Wenn Sie glauben, Austern seien einfach nur köstliche Meeresfrüchte, liegen Sie falsch. Süßwasseraustern produzieren einen Klebstoff, der möglicherweise das Geheimnis für die Entwicklung umweltfreundlicherer Klebstoffe birgt, die von der Zahnpflege bis hin zu Bau und Transport eingesetzt werden können. Ein internationales Forschungsteam hat kürzlich die Canadian Light Source (CLS) an der University of Saskatchewan (USask) verwendet, um herauszufinden, woraus der einzigartige Klebstoff besteht.
Die Austern der Art Etheria elliptica gedeihen in afrikanischen Flüssen und Seen und produzieren ein spezielles Material, das ihnen hilft, an Holz oder anderen Austern zu haften und so komplexe Unterwasserriffe zu bilden. Dieser Austernkleber, der noch nie zuvor untersucht wurde, weist Eigenschaften auf, die bei ähnlichen Organismen selten zu finden sind: Er besteht aus einem Mineral namens Aragonit, das die Auster so anordnet, dass es außen weich und innen zunehmend härter ist.
„Diese Austernschalen sind nicht genau wie unsere Zähne und Knochen, aber es gibt viele Ähnlichkeiten“, sagt Rebecca Metzler, Professorin für Physik an der Colgate University im Bundesstaat New York. „Wenn der Klebstoff also bei der Austernschale funktioniert, könnte er vielleicht auch ganz gut bei dem funktionieren, was in unserem Inneren vor sich geht.“
Metzler und ihr Team fanden heraus, dass der Austernleim so klebrig ist, weil er das Aragonit mit speziellen Proteinen verbindet, die die Auster produziert. Diese Informationen könnten den Weg für die Entwicklung besserer synthetischer, „grüner“ Klebstoffe ebnen, die die Eigenschaften des Austernleims nachahmen.
Die Arbeit ist veröffentlicht im Journal Fortschrittliche Werkstoffschnittstellen.
„Da ich mir dieses biologische Gewebe anschaue, brauche ich einen bestimmten Energiebereich, und die Canadian Light Source hat diesen Sweet Spot, da sie sowohl das Mikroskop als auch den Energiebereich bietet“, sagt Metzler. „Sie können Ihre Probe betrachten und die Spektraldaten erhalten, die Sie benötigen, um Fragen dazu beantworten zu können, woraus sie besteht und wie diese Dinge strukturiert sind.“
Bildnachweis: Canadian Light Source
Ihr Team entdeckte, dass der Austernleim aus winzigen Aragonitpartikeln besteht, die sich zu Kristallen beliebiger Form, Größe und Ausrichtung zusammenballen. Diese Informationen, sagt Metzler, können dazu verwendet werden, im Labor synthetische Versionen davon herzustellen. Diese Forschung stützte sich auch auf Daten, die am Synchrotron Advanced Light Source (ALS) gesammelt wurden.
Was sie gelernt haben, könnte laut Metzler vielfältige Anwendungsmöglichkeiten haben. Aus dem Klebstoff der Auster synthetisierte Klebstoffe könnten zum Verbinden von Zahnimplantaten verwendet werden, in der Verpackungsindustrie derzeit verwendete Klebstoffe durch biologisch abbaubare Alternativen ersetzen oder sogar Unterwasserstrukturen bauen.
Metzlers Forschung könnte sich auch als entscheidend für den ökologischen Schutz der Austernart Etheria elliptica erweisen. Angesichts der weltweiten Abnahme der Süßwassermuschelpopulationen ist das Verständnis, wie diese Organismen Unterwasserriffe bilden, von entscheidender Bedeutung für den Erhalt von Lebensräumen, die das Überleben der Austern in einem wärmer werdenden Klima sicherstellen. Außerdem ist es wichtig, die lokale Bevölkerung über eine nachhaltige Austernernte zu informieren.
Da die in Metzlers Studie verwendeten Austern bereits vor Jahren gesammelt wurden, besteht ein nächster Schritt darin, die Auswirkungen des Klimawandels auf neuere Proben zu untersuchen.
„Ob es eine Veränderung gegeben hat, die der ähnelt, die wir bei anderen Organismen beobachten: Das wäre eine weitere Sache, die wir gerne herausfinden würden“, sagt Metzler.
Weitere Informationen:
Metzler, Rebecca A. et al., Untersuchung der mineralischen Zusammensetzung, Struktur und Funktion eines Süßwasser-Muschelklebers. Fortschrittliche Werkstoffschnittstellen (2024). DOI: 10.1002/admi.202300954