Das Experiment in dieser Studie wurde mit einer neuartigen Testanordnung durchgeführt, indem im Aquariaum ein kontrollierter Temperaturgradient hergestellt wurde. Damit konnten die Forscherinnen beobachten, dass zuvor gestresste Zebrafische sich während Stunden bevorzugt in den wärmeren Bereichen des Aquariums aufhielten und so ihre Körpertemperatur erhöhten. Die Fische zeigten also angepasste (adaptive) Reaktion auf eine Stressituation.
Kontroverses Thema
Die Diskussion um Empfindungsfähigkeit und Bewusstsein bei Fischen wird noch immer kontrovers geführt. Als wichtiges Indiz dafür, dass Tiere empfindungsfähig sind und ein Bewusstsein haben, wird die Reaktion auf Stresssituationen mit emotionalem Fieber (oder Stress-induzierte Hyperthermie) gewertet. Der Begriff beschreibt einen temporären Anstieg der Körpertemperatur als Reaktion auf verschiedene Stressfaktoren.
Der Auslöser für emotionales Fieber ist eine stressige oder herausfordernde Situation, beispielsweise wenn Tiere Angst haben, in eine neue Umgebung kommen, eingefangen oder sonst manipuliert werden müssen. Dies im Gegensatz zum echten Fieber, das durch eine bakterielle oder virale Infektion oder durch eine innere oder äussere Verletzung ausgelöst wird. Das emotionale Fieber wird aber dem echten Fieber gleichgestellt, da dieselben physiologischen Reaktionen und Stoffwechselvorgänge aktiviert werden.
Zeigen Fische emotionales Fieber?
Die Ansicht, dass in der Evolution die Fähigkeit zu emotionalem Fieber erst mit den Amniota (Reptilien, Vögel, Säuger) auftritt, nicht aber bei Fischen und Amphibien, ist noch immer einflussreich. Aufgrund des in neuerer Zeit angesammelten Wissens über die kognitiven Fähigkeiten der Fische sowie über ihre neurophysiologischen und –anatomischen Merkmale und somit ihre Empfindungsfähigkeit stellte sich für die Autoren die Frage, ob Fische nicht doch ähnlich wie Säuger, Vögel oder Reptilien emotionales Fieber entwickeln können.
Neuartige Testanordnung mit Temperaturgradient
Um dieser Frage auf den Grund zu gehen, haben die Autoren einen neuartigen Ansatz gewählt, indem sie in einem Aquarium einen kontrollierten Temperaturgradienten herstellten. Das Testaquarium von 210x30x30 cm mit Plexiglasscheiben war in sechs Abteile unterteilt. Die Scheiben wiesen in der Mitte je ein Loch auf, so dass die Fische frei zwischen den Abteilen wechseln konnten. Durch diese freie Wahl konnten die Fische anzeigen, welche Temperatur sie je nach Situation bevorzugen. Als Untersuchungssubjekte kamen Zebrafische (Danio rerio) zum Einsatz.
Die Temperaturdifferenz von Abteil 1 zu Abteil 6 betrug 17 Grad. Abteil 1 und 6 stellten extreme Temperaturbedingungen dar (18 bzw. 35 Grad). Die Temperaturen in Abteil 3 und 4 zwischen 26 bis 28 Grad entsprachen den Bedingungen, unter denen diese Fischart normalerweise in Labors gehalten wird. Abteile 5 und 6 stellten mit 32-35 Grad überwarme Bedingung dar.
Der Sauerstoffgehalt wurde über alle Abteile hinweg konstant gehalten. Zur Akklimatisation wurden die Zebrafische am Vorabend des Tests ins Abteil 4 eingesetzt. Die eine Hälfte wurde dann vorsichtig eingefangen und in einem Netz (20x14x18 cm) ins Abteil 3 gesetzt, wo sie für 15min eingesperrt blieben und anschliessend wieder vorsichtig freigelassen wurden. Es ist bekannt, dass Einfangen und Festhalten bzw. Einsperren für Zebrafische stressige Situationen sind. Die Kontrollgruppe wurde nicht manipuliert. Die Reaktionen der Fische wurden auf Video aufgezeichnet.
Gestresste Zebrafische suchen nach Wärme
Das Experiment zeigte klar, dass sich die gestressten Zebrafische bevorzugt in den wärmeren Abteilen aufhielten. Dadurch konnten sie ihre Körpertemperatur um 2-4 Grad erhöhen. Es dauerte 4 bis 8 Stunden, bis sie sich wieder dauerhaft im normalen Temperaturbereich zwischen 26 und 28 Grad aufhielten. Die ungestörte Kontrollgruppe hingegen hielt sich stets im normalen Temperaturbereich auf. Dies zeigt, wie stark die Zebrafische durch stressige Situation in ihrem Verhalten beeinflusst werden und sie eine gewisse Zeit brauchen, bis sie sich wieder im Normalzustand befinden.
Angepasste Reaktion auf Stress
Bei endothermen Tieren steigt als Teil der Immunreaktion die Körpertemperatur durch fieberauslösende Stoffe an. Fische hingegen sind ektotherme Tiere, ihre Körpertemperatur hängt also von der Umgebungstemperatur ab. Sie regulieren ihre Körpertemperatur, indem sie Temperaturbereiche aufsuchen, unter denen ihre physiologischen Reaktionen optimal ablaufen können und sie somit ihre Fitness steigern und ihr Überleben sichern können.
Die Zebrafische schwammen in die wärmeren Bereiche, um mit der Stresssituation fertig zu werden. Bestätigt werden diese Resultate durch eine frühere Studie, wo gezeigt wurde, dass Zebrafische, die eine virale Infektion aufwiesen, ebenfalls wärmere Temperaturbereiche aufsuchten und so die physiologische Immunabwehr (Boltana et al, 2013).
Wichtiger Mosaikstein
Die Autorinnen schliessen aus den Resultaten, dass Fische tatsächlich die Fähigkeit zu emotionalem Fieber haben. Wichtig in dieser Art der Testanordnung mit einem Temperaturgradienten war, dass die Fische selber wählen konnten, in welchem Temperaturbereich sie sich aufhalten wollen und so emotionales Fieber anzeigen konnten. Die Autoren schlagen zudem vor, dass dieses Verhalten, also das Schwimmen in bestimmte Temperaturbereiche, als nicht-invasiver Indikator verwendet werden könnte, um das Wohlbefinden von Fischen zu untersuchen.
Zusammen mit den Erkenntnissen von Studien aus der Schmerz- und Kognitionsforschung vertiefen solche Arbeiten das Verständnis für das Wesen der Fische, aber auch für die Evolution von Emotionen und Bewusstsein bei Wirbeltieren. Sie helfen auch, das Bild vom Fisch als einem komplexen Wesen zu vervollständigen, das in einem gewissen Masse empfindungsfähig und mit Bewusstsein ausgestattet ist.
