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Die Robust-Experten der Evolution

Kieler Wissenschaftler Die Robust-Experten der Evolution

Ob in der Medizin, der Textilindustrie oder im eigenen Auto: Stabiles und langlebiges Material soll Funktionalität gewährleisten, Ausfallzeiten minimieren und Kosten sparen. Seit einiger Zeit befassen sich Kieler Forscher daher mit den Eigenschaften der Schlangenhaut.

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Die Schlangenhaut haben die Forscher am Zoologischen Institut auf ihre Nanostrukturen untersucht.

Quelle: Denis Schimmelpfennig

Kiel. Diese produziert besonders wenig Reibung und ist optimal gegen Verschleiß geschützt. Die Industrie zeigt für die Forschungsergebnisse bereits Interesse.

 Seit 150 Millionen Jahren bewegen sich Schlangen ohne Extremitäten fort. Das stellt besondere Herausforderungen an ihre Haut. Diese ist ständig Reibungskräften ausgesetzt. Prof. Stanislav Gorb und seine wissenschaftlichen Mitarbeiter vom Zoologischen Institut der Uni Kiel fanden in der Vergangenheit bereits heraus, dass sich die Schlangenhaut im Laufe der Evolution an diese Art der Fortbewegung angepasst hat. Unabhängig von ihrem Lebensraum, ihrer Dicke oder ihrer Struktur, ist die Haut bei Schlangen außen steif und hart und wird nach innen weicher und flexibler.

 Gorb hat nun in einer jüngst veröffentlichten Arbeit gemeinsam mit Dr. Alexander Kovalev genauer untersucht, warum Schlangen bei ihrer Fortbewegung so wenig Reibung erzeugen. Sie stellten die Hypothese auf: Die entscheidenden Faktoren sind die Entstehung und der Ordnungsgrad der Hautzellen-Nanostruktur. „Innerhalb einer Zelle gibt es eine noch kleinere Struktur in Form von kleinen Einsenkungen. Wir wollten untersuchen, wie sie bei den Schlangen angeordnet sind und wie die Anordnung prinzipiell entsteht“, erklärte Gorb. Dazu verglich der Forscher die Nanostruktur der Schlangenhaut mit der von Mottenaugen. Hier zeigte sich ein deutlicher Unterschied: Während die Nanostruktur der Mottenaugen eine sehr regelmäßige Anordnung aufwies, ergab sich bei der Schlange eine hochgradig zufällige Verteilung.

 Laut Gorb und Kovalev ordnet sich die Struktur in einer Zelle in einer bestimmten Phase des Zellwachstums an. „Dieser Prozess wird dann eingefroren. Das passiert aber in der Biologie zu unterschiedlichen Zeitpunkten, wodurch es zu unterschiedlichen Ordnungen von Nanostrukturen kommt“, erläuterte der Forscher. „Bei der Schlange wird der Prozess schneller gestoppt als bei der Motte. So kommt es zu der ungeordneten Struktur. Je länger der Prozess dauert, desto geordneter wird die Struktur in der Zelle.“ Die ungeordnete Struktur helfe der Schlange bei der Reibungsminimierung, insbesondere wenn sie sich auf rauen Untergründen fortbewege, sagte Gorb.

 Das Wissen über die Entstehung der Anordnung in den Schlangen-Zellen versetzt die Forscher in die Lage, die Struktur im Labor nachzuahmen und für andere Bereiche zu nutzen. „Es ist vieles möglich, aber wir müssen immer schauen, über welche konkrete Anwendung wir reden“, sagte Grob. „Wir können nicht von einer Generallösung sprechen. Es geht immer um konkrete Materialien, Oberflächen oder Kraftbereiche und schließlich um konkrete Interessen von Firmen.“ Mit der Technischen Universität Hamburg-Harburg besteht bereits ein gemeinsames Patent, bei dem es um Traggelenke im Auto geht. „Wir haben auch Kontakt zu einem Textilunternehmen in Österreich. Es ist vieles im Laufen und in Arbeit. Wir sind mit dem Thema in verschiedene Richtungen mit Firmen und anderen Forschungsgruppen unterwegs“, meinte Gorb.

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Ein Artikel von
Florian Sötje
Volontär

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