Einführung
Seesterne, faszinierende Meeresbewohner, gehören zum Stamm der Stachelhäuter. Trotz ihres einfachen Erscheinungsbildes und des Fehlens eines Gehirns besitzen sie ein komplexes Nervensystem, das es ihnen ermöglicht, in ihrer Umgebung zu navigieren, Nahrung zu finden und sich fortzupflanzen. Dieser Artikel beleuchtet den Aufbau und die Funktion des Nervensystems von Seesternen, insbesondere des Gemeinen Seesterns (Asterias rubens), und vergleicht es mit Nervensystemen anderer Wirbelloser.
Der Gemeine Seestern: Ein Überblick
Der Gemeine Seestern, Asterias rubens, ist ein typischer Vertreter der Seesterne. Er besitzt fünf Arme und kann einen Durchmesser von bis zu 30 Zentimetern erreichen. Seine Oberseite ist mit kleinen Stacheln besetzt, während sich auf der Unterseite der Arme vier Reihen von Füßchen mit Saugnäpfen befinden, die der Fortbewegung dienen. Die Mundöffnung befindet sich auf der Unterseite des Körpers und führt über einen kurzen Schlund zum Magen. Vom Magen aus erstreckt sich je ein Paar blind endender Darmschläuche in die Arme. In der oberen Wand dieser Darmschläuche verlaufen die Blutgefäße.
Das Nervensystem der Stachelhäuter: Ein radiärsymmetrisches Netz
Im Gegensatz zu vielen anderen Tiergruppen besitzen Seesterne weder ein Gehirn noch ein Herz. Stattdessen verfügen sie über ein Nervensystem und ein Wassergefäßsystem, das den Körper durchzieht. Dieses Nervensystem ist radiärsymmetrisch aufgebaut, was bedeutet, dass es von einem zentralen Punkt aus in alle Richtungen verläuft.
Aufbau des Nervensystems
Das Nervensystem des Seesterns besteht aus mehreren Komponenten:
- Zentraler Nervenring: Um die Mundscheibe herum befindet sich ein zentraler Nervenring. Dieser Ring dient als Hauptknotenpunkt, von dem aus Informationen verarbeitet und weitergeleitet werden.
- Radiärnerven: Von diesem Ring ziehen radiäre Nervenstränge in jeden Arm. Diese Nervenstränge verlaufen entlang der Arme und versorgen sie mit sensorischen und motorischen Informationen.
- Nervennetz: Unterhalb der Epidermis befindet sich ein komplexes Nervennetz, das den gesamten Körper des Seesterns durchzieht. Dieses Netz ermöglicht die Wahrnehmung von Reizen und die Koordination von Bewegungen.
- Sinneszellen: Seesterne besitzen einfache Sinneszellen, mit denen sie mechanische, chemische und optische Reize wahrnehmen können. Diese Sinneszellen sind über den Körper verteilt und ermöglichen es dem Seestern, seine Umgebung zu erfassen.
Funktion des Nervensystems
Das Nervensystem des Seesterns erfüllt mehrere wichtige Funktionen:
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- Reizwahrnehmung: Die Sinneszellen des Seesterns ermöglichen die Wahrnehmung von mechanischen, chemischen und optischen Reizen. Dies ist wichtig für die Ortung von Beute, die Vermeidung von Gefahren und die Navigation in der Umgebung.
- Koordination von Bewegungen: Das Nervensystem koordiniert die Bewegungen der Arme und Füßchen, so dass sich der Seestern fortbewegen und Nahrung ergreifen kann.
- Reflexartige Reaktionen: Seesterne können auf bestimmte Reize reflexartig reagieren. Zum Beispiel kann ein Seestern einen Arm abwerfen, wenn er von einem Fressfeind angegriffen wird.
- Regeneration: Seesterne sind in der Lage, verlorene Arme zu regenerieren. Dieser Prozess wird vom Nervensystem gesteuert.
Das Wassergefäßsystem: Eine hydraulische Unterstützung
Neben dem Nervensystem spielt das Wassergefäßsystem eine wichtige Rolle bei der Fortbewegung und der Nahrungsaufnahme des Seesterns. Dieses System besteht aus einem Netzwerk von Kanälen, das mit einer speziellen Flüssigkeit, der Coelomflüssigkeit, gefüllt ist und in direkter Verbindung mit dem Meerwasser steht.
Funktion des Wassergefäßsystems
- Fortbewegung: Durch den Druck des Wassergefäßsystems werden die Füßchen fest und heben den Körper vom Untergrund hoch. Auf diese Weise ziehen Seesterne auf der Suche nach Nahrung über den Meeresgrund.
- Nahrungsaufnahme: Das Wassergefäßsystem unterstützt die Nahrungsaufnahme, indem es die Füßchen mit Saugnäpfen steuert, mit denen sich der Seestern an seiner Beute festhält.
- Atmung: Das Ambulacralsystem dient auch zur Atmung, da die Ambulacralfüßchen für den Gasaustausch sorgen.
- Exkretion: Das Wassergefäßsystem ist ebenfalls an der Exkretion beteiligt.
Vergleich mit anderen Nervensystemen wirbelloser Tiere
Das Nervensystem des Seesterns unterscheidet sich deutlich von den Nervensystemen anderer Wirbelloser.
