Auf der Suche nach Nahrung raspeln Käferschnecken (Polyplacophora) winzige Algen von Steinen ab. Die Zunge der Meeresweichtiere ist dazu mit zahlreichen scharfen, extrem harten Zähnen besetzt. „Käferschneckenzähne, die aus einer Kombination von Magnetit-Nanostäbchen und organischem Material bestehen, sind nicht nur härter und haltbarer als menschlicher Zahnschmelz, sondern sogar härter als hochentwickelte technische Keramiken wie Zirkoniumoxid, die bei hohen Temperaturen hergestellt werden“, sagt David Kisailus von der University of California in Irvine. Da der Zahnschmelz das eisenhaltige Mineral Magnetit enthält, ist er nicht weiß, sondern schwarz und überdies magnetisch.
Die Raspelzunge der Käferschnecken fungiert als eine Art Fließband für neue Zähne: An der Vorderseite fallen gebrauchte Zähne ab, während hinten neue Zähne nachproduziert und nach vorne geschoben werden. „Käferschnecken lassen sich alle paar Tage neue Zähne wachsen, die besser sind als die Materialien, die in industriellen Schneidwerkzeugen, Schleifmitteln, Zahnimplantaten, chirurgischen Implantaten und Schutzbeschichtungen verwendet werden, und die dennoch bei Raumtemperatur und mit Präzision im Nanobereich hergestellt werden“, sagt Kisailus. „Von diesen biologischen Konstruktionen und Prozessen können wir eine Menge lernen!“ Bislang war allerdings unklar, wie die Mollusken ihre ultraharten Zähne auf molekularer Ebene herstellen.
Molekulare Spurensuche
Ein Team um Kisailus und Erstautorin Michiko Nemoto von der Okayama Universität in Japan ist den Geheimnissen der Eisenzähne nun auf den Grund gegangen. Dazu analysierten die Forschenden Proben aus dem Zungengewebe verschiedener Arten von Käferschnecken und sequenzierten die Gene, die darin abgelesen wurden. Dabei stellten sie fest, dass ein Protein namens RTMP1 (Radular
Teeth Matrix Protein 1) bei allen untersuchten Arten von Käferschnecken vorhanden ist und zugleich für diese Tierklasse einzigartig zu sein scheint – ein Hinweis darauf, dass es eine für Käferschnecken spezifische Funktion hat. Tatsächlich wurde dieses Protein bereits zuvor mit der Biomineralisation der Schneckenzähne in Verbindung gebracht.
Um dem nachzugehen, untersuchte das Forschungsteam im nächsten Schritt, wo genau sich RTMP1 in der Schneckenzunge anreichert. Dazu analysierten sie die Proteine in den Zellen rund um Zähne in verschiedenen Entwicklungsstadien – von den noch unfertigen Zahngerüsten ganz hinten auf der Zunge, die noch weich sind und vorwiegend aus Chitinfasern bestehen, über die schon teilweise mineralisierten, bräunlichen Zähne in der Mitte der Zunge bis zu den fertigen schwarzen Zähne an der Zungenspitze.
