Er ist nicht gerade bunt und mit 15 bis 20 Zentimetern Länge nicht besonders groß. Zu Hause ist er in den trüben Süßgewässern der afrikanischen Tropen – von hier aus gesehen also ziemlich weit weg. Trotzdem hat der Elefantenrüsselfisch jahrelang Forscher aus ganz Deutschland beschäftigt. 22 Biologen, Physiker und Mediziner von neun deutschen Universitäten, darunter die LMU München und die Universität Tübingen, haben sich mit dem kleinen Fisch auseinandergesetzt. Jetzt legen sie im Fachblatt Science Ergebnisse vor, die sie als überraschend bezeichnen (Bd. 336/6089). Was ist an diesem unscheinbaren Tier bloß so spannend?

"Man dachte lange, der Elefantenrüsselfisch benutzt nur seinen Rüssel zur Orientierung und ist ansonsten blind", sagt Mediziner Andreas Reichenbach. Die namensgebende Verlängerung des Kinns ist eigentlich kein Rüssel – sondern vielmehr ein elektrisches Organ, mit dem die Fische ihre nahe Umgebung wahrnehmen, sich orientieren und Beutefische entdecken können. Diese Antenne ist hervorragend untersucht, seit 1937 gibt es Publikationen dazu. Allerdings funktioniert sie nur bis zu einem Abstand von rund zehn Zentimetern. Dass der Fisch damit ferne Feinde rechtzeitig entdeckt, ist nahezu unmöglich.

Andreas Reichenbach ist Grundlagenforscher für Auge, Netzhaut und Hirn an der Universität Leipzig. Immer an ungewöhnlichen Netzhäuten in der Tierwelt interessiert, stieß er vor neun Jahren auf das Auge des Elefantenrüsselfischs. Dessen Netzhaut weicht von fast allen Strukturen ab, die bei Wirbeltieren entweder eine maximal hohe Lichtempfindlichkeit oder eine bestmögliche Auflösung gewährleisten. Eine Fehlkonstruktion der Natur?

Menschen und Tiere besitzen an der Retina Zapfen für die Farberkennung und Stäbchen zur Unterscheidung von hell und dunkel. Reichenbach sah sich die Fischaugen daraufhin an. Rund zehntausend becherartige Vertiefungen liegen dicht an dicht hinter der Retina, wobei am Boden jedes Bechers jeweils etwa 30 farberkennende Zapfenrezeptoren zu Bündeln zusammengefasst sind. Damit sind die Rezeptoren nicht gleichmäßig über die Netzhaut verteilt, worunter das örtliche Auflösungsvermögen leidet. Es ist, als würde man einzelne Bildpunkte zusammenfassen zu wenigen, großen Pixeln. "Das Bild, das die sehen, ist grottenschlecht", sagt Reichenbach nüchtern. Nur Gegenstände, die größer seien als der sechsfache Durchmesser des Vollmondes, von der Erde aus betrachtet, könnten die kleinen Fische erkennen.

Bei vielen Tieren, die nicht scharf sehen müssen, hat die Evolution eine andere Richtung eingeschlagen. Katzen etwa benutzen vor allem ihre Stäbchen zur Hell-Dunkel-Erkennung bei wenig Licht, Tiefseefische haben dies perfektioniert. Aber nicht einmal diese Strategie kann man dem Elefantenrüsselfisch nachsagen. Denn seine lichtempfindlichen Stäbchen liegen bei ihm hinter den Netzhautvertiefungen unter den Becherböden, also ausgerechnet dort, wo kaum noch Helligkeit hingelangt!

Offenbar hatte Reichenbach eine höchst ungewöhnliche Retina vor sich. Und er wusste: "Das kriegen wir alleine nicht hin." Für die Verhaltensexperimente zog er Forscher aus Bonn hinzu, die Erfahrungen mit Rüsselfischen hatten. Um die Wellenlängenempfindlichkeit der Sehzellen zu vermessen, überredete er den Experten James Bowmaker vom University College London, aus dem Ruhestand zurückzukommen. Für das Verständnis des Lichteinfangs kam zusätzliche Unterstützung: "Die Physiker um Jochen Guck hatten wir schon bei der Zusammenarbeit an einem anderen Projekt kennengelernt, bei dem wir zeigen konnten, dass die Gliazellen im Auge sehr gute Lichtleiter sind."

Gemeinsam fanden sie schließlich die Lösung des Rätsels auf dem Grunde der Netzhautvertiefungen. Ihr Boden hat in etwa die Form eines Parabolspiegels. Zudem sind ihre Wände mit spiegelnden Guaninkristallen ausgekleidet. "Die glänzenden Fischschuppen des Herings enthalten dasselbe Molekül. Es schafft eine spiegelnde Oberfläche", erklärt Reichenbach. In den Vertiefungen wird so alles einfallende Licht reflektiert und am Boden auf das Bündel Zapfenrezeptoren gelenkt. Computersimulationen der Forscher ergaben: So wird die Lichtintensität, die am Ziel die farbempfindlichen Zapfen erreicht, auf mehr als das Fünffache verstärkt. "Das war allerdings nur in zwei Dimensionen gerechnet. Dreidimensional betrachtet, ergibt sich wahrscheinlich eine zehnfache Verstärkung", ergänzt Reichenbach.

Die kleinen Fische sind also selbst bei schwachen Lichtverhältnissen Weltmeister in der Farberkennung. Zudem können sie vergleichsweise viele Bilder pro Sekunde verarbeiten. Während wir im Kino schon 24 Bilder pro Sekunde nicht mehr als einzelne unterscheiden und damit einen Film ruckelfrei genießen, erkennt der Elefantenrüsselfisch bei manchen Farben 50 Bilder pro Sekunde. "Wahrscheinlich, weil er weniger Pixel sieht und darum weniger Berechnungszeit braucht", lautet Reichenbachs Vermutung.

Und tatsächlich erweist es sich auch als Vorteil, dass die lichtempfindlichen Stäbchen im abgedunkelten Bereich der Becherböden liegen. Bei den meisten Tieren und auch beim Menschen sind sie tagsüber so geblendet, dass sie gar nicht zum Sehen beitragen. Erst in der Dämmerung, wenn die Zapfen nicht mehr genug Licht erhalten, zeigen die Stäbchen uns Hell-Dunkel-Kontraste. Dadurch, dass sie beim Elefantenrüsselfisch abgedunkelt liegen, muss er auch tagsüber nicht auf ihre Funktion verzichten.

Verhaltenstests im Aquarium zeigten, dass die Fische damit perfekt an ihre trübe Heimat angepasst sind. Deutlich besser als etwa Goldfische erkannten sie potentielle Fressfeinde und ließen sich von wirbelnden Partikeln im Wasser nicht irritieren. Den Fischen hilft sogar ihr schlechtes räumliches Auflösungsvermögen. Während Goldfische quasi den Wald vor lauter Bäumen nicht sehen, sieht der Rüsselfisch keine Bäume, aber den Wald. Dieses große Etwas könnte ein Räuber sein. Gut für den Rüsselfisch, wenn er dann schnell flüchtet.

Einige der Forscher hoffen nun, die exotische Sehtechnik künftig auch in Unterwasserkameras einsetzen zu können.