Fliegen zu können wie ein Vogel oder tauchen wie ein Fisch, davon haben wir bestimmt alle schon einmal geträumt. Wohl aber kaum davon, so zu kriechen wie eine Schnecke. Dabei steckt so eine Schnecke voller heimlicher Superkräfte. Der Schleim, den sie fürs Kriechen produziert, bringt noch viel mehr mit, als einfach nur glibberig zu sein. Und er hilft der Schnecke nicht nur beim Kriechen. Doch wissenschaftlich erforscht ist der Schneckenschleim bisher noch nicht so gründlich. Das will das Max-Planck-Institut für Kolloid und Grenzflächenforschung ändern. Was ein Forschungsteam Interessantes über den Schneckenschleim herausgefunden hat, darum geht es in dieser Folge vom Forschungsquartett. Mein Name ist Wieland Mikulajczyk. Wie gut, dass ihr zuhört.
Das Forschungsquartett
Wissenschaft bei detektor.fm in Kooperation mit der Max-Planck-Gesellschaft. Wenn man an Schneckenschleim denkt, dann ekelt es den einen oder anderen vermutlich erst mal. Doch für die Schnecke erfüllt er so einige lebenswichtige Funktionen. Und das direkt aus eigener Produktion. Dr. Franziska Jähle Siegert forscht am Max-Planck-Institut für Kolloid und Grenzflächenforschung. Warum sie so tolle Eigenschaften haben? Während meiner Doktorarbeit in der gleichen Abteilung habe ich mich mit Muschelfäden beschäftigt. Und die sind ein hervorragender Unterwasserkleber. Und so kam ich dann irgendwie zu den Schnecken, weil ich bemerkt habe, dass die sich auch festkleben können. Und ich es interessant fand, dass sie das mit dem Schleim machen, der eigentlich ja dazu dient, zu flutschen und ihnen bei der Fortbewegung zu helfen und nicht wirklich zu kleben. Und so kam ich zu dem Thema.
Funktionen des Schneckenschleims
Jetzt haben Sie gerade schon davon gesprochen, dass die Schnecke den Schleim auch zum Kleben benutzt, nicht nur zum Fortbewegen zum Kriechen. Für was ist der Schleim der Schnecke noch alles gut? Für tatsächlich ganz viele unterschiedliche Funktionen. Also, genau die bekannteste eben ist zur Fortbewegung. Und wenn es sehr trockene Perioden gibt im Sommer, dann ziehen sich die Schnecken in ihr Haus zurück, damit sie sich einfach vor dem Austrocknen schützen können. Und dazu nutzen sie einen Schleim, der wie so einen durchsichtigen Film bildet, mit dem sie sich wirklich an so ziemlich alle Oberflächen festkleben können. Und der ihr Haus dann sozusagen so ein bisschen auch verschließt und die Feuchtigkeit innen behält.
Dann haben wir gesehen, dass es auch noch einen weiteren Schleim gibt, der sehr ähnlich ist zu diesem klebenden Schleim. Den nutzen sie im Winter, um ihr Haus sozusagen zu verschließen. Also das wird wie so ein kleiner Deckel, in dem auch Kalk eingelagert wird. Und die Schnecke gräbt sich dann in die Erde ein und verschließt so ihr Haus und ist geschützt vor Kälte. Und dann stellt sie auch noch zwei weitere Schleime zur Abwehr her. Das heißt, wenn kleine Insekten zum Beispiel versuchen, in das Häuschen reinzukriechen oder so, dann sondern sie einen Schleim ab, der so ganz viele Blasen bildet und diese Insekten dann so ein bisschen rauswaschen kann aus dem Haus. Und einen sehr gelben, richtig klebrigen Schleim, der kleine Insekten wirklich festkleben kann. Also, Schneckenschleim ist nicht gleich Schneckenschleim, kann man sagen.
Unterschiede im Schleim
Nee, genau. Also zumindest hat er sehr unterschiedliche Funktionen. Wie kann man sich das denn bei der Schnecke vorstellen? Kommt der unterschiedliche Schleim da immer aus der gleichen Stelle raus oder hat die da unterschiedliche Drüsen? Sie hat unterschiedliche Drüsen. Also der Schleim zur Fortbewegung kommt sozusagen unten aus der Fußsohle heraus, aber auch aus einer Öffnung, das kann man sich so ein bisschen unterhalb des Mundes der Schnecke vorstellen. Das ist wie so eine kleine Öffnung und da kommt eben auch Schleim raus. Also es sind wirklich zwei verschiedene Stellen und dann wird der Schleim zusammengesetzt. Und das ist auch noch nicht wirklich sehr gut verstanden.
