Wissenschaft + Forschung

Lange war es ein Rätsel, wie Papageien ihr farbenfrohes Federkleid ausbilden. Nun haben portugiesische Forschende die Lösung: Die Vögel bedienen sich eines molekularen Tricks.<p>Gäbe es im <link href="#nadc20254147511-fig-0001">Tierreich einen Wettbewerb für die bunteste Farbenpracht, dann hätten Papageien wohl ein Abo auf den Sieg. Besonders Aras aus Südamerika fallen mit ihren scharlachroten oder cyanblauen Federn auf.</p><figure xml:id="nadc20254147511-fig-0001"><figure><img alt="image" src="https://media.graphassets.com/RYM0yRhXShWy7piQw4qQ"><figcaption><label>Abb.1: </label>Eine Gelbnackenamazone scheint sich an der Spurensuche zu beteiligen, um herauszufinden, wieso ihre Federn farbig sind. Foto: Eric Isselée / Adobe Stock</figcaption></figure></figure><p>Verantwortlich für diese leuchtenden Farben ist eine besondere Klasse von Molekülen: Psittacofulvine. Diese Pigmente enthalten ein langkettiges System aus konjugierten Doppelbindungen, und sie kommen ausschließlich in Papageien vor. Das sagt schon ihr Name: Psittacus ist Latein und bedeutet Papagei, fulvus braungelb.</p><h2 type="main">Farbe: sammeln oder herstellen</h2><p>Carotinoide, die die Federn der meisten anderen Vögel bunt färben, müssen mit der Nahrung aufgenommen werden. So wird etwa das Federkleid von Flamingos nur pink, weil sie Garnelen fressen, die die passenden Pigmente bereits enthalten. Rotkardinäle nehmen Carotinoide mit roten Beeren und Samen auf.</p><p>Papageien hingegen stellen ihre Farbenpracht selbst her, und zwar mit einer anderen Stoffgruppe. Doch wie lassen sich damit fast alle Farben abdecken? Das war lange ein Rätsel, bis eine Forschungsgruppe aus Porto, St. Louis und Prag vor Kurzem den entscheidenden Mechanismus entschlüsselt hat.</p><h2 type="main">Aldehyd macht rot, Säure gelb</h2><p>Ausschlaggebend für die Farbe der Feder ist, welche funktionelle Gruppe das Ende des Pigments trägt: In gelben Federn dominieren Carboxyl-Psittacofulvine, in roten Aldehyd-Psittacofulvine (<link href="#nadc20254147511-fig-0002">Abbildung 1). Blaue Federn, das ist bekannt, bekommen ihre Farbe durch Lichtbrechung an Nanostrukturen. Für eine grüne Färbung kombinieren Papageien diese Strukturen mit gelben Carboxyl-Psittacofulvinen. Die Forschergruppe analysierte die Federn mehrerer Papageienarten: Die vielseitigen Federkleider basierten alle auf demselben chemischen System (Kasten).</p><figure xml:id="nadc20254147511-fig-0002"><figure><img alt="image" src="https://media.graphassets.com/aWBCFYCxTKKSBtM2J8zH"><figcaption><label>Abb.2: </label>Psittacofulvine sorgen für die Farbe der Papageien. Rot oder gelb – darüber bestimmt die funktionelle Gruppe. Blaue Papageienfedern erhalten ihre Farbe durch Nanostrukturen. Für grüne Federn, etwa bei Wellensittichen, werden diese mit gelben Psittacofulvinen kombiniert.</figcaption></figure></figure><p>Um herauszufinden, wie die Papageien die Farben herstellen, untersuchten die Forscher:innen Weißbürzelloris. Diese sind bis zu 25 Zentimeter groß und leben in großen Schwärmen in den Bergwäldern Neuguineas, nördlich von Australien. Besonders an ihnen ist: Sie kommen in zwei Farbmorphen vor. Es gibt gelbe und rote Exemplare – also solche mit der reduzierten Variante der Pigmente und solche, die vor allem die oxidierte in ihren Federn ablagern.