Untersuchung der vielfältigen Funktionen von Schneckenschleim
Schnecken sind in der Lage, mit demselben Schleim unterschiedliche Funktionen zu erfüllen: Sie können sich fortbewegen, an Oberflächen haften und sich vor Umwelteinflüssen schützen. Forschende haben nun gezeigt, dass diese Vielseitigkeit durch eine gezielte Anpassung der chemischen Zusammensetzung des Schleims erreicht wird.
Schneckenschleim als multifunktionales Biomaterial
Nach Regenfällen sind Bänderschnecken (Cepaea nemoralis) besonders aktiv und hinterlassen auf dem Max-Planck-Campus in Potsdam-Golm ihre charakteristischen Schleimspuren. Das Forschungsteam der Abteilung „Biomaterialien“ identifizierte den Schneckenschleim als ein vielversprechendes Naturmaterial, da die Schnecke nicht nur eine Schleimart produziert, sondern dessen Eigenschaften je nach Bedarf variieren kann – von flüssig über klebrig bis hin zu fest oder rutschig.
Im Rahmen einer materialwissenschaftlichen Untersuchung analysierten die Wissenschaftler, wie es der Schnecke gelingt, mit denselben Grundbausteinen Schleime mit unterschiedlichen Eigenschaften zu erzeugen. Die Ergebnisse dieser Studie wurden im Fachjournal Science veröffentlicht und beschreiben erstmals umfassend die biochemischen Mechanismen, mit denen die Bänderschnecke ihren Schleim an verschiedene Funktionen anpasst.
Grundlagen der Schleimvariabilität
Die Forschenden untersuchten fünf verschiedene Schleimtypen, die jeweils unterschiedliche Aufgaben erfüllen:
- Fortbewegung
- Haftung an Oberflächen
- Schutz vor Austrocknung
- Verschluss des Gehäuses während Ruhephasen
- Verteidigung
Dabei zeigte sich, dass die Schnecke stets die gleichen chemischen Komponenten verwendet, diese jedoch in variierenden Mengen kombiniert. Die wichtigsten Bausteine sind Proteine – insbesondere Kollagen – sowie Kalzium.
Überraschend war die Identifikation von Kollagen VI als zentralem Bestandteil des Schleims. Dieses Protein ist vor allem für seine strukturgebende Rolle in menschlicher Haut, Knochen und Gelenken bekannt. Zusammen mit ungeordnetem Kalziumkarbonat, das im Drüsengewebe der Schnecke gespeichert und bei Bedarf abgegeben wird, reguliert Kollagen VI maßgeblich die physikalischen Eigenschaften des Schleims.
Die Schnecke steuert die Dichte des Proteinnetzwerks im Schleim durch Variation der Gesamtproteinmenge und des Anteils von Kollagen VI. Ein dichteres Netzwerk führt zu zäherem Schleim. Kalziumionen dienen dabei entweder der Vernetzung oder verstärken das Material in Form von Calcit.
Implikationen für Materialwissenschaften
Prof. Peter Fratzl, Co-Autor der Studie und Direktor am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung, betont, dass diese Erkenntnisse über die Biologie der Schnecke hinausgehen. Natürliche Materialien erreichen mit wenigen Bausteinen eine große Funktionsvielfalt. Das Verständnis dieser Prinzipien kann die Entwicklung nachhaltiger Materialien vorantreiben.
Potenzielle Anwendungen umfassen die Herstellung umweltfreundlicher Klebstoffe, funktioneller Beschichtungen sowie medizinischer Materialien, die sich an die Vielseitigkeit des Schneckenschleims anlehnen.
Kontaktinformationen der Wissenschaftler
Dr. Franziska Jehle
Gruppenleiterin Biomaterialien
Mucus-based Materials
Telefon: +49 331 567-9630
franziska.jehle@mpikg.mpg.de
Prof. Dr. Dr. h.c. Peter Fratzl
Direktor Biomaterialien
Telefon: +49 331 567-9401
Fax: +49 331 567-9402
gabbe@mpikg.mpg.de
Originalpublikation
Mariella Gabler, Emeline Raguin, Ernesto Scoppola, Barbara Steigenberger, Assa Yeroslaviz, Peter Werner, Peter Fratzl, Franziska Jehle: Calcium tunes snail mucus–based materials to multiple functions. Science 393 (6811), S. 596–600 (2026).
https://doi.org/10.1126/science.adx7367
