Plastizität des Muskelwachstums von Fischökotypen

Coregonen sind in europäischen Binnengewässern verbreitet vorkommende, wichtige Wirtschaftsfische. Dabei beherbergen etliche Seen einer Art angehörende Ökotyp-Paare, die sich in Lebensweise und Maximalgröße unterscheiden (Zwergform, Normalform). Solche Ökotyp-Paare bilden gut geeignete Modellsysteme zur Untersuchung innerartlicher phänotypischer Diversifizierung und ihrer Abhängigkeit von Umweltfaktoren. Eine der wichtigsten diesbezüglich relevanten Faktoren ist die Temperatur. Neuere Forschungsergebnisse zeigen, dass Fischembryonen einer thermalen Prägung unterliegen, die das Körperwachstum und besonders jenes der Muskulatur, des bei Fischen dominanten Gewebstyps, während des gesamten weiteren Lebens nachhaltig beeinflußt. Es ist jedoch nicht bekannt, ob bzw. in welchem Ausmaß diese Beeinflussung des Wachstums durch thermale Prägung bezüglich des Auftretens unterschiedlich großer Coregonen-Ökotypen eine Rolle spielt. Die geplante Forschungsarbeit soll dies anhand eines Ökotyp-Paares von Coregonus lavaretus aus dem Traunsee aufklären. Im Entwicklungszeitraum bis zum Jährlingsstadium soll im speziellen untersucht werden, wie unterschiedliche Haltungstemperatur in der embryonalen Periode folgende Parameter beeinflußt: (1) das allgemeine Körperwachstum, (2) das Muskelwachstum durch Hyperplasie und Hypertrophie (cellularity), und (3) die dem Vorgang zugrundeliegende Dynamik der Proliferation und Differenzierung von Muskelvorläuferzellen. Das vorgesehene Methodenspektrum umfaßt u.a. Immuncytochemie, in situ Hybridisierung, Analyse isolierter Einzelfasern und digitale Planimetrie von Semidünnschnitten. Die zu erwartenden Ergebnisse sind sowohl für die Grundlagenforschung (Fischbiologie, Ökologie, Entwicklungsbiologie, Evolution) als auch für angewandte Bereiche (Optimierung von Aufzuchtsmethoden der Aquakultur und Fangerträgen nach Besatzmaßnahmen) von hoher Relevanz.

Weltweit werden etliche Seen von einem sogenannten Ökotyp-Paar einer Knochenfischart bewohnt, das sich in Habitatnutzung, Laichverhalten und Maximalgröße unterscheidet (Zwergform, Normalform). Solche Ökotyp-Paare bilden gut geeignete Modellsysteme zur Untersuchung innerartlicher phänotypischer Diversifizierung und ihrer Abhängigkeit von Umweltfaktoren. Eine der wichtigsten diesbezüglich relevanten Faktoren ist die Umgebungstemperatur. In der vorliegenden Forschungsarbeit gelang es zu zeigen, dass für die phänotypische Differenzierung eines solchen Ökotyp-Paares von Coregonus lavaretus aus dem Traunsee die Aufzuchtstemperatur während der Embryonalentwicklung eine bedeutende Rolle spielt. Die Fischembryonen unterliegen nämlich einer thermalen Prägung, die das Körperwachstum und besonders jenes der Muskulatur, des bei Fischen dominanten Gewebstyps, während des gesamten weiteren Lebens nachhaltig beeinflusst. Die Ergebnisse zeigen deutlich, dass die Normalform, im Vergleich zur Inkubation unter natürlichen Bedingungen (2C), deutlich kleiner bleibt, wenn sie mit der Temperatur, die normalerweise bei Laichplätzen der Zwergform (6 C) vorherrscht, inkubiert wird. Überraschenderweise zeigt auch die Zwergform dasselbe Reaktionsmuster, das heißt, dass kalterbrütete Fische dieses Ökotyps größer werden als warmerbrütete. Dies belegt, dass niedrigere Laichplatztemperaturen (also die natürlichen Laichbedingungen der Normalform) bei beiden Formen wachstumsfördernd wirken. Zusätzlich konnte gezeigt werden, dass beide Formen eine verringerte Differenzierungs-, aber eine erhöhte Proliferationsrate von Muskelstammzellen bei niedriger Inkubationstemperatur aufweisen. Im Gegensatz dazu weisen warmerbrütete Fische eine verringerte Proliferationsrate auf Kosten einer vermehrten Differenzierung von Muskelvorläuferzellen auf. Es kann daraus geschlossen werden, dass eine erhöhte Anzahl myogener Stammzellen für ein effektiveres, post-embryonales Muskelwachstum verantwortlich ist. Die Ergebnisse sind sowohl für die Grundlagenforschung (Entwicklungsbiologie, Evolution, Fischbiologie, Ökologie) als auch für angewandte Bereiche (Optimierung von Aufzuchtsmethoden der Aquakultur und Fangerträgen nach Besatzmaßnahmen) von hoher Relevanz.