Forschungsobjekt: Schlangenhaut

(16.08.2012) Marie-Christin Klein, Doktorandin an der Kieler Universität erforscht, wie sich Schlangenhaut gegen Reibung schützt

Schlangen sind hochspezialisierte „beinlose“ Tiere, die vor 150 Millionen Jahren entstanden sind. Ohne Extremitäten ist ihr Körper allerdings ständigen Reibungskräften ausgesetzt.


Marie-Christin Klein, Doktorandin an der Kieler Universität erforscht, wie sich Schlangenhaut gegen Reibung schützt

Die Doktorandin Marie-Christin Klein und Professor Stanislav Gorb von der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) fanden jetzt heraus, wie Schlangenhaut auf die beinlose Fortbewegung spezialisiert ist: unabhängig vom Lebensraum ist sie außen steif und hart, nach innen wird sie weicher und flexibler.

Ihre aktuellen Ergebnisse haben Klein und Gorb in der Ausgabe vom Mittwoch, 15. August der Fachzeitschrift „Journal of the Royal Society Interface” veröffentlicht.


Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme eines Querschnitts von der Bauchschuppe einer Kettennatter

Schlangen bewohnen alle großen Ökosysteme außerhalb der Polarregionen. Sie schaffen es, auf Bäume zu klettern oder sich unter die Erdoberfläche zu graben. Dabei muss die Haut einer Schlange zwei bis drei Monate halten, bis das Häuten einsetzt.

„Die Schlangenhaut muss also gegen Verschleiß optimiert sein“, nahm Marie-Christin Klein zu Beginn ihrer Forschung an. Gemeinsam mit Stanislav Gorb untersuchte sie die Haut von vier Schlangenarten.

Die Sandboa (Gongylophis colubrinus), die Kettennatter (Lampropeltis getula californiae), die Regenbogenboa (Epicrates cenchria cenchria) und der Grüne Baumpython (Morelia viridis) besiedeln verschiedene Lebensräume von der Wüste bis hin zu tropischen Bäumen. „Mithilfe dieser vier Arten haben wir herausgefunden, dass die Haut-Architektur je nach Lebensraum sehr unterschiedlich ist.

Alle weisen aber einen Gradienten der Materialeigenschaften auf. Das heißt, obwohl die Schlangenhaut von Art zu Art unterschiedlich dick und unterschiedlich strukturiert ist, sind trotzdem alle Häute außen steif und hart und werden nach innen hin weich und flexibel“, erklärt Klein ihre Entdeckung, die ihre Vermutung auf verschleißoptimierte Schlangenhaut bestätigt.

Die vier Schlangenarten erreichen diesen mechanischen Effekt zum Beispiel durch verschiedene Zelltypen. Eine Art hat eine dickere Haut mit runden Zellen, die zweite eine dünnere Haut mit länglichen Zellen. „Dies spricht für eine funktionelle Anpassung an eine beinlose Fortbewegung, welche sich für Schlangen in sowohl trockenen als auch in feuchten Gebieten entwickelt hat“, sagt Klein.

Dieses Forschungsgebiet sei noch weitgehend unberührt, berichtet Klein weiter. „Es ist bekannt, wie die Schlangenhaut im Allgemeinen aufgebaut ist, jedoch hat noch niemand untersucht, welche Auswirkungen dies auf die mechanischen Materialeigenschaften hat. Ein Material, das einen Übergang von einer steifen Außenseite zu einer flexibleren Innenseite hat, kann die einwirkende Kraft über eine größere Fläche verteilen und den punktuellen Druck verringern. Solche Materialien sind wie ein flexibler Panzer.“

Mögliche Anwendungsgebiete dieses Prinzips liegen im Bereich der Medizintechnik. Hier könnte beispielsweise Reibung in künstlichen Prothesen optimiert werden. Des Weiteren könnte der Antriebs- und Fördertechnikmarkt von den verschleißminimierenden Erkenntnissen profitieren, da weniger Schmierstoffe eingesetzt werden müssten.

Das Reibungssystem der Schlangenhaut sei hierfür ein wichtiges Modell, welches in der Bionikforschung an der Kieler Universität (Abteilung Spezielle Zoologie, Professor Stanislav N. Gorb) für die Entwicklung neuartiger sowie für die Optimierung bereits vorhandener Materialien in Zusammenhang mit Reibung und Verschleiß genutzt wird.

Originalpublikation:
“Epidermis architecture and material properties of the skin of four snake species”
J. R. Soc. Interface rsif20120479; published ahead of print August 15, 2012, 1742-5662.
http://rsif.royalsocietypublishing.org/content/early/2012/08/13/rsif.2012.0479.a...



Weitere Meldungen

Durch gut erhaltene Knorpelringe ist die Luftröhre des Reptils sehr gut erkennbar.; Bildquelle: Senckenberg/Behr

Messelfund: Schlangenfossil mit Luftröhrenerhaltung

Das Senckenberg-Grabungsteam hat innerhalb von vier Wochen im Juni und Juli über 800 Funde aus den 47 Millionen Jahre alten Ölschiefern der Grube Messel geborgen
Weiterlesen

Eunectes beniensis, die vierte Anakonda Art; Bildquelle: Lutz Dirksen

Verifiziert nach zwei Jahrzehnten: die vierte Anakonda-Art

Anhand alter noch vorhandener, aber bislang nicht ausgewerteter DNA-Proben gelang es den Artstatus der bis über vier Meter lang werdenden Riesenschlange Eunectes beniensis molekulargenetisch abzusichern
Weiterlesen

Im hinteren Abschnitt der weiblichen Schlange sind Knochen von mindestens zwei Embryonen zu erkennen.; Bildquelle: Senckenberg

Weltweit erster fossiler Beleg für lebendgebärende Schlangen

Ein argentinisch-deutsches Wissenschaftler*innen-Team, unter ihnen Senckenberger Krister Smith, hat den weltweit ersten fossilen Beleg für eine Lebendgeburt bei Schlangen erbracht
Weiterlesen

Die neu beschriebene Krötenkopf-Lanzenotter Bothrocophias tulitoi sp. nov.; Bildquelle: Juan Pablo Hurtado-Gómez

Neue Giftschlangen in Kolumbien entdeckt

Senckenberg-Wissenschaftler Juan Pablo Hurtado-Gómez hat gemeinsam mit einem südamerikanischen Team zwei neue Arten aus der Gattung der Krötenkopf-Lanzenottern beschrieben
Weiterlesen


Wissenschaft


Universitäten


Neuerscheinungen