Manche Tiere produzieren erstaunliche Materialien. Spinnenseide etwa übertrifft in Sachen Festigkeit sogar Stahl. Muscheln sondern Byssusfäden ab, mit denen sie sich unter Wasser fest an Steine heften können. Und viele Verbundstoffe der Natur sind denen der menschlichen Chemiker noch immer weit überlegen. Kein Wunder, dass Forscher immer wieder in der Natur nach Vorbildern für neue Materialien suchen.
Wandelbarer Schleim
Jetzt sind sie erneut fündig geworden – bei den Stummelfüßern. Diese wie Würmer mit Beinen aussehenden Tiere verspritzen eine klebrige Flüssigkeit, um Feinde abzuwehren oder Beute zu fangen. Sobald dann Asseln, Grillen oder Spinnen versuchen, sich aus den Schleimfäden herauszuwinden, verfestigen sich die Fäden, so dass es erst recht kein Entkommen mehr gibt. “Die bei der Bewegung auf den Schleim wirkenden Scherkräfte sorgen dafür, dass dieser zu steifen Fäden aushärtet”, erklärt Alexander Bär von der Universität Kassel.
Was aber verleiht dem Stummelfüßer-Schleim diese ungewöhnliche Eigenschaft? Um das herauszufinden, hat sich Bär mit Forschern des Max-Planck-Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam zusammengetan. Gemeinsam hat das Team die Struktur und Zusammensetzung des Schleims untersucht – und dabei ein weiteres Beispiel für den Erfindungsreichtum der Natur entdeckt.
Von Nanokügelchen zum Polymer
“Wir wussten schon vorher, dass der Schleim vor allem aus großen Proteinmolekülen und Fettsäuren besteht”, sagt Bär. Doch wie sich zeigt, sind diese Komponenten nicht einfach gemischt. Stattdessen erzeugen die Stummelfüßer die Bestandteile ihres Schleims separat und geben sie erst außerhalb der Drüsenzellen zusammen. Dann passiert Erstaunliches: Aus den Proteinen und Fetten bilden sich von selbst winzige Kügelchen. Diese sind alle gleich groß – rund 75 Nanometer – und einheitlich geformt.
Der Clou daran: Solange diese Kügelchen im Sekret schwimmen, bleibt der Schleim klebrig und zähflüssig. “Aber wenn sich das Beutetier bewegt und dadurch Scherkräfte auf den Schleim wirken, werden die Nanoglobuli zerrissen”, berichtet Bär. Dies löst eine Verwandlung und Polymerisierung des Schleims aus: Aus den Proteinen bilden sich im Inneren des Schleimfadens lange Fasern, die in ihrer Steifigkeit dem Kunststoff Nylon ähneln – der Schleim wird fest. Fett- und Wassermoleküle wandern nach außen und bilden eine Ummantelung.
…und wieder zurück zu Kügelchen
Das Spannende an diesem wandlungsfähigen Schleim ist jedoch die Umkehrbarkeit dieses Prozesses: Selbst nach einigen Stunden im Trockenen lassen sich die ausgehärteten, erstarrten Fäden des Stummelfüßer-Schleims in Wasser wieder lösen. “Erstaunlich für uns war, dass sich Proteine und Lipide dabei offenbar wieder mischen und es zur Bildung der gleichen Nanoglobuli kommt, die wir schon im Ursprungsschleim gefunden haben”, sagt Max-Planck-Forscher Matt Harrington.
