Skip to main content

Der Forscher lüftet das Geheimnis der Fähigkeit von Austern, zusammenzuhalten

Dies ist ein Austernriff im Baruch Marine Field Laboratory an der Küste von South Carolina. Bildnachweis: Foto mit freundlicher Genehmigung von Jonathan Wilker / Purdue University Ein von der Purdue University geführtes Forschungsteam hat die chemischen Bestandteile des von Austern produzierten Klebstoffs aufgedeckt und Informationen bereitgestellt, die für die Fischerei, das Bootfahren und die Medizin nützlich sein könnten.

Ein besseres Verständnis der Fähigkeit von Austern, sich zu komplexen Riffen zusammenzuschließen, würde denjenigen helfen, die schwindende Austernpopulation zu steigern, Materialien zu schaffen, die die Bootsrümpfe sauber halten, ohne die Umwelt zu schädigen, und die Forscher der Entstehung von Nässe einen Schritt näher bringen Klebstoffe zur Verwendung in der Medizin und im Bauwesen.

Jonathan Wilker, Professor für Chemie und Werkstofftechnik bei Purdue, leitete das Team, das die in den USA am häufigsten vorkommende Auster analysierte, Crassostrea virginica, die als gemeinsame östliche Auster bekannt ist. Ein ausführlicher Artikel über die Arbeit ist in der aktuellen Ausgabe des Journal of the American Chemical Society veröffentlicht .

"Mit einer Beschreibung des Austernzements in der Hand können wir Strategien für die Entwicklung von synthetischen Materialien entwickeln, die die Fähigkeit der Schalentiere nachahmen, sich in feuchten Umgebungen zu verfestigen und zu halten", sagte Wilker, der seit mehr als 10 Jahren am Design von synthetischen Bioadhäsiven arbeitet . "Zahnmedizin und Medizin könnten von einem solchen Material profitieren. Zum Beispiel wäre es großartig, einen chirurgischen Klebstoff zu haben, der Klammern und Nähte ersetzen könnte, die gesundes Gewebe durchstechen und potenzielle Infektionsstellen schaffen."

Durch den Vergleich von Austernschalen mit dem Material, das die Tiere miteinander verbindet, konnten die Forscher die chemische Zusammensetzung bestimmen. Die Ergebnisse zeigten, dass der Klebstoff fast die fünffache Menge an Protein und mehr Wasser aufwies als in der Hülle.

"Das Klebematerial unterschied sich in der Zusammensetzung erheblich von der Schale, was darauf hinweist, dass die Auster eine chemisch unterschiedliche Substanz zum Zusammenkleben produziert", sagte Wilker.

Wilker, der auch die Haftung von Muscheln und Seepocken untersucht, beschreibt den Austernkleber eher als anorganischen zementartigen Stoff als als das von anderen Meerestieren produzierte organische klebrige Material.

"Der Austernzement scheint härter zu sein als die Substanzen, mit denen Muscheln und Seepocken an Steinen kleben", sagte er. "Die von Muscheln und Seepocken produzierten Klebstoffe bestehen hauptsächlich aus Proteinen, aber Austernklebstoff besteht zu etwa 90 Prozent aus Kalziumkarbonat oder Kreide. Kreide selbst ist nicht klebrig. Der Schlüssel zur Haftung von Austern kann also eine einzigartige Kombination dieser harten Stoffe sein." anorganische Komponente mit den restlichen 10 Prozent des Materials, das Protein ist. "

Diese 10 Prozent Austernzement haben eine gewisse Ähnlichkeit mit Muschelkleber in seiner Proteinzusammensetzung und dem Vorhandensein von Eisen.

In früheren Studien stellte Wilker fest, dass Eisen eine Schlüsselrolle bei der Aushärtung oder Aushärtung von Muschelklebstoffen spielt und dass es bei Austernklebstoffen einen ähnlichen Zweck erfüllen könnte, sagte er.

Das Auffinden gemeinsamer Fäden in den von Meeresorganismen produzierten klebrigen Substanzen ist der Schlüssel zur Entwicklung von synthetischen Klebstoffen und Behandlungen, um die Ansammlung dieser Tiere auf Schiffen zu verhindern.

Hunderte verschiedener Meerestiere heften sich an Schiffe, erhöhen den Luftwiderstand und verringern die Segelgeschwindigkeit. Das Verhindern und Kontrollieren ihrer Anhäufung, so genanntes Fouling, ist eine der Hauptkosten für die weltweite Schifffahrtsflotte, sagte Wilker.

"Die gegenwärtigen Antifouling-Methoden beruhen auf Toxizität und der Schiffsboden wird häufig mit einer Farbe auf Kupferbasis beschichtet, die Meeresorganismen in ihrem Larvenzustand abtötet", sagte er. "Wenn wir einen ungiftigen Weg finden könnten, um die Klebstoffe zu zerstören, könnten wir sie von Schiffen fernhalten, ohne die Umwelt zu schädigen."

Austern halten zusammen, um sich zu vermehren und sich vor Raubtieren und großen Wellen zu schützen. Die Riffe können sich kilometerweit ausdehnen und große Wassermengen filtern, Erosion verhindern und eine Sturmwand bilden, die die Küstenlinie stärkt. Darüber hinaus schaffen die Riffe einen Lebensraum für Hunderte anderer Arten, sagte Wilker.

"Überfischung, Umweltverschmutzung und Krankheiten haben die Austernpopulation seit dem späten 19. Jahrhundert um 98 Prozent oder mehr verringert", sagte er. "Viele Menschen versuchen nun, die Tiere wieder in ihre früheren Lebensräume zu versetzen. Vielleicht trägt unsere Arbeit zum Verständnis dieser Schalentiere bei und dazu, was für das Gedeihen von Austern und des größeren Küstenökosystems erforderlich ist."

Das Office of Naval Research und die National Science Foundation haben diese Forschung finanziert. Zu den Mitautoren des Papers zählen die Purdue-Absolventen Jeremy Burkett und Lauren Hight sowie Paul Kenny vom Baruch Marine Field Laboratory der University of South Carolina.

Wilker und sein Team werden als nächstes das Zusammenspiel der verschiedenen Komponenten in Austernzement untersuchen und diese Informationen für die Entwicklung neuer synthetischer Materialien verwenden.

Zur Verfügung gestellt von der Purdue University