Hohe Fettverbrennung: Stoffwechsel von Fledermäusen während der saisonalen Migration ähnelt dem von Vögeln
Fledermäuse sind die einzigen Säugetiere, die aktiv fliegen können. Viele Arten nutzen diese Fähigkeit für saisonale Wanderungen, bei denen sie oft stundenlang ununterbrochen in der Luft bleiben. Diese hohe energetische Belastung übersteigt die Kapazitäten anderer Säugetiere, da diese nur begrenzt Fettsäuren als Energiequelle nutzen können. Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Zoo- und Wildtierforschung (Leibniz-IZW) und Helmholtz Munich haben nun anhand von Blutanalysen bei ziehenden Rauhautfledermäusen (Pipistrellus nathusii) nachgewiesen, dass die Verbrennung von Fettsäuren eine zentrale Rolle im Energiestoffwechsel dieser Tiere während der Migration spielt.
Untersuchungsmethoden und Probenentnahme
Die Ergebnisse wurden im Fachjournal „The FASEB Journal“ veröffentlicht. Für die Studie analysierten die Forschenden unter Leitung von Alesia Walker (Helmholtz Munich), Shannon Currie und Christian Voigt (beide Leibniz-IZW) Blutproben von Rauhautfledermäusen, die unter kontrollierten Bedingungen in einem Windkanal flogen, sowie von frei lebenden Tieren während und außerhalb der Migrationszeit. Die Tiere wurden an den ornithologischen Forschungsstationen Engure und Pape in Lettland gefangen. Sechzehn Fledermäuse absolvierten Flüge in einem Windkanal an der Universität Lund, in dem Luftgeschwindigkeiten zwischen sechs und acht Metern pro Sekunde simuliert wurden. Insgesamt wurden von 47 Individuen Blutproben entnommen, entweder unmittelbar nach dem Fang oder nach einer Stunde Erholungsphase. Dabei stammten 16 Proben von Tieren vor der Zugzeit, 31 von während der Zugzeit. Die Analysen erfolgten mittels hydrophiler Interaktionschromatographie und Ultrahochleistungs-Flüssigchromatographie (HILIC/UHPLC) zur Identifikation von Stoffwechselabbauprodukten (Metaboliten) und Lipiden.
Erhöhte Fettverbrennung während des Fledermauszugs
Die Untersuchung der Metaboliten zeigte eine signifikante Steigerung der Fettsäureoxidation während der Migration. So waren bei länger fliegenden Fledermäusen etwa 70 % der Acylcarnitine im Blut erhöht. Acylcarnitine dienen als Transportmoleküle, die Fettsäuren in die Mitochondrien einschleusen, wo die Verbrennung zur Energiegewinnung erfolgt. Ohne das Molekül Carnitin können Fettsäuren die Mitochondrienmembran nicht passieren. Zusätzlich fanden die Forschenden bei ziehenden Fledermäusen deutlich höhere Konzentrationen von Phosphatidylethanolaminen mit ungesättigten Fettsäuren sowie von verschiedenen Phosphatidylcholinen im Vergleich zu nicht ziehenden Individuen.
Dr. Alesia Walker erläutert: „Unsere Daten belegen, dass die Metabolite des Fettstoffwechsels während des Zugs der Rauhautfledermäuse stark erhöht sind. Dies widerspricht der bisherigen Annahme, dass Säugetiere nur eingeschränkte Kapazitäten zum Transport und zur Oxidation von Fettsäuren bei hoher Belastung besitzen.“ Besonders die Metabolite mehrfach ungesättigter Fettsäuren waren erhöht, während die Konzentrationen von gesättigten Fettsäuren keine signifikanten Unterschiede zeigten. Wie andere Säugetiere können Fledermäuse mehrfach ungesättigte Fettsäuren nicht selbst synthetisieren und sind auf die Aufnahme über die Nahrung angewiesen. Während der Zugzeit ernähren sich Rauhautfledermäuse vorwiegend von Insektenlarven aus Gewässern, die reich an langkettigen, mehrfach ungesättigten Fettsäuren sind, im Gegensatz zu Insekten aus Waldhabitaten.
Physiologische Parallelen zu Vögeln
Prof. Dr. Christian Voigt, Leiter der Abteilung Evolutionäre Ökologie am Leibniz-IZW, fasst zusammen: „Die Ergebnisse zeigen, wie Rauhautfledermäuse durch die Fettsäureverbrennung ihren Stoffwechsel auf die langen Wanderungen zu den Winterquartieren vorbereiten.“ Im Gegensatz zu Menschen und anderen Säugetieren, die bei intensiver Belastung vor allem Glykogen als Energiequelle nutzen und bei dessen Erschöpfung einen Leistungsabfall erleben („hitting the wall“), können Fledermäuse dauerhaft hohe Leistungen durch Fettsäureoxidation erbringen. Dies ermöglicht ihnen, ähnlich wie viele Zugvögel, weite Strecken zurückzulegen. Allerdings ziehen Fledermäuse im Gegensatz zu Vögeln nicht bis nach Afrika, da sie in ihren Winterquartieren Winterschlaf halten können. So reicht es für die Rauhautfledermaus, im Mittelmeerraum zu überwintern, ohne weitere südliche Wanderungen antreten zu müssen.
Kontaktinformationen der Wissenschaftler
- Prof. Dr. Christian Voigt
Leiter der Abteilung Evolutionäre Ökologie
Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung (Leibniz-IZW)
Telefon: +49 30 5168 511
E-Mail: voigt@izw-berlin.de - Dr. Alesia Walker
Senior-Wissenschaftlerin, Abteilung Analytische Biogeochemie
Helmholtz Munich
Telefon: +49 89 3187 49132
E-Mail: alesia.walker@helmholtz-munich.de - Dr. Shannon Currie
Lecturer in Native Vertebrate Biology, School of BioSciences
The University of Melbourne
Telefon: +61390355511
E-Mail: shannon.currie@unimelb.edu.au
Originalpublikation
Walker A, Truong TT, Klingenspor M, Hedenström A, Pētersons G, Schmitt-Kopplin P, Currie SE, Voigt CC (2026): High relevance of fatty acid oxidation in a migrating mammal, the Nathusius’ pipistrelle (Pipistrellus nathusii). The FASEB Journal 40/10, e71900. DOI: 10.1096/fj.202600860R.
