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Nr. 59

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Glossar

Universitätsdruckerei

Von der Schlange lernen

Am Anfang ist die Schlange. Am Ende könnten ganz neue Materialien für die Industrie herauskommen.

Der Mensch – auch wenn er als Wissenschaftler daherkommt – ist ein ziemlich berechenbares Wesen. In aller Regel mag er es beispielsweise gern bunt. Die pittoreske Rückenhaut von Schlangen gilt wohl nicht zuletzt aus diesem Grund als prima erforscht, während über die Haut am Bauch kaum etwas bekannt ist. Zoologen um Professor Stanislav Gorb wollen jetzt diese Wissenslücken füllen.

Schlangen bewegen sich auf dem Bauch fort. Und das stellt ganz spezielle Anforderungen an ihre Haut. Sie muss Reibung aufbauen, um überhaupt das Vorankommen zu ermöglichen. Sie darf andererseits nicht zu viel Reibung erzeugen, weil sonst die Abnutzung zu groß wäre. »Zwar kann sich die Schlange häuten und insofern die Abnutzung ausgleichen, aber das bedeutet die Neubildung von Proteinen und somit immer einen hohen Energieaufwand«, beschreibt Gorb den biologischen Zusammenhang.

Interessant wird diese Sache, wenn man weiß, dass die Haut von Reptilien weniger verschleißanfällig ist als so manches Metall und zugleich trotzdem über ausgeprägte Reibungseigenschaften verfügt. Zudem sorgen die Strukturen der Schlangenhaut dafür, dass die Reibung je nach Bewegungsrichtung unterschiedlich stark ist. Das gilt laut Gorb sowohl für die Längs- als auch für die Querrichtung.

»Für die Technologie ist das natürlich spannend«, schlägt der Professor den Bogen von der Natur zur potenziellen industriellen Anwendung. Um aber Oberflächen zu schaffen, die eine gewisse Reibung erzeugen und zugleich wenig abnutzen, gilt es erst einmal zu verstehen, »wie die Biologie das macht«, sagt Gorb und beschreibt damit das Prinzip der Bionik, die die Natur als Baumeister erforscht.

Genau das passiert seit Juni 2009 in einem auf drei Jahre angelegten und vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekt, an dem auch die Universität Bonn mit ihrem ausgewiesenen Schlangenexperten Dr. Guido Westhoff beteiligt ist. Westhoff ist kürzlich Chef des Terrariums im Hamburger Tierpark Hagenbeck geworden und seither noch deutlich dichter am Kieler Geschehen, das sich konkret um vier Schlangenarten rankt. Regenbogen- und Sandboa, Kettennatter und Grüne Baumpython heißen die ausnahmslos ungiftigen, dafür aber würgenden Arten, denen die Mitglieder von Gorbs Arbeitsgruppe im sehr wörtlichen Sinn auf die Pelle rücken.

Namentlich geschieht das durch die Doktorandinnen Martina Benz und Marie-Christin Klein, die mit Apparaturen, deren Preis teils locker dem einer Oberklassenlimousine entspricht, ebenso feine wie langwierige Messungen an der Schlangenhaut vornehmen. Unter anderem ermitteln die beiden Nachwuchswissenschaftlerinnen die Reibungsstärke der einzelnen Arten, testen die Kratzempfind­lichkeit und fertigen Hautabdrücke an, um später deren filigrane Strukturen eingehend studieren zu können. Und auch wenn sie dabei ihren Forschungsobjekten mit gehörigem Respekt begegnen, überwiegt die Faszination an der Arbeit bei weitem: »Schließlich machen wir hier etwas, das sonst praktisch noch niemand getan hat«, sagt Martina Benz.

Unterstützt wird dieses Pionierprojekt auch von der in Fürth ansässigen Firma Leonhard Kurz, die weltweit 3500 Mitarbeiter beschäftigt und unter anderem Folien für optische Anwendungen produziert. Als Projektpartner verfolgt Kurz das Ziel, von der Natur zu lernen und die Erkenntnisse aus dem Forschungsprojekt für die Herstellung industrialisierter Produkte zu nutzen. Dazu imitiert man in Kiel die Eigenschaften der natürlichen Oberflächen. Martin Geist

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