In Kürze:
- Europas häufigste Schnecken verwenden ihren Schleim in Variationen – und dafür ein Protein, das wir aus dem menschlichen Körper kennen.
- Die Bänderschnecke nutzt ihn zur Fortbewegung, zur Haftung, zum Schutz oder zur Verteidigung.
- Seine Entschlüsselung könnte zur Entwicklung umweltfreundlicher Klebstoffe, funktioneller Beschichtungen oder medizinischer Materialien beitragen.
Schleimige Spuren im Garten und auf Wegen sieht man vor allem nach einem Regenschauer. Dann sind Schnecken nämlich besonders aktiv – auch in Deutschland, und auch auf dem Max-Planck-Campus in Potsdam-Golm. Dort untersuchten Forscher der Abteilung „Biomaterialien“ auf dem Gelände hinterlassene Schleimspuren der gewöhnlichen Bänderschnecken (Cepaea nemoralis) und erkannten in dem glänzenden Schleim ein vielversprechendes Naturmaterial.
Denn die Schnecke produziert nicht nur eine einzige Art von Schleim, sondern kann ihn je nach Bedarf so variieren, dass er flüssig, fest, klebrig oder rutschig wird.
Auf den Spuren des Schneckenschleims
Für das Forschungsteam wurde der Schneckenschleim damit zum Gegenstand einer materialwissenschaftlichen Analyse: Wie schafft es die Schnecke, mit den gleichen Grundbausteinen völlig unterschiedliche Materialeigenschaften zu erzeugen? Die Antwort liefern die Forscher des Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung (MPIKG) in einer Studie, die nun im Fachjournal „Science“ erschienen ist.
Darin zeigen sie erstmals umfassend, mit welchen biochemischen Rezepten die Bänderschnecke ihren Schleim gezielt an unterschiedliche Aufgaben anpasst – und dass er immer dieselben Zutaten verwendet, die auch unser Körper nutzt.
„Schneckenschleim mag auf den ersten Blick unscheinbar wirken, ist aber ein unglaublich vielseitiges Material“, sagte Franziska Jehle, Wissenschaftlerin am MPIKG.
Die Forscherin erklärte weiter, dass „die Schnecke mit den gleichen Grundbausteinen gezielt die Eigenschaften ihres Schleims verändern kann“, so Jehle. Das mache sie für die Forschung auch so spannend.
Auch Bänderschnecken mögen zuweil an Erdbeeren naschen. Forscher machen derweil einen langen Hals, um den Schneckenschleim zu untersuchen
Foto: Olha Haletska/iStock
Überraschung aus dem Baukasten der Natur
Um zu verstehen, wie die Natur diese Materialvielfalt erzeugt, analysierten die Forscher fünf verschiedene Schleimarten, die sie bei der Bänderschnecke entdeckten. Sie untersuchten einen Schleim, der die Fortbewegung ermöglicht, und einen, der als starker Klebstoff an Oberflächen wirkt. Ein anderer soll das Tier vor Austrocknung schützen und ein weiterer das Gehäuse während längerer Ruhephasen verschließen. Schließlich gibt es auch noch einen speziellen Schleim, der zur Verteidigung dient.
Dabei zeigte sich, dass die Schnecke für die verschiedenen Schleime stets die gleichen Komponenten verwendet, die sie in unterschiedlichen Mengen zusammenmischt. Bei den chemischen Bausteinen handelt es sich um Proteine, vor allem um Kollagen, und um Kalzium.
Bei den Untersuchungen erlebten die Forscher eine kleine Überraschung: Als zentralen Bestandteil des Schleims konnten sie Kollagen VI identifizieren. Dieses Protein ist eigentlich für seine strukturgebende Funktion in menschlicher Haut, Knochen und Gelenken bekannt.
Die Schnecke mischt zu diesem Kollagen VI noch amorph vorliegendes Kalziumkarbonat, das sie in ihrem Drüsengewebe speichert. Sie gibt es bei Bedarf zusammen mit dem Schleim ab. Der Anteil von Kollagen VI trägt entscheidend dazu bei, die Eigenschaften der verschiedenen Schleime zu steuern.
Mögliche Anwendungen der Schnecken-„Technologie“
Offenbar verändert die Schnecke über die Gesamtmenge an Proteinen und den Anteil an Kollagen VI, wie dicht das Proteinnetzwerk im Schleim ist. Das wirkt sich unmittelbar auf die mechanischen Eigenschaften aus: Je engmaschiger das Proteinnetz ist, desto zäher ist der Schleim. Kalzium dient in seiner Ionenform entweder der Vernetzung oder als Calcit der Verstärkung des Materials.
„Die Erkenntnisse dieser Studie reichen weit über die Biologie der Schnecke hinaus“, fasst Peter Fratzl, Direktor am MPIKG zusammen:
„Natürliche Materialien erzielen mit wenigen Bausteinen eine enorme Vielfalt an Funktionen. Wenn wir die Prinzipien dahinter verstehen, ist das für die Entwicklung nachhaltiger Materialien von großer Bedeutung.“
So könnten sich nach dem Vorbild von Schneckenschleim beispielsweise umweltfreundliche Klebstoffe, funktionelle Beschichtungen oder Materialien für medizinische Anwendungen herstellen lassen. Bis diese in unserem Alltag glänzen, dürften allerdings noch zahlreiche Schnecken ihre Schleimspuren in Potsdam und der Bundesrepublik hinterlassen.
Mit Material der Max-Planck-Gesellschaft.