Und die anderen vier Schleime, von denen ich gesprochen habe, die kommen aus dem sogenannten Mantelgewebe. Das ist ein Gewebe, das das Häuschen der Schnecke quasi mit dem Körper verbindet. Und die Schleimsorten sind dann spezifisch für die jeweiligen Schleimsorten. Ja, und all diese unterschiedlichen Schleime haben Sie im Labor untersucht, kann man sagen. Was haben Sie dabei herausgefunden? Woraus besteht so ein Schneckenschleim überhaupt? Genau, also bei Schleim, zumindest bei Menschen, denkt man erst mal an sogenannte Muzine. Das sind ganz große Moleküle, die ganz toll Wasser binden können und deswegen ist Schleim eben so wässrig und hat so flüssige Eigenschaften.
Und uns war irgendwie relativ schnell klar, dass diese ganzen Funktionen, die ich beschrieben habe, und auch dieses unterschiedliche Aussehen von diesen Schleimen, irgendwie noch einen anderen Grund haben muss. Und deswegen haben wir uns die Proteinbausteine angeschaut und haben gesehen, dass Schnecken tatsächlich ein Molekül nehmen, das sehr ähnlich zu Kollagen ist, was wir aus unserer Haut zum Beispiel kennen oder aus anderen Bereichen aus unserem Körper. Und dieses Kollagen bildet sozusagen Netzwerke im Schleim der Schnecke. Und je nachdem, wie viel sie davon dazu gibt und wie stark dieses Kollagen vernetzt ist, desto anders sind sozusagen die Eigenschaften des Schleims.
Rolle von Calcium
Was wir auch noch herausgefunden haben, ist, dass Calcium eine ganz, ganz wichtige Rolle im Schleim spielt. Also die Schnecke hat spezifische Drüsen, sozusagen, wo sie Calcium, man sagt, in einer amorphen Form, also es sind wie so kleine Kügelchen, kann man sich das vorstellen, einlagert und speichert in wirklich riesigen Mengen. Und wenn sie dann den Schleim sozusagen abgibt, dann gibt sie auch aus diesen Drüsen das Calcium dazu. Und diese Kügelchen können sich super in Wasser auflösen und dann entstehen sozusagen Ionen, die das Kollagen, was wir gefunden haben, und auch alle anderen Proteine mit negativen Ladungen gut vernetzen können. Das heißt, je mehr Calcium, desto stärker oder engmaschiger sozusagen wird das Schleim.
Und was an diesem Calcium oder an dieser Kügelchenform so spannend ist, ist, dass sie sich auch in Minerale umwandeln lässt, die wir dann in diesem Schleim sehen, diesen Kalkdeckel sozusagen, den die Schnecke im Winter nutzt. Also da sind dann richtig das Calcite, nennt man das, drin. Das ist mineralisiertes Calcium oder sogar kristallisiertes Calcium. Und genau, also das ist eine super spannende Form, dass man eben von diesen Kügelchen ausgeht und das in verschiedene Arten sozusagen von Calcium umwandeln kann, die die Schnecke dann für verschiedene Eigenschaften auch nutzen kann.
Praktische Forschung
Wie kann man sich das denn ganz praktisch in der Forschung vorstellen? Wie kommen Sie an den Schneckenschleim überhaupt ran? Wir haben ein paar Schnecken bei uns im Labor in einem Terrarium. Und genau, also der Schleim, den sie zum Laufen absondern oder zum Kriechen, den kann man dann sozusagen ganz einfach von Oberflächen wegkratzen, nachdem sie da drüber gelaufen sind. Und diese beiden Schleimtypen, die eher so Filme bilden, wenn es trocken ist, die kann man dann auch ganz einfach und vorsichtig mit einer Pinzette sozusagen abnehmen.
Und die beiden Schleime, die sie zur Verteidigung einsetzen, da, wenn man die so ein bisschen mit einem Pinsel sozusagen streichelt oder einem kleinen Spatel vom Labor, dann sondern die den ab und wir können den sozusagen einsammeln. Untersuchen Sie da die Schnecke auch hinsichtlich ihrer Bestandteile? Schieben Sie die da irgendwie in einen MRT rein oder wie kann man sich das vorstellen? MRT nicht. Wir haben tatsächlich ein Mikro-CT schon von Schnecken gemacht und haben dann sozusagen eine 3D-Rekonstruktion des Gewebes und des Hauses und der Organe. Also das machen wir ja. Aber genau, da ist manchmal die Auflösung einfach nicht gut genug, sodass wir da alles raussehen können.
Also da geht man dann mit Elektronenmikroskopie ran, aber da kriegt man natürlich nicht die ganze Schnecke sozusagen ins Bild. Da schaut man sich dann einzelne Gewebeschnitte an. Und haben Sie diese Schnecken einfach draußen in der Natur aufgesammelt oder was sind das überhaupt konkret für Schnecken? Das sind, ich würde sagen, im allgemeinen Sprachgebrauch Schnirkelschnecken. Also die sind in Deutschland sehr weit verbreitet und auch nicht geschützt. Genau, die kennt jeder aus dem Garten oder allgemein aus der Natur. Die heißen Schnirkelschnecken, weil sie eben so geschnirkelte Häuschen haben mit Streifen drauf. Und genau, die findet man eigentlich hier überall und wir sammeln die tatsächlich rund um unser Institut und haben die dann im Terrarium.
