Biologie Forschende knacken Rätsel um biegsame Schale des Armfüssers

In Wasser getaucht wird die in der Luft harte und spröde Schale des Armfüssers Discinisca tenuis weich und biegsam. Ein internationales Forscherteam mit Beteiligung des Schweizer Forschungsinstituts PSI hat nun die zugrundeliegenden Mechanismen entschlüsselt.

Der Verwandlungsprozess ist dabei reversibel: Trocknet die Schale des Meerestieres, das in den Gezeitenzonen an der Westküste Afrikas lebt, wird sie wieder hart. Wie die Forschenden am Freitag im Fachmagazin «Nature Communications» berichten, liegt das Geheimnis des Phänomens im mineralischen Aufbau der einen halben Millimeter dicken Schale.

Demnach ist das Mineral Fluorapatit der Hauptbestandteil der Schale und liegt als eine Aneinanderreihung von winzigen Kristallen vor. Der Materialchemiker und Letztautor Fabio Nudelman von der schottischen Universität von Edinburgh vergleicht den Aufbau in einer Mitteilung des PSI mit einer Ziegelmauer. Dabei seien die «Ziegel» die Nanokristalle, und der «Mörtel» zwischen den «Ziegeln» bestehe aus organischen Molekülen wie Chitin und Proteinen. Dringe Wasser in die Schale, quelle der «Mörtel» auf, er werde weich und die «Ziegel» – oder eben die Nanokristalle – liessen sich gegeneinander verschieben.

Inspiration für neue Materialien

Den Forschenden zufolge könnte die so erzielte Flexibilität den Armfüssern in ihrem Lebensraum, der abwechslungsweise von starken Wellen und ruhigen Gewässern gezeichnet ist, einen Überlebensvorteil bieten. Denn die situationsabhängige Umwandlung von hart zu weich könnte Beschädigungen an der Schale verhindern.

Die gewonnenen Erkenntnisse könnten auch in die Erfindung neuer Materialien einfliessen, schrieb das PSI. So lassen sich die Eigenheiten der Armfüsser-Schale womöglich nutzen, um etwa Sporthelme zu entwickeln, die immer den Schutz bieten, der je nach Aufschlag erforderlich ist.

https://dx.doi.org/10.1038/s41467-021-25613-4