Viele von uns kennen die Geschichte vom Froschkönig, in der eine Prinzessin einen Frosch küsst und dieser sich zu ihrer Überraschung in einen menschlichen Prinzen verwandelt.
In Wirklichkeit produzieren viele Froscharten Gift in ihrer Haut, dessen Auswirkungen von leichter Übelkeit bis hin zum Tod reichen können. Daher ist diese Art der Liebesbekundung im Allgemeinen nicht ratsam. Aber was wäre, wenn der Frosch eine ungewöhnlichere Art gefunden hätte, sich zu verteidigen, und stattdessen die Lippen unserer Heldin durch den Kuss versiegelt hätte?
Biologische Klebstoffe: Eine Geschichte so alt wie Schleim
Während Menschen hauptsächlich synthetische Materialien verwenden, um Dinge klebrig zu machen, produziert unser Prinzenfrosch – wie andere kleberproduzierende Organismen – einen sogenannten „biologischen Klebstoff“. Diese natürlich abgesonderten Materialien sind bei Tieren weit verbreitet und oft für ihr Überleben unerlässlich.
Muscheln und Seepocken beispielsweise produzieren eine Art Klebstoff, der sie dauerhaft an den Unterwasseroberflächen festklebt, die sie ihr Zuhause nennen, während andere Meerestiere wie Seesterne einen anderen, viel längerlebigeren Klebstoff zur Fortbewegung verwenden.
Zurück an Land ist das berühmteste Beispiel Spinnenkleberdie häufig zur Herstellung von Seide zum Beutefang verwendet wird. Wir konzentrieren uns hier jedoch auf Landwirbeltiere, wobei die klebrigsten Exemplare die Füße von Geckos und bestimmten Laubfröschen sind. Dies sind Beispiele für „trockene“ und „nasse“ Haftung, was bedeutet, dass Geckos an Oberflächen haften ohne tatsächlich etwas zu produzieren, das Klebstoff ähneltwährend die Zehenballen der Laubfrösche mit einer dünnen Schleimschicht bedeckt.
Trotz ihrer offensichtlichen Unterschiede werden beide Haftarten als „selbstreinigend“ beschrieben und könnten uns dabei helfen, synthetische Materialien zu entwickeln, die diese Eigenschaft gemeinsam haben. Tatsächlich sind die Methoden, mit denen verschiedene biologische Klebstoffe formuliert und dann abgesondert werden, oft wundersame Leistungen der Naturingenieurskunst.
In anderen Fällen hat die Leimabsonderung jedoch weniger mit komplexen geometrischen Operationen zu tun, sondern vielmehr mit der gleichzeitigen Abgabe großer Schleimmengen.
Klebrige Sekrete: Ein unwahrscheinlicher Abwehrmechanismus
Von der traditionellen Medizin und schamanistischen Ritualen bis hin zu Volksmärchen und Mythen sind Frösche und Kröten auf der ganzen Welt kulturell bedeutsam. Besonders hervorzuheben sind die Giftdrüsen des Frosches, da sie zur Herstellung von Waffen, Behandlungenoder sogar Halluzinogene.
Bisher konzentrierten sich Studien zu den von der Haut abgesonderten Abwehrstoffen von Amphibien auf Moleküle, die als Toxine fungieren. Abgesehen davon, dass sie Gifte liefern, gibt es jedoch eine kleine Anzahl von Arten (darunter das größte Amphibium der Welt, der chinesische Riesensalamander) haben sich eine weniger bekannte (und viel klebrigere) Überlebensstrategie ausgedacht: Klebstoff.
Lernen Sie den Tomatenfrosch kennen.
Bei Stress sondert die Haut des Tieres eine dicke Flüssigkeit ab, die innerhalb von Sekunden extrem klebrig wird. Aus Sicht eines Frosches äußert sich dieser Stress normalerweise in Form eines Angriffs durch ein Raubtier (oder eine Prinzessin). Die Geschwindigkeit, mit der sich das zähflüssige Sekret – im Grunde ein klebriger Schleim – in Klebstoff verwandelt, macht es für ein Raubtier nahezu unmöglich, den Frosch zu fressen, wahrscheinlich aufgrund der Belästigung, die durch den mit Klebstoff bedeckten Mund und das Gesicht des Frosches entsteht.
Diese Taktik mag zwar grob und unelegant klingen, doch handelt es sich dabei um einen wirksamen Verteidigungsmechanismus, da sie dem Frosch Zeit zur Flucht gibt.
Auf den Spuren der Schleimentwicklung
Obwohl Klebstoff bei Fröschen selten vorkommt, hat er sich bei Arten, die über verschiedene Kontinente verbreitet sind, mehrfach entwickelt. Meine kürzlich veröffentlichte Forschung erforscht die Ursprünge dieser bemerkenswerten Überlebensstrategie und warum sie bei manchen Fröschen vorhanden ist, bei anderen jedoch nicht.
Um diese Fragen zu beantworten, mussten wir zunächst die Inhaltsstoffe identifizieren, die für die Klebrigkeit des Froschleims verantwortlich sind. Dabei haben wir Technologien eingesetzt, die von einfachen Legosteinen bis hin zu Hightech-Mikroskopen reichen, die auf der Nanoskala (ein Milliardstel Meter) vergrößern können.
Überraschenderweise stellten wir fest, dass die Grundzutaten, die zur Herstellung dieses Klebstoffs benötigt werden, bei fast allen Tieren, auch beim Menschen, vorhanden sind, aber nur Amphibien haben die notwendigen Werkzeuge entwickelt, um sie in Klebstoff umzuwandeln. Sogar innerhalb der Amphibien haben nur wenige ausgewählte Arten – solche, die so weit voneinander entfernt leben wie Madagaskar, Brasilien und Australien – diese Fähigkeit tatsächlich entwickelt.
Tatsächlich haben wir herausgefunden, dass der Mosambik-Regenfrosch, der vom Tomatenfrosch durch etwa 100 Millionen Jahre Evolution getrennt ist, dieselben Grundzutaten und Werkzeuge verwendet, um sein eigenes Klebstoffsekret zu erzeugen. Die vielleicht berüchtigtste Verwendung dieses Klebstoffs besteht darin, männliche Frösche an weibliche Frösche zu kleben. wie Sir David Attenborough selbst bezeugt hat.
Von der Biologie zur Biomimetik: Eine äußerst heikle chirurgische Lösung
Froschleim ist nicht nur faszinierend, er wirkt auch extrem schnell und ist flexibel, was bedeutet, dass er ein enormes Potenzial für praktische Anwendungen bietet. Hier Biomimetik kommt ins Spiel: ein Bereich, der versucht, biologische Prozesse nachzuahmen, die die Natur im Laufe von Millionen von Jahren entwickelt hat.
Dank unserer Forschung wissen wir nun zum ersten Mal genau, wie ein vierbeiniges Tier Klebstoff produziert. Man stelle sich vor, wie medizinische Klebstoffe, die vom Froschleim inspiriert sind, als chirurgische Dichtungsmittel verwendet werden könnten: Sie sind nicht nur stark und ungiftig, sondern können sich auch an praktisch jede Oberfläche anpassen und dort haften.
Seien Sie also das nächste Mal sanft, wenn Sie über einen ahnungslosen Frosch stolpern – denken Sie daran, dass er vielleicht eines Tages der Schlüssel zur Heilung Ihres Herzens sein könnte.
Dieser Artikel wurde erneut veröffentlicht von Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lesen Sie die Originalartikel.