Würfelquallen: Nesselzellen helfen offenbar bei der Fortpflanzung

Würfelquallen sind vor allem für eine Sache berüchtigt: Ihr Stich kann Menschen ins Krankenhaus bringen.

Die gefährlichsten Arten haben sogar schon Todesfälle verursacht. Eine davon, Chironex fleckeri, gilt häufig als die gefährlichste Qualle der Welt.

Trotz dieser Bedrohlichkeit ist ihr Fortpflanzungsleben erstaunlich vielschichtig. Neue Forschung deutet darauf hin, dass ihre berühmten Nesselzellen auch bei der Entstehung der nächsten Generation eine Rolle spielen.

Seltene Präparate liefern neue Hinweise

Eine giftige Würfelqualle zu fangen, ist ausgesprochen schwierig. Deshalb untersuchte das Team stattdessen 35 konservierte Tiere aus 15 Arten.

Geleitet wurde die Arbeit von Jimena García-Rodríguez von der Tohoku University in Japan. Ihr Team analysierte Exemplare, die über viele Jahrzehnte hinweg gesammelt worden waren.

Ein grosser Teil stammte aus dem National Museum of Natural History (NMNH) in Washington.

Weitere Präparate kamen aus einem Meereslabor der University of Alicante in Spanien. Ein dritter Bestand befand sich an der University of São Paulo in Brasilien.

„Es ist sehr schwierig, Proben von giftigen Würfelquallen zu bekommen, deshalb ist uns eine grosse Wissenslücke über ihren Fortpflanzungszyklus und die Saisonalität aufgefallen“, sagte García-Rodríguez.

„Dank der Hilfe unserer internationalen Kooperationspartner und dem Zugang zu kuratierten Museumssammlungen konnten wir Exemplare erhalten, um das Rätsel hinter den komplizierten Fortpflanzungsprozessen dieser Quallen zu lösen.“

Nesselzellen im Fortpflanzungsgewebe

Die Nesselzellen sind winzige Harpunen, sogenannte Nematocysten. Normalerweise sitzen sie entlang der Tentakel, wo sie Beute ergreifen und Angreifer abwehren.

Dass sie im Inneren der Gonaden auftauchten, war dagegen ungewöhnlich. Das Team fand sie bei Arten aus beiden grossen Gruppen der Würfelquallen, auch wenn weiterhin offen ist, wie sich dieses Merkmal entwickelt hat.

Bei einigen Arten traten die Zellen nur bei Weibchen auf. Die Männchen derselben Arten wiesen in ihren Gonaden keine Nesselzellen auf.

Am plausibelsten ist, dass die Bewaffnung der Eier dem Schutz dient. Ein Ring „scharf geladener“ Nesselzellen könnte Fressfeinde fernhalten, bis der Nachwuchs in der Entwicklung ausreichend sicher ist.

Unterschiedliche Nesseltypen je nach Geschlecht

In einer kleinen Familie statten Würfelquallen Männchen und Weibchen mit unterschiedlichen Nesselzellen aus. Diese Trennung beobachtete das Team bei einer Art namens Copula sivickisi.

Weibchen tragen einen Typ in der Nähe ihrer Eier. Er könnte die Embryonen schützen, nachdem sie auf dem Meeresboden abgelegt wurden.

Männchen besitzen einen anderen Typ, der möglicherweise Spermienpakete während der Paarung an einem Weibchen verankert. Solche geschlechtsspezifischen Unterschiede werden bei Quallen nur selten beschrieben.

Ausserdem entdeckte das Team in einigen Gonaden offenbar junge, noch im Aufbau befindliche Nesselzellen. Das deuteten die Forschenden als Hinweis darauf, dass sich die Zellen dort entwickeln, statt aus den Tentakeln „eingeschleppt“ zu werden.

Eier mit wabenartiger Form

Auch die Eier wirkten auffällig. Bei mehreren Arten waren sie nicht rund, sondern wuchsen vieleckig heran.

Dicht an dicht gepackt erinnerten sie an die Zellen einer Honigwabe. Am wahrscheinlichsten entsteht diese Form durch den Platzmangel.

Wenn grosse Eier in einem engen Raum schnell wachsen, drücken sie gegeneinander und werden zu flachen „Paneelen“. Das gleiche Prinzip findet sich in der Natur immer wieder, von Bienenwaben bis zu Seifenblasen.

So kann das Tier möglichst viele Eier auf möglichst wenig Raum unterbringen.

Unterschiedliche Nesseltypen je nach Geschlecht

Im Inneren vieler Eier stiess das Team auf kleine, runde Körper, die sich nicht eindeutig zuordnen liessen. Sie waren früh zu sehen und verschwanden dann, als das Dottermaterial das Ei füllte.

Ähnliche Körper waren zuvor bereits bei einer verwandten Würfelqualle beschrieben worden, was dafür spricht, dass es kein Zufallsbefund ist.

Die Forschenden betonen jedoch, dass sie ihre Resultate nicht überinterpretieren wollen. Mit einem Lichtmikroskop allein lässt sich weder sicher bestimmen, was diese Strukturen sind, noch, welche Funktion sie haben.

Möglich ist, dass es sich um einen bislang unbekannten Baustein handelt, der an der Dotterbildung bei Würfelquallen beteiligt ist. Präzisere Verfahren, etwa ein Elektronenmikroskop, könnten diese Frage klären.

Wie Würfelquallen laichen

Würfelquallen geben Eier und Spermien auf mehr als nur eine Art ab. Manche reissen dazu eine schwächere Stelle in der Gonadenwand auf, damit die Keimzellen austreten können.

Bei einem Männchen schwollen die Gonaden vor der Abgabe zu kleinen, runden Knubbeln an – jeder gross genug, um mit blossem Auge erkannt zu werden. Das Team vermutet, dass es sich um einen Laich-Trick handelt, den nur wenige Arten nutzen.

Auch die Befruchtung ist je nach Art unterschiedlich: Bei manchen findet sie im freien Wasser statt, bei anderen treffen Ei und Spermium im Inneren des Weibchens aufeinander.

Die Forschenden ordneten diese Merkmale im Stammbaum ein, um zu rekonstruieren, was zuerst da war. Eine äussere Befruchtung wirkt demnach älter und ursprünglich, während die innere Variante später entstanden zu sein scheint.

Warum ihr Lebenszyklus wichtig ist

Würfelquallen sind nicht nur eine Gefahr am Strand. In den Küstenökosystemen, in denen sie leben, prägen sie auch die ökologischen Prozesse.

„Auch wenn es verlockend ist, sich nur auf die tödlichen Aspekte dieser Tiere zu konzentrieren, ist die Erforschung dessen, wie sie Leben hervorbringen, genauso wichtig“, sagte García-Rodríguez.

„Schliesslich spielen sie eine wichtige ökologische Rolle, die oft übersehen wird, weil diese gefährlichen Eigenschaften mehr Aufmerksamkeit erhalten.“

Wenn klarer ist, wie und wann sich diese Tiere fortpflanzen, könnten Vorhersagen zu Quallenblüten genauer werden. Als Nächstes will das Team untersuchen, wie diese Fortpflanzungsmerkmale durch sich verändernde Wasserbedingungen und einen sich erwärmenden Ozean beeinflusst werden.

Bildnachweis: Tohoku University