Vampirfledermäuse auf dem Laufband: Studie zeigt schnellen Aminosäuren-Stoffwechsel

Wer schon einmal gedacht hat: „Mensch, ich würde wirklich gern Vampirfledermäuse auf einem Laufband sehen“, bekommt nun genau die passende Portion Wissenschaft. Ein Forschungsteam hat das tatsächlich gemacht – nicht, weil ein kleiner Vladi dringend seine chiropteren Schritte sammeln musste.

Worum es in der Studie zu Vampirfledermäusen geht

Die neue Arbeit zeigt vielmehr, wie Vampirfledermäuse (Desmodus rotundus) aus ihrer Hauptnahrungsquelle das Maximum herausholen: dem Blut, das sie von den Säugetieren trinken, auf denen sie sich ernähren.

Besonders bemerkenswert ist dabei, wie gut sie offenbar die Aminosäuren aus diesem Blut verwerten können – und wie schnell das passiert. Eine Vampirfledermaus kann fröhlich vor sich hin traben und wird dabei von einer Blutmahlzeit angetrieben, die sie erst wenige Minuten zuvor aufgenommen hat.

Ein ungewöhnlicher Energiestoffwechsel bei Wirbeltieren

Damit sind Vampirfledermäuse im Tierreich ziemlich außergewöhnlich: Die meisten Wirbeltiere beziehen ihre Energie vor allem aus dem Abbau von Kohlenhydraten und Lipiden. Ähnliche Fähigkeiten findet man jedoch auch an anderer Stelle – bei wirbellosen Tieren, etwa bei blutsaugenden Tsetsefliegen.

Bei Säugetieren gilt als gut belegt, dass bei aerobem Training niedriger Intensität überwiegend Lipide als Energiequelle dienen. Steigt die Belastungsintensität, wächst auch die Abhängigkeit von Kohlenhydraten als Treibstoff. Diese Quellen werden oxidiert, um Adenosintriphosphat (ATP) zu erzeugen – das Molekül, das lebenden Zellen Energie bereitstellt.

Versuchsaufbau: Laufband, Rinderblut und markierte Aminosäuren

Wie Vampirfledermäuse aus einer extrem proteinreichen Ernährung genau ATP gewinnen, war bislang nicht klar. Die Physiologin Giulia Rossi von der University of Toronto und Kenneth Welch von der McMaster University in Kanada erkannten jedoch, dass sich eine besondere Eigenschaft der Tiere nutzen lässt, um diese Frage zu klären.

Im Unterschied zu vielen anderen Fledermausarten können Vampirfledermäuse sehr gut am Boden laufen. Daher lag die Idee nahe, die Tiere auf Laufbänder zu setzen, die Sauerstoffaufnahme und Kohlendioxidabgabe messen, um den Stoffwechsel unter verschieden starker Belastung zu erfassen. Da die Fledermäuse vorübergehend im Labor untergebracht waren, ließ sich zudem ihre Nahrungsaufnahme kontrollieren – und damit gezielt untersuchen, wie dieser Stoffwechsel arbeitet.

Dafür fingen die Forschenden 24 wildlebende erwachsene Vampirfledermäuse in Belize und teilten sie in Gruppen ein. Eine Gruppe aus neun Tieren erhielt Rinderblut, das mit Leucin angereichert war – einer essenziellen Aminosäure (also einer, die Säugetiere nicht selbst herstellen können), die beim Menschen am Aufbau und an der Reparatur von Muskeln beteiligt ist. Eine zweite Gruppe mit 12 Fledermäusen bekam Rinderblut, das mit Glycin angereichert war – einer nicht essenziellen Aminosäure, die beim Aufbau von Kollagen hilft und als Neurotransmitter wirkt.

Indem sie die gewöhnlichen Kohlenstoffatome in den Aminosäuren durch ein vergleichsweise ungewöhnliches Isotop ersetzten, konnten sie verfolgen, was mit diesem Element geschieht, während die Verbindungen im Körper der Fledermäuse abgebaut werden.

Die übrige Gruppe erhielt Rinderblut ohne zusätzliche Aminosäuren, um einen Basiswert für die CO₂-Produktion einer trainierenden Fledermaus zu erhalten.

Nach dem Fressen kam jede Fledermaus auf ein speziell für diese Studie gebautes Laufband. Es gab drei Belastungsstufen: 10 Meter (33 Fuß) pro Minute, 20 Meter pro Minute und 30 Meter pro Minute. Das Laufband beschleunigte jeweils schrittweise bis zur Zielgeschwindigkeit, während die Atemgase aufgezeichnet wurden, während die Tiere über das Band flitzten. Bei der höchsten Geschwindigkeit waren sogar kleine Hüpfer in der Luft zu sehen.

Nachdem die Fledermäuse ihr Programm absolviert hatten, wertete das Team aus, wie schnell Sauerstoff verbraucht und wie viel Kohlendioxid produziert wurde – ein Verhältnis, das routinemäßig als Hinweis darauf genutzt wird, welche Brennstoffe der Stoffwechsel gerade einsetzt.

Ergebnisse: Aminosäuren werden sofort zur Energiequelle

Die Isotopenmessungen zeigten, dass CO₂ aus dem Abbau der Aminosäuren nahezu unmittelbar im Atem der Fledermäuse auf dem Laufband auftauchte. Das spricht dafür, dass die Tiere ihre frisch aufgenommene Proteinmahlzeit schnell und effizient nutzen – anders als etwa Insekten wie Stechmücken, die länger brauchen, um die Aminosäuren aus der aufgenommenen Blutmahlzeit zu metabolisieren.

Auffällig war außerdem: Fledermäuse, die das angereicherte Blut bekommen hatten, unterschieden dabei nicht zwischen essenziellen und nicht essenziellen Aminosäuren. Ihre Körper schöpften die angebotenen Ressourcen aus – unabhängig davon, welche es waren.

„Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich bei Vampirfledermäusen als Anpassung eine starke Steigerung des Flusses durch diese und verwandte Stoffwechselwege entwickelt hat, um jene Brennstoffe, die in großer Menge aufgenommen werden (d. h. Blutproteine und Aminosäuren), effizient zu nutzen“, schreiben die Forschenden, „und markieren damit ein eindrucksvolles Beispiel konvergenter Evolution bei sowohl wirbeltier- als auch wirbellosen obligaten Blutsaugern.“

Für die Studie wurden keine Fledermäuse verletzt. Nach ihrer Freilassung in die Wildnis könnten sie allerdings ein klein wenig besser trainiert gewesen sein.

Die Forschung wurde in Biology Letters veröffentlicht.