Beim klassischen Ratespiel „20 Questions" stellen Sie sich vor, zu fragen: „Tier, Pflanze oder Mineral?" Für den uralten Meereswurm Perinereis cultrifera sagen Wissenschaftler nun, dass die Antwort überraschend kompliziert ist: Seine Kiefer könnten zu einer völlig neuen Kategorie natürlicher Materialien gehören.
Forscher der TU Wien und der Universität Wien haben in Biophysics Reviews eine Studie veröffentlicht, die den Begriff „Bio-Metalle" für biologische Materialien vorschlägt, die die Härte und das Nanoindentationsverhalten von Metallen mit elastischen Eigenschaften kombinieren, die kein kristallines Metall besitzt.
Das Team verwendete Nanoindentation — das Drücken einer mikroskopischen Sonde in das Material — um die Kieferhärte des Wurms zu messen. Sie entdeckten ein Phänomen namens Nix-Gao-Nanoindentations-Größeneffekt, das zuvor nur bei Metallen wie Kupfer und Silber beobachtet wurde: In kleineren Maßstäben werden die Kieferspitzen zunehmend schwerer einzudrücken.
Das Geheimnis liegt in Metallionen, die an den Kieferspitzen konzentriert sind und sie besonders hart zum Beißen und Zerkleinern von Beute machen. Die Kiefer zeigten jedoch auch eine größenabhängige Elastizität — die Fähigkeit, sich zu biegen und zurückzufedern, ändert sich je nach untersuchtem Maßstab. Herkömmliche kristalline Metalle wie Kupfer oder Silber zeigen dieses Verhalten nicht, was Bio-Metalle zu einer eigenständigen Kategorie macht.
„Borstenwurmkiefer zeigten größenabhängige Elastizität — dies ist ein Unterscheidungsmerkmal von Bio-Metallen im Vergleich zu standardmäßigen kristallinen Metallen", sagte Autor Christian Hellmich. Die Forscher planen nun, weitere Arten zu untersuchen und zu erforschen, ob genetische Eingriffe die Struktur und Leistung dieser natürlichen Materialien verändern könnten.