Perspektiven der Forschung
Was könnten uns jetzt diese Erkenntnisse, die Sie bei der Zusammensetzung von diesem Schneckenschleim herausgefunden haben, perspektivisch denn auch bei anderen Dingen bringen? Es gibt ja zum Beispiel auch einen Beauty-Trend, sich Schneckenschleim auf die Haut zu schmieren. Das ist jetzt aber nicht unbedingt Ihr Ansatz, oder? Nein, das ist nicht unser Ansatz. Wir wollen verstehen, wie ein Material, nämlich Schleim oder Schneckenschleim in dem Fall, so unterschiedliche Eigenschaften haben kann. Und wir haben eben durch unsere Studien gesehen, dass eigentlich die gleichen Bestandteile in all den verschiedenen Schleimtypen sind und dass die Schnecke quasi die Menge anpasst, um dann eben die Eigenschaften zu verändern.
Und das ist super spannend, denn das kann uns dabei helfen zu verstehen, wie man mit den gleichen Bausteinen sozusagen ganz andere Materialien erzeugen kann. Gibt es da denn schon andere Studien, die sich da konkret diesen unterschiedlichen Schneckenschleim angeguckt haben, oder sind Sie da die Ersten, die sich damit beschäftigen? Es gibt Studien zum Schneckenschleim, weil das natürlich ein ganz faszinierendes Material ist, hauptsächlich zu dem Schleim, den Sie zur Fortbewegung nutzen. Es gibt auch zahlreiche Studien an Unterwasserschnecken, weil die sich natürlich auch festhaften. Und es ist total spannend, wie das überhaupt unter Wasser funktionieren kann.
Aber ich würde sagen, unsere Studie hat zum ersten Mal alle fünf Schleimtypen, die wir so identifiziert haben, miteinander verglichen und wirklich geschaut, was sind Unterschiede und Gemeinsamkeiten und wie kommt die Schnecke eben zu diesen fünf verschiedenen Materialien. Was sagen Sie, was müsste noch passieren, damit das am Ende konkreter wird? Gibt es Dinge, die Sie am Schneckenschleim vielleicht auch noch nicht verstehen? Ja, definitiv so einiges. Ich würde sagen, wir sind wirklich erst am Anfang unseres Projektes. Wir untersuchen gerade, wie der Schleim überhaupt hergestellt wird, in welchen Drüsen, wie das Zusammenkommen von verschiedenen Bausteinen dazu führt, dass der Schleim am Ende eine gewisse Struktur hat oder eine gewisse Zusammensetzung.
Und wir wollen verstehen, wie sich das auch auf die mechanischen Eigenschaften der verschiedenen Schleimtypen auswirkt. Und wir haben so ein bisschen schon erste Ergebnisse, dass die Zuckerzusammensetzung in dem Schleim ungewöhnlich ist, zumindest nicht so wie beim Menschen oder bei Wirbeltieren. Und das wollen wir natürlich auch noch weiter untersuchen, weil das ist eine Komponente, die sehr komplex ist und die wir bisher noch nicht so richtig gut verstehen.
Fazit
Hinter Schneckenschleim steckt also einiges mehr, als man vielleicht erst mal denkt. So eine Schnecke produziert mit den gleichen Zutaten ganz verschiedene Sorten, die in unterschiedlichen Situationen zum Einsatz kommen. Und da verbergen sich auch noch so einige Geheimnisse, die es zu klären gilt. Vielen Dank an Dr. Franziska Jähle Siegert vom Max-Planck-Institut für Kolloid und Grenzflächenforschung für den Einblick in die Forschung und an meinen Kollegen Eduard Bär, der das Interview geführt hat. Außerdem möchte ich an die Forschungsquartett Ausstelle für die Produktion dieser Folge danken. Die kam diese Woche von Leon Goldhamann.
Das war es mit dem Forschungsquartett für diese Woche. Immer donnerstags erscheint eine neue Folge. Wir freuen uns sehr, wenn ihr einer anderen wissenschaftsbegeisterten Person vom Forschungsquartett erzählt und wenn ihr nächste Woche wieder reinhört. Mein Name ist Wieland Mikulajczyk. Vielen Dank fürs Zuhören. Bleibt neugierig und bis zum nächsten Mal. Das Forschungsquartett – Wissenschaft bei detektor.fm in Kooperation mit der Max-Planck-Gesellschaft.
Foto: privat