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Bionische Forschung Das Geheimnis der Haftmechanismen von Amphibienzungen

| Redakteur: Dr. Ilka Ottleben

Blitzschnell, zielsicher und tödlich: Amphibien wie Frösche und Salamander haben im Laufe der Evolution unabhängig voneinander klebrige Zungen herausgebildet, die perfekt an ihrer Beute haften. Ein Kieler Zoologe will nun das Geheimnis um die Haftmechanismen der Amphibienzungen lüften und es so der bionischen Forschung zugänglich machen.

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Abb. 1: Zoologe Thomas Kleinteich untersucht in seinem Projekt den Haftmechanismus von Amphibienzungen, beispielsweise des Schmuckhornfrosches.
Abb. 1: Zoologe Thomas Kleinteich untersucht in seinem Projekt den Haftmechanismus von Amphibienzungen, beispielsweise des Schmuckhornfrosches.
(Bild: Schimmelpfennig/CAU )

Kiel – Um das Schicksal ihrer Opfer zu besiegeln, benutzen verschiedene Amphibienarten ihre Zungen auf höchst unterschiedliche Weisen: Vom einfachen aus dem Mund Herausschieben bis hin zum ballistischen Schleudern der Zunge auf entfernte Ziele reicht das Jagdverhalten. Dr. Thomas Kleinteich aus der Arbeitsgruppe Funktionelle Morphologie und Biomechanik an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) will nun das Geheimnis um die an die Lebensräume der Tiere perfekt angepassten Haftmechanismen von Amphibienzungen lüften. Gefördert wird er dabei von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) mit 272.000 Euro.

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Haftmechanismus von Amphibienzungen weitgehend ungeklärt

Kleinteich untersucht vor allem den Haftmechanismus der Zungen von Schmuckhornfrosch, Baumhöhlen-Krötenlaubfrosch und Dreistreifensalamander. „Salamander schießen wie Scharfschützen, während Frösche teilweise wie mit einem Tennisschläger auf ihre Beute hauen“, erzählt der Zoologe.

Um so erfolgreich zu jagen, muss die Zunge innerhalb weniger Millisekunden fest an Insekten, aber auch an Kleinnagern und Jungvögeln kleben bleiben. Der Mechanismus dahinter ist aber weitgehend ungeklärt. „Sehr wahrscheinlich ist eine Kombination aus Zungenform, Oberflächenbeschaffenheit und klebrigem Schleim grundlegend“, vermutet Wissenschaftler Kleinteich.

Computertomographie, Licht- und Elektronenmikroskopie

Moderne bildgebende Verfahren sollen ihm nun dabei helfen, Struktur und Oberflächeneigenschaften der verschiedenen Amphibienzungen bis in den Nanometerbereich aufzuklären. So landen Präparate von Fröschen aus zoologischen Sammlungen auch schon einmal im Mikro-Computertomographen und werden dort durchleuchtet. Kombiniert mit Aufnahmen aus Licht- und Elektronenmikroskopie lassen sich so dreidimensionale Computermodelle der Anatomie erstellen.

Was passiert physikalisch und chemisch auf der Amphibienzunge?

Darüber hinaus analysiert Kleinteich, was physikalisch und chemisch auf der Zungenoberfläche passiert. Dazu nutzt er auch Methoden aus der Materialwissenschaft. Welche Kräfte auf die Beutetiere wirken und wie die Zungen auf verschiedenen Oberflächen haften, möchte er im Experiment herausfinden. Hierzu lässt Kleinteich seinen kleinen Zoo mit den Zungen unter anderem auf Glasscheiben schießen, hinter denen sich Beutetiere befinden. Eine Hochgeschwindigkeitskamera lässt ihn jedes Detail des rasanten Beutefang studieren.

Am Ende der dreijährigen Projektlaufzeit erhofft sich der Kieler Wissenschaftler, dass seine Studie einen umfassenden Beitrag zum Verständnis der Zunge-Beute-Interaktion bei Amphibien leistet: „Damit können wir dann die Funktionsweise eines natürlichen Hochleistungshaftsystems besser verstehen und für bionische Forschungen nutzen“, sagt Kleinteich. Inspiriert von der Natur ließen sich dann Haftsysteme bauen, die in ähnlich feuchten Umgebungen wie den Lebensräumen der Frösche und Salamander perfekt kleben.

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