Welche Tiere haben keine Herzen?

Einleitung: Das Herz – Eine Selbstverständlichkeit auf dem Prüfstand

Wenn wir an Tiere denken, haben die meisten von uns sofort ein Bild vor Augen: Ein Hund, der fröhlich mit dem Schwanz wedelt, ein Vogel, der hoch am Himmel kreist, oder ein Blauwal, dessen mächtiger Motor in der Brust mit tiefen, dumpfen Schlägen pulsiert. Für uns Menschen und fast alle Wirbeltiere gilt das Herz als die absolute Zentrale des Lebens. Es ist der unermüdliche Motor, der sauerstoffreiches Blut durch ein komplexes Netz aus Arterien und Venen presst, um jede einzelne Zelle unseres Körpers am Laufen zu halten. Ohne dieses zentrale Organ scheint ein Überleben undenkbar, denn schon nach wenigen Sekunden ohne Sauerstoff kollabiert unser empfindliches System. Doch wie so oft in der Biologie belehrt uns die Natur eines Besseren, sobald wir den Blick über unsere gewohnte Tierklasse hinaus auf die zahllosen anderen Kreaturen richten, die unseren Planeten bevölkern.

Die Frage „Welche Tiere haben keine Herzen?“ öffnet das Tor zu einer völlig faszinierenden, oft unsichtbaren Welt der Evolution und der alternativen Überlebensstrategien. Während Säugetiere, Vögel, Reptilien, Amphibien und Fische ohne Zweifel auf ein Herz angewiesen sind, gibt es im Tierreich ganze Gruppen von Organismen, die diesen vermeintlich unverzichtbaren Muskel während ihrer gesamten Stammesgeschichte schlichtweg nie entwickelt oder im Laufe der Evolution wieder abgeschafft haben. Wie ist das überhaupt möglich? Wie transportieren diese Tiere Sauerstoff und Nährstoffe zu ihren Zellen, wenn es keinen zentralen Antrieb gibt, der eine Flüssigkeit durch den Körper pumpt?

Um diese Fragen zu beantworten, müssen wir tief in die Meere, in den Boden und in die mikroskopischen Ebenen des Lebens eintauchen. Wir müssen verstehen, dass das Herz keine universelle biologische Pflicht ist, sondern eine clevere Erfindung der Evolution, die vor allem dann notwendig wird, wenn ein Lebewesen eine bestimmte Größe überschreitet, aktiv jagen will oder einen hohen Stoffwechsel aufrechterhält. Fehlen diese Voraussetzungen, eröffnen sich völlig andere, verblüffend effiziente Wege des biologischen Designs. In den folgenden Abschnitten dieses Artikels beleuchten wir die anatomischen Wunderwerke ohne Puls, erklären die physikalischen Gesetze, die diesen Tieren das Überleben sichern, und zeigen, dass ein Leben ohne Herz keineswegs ein Leben zweiter Klasse ist, sondern eine meisterhafte Anpassung an ganz spezifische ökologische Nischen.

Die physikalische Basis: Warum manche Tiere einfach keinen Motor brauchen

Bevor wir uns den konkreten Tierarten widmen, die ohne Herz auskommen, lohnt sich ein Blick auf die grundlegende Physik des Lebens. Warum haben sich Herzzentren in der Evolution überhaupt durchgesetzt? Ganz einfach: Transportwege im Körper müssen organisiert werden. Wenn ein Organismus groß ist, liegen viele Zellen tief im Inneren des Körpers und haben keinen direkten Kontakt zur Außenwelt. Sie können sich nicht einfach passiv aus der Umgebung bedienen. Bei Tieren mit einem geschlossenen oder offenen Blutkreislauf übernimmt das Herz die Aufgabe, den Flüssigkeitsstrom anzutreiben, damit Sauerstoff und Nährstoffe schnell dorthin gelangen, wo sie gebraucht werden, und Stoffwechselprodukte wie Kohlenstoffdioxid abtransportiert werden.

Doch was passiert, wenn ein Tier so winzig ist, so flach gebaut ist oder aus so wenigen Zellschichten besteht, dass dieser Zwang zur aktiven Pumpe komplett entfällt? Hier kommt ein physikalisches Prinzip ins Spiel, das für alle herzlose Tiere absolut überlebenswichtig ist: die Diffusion. Diffusion beschreibt den natürlichen Prozess, bei dem sich Teilchen von einem Ort höherer Konzentration zu einem Ort niedrierer Konzentration bewegen, um ein Konzentrationsgefälle auszugleichen. Wenn ein Tier extrem dünn ist, eine große Oberfläche im Verhältnis zu seinem Volumen besitzt oder das Wasser direkt durch seinen gesamten Körper strömen lässt, diffundieren Gase wie Sauerstoff und Nährstoffe einfach passiv durch die Zellmembranen. Jede Zelle versorgt sich quasi selbst aus ihrer unmittelbaren Umgebung.

