Wer im Gemüsebeet verräterische Schleimspuren findet, ist meist wenig erfreut. Denn nicht selten führen sie zu den zerfressenen Überresten von liebevoll angebauten Salatköpfen, Radieschen und Co. Doch bei näherer Beschäftigung erweist sich der Schneckenschleim als überraschend vielseitiges Supermaterial: „Schneckenschleim kann als Inspiration für verschiedene nachhaltige Anwendungen dienen, beispielsweise in der Wundheilung und bei der Verabreichung medizinischer Wirkstoffe“, erklärt ein Team um Mariella Gabler vom Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam. „Derzeit ist er von großem kommerziellem Interesse.“
Schmierung, Haftung, Schutz und Abwehr
Meist stellen wir uns unter Schleim eine zähflüssige, glitschige Substanz vor. Doch damit ist das Repertoire der Schnecken bei weitem nicht erschöpft: „Schnecken produzieren verschiedene schleimbasierte Materialien, die auf ganz unterschiedliche, teils sogar gegensätzliche Funktionen zugeschnitten sind, darunter Schmierung, Haftung, Schutz und Abwehr“, berichten Gabler und ihre Kollegen.
Für ihre Studie haben die Forschenden fünf unterschiedliche Arten von Schleim untersucht, die alle von der in Deutschland verbreiteten Hain-Bänderschnecke (Cepaea nemoralis) produziert werden: einen Gleit-Schleim, auf dem sich die Schnecke fortbewegt; einen Haft-Schleim, mit dem sie sich fest an Oberflächen verankert; einen Schutz-Schleim, aus dem sie das sogenannte Epiphragma bildet, einen festen Kalkverschluss für ihr Schneckenhaus; sowie zwei Verteidigungs-Schleime, von denen der eine gelb und klebrig ist, während der andere aus zahlreichen kleinen Bläschen besteht und wahrscheinlich dazu dient, kleine Eindringlinge zu umschließen und aus dem Schneckenhaus auszuwaschen.
Schleimtypen unter der Lupe
„Jeder Schleimtyp weist eine eigenständige und komplexe hierarchische Struktur auf, die durch die Verarbeitung des Schleimmaterials beeinflusst wird“, berichten die Forschenden. Alle Schleimtypen bestehen vorwiegend aus Wasser und Glykoproteinen, sogenannten Muzinen. Zusätzlich stellte das Team fest, dass die Schnecken Kollagen und Calcium nutzen, um ihrem Schleim Struktur zu verleihen. Die unterschiedlichen Eigenschaften ergeben sich aus dem Anteil und der Zusammensetzung der Proteine, der Calciumkonzentration und der Verarbeitung während der Sekretion.
Beispielsweise weisen der gelbe und der schaumige Verteidigungsschleim eine ähnliche Proteinkomposition auf, doch der Gesamtproteingehalt liegt beim schaumigen Schleim mit nur 0,6 Prozent deutlich niedriger als beim gelben Schleim mit vier Prozent. „Zudem beobachteten wir, dass die Schnecke Luft durch ihre Atemöffnung drückt, um den schaumigen Schleim zu erzeugen“, beschreiben Gabler und ihre Kollegen.
Wie Calcium die Schleim-Eigenschaften beeinflusst
Den höchsten Calciumanteil stellten die Forschenden in dem stabilen Schutzschleim fest. Doch auch bei den anderen Schleimtypen spielt es eine wichtige Rolle. Wie das Team herausfand, wird das Element in nicht-kristalliner Form als amorphes Calciumkarbonat im Drüsengewebe gespeichert und zusammen mit dem Schleim aktiv ausgeschieden. In feuchten Schleimtypen fördert es als Ionenquelle die Vernetzung, im trockenen Schleim bildet es eine mineralische Vorstufe, die zur Festigkeit beiträgt.
„Damit dient amorphes Calciumkarbonat zur Steuerung der Schleimeigenschaften“, schreiben Gabler und ihr Team. „Diese Erkenntnisse geben Aufschluss über die Vielseitigkeit dieser viskoelastischen Materialien, die je nach Calcium- und Proteingehalt zwischen sehr unterschiedlichen Eigenschaften wechseln können.“
Quelle: Mariella Gabler (Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung, Potsdam) et al., Science, doi: 10.1126/science.adx7367
