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TDie kleine Würfelqualle lebt in warmen Küstengewässern auf der ganzen Welt, einschließlich der trüben Gewässer der Mangrovenwälder der Karibik. Sie sind kaum so groß wie ein Fingernagel und navigieren schnell durch ein dunkles Unterwasserlabyrinth aus verworrenen Wurzeln auf der Suche nach ihrer Beute – Wasserflöhen.
Die glockenförmigen Körper dieser Quallen (Tripedalia cystophora) sind so klein und einfach, dass ihnen ein Gehirn fehlt. Doch trotz dieses scheinbaren Hindernisses lernen sie außerordentlich schnell, berichten Wissenschaftler in einer aktuellen Studie in der Zeitschrift Aktuelle Biologie. Sie können schnell Erinnerungen an sensorische Informationen, die sie aus der Umgebung erhalten, bilden und behalten und ihr Verhalten als Reaktion darauf anpassen. Die Ergebnisse legen nahe, dass ein „Gehirn“ für das Lernen nicht so wichtig ist, wie wir dachten.
Auf viele Arten, T. cystophora sind einzigartige Wesen. Sie verfügen über weitaus ausgefeiltere Sehsysteme als andere Quallenarten und verfügen über vier spezialisierte visuelle Sinneszentren, die Rhopalia genannt werden. Jedes Rhopalia enthält sechs Augen – also insgesamt 24 – und enthält etwa 1.000 Neuronen, sodass das Gelee insgesamt 4.000 hat. (Zum Vergleich: Eine Fruchtfliege hat 200.000 Neuronen.) Die Rhopalia erzeugen elektrische Signale, die bestimmen, wie schnell die Qualle durch das Wasser pulsiert. Seine pulsierende Bewegung beschleunigt sich, wenn das Tier einen Floh jagt oder ausweicht, um nicht gegen Baumwurzeln zu stoßen.
Während viele andere Quallenarten Licht nur wahrnehmen können, indem sie die Richtung erkennen, aus der es kommt, und ihm folgen –T. cystophora kann auch den Kontrast zwischen Dunkel und Hell erkennen und so Bilder erzeugen. „Zwei ihrer Augenstrukturen sind Kameraaugen, die im Grunde wie Ihres und meines aufgebaut sind“, sagt der leitende Autor Anders Lydik Garm, außerordentlicher Professor für Meeresbiologie an der Universität Kopenhagen, Dänemark.
Auch ohne Gehirn können Quallen aus Erfahrungen lernen.
Garm und der Co-Autor der Studie, Jan Bielecki, der Neurobiologie an der Universität Kiel studiert, wollten wissen, ob das Verhalten der Gelees – das Schwanken zwischen Dunkel und Hell – fest vorgegeben ist oder ob die Gelees neues Verhalten erlernen können. In ihrem natürlichen Lebensraum nutzen die Gelees ihren visuellen Kontrastsinn, um die dunklen Baumwurzeln vom helleren Wasser zu unterscheiden und so nicht mit dem Gewirr hervorstehender Wurzeln in Berührung zu kommen. „Sie nutzen den Kontrast, denn Kontrast ist der Unterschied zwischen der Dunkelheit der Wurzel und der Helligkeit des Wassers“, erklärt Garm. „Dieser Kontrast ist die Art und Weise, wie sie die Entfernung bewerten.“ Aber könnten sie lernen, Hindernissen auszuweichen, die anders aussehen als die in ihrer natürlichen Umgebung?
Garm und Bielecki machen ein Experiment. Sie statteten ein Aquarium mit einer Reihe grauer und weißer Plastikstreifen aus, die die Baumwurzeln und das durchströmende Licht nachahmen sollten. Der Trick bestand darin, dass die hellgraue Farbe für die Qualle wie eine einfach weit entfernte Wurzel aussah. „In Wirklichkeit war es nicht weit weg. Es schien einfach weit weg zu sein, weil wir es grau gestrichen haben“, erklärt Garm. Zunächst empfanden die Gelees die grauen „Wurzeln“ als weit entfernt – und stießen mit ihnen zusammen. Aber nach ein paar Unebenheiten würden sie lernen, den grauen Streifen auszuweichen. „Sie erhalten den mechanischen sensorischen Input, der ihnen sagt: Okay, diese Wurzel war viel näher, als sie ursprünglich schien“, sagt Garm – und sie beginnen, ihr Verhalten zu ändern.
Weniger als 10 Minuten nach Beginn des Experiments vervierfachten die Gelees die Anzahl erfolgreicher Drehbewegungen, um Kollisionen zu vermeiden, fanden Wissenschaftler heraus. „Sie haben gelernt, dass in diesem Zustand ein geringer Kontrast immer noch bedeutet, dass die ‚Wurzel‘ in der Nähe ist, und dann lernen sie innerhalb von drei bis fünf Fehlern, nachdem sie auf die Wurzel gestoßen sind, früher umzudrehen und nicht mit ihr zusammenzustoßen“, sagt Garm. „Wir waren überrascht, wie schnell sie lernten.“ Diese Form des Lernens nennt man assoziatives Lernen: Die Gelees lernen, Sinnesreize – etwa Bilder der grauen Streifen – mit Unebenheiten zu verknüpfen, sich diese Assoziation zu merken und dann zukünftiges Verhalten anzupassen.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Quallen auch ohne Gehirn aus Erfahrungen durch visuelle und mechanische Reize lernen können, sagen Forscher. Aber wenn die Qualle kein Gehirn hat, wo werden diese Erinnerungen gespeichert? Garm sagt, dass dieses Lernen innerhalb der Zellen des verteilten Nervensystems stattfinden kann, insbesondere den Neuronen in den Rhopalia. Diese Neuronen bilden eine Erinnerung an sensorische Reize, die dann mit einem bestimmten Verhalten in Verbindung gebracht werden: Das Bild der Wurzel plus der Beule führt zur Vermeidung.
„Unsere Studie legt aufgrund der einzigartigen evolutionären Stellung der Qualle nahe, dass Lernen eine integrale Funktion des Neurons oder zumindest eines kleinen neuronalen Schaltkreises ist“, sagt Bielecki. Wenn ein Neuron oder ein neuronaler Schaltkreis alles ist, was für Gedächtnis und Lernen erforderlich ist, dann müssen wir vielleicht überdenken, wie wir den Begriff „Gehirn“ definieren, sagt er. Es scheint, dass man ohne eine etwas „schlau“ sein kann – zumindest, wenn man eine Würfelqualle ist. 
Hauptfoto von Jan Bielecki
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