Hohltiere (Nesseltiere)
Nesseltiere, wie Quallen und Polypen, besitzen ein diffuses Nervennetz, das über den gesamten Körper verteilt ist. Im Gegensatz zum Seestern haben Nesseltiere keine zentralen Nervenstrukturen. Die Informationsleitung findet an Synapsen solcher Nervennetze in beide Richtungen statt. Dadurch bedingt kann sich in so einem Netzwerk von jedem beliebigen Punkt aus Erregung gleichmäßig in alle Richtungen ausbreiten.
Plattwürmer
Plattwürmer zeigen eine fortschreitende Zentralisation des Nervensystems. Sie besitzen ein kleines Gehirn und Längsnervenstränge, die durch Querverbindungen miteinander verbunden sind.
Ringelwürmer
Ringelwürmer haben ein Strickleiternervensystem, das aus zwei Bauchmarksträngen besteht, die durch Querverbindungen miteinander verbunden sind. In jedem Segment befindet sich ein Ganglienpaar.
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Weichtiere
Weichtiere zeigen eine große Vielfalt an Nervensystemen. Einige Weichtiere, wie Schnecken, haben einfache Nervensysteme mit paarigen Ganglien. Andere Weichtiere, wie Tintenfische, besitzen hoch entwickelte Gehirne und komplexe Sinnesorgane.
Gliederfüßer
Das Nervensystem der Gliederfüßer ähnelt in der Grundkonstruktion dem Bauchmark der Ringelwürmer. Jedoch sind entsprechend den hoch entwickelten Sinnesleistungen und dem komplexen Verhaltensrepertoire übergeordnete Strukturen stärker ausgebildet.
Die "Kopflosigkeit" der Stachelhäuter: Neue Erkenntnisse
Lange Zeit galten Stachelhäuter wie Seesterne als "kopflos" mit einem simplen Nervensystem. Neuere Forschungen haben jedoch gezeigt, dass diese Annahme nicht zutrifft. Transkriptom-Analysen an heranwachsenden Seeigeln deuten darauf hin, dass Stachelhäuter alles andere als "kopflos" sind.
Genexpression und Nervenzelltypen
Eine Studie aus dem Jahr 2023 zeigte, dass im Körper junger Fledermausseesterne hauptsächlich Gene aktiv sind, die bei anderen Tieren an der Entwicklung des Kopfes beteiligt sind. Eine umfassende Transkriptom-Analyse an Seeigeln ergab, dass diese Tiere hunderte verschiedene Typen von Nervenzellen besitzen, in denen unter anderem Gene aktiv sind, wie sie aus dem Zentralnervensystem von Wirbeltieren bekannt sind. Diese Neurone waren nicht nur der häufigste Zelltyp im Körper junger Seeigel, sie machten alleine mehr als die Hälfte der kartierten Zellcluster aus. Einzelne Gruppen dieser Zellen produzierten die unterschiedlichsten Neurotransmitter wie Dopamin, Serotonin, Histamin, GABA, Glutamat und Acetylcholin - manche von ihnen sogar zwei verschiedene.
Lichtsinneszellen und Sinneswahrnehmung
Seeigel besitzen offenbar überall über ihren Körper verteilt lichtempfindliche Zellen. Diese Photorezeptoren enthalten Opsine: Proteine, die Licht in elektrische Signale umwandeln und dies auch in Netzhautzellen komplexer Wirbeltieraugen tun. „Das Vorhandensein so vieler verschiedener Nervenzelltypen legt daher nahe, dass Sinneswahrnehmungen bei Seeigeln differenzierter und komplexer sind als bisher angenommen“, sagt der Evolutionsbiologe.
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Ein Ganzkörper-Gehirn?
Zusammen mit den Daten zum Fledermausseestern und weiteren zum Schuppigen Schlangenstern deutet sich nun an, dass alle Stachelhäuter über ein solches Ganzkörper-Gehirn mit wirbeltierähnlicher genetischer Organisation verfügen könnten. „Und das ändert vieles, was wir über die Evolution des Nervensystems zu wissen glaubten“, ist Ullrich-Lüter überzeugt.
Lebensweise und Ernährung des Gemeinen Seesterns
Gemeine Seesterne leben räuberisch. Mit dem oberen Teil der Arme saugen sie sich an ihrer Beute fest. Sobald sich die Muschel etwas öffnet, stülpt der Seestern seinen Magen in sie und beginnt sie zu verdauen und zu fressen. In schlechten Zeiten hungern sie aber auch wochenlang. In Miesmuschel- und Austernzuchten können Gemeine Seesterne große Schäden anrichten.
Fortpflanzung
Die Fortpflanzung funktioniert beim Gemeinen Seestern sehr einfach: Die Männchen geben im Sommer - meist im Juli - ihren Samen ins Wasser, der mit bestimmten Signalstoffen vermischt ist. Aus den befruchteten Eiern entwickeln sich die so genannten Schwimmlarven, aus denen die jungen Seesterne entstehen. Stachelhäuter können sich aber auch asexuell fortpflanzen. Das gelingt ihnen, indem aus abgetrennten Körperteilen ein komplett neuer Organismus entstehen kann. Dieser Vorgang wird auch als Fissiparie bezeichnet. Seesterne vermehren sich bspw., indem sie ihre Arme abstoßen. Aus jedem Arm kann bei ihnen ein neuer Seestern entstehen.
Verbreitung und Lebensraum
Seesterne kommen nur im Meer vor. Der Gemeine Seestern lebt im Atlantik vom Weißen Meer im Norden bis zur der Küste von Senegal sowie in der Nordsee und im westlichen Teil der Ostsee. Der Gemeine Seestern bewohnt vor allem felsige, steinige Küsten.