Wie Schlangenhaut den Reibungskräften trotzt

Kieler Forscher sehen in der Schlangen-Anatomie potenzielle technische Anwendungen

Kiel - Nicht nur Männer sind "außen hart und innen ganz weich", wie Herbert Grönemeyer einst schmetterte - selbiges gilt für Schlangenhaut. Und das ist wichtig für die evolutionäre Erfolgsgeschichte, die Schlangen seit 100 bis 150 Millionen Jahren schreiben: Mit Ausnahme der polaren Zonen haben sie sämtliche Ökosysteme besiedelt, und nicht jedes davon ist so hautfreundlich wie Wasser, Sümpfe oder Wiesenböden: Mit ihrer beinlosen Fortbewegung können Schlangen auch auf Bäume klettern oder sich in den Boden graben. Und das bedeutet, dass sie großen Reibungskräften ausgesetzt sind.

"Die Schlangenhaut muss also gegen Verschleiß optimiert sein", nahm Marie-Christin Klein von der Christian-Albrechts-Universität Kiel zu Beginn ihrer Forschung an. Gemeinsam mit ihrem Kollegen Stanislav Gorb untersuchte sie die Haut von vier Schlangenarten. Die Sandboa (Gongylophis colubrinus), die Kettennatter (Lampropeltis getula californiae), die Regenbogenboa (Epicrates cenchria cenchria) und der Grüne Baumpython (Morelia viridis) besiedeln verschiedene Lebensräume von der Wüste bis hin zu tropischen Bäumen. 

Ein Prinzip und seine denkbaren Anwendungen

"Mithilfe dieser vier Arten haben wir herausgefunden, dass die Haut-Architektur je nach Lebensraum sehr unterschiedlich ist. Alle weisen aber einen Gradienten der Materialeigenschaften auf. Das heißt, obwohl die Schlangenhaut von Art zu Art unterschiedlich dick und unterschiedlich strukturiert ist, sind trotzdem alle Häute außen steif und hart und werden nach innen hin weich und flexibel", beschreibt Klein ihre Entdeckung, die ihre Vermutung auf verschleißoptimierte Schlangenhaut bestätigt. "Ein Material, das einen Übergang von einer steifen Außenseite zu einer flexibleren Innenseite hat, kann die einwirkende Kraft über eine größere Fläche verteilen und den punktuellen Druck verringern. Solche Materialien sind wie ein flexibler Panzer", erklärt Klein.

Die vier Schlangenarten erreichen diesen mechanischen Effekt zum Beispiel durch verschiedene Zelltypen. Eine Art hat eine dickere Haut mit runden Zellen, die zweite eine dünnere Haut mit länglichen Zellen. "Dies spricht für eine funktionelle Anpassung an eine beinlose Fortbewegung, welche sich für Schlangen in sowohl trockenen als auch in feuchten Gebieten entwickelt hat", sagt Klein.

Interessant könnten diese Erkenntnisse auch für die Bionik werden: Beispielsweise könnte bei technischer Anwendung dieses Prinzips die Reibung in künstlichen Prothesen optimiert werden. Bei Antriebs- oder Fördertechnologien wiederum ließe sich der Einsatz von Schmierstoffen verringern. (red, derStandard.at, 19. 8. 2012)