Die Kiefer der winzigen Ruderfußkrebse sind nicht nur erstaunlich hart, sie sind auch komplexer aufgebaut als gedacht. Denn sie enthalten neben Siliziumdioxid auch ein weiches, elastisches Material, wie deutsche Forscher herausgefunden haben. Dieses sogenannte Resilin schütze die Kauladen der Krebse davor, bei zu großer Belastung zu brechen, berichten sie im Fachmagazin „Scientific Reports“.
Kieselalgen sind kleine einzellige Algen, die in vielen Meeresgebieten einen großen Teil der Biomasse des Phytoplanktons bilden und deshalb eine wichtige Rolle in den marinen Nahrungsnetzen spielen. Viele ihrer siliziumdioxidhaltigen Schalen besitzen eine beeindruckende Stabilität, die sich im Laufe der Evolution wahrscheinlich als Fraßschutz entwickelt hat. Trotzdem sind Ruderfußkrebse, die zu den häufigsten Fressfeinden der Kieselalgen gehören, dazu in der Lage, diese stabilen Schalen mit speziellen Mundwerkzeugstrukturen, den Kauladen ihrer Mandibeln, zu zerbrechen.
Jan Michels und Stanislav Gorb von der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) konnten jetzt gemeinsam mit Kollegen der Universität Leipzig zeigen, dass der Aufbau der Kauladen deutlich komplexer ist als ursprünglich angenommen. Mit hoch auflösender Mikroskopietechnik untersuchten die Forscher die Morphologie und die Materialzusammensetzung der Kauladen des Ruderfußkrebses c hamatus. Diese Art kommt im Nordatlantik und in angrenzenden Meeresgebieten vor und ist unter anderem in der südlichen Nordsee relativ zahlreich zu finden. Zusätzlich bestimmten sie die Elementarzusammensetzung der Kauladen an der Leipziger Hochenergie-Ionensonde LIPSION mit Hilfe der partikelinduzierten Röntgenemission.
Weich und elastisch statt hart und spröde
Bei zahlreichen Arten des Ruderfußkrebses besitzen die Kauladen zahnartige Strukturen mit Einlagerungen aus Siliziumdioxid, dem Hauptbestandteil der Kieselalgenschalen. Die Eigenschaften solcher Kauladen und der Kieselalgenschalen haben sich wahrscheinlich im Zuge einer Ko-Evolution entwickelt. Die Analysen erbrachten überraschende Ergebnisse: Verschiedene Strukturen der Kauladen enthalten das Protein Resilin, ein weiches und sehr elastisches Material.
Direkt unter den harten und steifen siliziumdioxidhaltigen Spitzen der zahnartigen Strukturen befinden sich besonders hohe Resilin-Konzentrationen, die eine Art weicher Lagerung der harten Spitzen bilden. Die Wissenschaftler vermuten, dass ein solches System zu große mechanische Belastungen, die beim Zerkleinern von besonders stabilen Nahrungspartikeln entstehen können, durch ein Nachgeben der Spitzen abfedern und dadurch das Risiko von Beschädigungen wie Rissen und Brüchen reduzieren kann.
Die Erkenntnisse liefern einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der Funktion der Ruderfußkrebsmundwerkzeuge und der komplexen mechanischen Wechselwirkungen zwischen diesen Mundwerkzeugen und den Nahrungspartikeln. (Scientific Reports 2012; doi:10.1038/srep00465)
(Scientific Reports, 06.07.2012 – NPO)
