SEM-Aufnahme von Glycera proboscis. (Pontin et al., PNAS, 2007) Mückenlarven sind nichts für schwache Nerven. Diese fleischig aussehenden Meeresröhren sehen aus der Ferne vielleicht harmlos aus, aber lassen Sie sich nicht täuschen.
Blutwürmer (auch bekannt als „Borstenwürmer“ der Gattung). Glycera ) sind Fleischfresser, die sich tief in den Schlamm am Meeresboden graben und mit ihren furchterregenden Kiefern, die teilweise aus Kupfer bestehen und mit lähmendem Gift versetzt sind, nach Beute und Konkurrenten greifen.
Selbst Wissenschaftler, die sich beruflich mit der Erforschung dieser Lebewesen beschäftigen, loben Mückenlarven nicht besonders.
„Das sind sehr unangenehme Würmer, da sie übellaunig sind und sich leicht provozieren lassen.“ sagt Biochemiker Herbert Waite von der University of California, Santa Barbara.
„Wenn sie auf einen anderen Wurm treffen, kämpfen sie normalerweise mit ihren Kupferkiefern als Waffen.“
Nahaufnahme eines Mückenlarvenzahns. (Herbert Waite/CC BY-SA)
In einem neue Studie – unter der Leitung des Erstautors William Wonderly, einem Doktoranden der Waite-Labor – Forscher untersuchten, wie die Mückenlarvenart funktioniert Glycera dibranchiata erwirbt das Kupfer für seinen Kiefer, das etwa 10 Prozent der Gesamtstruktur des Kiefers ausmacht, der Rest besteht aus Protein und Melanin .
Es ist bereits erwähnt dass die Kombination aus Kupfer und Melanin im Kiefer des Mückenlarven den Fangzähnen eine beträchtliche Abriebfestigkeit verleiht, was dazu beiträgt, dass die Zähne ein Leben lang des Tieres von bis zu etwa fünf Jahren halten.
In der neuen Forschung sezierte das Team Mückenlarven, analysierte das Kiefergewebe und untersuchte kultivierte Zellen in vitro , um ein Strukturprotein zu identifizieren, das dazu beiträgt, dass diese verschiedenen chemischen Komponenten so erfolgreich zusammenkommen.
Das fragliche Protein – Multitasking-Protein (MTP) genannt – sei so effektiv, dass es den Weg zu neuen Materialherstellungsprozessen weisen könnte, schlagen die Forscher vor.
„Wir hätten nie erwartet, dass ein Protein mit einer so einfachen Zusammensetzung, das hauptsächlich aus Glycin und Histidin besteht, so viele Funktionen und unabhängige Aktivitäten erfüllen würde.“ sagt Waite .
„Diese Materialien könnten Wegweiser dafür sein, wie bessere Verbrauchermaterialien hergestellt und entwickelt werden können.“
Den Forschern zufolge übernimmt MTP zahlreiche chemische Rollen im gesamten Backenproduktionsprozess.
Dazu gehören die Bindung von Kupfer (das aus Meeressedimenten gewonnen wird), die Katalyse der Melaninbildung und die Funktion als Organisator und Verarbeiter, der die resultierende Mischung aus Protein, Kupfer und Melanin zusammensetzt, aus der die Kiefer im Rüssel des Mückenlarven bestehen.
Es handelt sich um einen gewaltigen Trick, sagen die Forscher, und dessen Nachbildung in einer Laborumgebung unter Verwendung herkömmlicher Geräte viel Arbeit und verschiedene Geräte erfordern würde.
Wenn wir jedoch herausfinden, wie wir es reproduzieren können – indem wir natürliches MTP irgendwie nutzen oder ähnliche chemische Funktionalitäten nachahmen –, könnte dies ein großer Fortschritt in der Materialwissenschaft sein.
„Die konzertierten Aktivitäten von MTP beim Bau von Glycera „Die Kieferarchitektur bietet eine überzeugende Gelegenheit, das Design der Verarbeitungstechnologien zu überdenken, die für leistungsstarke und nachhaltige Verbund- und Mischpolymermaterialien erforderlich sind“, schreiben die Forscher in ihrer Arbeit .
„Die Kombination aus chemischer Einfachheit und funktioneller Vielseitigkeit in MTP birgt ein enormes Potenzial für die Verarbeitung bioinspirierter und natürlicher Materialien.“
Es ist erstaunlich, dass sich all dieser Einfallsreichtum irgendwie im Maul eines Blutwurms entwickelt hat. Vielleicht sind sie doch nicht so schlimm.
„Sie haben einen kleinen Wurm, der einen Kiefer erzeugt, der so hart und steif wie Bronze ist, und auch etwas Keramik“, sagte Waite Neuer Wissenschaftler . „Und sie tun dies autonom.“
Über die Ergebnisse wird berichtet Gegenstand .