Vampirfledermäuse auf Laufbändern verstoffwechseln Blut erstaunlich schnell

Falls Sie je gedacht haben: „Meine Güte, ich würde wirklich gern Vampirfledermäuse auf Laufbändern sehen“, dann gibt es genau die passende Wissenschaft für Sie. Ein Forschungsteam hat genau das umgesetzt – nicht etwa, weil der kleine Vladi seine Schritte als Fledertier sammeln musste.

Die neue Studie zeigt vielmehr, wie Vampirfledermäuse (Desmodus rotundus) ihre wichtigste Nahrungsquelle optimal nutzen: das Blut, das sie von den Säugetieren saugen, von denen sie sich ernähren.

Bemerkenswerterweise weisen die Ergebnisse auf eine ausgeprägte Fähigkeit hin, die Aminosäuren aus dem aufgenommenen Blut zu verstoffwechseln. Zudem geschieht dies ausgesprochen schnell: Eine Vampirfledermaus kann munter galoppieren und dabei Energie aus einer Blutmahlzeit beziehen, die sie erst wenige Minuten zuvor aufgenommen hat.

Vampirfledermäuse gewinnen Energie aus Blutproteinen

Damit sind Vampirfledermäuse ausgesprochen ungewöhnliche Tiere. Die meisten Wirbeltiere decken ihren Energiebedarf vor allem über den Stoffwechsel von Kohlenhydraten und Lipiden. Im Tierreich gibt es diese Fähigkeit jedoch auch bei wirbellosen Tieren, etwa bei blutsaugenden Tsetsefliegen.

Bei Säugetieren gilt als gut belegt, dass aerobes Training mit geringer Intensität überwiegend durch Lipide angetrieben wird. Mit zunehmender Belastungsintensität steigt dagegen die Abhängigkeit von Kohlenhydraten als Energieträger. Beide Energiequellen werden oxidiert, um Adenosintriphosphat (ATP) zu erzeugen – jenes Molekül, das lebenden Zellen Energie bereitstellt.

Wie Vampirfledermäuse aus ihrer extrem proteinreichen Nahrung ATP bilden, war bislang nicht geklärt. Doch die Physiologen Giulia Rossi von der University of Toronto und Kenneth Welch von der McMaster University in Kanada erkannten, dass sie eine besondere Eigenschaft der Tiere für diese Frage nutzen konnten.

Anders als andere Fledermausarten können Vampirfledermäuse sehr gut am Boden laufen. Daher setzten die Forschenden die Tiere auf Laufbänder, die Sauerstoffaufnahme und Kohlendioxidabgabe erfassen, um ihren Stoffwechsel bei unterschiedlichen Belastungsstufen zu messen. Da die Fledermäuse vorübergehend im Labor gehalten wurden, ließ sich auch ihre Nahrungsaufnahme kontrollieren und damit nachvollziehen, wie dieser Stoffwechsel funktionierte.

Laufbandversuch mit Vampirfledermäusen in Belize

Die Forschenden fingen in Belize 24 erwachsene wilde Vampirfledermäuse und teilten sie in Gruppen ein. Neun Tiere erhielten Kuhblut, das mit Leucin angereichert war. Diese essenzielle Aminosäure – also eine Substanz, die Säugetiere nicht selbst herstellen können – unterstützt beim Menschen den Aufbau und die Reparatur von Muskeln. Eine zweite Gruppe mit 12 Fledermäusen bekam Kuhblut mit Glycin, einer nicht essenziellen Aminosäure, die am Aufbau von Kollagen beteiligt ist und als Neurotransmitter wirkt.

Indem sie die gewöhnlichen Kohlenstoffatome in den Aminosäuren durch ein vergleichsweise unverwechselbares Isotop ersetzten, konnten sie verfolgen, was mit dem Element geschah, während die Verbindungen im Körper der Fledermäuse abgebaut wurden.

Die übrige Gruppe bekam nicht mit Aminosäuren angereichertes Kuhblut. Sie diente als Referenzwert für die CO₂-Produktion einer trainierenden Fledermaus.

Nach dem Fressen kam jedes Tier auf das eigens für diese Studie gebaute Laufband. Es gab drei Belastungsintensitäten: 10 Meter (33 Fuß) pro Minute, 20 Meter pro Minute und 30 Meter pro Minute. Das Band beschleunigte schrittweise bis zur jeweiligen Zielgeschwindigkeit, während der Atem der Fledermäuse aufgezeichnet wurde, wenn sie über das Förderband huschten. Bei der höchsten Geschwindigkeit machten sie sogar kleine Sprünge in die Luft.

Aminosäuren werden nahezu sofort umgesetzt

Nachdem die Fledermäuse ihr Trainingsprogramm absolviert hatten, untersuchte das Team, mit welcher Rate Sauerstoff verbraucht und Kohlendioxid produziert wurde. Das Verhältnis dieser Werte wird üblicherweise als Hinweis darauf verwendet, welche Energieträger im Stoffwechsel eingesetzt werden.

Die Isotope zeigten, dass CO₂ aus dem Abbau von Aminosäuren nahezu sofort im Atem der Fledermäuse auf dem Laufband nachweisbar war. Dies deutet darauf hin, dass die Tiere ihre kurz zuvor aufgenommene proteinreiche Nahrung rasch und effizient verwerteten. Anders als Insekten wie Mücken benötigen sie offenbar weniger Zeit, um die Aminosäuren aus dem Blut ihrer Wirte zu verstoffwechseln.

Interessanterweise unterschieden die Fledermäuse, die das angereicherte Blut erhielten, nicht zwischen essenziellen und nicht essenziellen Aminosäuren. Ihre kleinen Körper nutzten die verfügbaren Ressourcen bestmöglich – unabhängig davon, um welche Ressourcen es sich handelte.

„Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich bei Vampirfledermäusen als Anpassung zur effizienten Nutzung der in großer Menge aufgenommenen Brennstoffe (d. h. Blutproteine und Aminosäuren) eine erhebliche Steigerung des Stoffflusses durch diese und verwandte Stoffwechselwege entwickelt hat“, schreiben die Forschenden, „und stellen damit ein eindrucksvolles Beispiel für konvergente Evolution bei sowohl wirbeltierischen als auch wirbellosen obligat blutsaugenden Tieren dar.“

Bei dieser Untersuchung kam keine Fledermaus zu Schaden. Bei ihrer Rückkehr in die Wildnis könnten sie allerdings etwas trainierter gewesen sein.

Die Studie wurde in Biology Letters veröffentlicht.