</p><h2 type="main">Ein Enzym steuert die Farbe</h2><p>Indem die Forscher:innen die Genome gelber und roter Weißbürzelloris verglichen, identifizierten sie das Enzym, das die Farbgebung der Federn steuert (<link href="#nadc20254147511-fig-0003">Abbildung 2, S. 78). Es handelt sich um die Aldehyddehydrogenase ALDH3A2. Wie schon bekannt war, oxidieren ALDH3A2 und andere Aldehyddehydrogenasen aliphatische Aldehyde zu Fettsäuren. Chemisch ergibt das also Sinn: ALDH3A2 kann Aldehyd-Psittacofulvine zu Carboxyl-Psittacofulvinen oxidieren – und so aus einem roten Pigment ein gelbes machen. Bei einem Teil der Weißbürzelloris bleiben die Federn jedoch rot: Diese Vögel tragen in der DNA eine Mutation, die die Expression des Enzyms hemmt.</p><figure xml:id="nadc20254147511-fig-0003"><figure><img alt="image" src="https://media.graphassets.com/N0a8y8m5RSiEncocIWvg"><figcaption><label>Abb.3: </label>Indem sie die Genome zweier Weißbürzellori-Farbmorphen verglichen, stießen die Forscher:innen auf das farbentscheidende Enzym: die Aldehyd-Dehydrogenase ALDH3A2.</figcaption></figure></figure><p>Doch nicht nur bei Weißbürzelloris, sondern auch bei mehrfarbigen Papageien beeinflusst die Konzentration dieses Enzyms in den Zellen die Farbe. Ist diese hoch, bilden sich gelbe oder grüne Federn, bei niedriger Enzymkonzentration produziert die Zelle rote Federn. Damit ist der Mechanismus geklärt: Die Pigmente werden zunächst als rotes Aldehyd biosynthetisiert und dann je nach ALDH3A2-Gehalt in der Zelle in größeren oder kleineren Mengen zur gelben Carboxylform oxidiert (<link href="#nadc20254147511-fig-0004">Abbildung 3).</p><figure xml:id="nadc20254147511-fig-0004"><figure><img alt="image" src="https://media.graphassets.com/DEsUKuY1TimJEqNcEe5R"><figcaption><label>Abb.4: </label>Papageien lagern Psittacofulvine in den Federn ab. Wie viele davon zum gelben Pigment oxidiert werden, lässt sich durch die Menge an freigesetztem ALDH3A2 steuern.</figcaption></figure></figure><p>Um auszuschließen, dass für die Pigment-Biosynthese noch unbekannte Prozesse nötig sind, testeten die Forscher:innen den Mechanismus an Hefezellen. Fügten sie den Bauplan des Syntheseenzyms in die Hefe-DNA ein, bildete diese Aldehyd-Psittacofulvine. Ergänzten sie das Gen von ALDH3A2, entstanden stattdessen Carboxyl-Psittacofulvine.</p><p>Im Dunkeln bleiben indes noch die genauen Steuerungsmechanismen: Wann und wie entscheidet sich, welche Federfarbe eine bestimmte Zelle hervorbringt? Antworten auf diese Fragen werden in der Genregulation zu finden sein.</p><p>Das bunte Federkleid erfüllt für Papageien viele Funktionen. „Es ist ein außergewöhnlicher Fall von evolutionärer Innovation“, sagte Roberto Arbore, Erstautor der Studie, gegenüber <i>Science</i>. Es helfe ihnen, effizienter mit ihrer Umwelt und ihren Artgenossen zu kommunizieren, etwa zur sexuellen Selektion. Und noch etwas tun die bunten Psittacofulvine: Sie schützen die Keratine, aus denen die Federn bestehen, vor Schäden durch Bakterien.</p><h2 type="main">Psittacofulvine: Welcher Farbstoff schmückt welchen Papagei?</h2><p>Psittacofulvine bestimmen die Färbung fast aller Papageien. Die oberen Balken zeigen, wie viel welcher Farbe in jedem Federkleid steckt. Verantwortlich ist vor allem die funktionelle Gruppe: Rote Federn enthalten viel Aldehyd, gelbe überwiegend Carbonsäure, und grüne Federn mischen Carbonsäure mit blauen Nanostrukturen. Der Wellensittich enthält fast nur Carbonsäuren, der Borstenkopfpapagei fast nur Aldehyd. Auch die Länge des konjugierten Systems beeinflusst die Farbe.<img alt="image" src="https://media.graphassets.com/fsHsuurHSSeYtrzyTbCc"></p><h2 type="main">Der Autor</h2><p>Journalist und Chemiker Jan Krüßmann ist freier Mitarbeiter der Nachrichten aus der Chemie.</p>