Ein weiteres entscheidendes Konzept ist das Fehlen eines echten, fließenden Blutes im menschlichen Sinne. Viele dieser Tiere besitzen stattdessen eine einfache Körperflüssigkeit, Wassergefäßsysteme oder sie nutzen direkt das umgebende Wasser als Lebenselixier, das durch ein System aus Kanälen und Poren durch den Körper gesaugt wird. Da es keinen großen Druckunterschied in einem weit verzweigten Adernsystem braucht, entfällt auch die Notwendigkeit für einen muskulösen Generator. Die Natur folgt hier dem Prinzip der maximalen Energieersparnis: Warum sollte ein Organismus wertvolle Kalorien und Stoffwechselenergie für den Aufbau und den Betrieb eines permanent schlagenden Herzens aufwenden, wenn der physikalische Gasaustausch und Nährstofftransport völlig zum Nulltarif durch Diffusion und rein äußerliche Strömungen funktionieren?

Meister der Reduktion: Schwämme (Porifera) und Nesseltiere (Cnidaria)

Zu den urtümlichsten und faszinierendsten Bewohnern unserer Ozeane gehören die Schwämme (Porifera). Betrachtet man einen Meeresschwamm, fällt es schwer, in ihm überhaupt ein Tier zu erkennen. Lange Zeit wurden sie von Menschen für Pflanzen oder gar für anorganische Gesteinsgebilde gehalten. Schwämme besitzen weder ein Gehirn, noch echte Organe, kein Nervensystem und – natürlich – auch kein Herz. Sie sind der Inbegriff der zellulären Einfachheit im Tierreich. Ihr gesamter Körper ist im Grunde ein ausgeklügeltes Filtersystem. Durch winzige Poren in ihrer Außenwand strömt kontinuierlich Wasser in den inneren Hohlraum des Schwamms. Angetrieben wird dieser ständige Strom von unzähligen spezialisierten Kragengeißelzellen, die winzige peitschenartige Fortsätze besitzen. Diese Geißeln schlagen im Takt und erzeugen einen sanften, aber stetigen Wasserstrom. Das Wasser transportiert feine Schwebeteilchen, Bakterien und gelösten Sauerstoff direkt an den Zellen vorbei, die diese Nahrungs- und Atempartikel einfach aus dem Strom herausfiltern. Abfallstoffe werden direkt wieder an das durchfließende Wasser abgegeben und hinausgespült. Ein zentrales Herz ist hierbei völlig überflüssig, da jede Zelle des Schwamms direkt am Strömungskanal liegt und sich aus dem vorbeifließenden Wasser bedient.

Ähnlich, aber auf eine andere Weise spektakulär, verhält es sich mit den Nesseltieren (Cnidaria), zu denen so bekannte und grazile Lebewesen wie Quallen, Korallen und Seeanemonen gehören. Quallen bestehen zu rund 98 bis 99 Prozent aus Wasser. Sie besitzen kein Blut, kein Skelett, kein Gehirn und eben auch kein Herz. Wenn man eine Qualle betrachtet, sieht man einen gallertartigen Schirm, der sich rhythmisch zusammenzieht und ausdehnt, um das Tier durch das Wasser zu treiben. Viele Menschen glauben fälschlicherweise, dieses pulsierende Zusammenziehen sei der Herzschlag der Qualle. Tatsächlich handelt es sich dabei jedoch lediglich um Muskelkontraktionen des Schirms, die der Fortbewegung und dem Beutefang dienen. Der Körper einer Qualle ist extrem dünn und zweischichtig aufgebaut – er besteht im Wesentlichen nur aus einer äußeren und einer inneren Hautschicht, zwischen denen sich eine dicke, gallertartige Schicht befindet. Sauerstoff aus dem Wasser diffundiert direkt durch die dünnen Hautschichten in das innere Gewebe hinein, und Stoffwechselendprodukte diffundieren ebenso einfach wieder hinaus. Auch die Verdauungshöhle, die gleichzeitig als Mund und Ausscheidungsöffnung dient, ist so im Körper verzweigt, dass Nährstoffe direkt dorthin gelangen, wo sie gebraucht werden. Quallen sind somit der ultimative Beweis dafür, dass man als hochentwickelter, schwimmender Räuber im Meer wunderbar ohne Herz überleben kann.