeidung darstellt. Gemessen wurde die (In)Aktivität als ‚line crosses‘, man zählt einfach die Linien eines Rasters die die Quappen innerhalb eines bestimmten Zeitraumes überqueren. Bewegt sich also ein Tier viel, überquert sich entsprechend viele Linien; bewegt sie sich gar nicht, gibts kaum überschrittene Linien.

Getestet wurden die Reaktionen der Quappen auf Wasser (negative Kontrolle), ‚Eau de salamandre‘(Salamandergeruch) und auf eine zerquetschte Quappe (‚Quetsche‘, positive Kontrolle), und zwar morgens und abends.

Es zeigt sich, dass alle Quappen unabhängig von Zeitpunkt und Art der Konditionierung nicht auf blosses Wasser (negative Kontrolle) reagieren, auf einen zerquetschten Artgenossen (positive Kontrolle) aber immer.

Auf den Salamandergeruch reagieren aber nur die Tiere, die als Embryo mit Salamandergeruch + Quetsche konditioniert wurden; also im Ei die Möglichkeit hatten die Verbindung von totem/verwundetem Artgenossen und Salamander herzustellen! Alle anderen reagierten nicht auf den Salamandergeruch.

Und die Quappen haben nicht nur gelernt, dass der Salamander eine Gefahr darstellt, sondern auch noch wann– denn reagiert wurde nur wenn der Zeitpunkt von Test und Konditionierung übereinstimmte, ansonsten ignorierten die Quappen den Salamandergeruch!

Da das ganze ohne Abbildung etwas fade rüberkommt und ich mir bezüglich der Verwendung von Originalen nicht so ganz sicher bin, habe ich mal was improvisiert. Die Aktivität ist als Abweichung von der normalen Aktivität dargestellt (Verändert nach Ferrari et al. 2009 ;-)).

Ferrari, M., Manek, A., & Chivers, D. (2009). Temporal learning of predation risk by embryonic amphibians Biology Letters, 6 (3), 308-310 DOI: 10.1098/rsbl.2009.0798

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Autor: knackbock

Vielseitig

3 Kommentare zu “Lernen als Embryo

  1. Interessanter Artikel…ich frage mich, ob es sich bei diesem Phänomen um Lernen im klassischen Sinn handelt, oder ob vielleicht epigenetische Prozesse eine Rolle dabei spielen.
    Schließlich war zu Beginn des Versuchs das Neuralrohr noch nicht ausgebildet. Ich denke da an Beispiele wie die Prägung von Rattenbabys durch ihre Mütter aufgrund von Stress (Liu et al. 1997).

    • Eine gute Frage, die sich aber nur aufgrund meines Versäumnisses stellt- die Autoren haben sichergestellt, dass die verwendete Frosch-Population keine (genetische) Disposition hat den Test-Salamander (ich meine es war Ambystoma tigrinum) als Feind zu erkennen. Ich trage das noch genauer nach sobald ich das pdf wieder zur Hand habe. Danke für den Hinweis!

      • Ich habe nochmal ins pdf geguckt, da steht es scheinbar nicht drin. Obwohl es eigentlich eine essentielle Info ist, hat man es wohl in die ‚Supplementary data‘ getan… auf die ich gerade nicht zugreifen kann, warum auch immer….

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