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Die Farbe der Papageien

Lange war es ein Rätsel, wie Papageien ihr farbenfrohes Federkleid ausbilden. Nun haben portugiesische Forschende die Lösung: Die Vögel bedienen sich eines molekularen Tricks.Gäbe es im Tierreich einen Wettbewerb für die bunteste Farbenpracht, dann hätten Papageien wohl ein Abo auf den Sieg. Beso...

Interskriptum

<p>Was ist eigentlich aus meiner Generation geworden? Nein, ich meine nicht die Millenials (die waren ein paar Jährchen nach mir dran, das Porträt rechts schmeichelt mir), auch nicht die Boomer (die kamen Dekaden vor mir). Soziologen würden mich wahrscheinlich in die Generation X stecken. Aber so richtig verbunden fühle ich mich nur mit einer: der Generation Praktikum.</p><p>In den 00er und frühen 10er Jahren absolvierten Leute, die beruflich „irgendwas mit Medien“ machen wollten, Praktika in Serie, oft unbezahlt. Und so wurde das Praktikum, das ja eigentlich Erfahrung bringen und die Beschäftigungschancen verbessern sollte, zum Synonym für prekäre Beschäftigung und für Unsicherheit. Das ist unfair. „Loslegen, sich unentbehrlich machen, und dann den Laden übernehmen“ – diesen Rat gab mir Ernst Guggolz, der damalige Chefredakteur der Nachrichten an meinem ersten Arbeitstag als Praktikant. Als es dann – eine Handvoll Praktika später – wirklich so weit war, schenkten mir die Kolleginnen und Kollegen eine Karte mit dem Aufdruck, der der heutigen Kolumne den Titel gibt. Ich frage mich immer noch, wie sie das gemeint haben.</p><p>Neulich war ich mit unserer jetzigen Praktikantin Medea auf einer Konferenz; da freut man sich als alter Hase, den Neuen ein wenig Wissen mitgeben zu können. Thema des Tages: Dresscode im Wandel der Zeiten. „Pass auf“, sag‘ ich. „Hier laufen Chemikerinnen und Chemiker rum, die nur wegen des Business‘ hier sind, das sieht man auch an der Kleidung. Seit Corona tackern sich die Männer keine Krawatten mehr an den Hals, aber schau die beiden da drüben: Hoodie und Wollmütze – das ist ein Code für: aufstrebendes Start-up.“ Medea schaut mich an: „Ich habe gehört, dass man Journalisten am Rollkragen-Pulli erkennt“, meint sie. Ich blicke an meinem Steve-Jobs-Gedächtnis-Modell herunter. Enttarnt.</p><p>Medea Edinger ist übrigens seit längerer Zeit wieder die erste Praktikantin in der Redaktion. Durch die Personalumbrüche der letzten Monate hatten wir einige Zeit lang keine Kapazitäten, um Praktikanten zu betreuen. Umso mehr freuen wir uns nun darüber, dass Medea – wir teilen uns ihren (heutzutage bei den Nachrichten auch vergüteten) Praktikumsplatz mit dem JCF-Podcast-Team – bei uns in der Redaktion ist. Wer aufmerksam durchs Heft blättert, wird einiges von ihr finden können.</p><p>Generation Praktikum forever!</p><p>Im Interskriptum schreibt Nachrichten-Chefredakteur Christian Remenyi über Chemisches und Komisches – und was sich sonst noch so im Zettelkasten der Redaktion findet. <a href="mailto:nachrichten@gdch.de">nachrichten@gdch.de</a></p>

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Die Farbe der Papageien

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