Raspelzunge unter Hochdruck Forscher messen erstaunliche Kraft von Schneckenzungen

Sie sind schleimig und weich, doch ihrer Zunge wohnen ungeahnte Kräfte inne. Schnecken zerkleinern mit ihrer zahnbewehrten Raspelzunge nicht nur mühelos Nahrung, sie üben dabei auch immense Kräfte aus. Welchen Druck sie wirklich beim Fressen erzeugen können, hat nun erstmals ein Forscher-Team der Universitäten Hamburg und Kiel gemessen.

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Hamburg, Kiel – Innerhalb der Schnecken, die zu den Weichtieren (Mollusca) gehören, sind mehr als 80.000 Arten bekannt. Die Tiere besiedeln nahezu alle Lebensräume von der Tiefsee über Wüsten bis zum Hochgebirge. „Schnecken sind unter anderem so weit verbreitet, weil sich viele Arten auf höchst unterschiedliche Nahrungsquellen spezialisiert haben“, erklärt Wencke Krings, Doktorandin am Centrum für Naturkunde der Universität Hamburg. Eine Schlüsselrolle spielt dabei die Radula: Das komplexe Mundwerkzeug wird auch Raspelzunge genannt. Es besteht aus einem Chitinband, das mit Tausenden winzigen Zähnchen in Längs- und Querreihen besetzt ist und mit dem Nahrung zerkleinert und verarbeitet wird.

Die Kraft der Schneckenzunge beim Fressen stand im Mittelpunkt einer neuen Studie. Zusammen mit einem Forscherteam vom Centrum für Naturkunde der Universität Hamburg und des Zoologischen Institutes der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel hat Krings in einer Studie nun erstmals die immensen Kräfte gemessen, die das seltsame zungenartige Organ freisetzen kann.

Der Schaufelradbagger im Mund

Für die Studie untersuchten die Hamburger Forscher sowie Kollegen von der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) die Gefleckte Weinbergschnecke Cornu aspersum. Sie interessierten sich dabei besonders für den Aufbau und die Bewegung der Radula.

Beim Fressen schieben Weinbergschnecken die Radula zuerst nach vorne aus dem Mund. Mit den kleinen Radula-Zähnchen wird die Nahrung sowohl vom Untergrund gerieben als auch – wie bei einem Schaufelradbagger – in den Schlund geschaufelt. Des Weiteren drückt die Radula die Nahrung gegen den Kiefer, eine relativ starre Struktur im Mund der Schnecke. So kann sie etwa ein Salatblatt oder eine Möhre zerreißen.

Zungendruck stark wie eine Maschine

Bei den Versuchen im Kieler Labor trugen die Biologen eine Futterpaste aus Mehl und Karottensaft auf einer durchsichtigen Acrylplatte auf. In einem winzigen Loch in der Plattform war ein Kraftsensor eingebaut, ebenfalls bestrichen mit der Paste. Dieser lieferte dem Team Daten über die Kräfte, die während der Nahrungsaufnahme durch die Reibezunge entstandenen. Die stärksten Kräfte wurden beim Reibevorgang selbst gemessen, die zweithöchsten beim Zupfen mit Radula und Kiefer. Doch welche Kräfte bringt die Schnecke mit ihrer Raspelzunge nun auf?

Wie die Wissenschaftler berichten, wirken auf die Kronen der einzelnen Zähne, mit denen die Radula besetzt ist, umgerechnet bis zu 4700 bar ein. Zum Vergleich: Eine handelsübliche Espressomaschine arbeitet mit rund zehn bar. Druck in der Größenordnung von mehr als 4000 bar kennt man eher aus der Industrie: Dort bearbeitet man mit derartigen Drücken mittels Wasserstrahlschneiden Werkstoffe wie Metall und sogar Mineralien.

Fressende Schnecken als Videostar

Zusätzlich zu der Kraftmessung zeichnete eine Kamera von unten die Bewegungen der Radula auf. Über die detailreichen Videosequenzen konnten die Forscher die Kontaktfläche der Zähne mit dem Futter berechnen. Sie berücksichtigten zudem Größe und Gewicht der jeweiligen Schnecke sowie schon vorhandene Analysedaten. „Die Zahnhärte und -elastizität sind bei der untersuchten Schneckenart mit Holz vergleichbar – also relativ weich“, erläutert Krings. Es gibt andere Arten mit deutlich härteren Zähnen, aber selbst Cornu aspersum mit dem relativ weichen Zahnmaterial kann durch intensives Reiben Nahrung schneiden und durchstoßen.

Einige Aufnahmen der fressenden Schnecken und des Einsatzes der Radula zeigt dieses Video der Universität Hamburg:

Prof. Dr. Stanislav Gorb vom Zoologischen Institut der CAU erklärt: „Durch die Kombination von moderner Mikroskopie und biomechanischen Messtechniken erwarten wir in Zukunft weitere spannende Erkenntnisse zur Funktion und Evolution der Radula-Zungen, auch bei anderen Schneckenarten.“ Krings ergänzt: „Wir gehen davon aus, dass wir so neue Einblicke erhalten können, wie Arten spezialisiert werden. Außerdem wollen wir ergründen, wie durch Anpassungen an spezifische Nahrung Lebensräume besiedelt werden konnten.“

Körperasymmetrie

Ursprung der Körperasymmetrie enträtselt

Originalpublikation: Krings W, Faust T, Kovalev A, Neiber MT, Glaubrecht M, Gorb S.: In slow motion: radula motion pattern and forces exerted to the substrate in the land snail Cornu aspersum (Mollusca, Gastropoda) during feeding, R. Soc. Open Sci. Volume 6, Issue 7, 3 July 2019; DOI: 10.1098/rsos.190222

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