Eidechsen sind dafür bekannt, dass sie ihre Schwänze verlieren, aber vielleicht sollte die größere Frage lauten: Wie bleiben ihre Schwänze dran? Die Antwort liegt möglicherweise im internen Design des Anhangs. Eine Struktur aus Zacken, Mikrosäulen und Nanoporen hält den Schwanz einer Eidechse fest genug, um die meisten Erschütterungen zu überstehen, während sie darauf vorbereitet bleibt, den Schwanz im Notfall fallen zu lassen, berichten Forscher am 18. Februar Wissenschaft.
Die Selbstamputation oder Autotomie eines Gliedes ist eine gängige Verteidigungsstrategie im Tierreich, auch für viele Eidechsenarten (SN: 8.3.21). Aber es ist ein riskanter Plan: Ein abnehmbares Glied birgt ein erhöhtes Risiko eines versehentlichen Verlusts durch kleine Stöße und Haken. „Es muss genau die richtige Menge an Befestigung finden, damit es sich nicht leicht löst. Aber es sollte auch abgenommen werden, wann immer es nötig ist“, sagt Yong-Ak Song, Bioingenieur an der New York University Abu Dhabi in den Vereinigten Arabischen Emiraten. „Es ist eine feine Balance.“
Der Schwanz einer Eidechse besteht aus einer Reihe von Segmenten, die wie Stecker in Buchsen in einer Reihe verbunden sind. Der Schwanz kann an jedem dieser Punkte, den so genannten Bruchflächen, abbrechen, je nachdem, wie viel Schwanz die Eidechse opfern muss. Zwischen jedem Segment passen die Zinken – acht kegelförmige Muskelbündel, die kreisförmig angeordnet sind – sauber in entsprechende Steckdosen, die aus relativ glatten Wänden bestehen. Jeder Zinken ist wiederum mit einem Wald aus Vorsprüngen oder Mikrosäulen bedeckt, die winzigen Pilzen ähneln.
Um die Funktion dieser Struktur aufzudecken, amputierten Song und Kollegen zunächst die Schwänze von drei Eidechsenarten mit einem sanften Ruck und analysierten dann die abgebrochenen Gliedmaßen unter einem Rasterelektronenmikroskop. Beim Heranzoomen der pilzartigen Ausstülpungen zeigte sich, dass jeder einzelne mit Löchern oder Nanoporen übersät ist.
Die Forscher bemerkten auch leichte Abdrücke in den Innenwänden der Fassung, die von den Mikrosäulen der Zinke zurückgelassen wurden, wie Finger, die leicht in Ton gedrückt werden. Das kam überraschend: Sie erwarteten, dass die Mikrosäulen vollständig in den Schaft eingreifen würden, eher wie ein Klettverschluss. Stattdessen boten die pockennarbigen Mikrosäulen keinen zusätzlichen Halt, der den Schwanz an seinem Besitzer sichern würde.
In der Vermutung, dass die mit Nanoporen gesprenkelten Mikrosäulen eine andere Rolle spielen müssen, baute das Team einen nachgebildeten Eidechsenschwanz aus Polydimethylsiloxan, einem gummiartigen, fleischähnlichen Material, um die Trennung des Schwanzes vom Körper nachzuahmen. Damit konnten die Forscher die Kräfte untersuchen, die während einer Schwanzamputation wirken. Sie fanden heraus, dass die tiefen Spalten zwischen den Mikrosäulen zusammen mit den kleineren Schlaglöchern auf den Oberflächen der Mikrosäulen die Ausbreitung eines anfänglichen Bruchs verlangsamen.
„Wenn ein Riss hereinkommt und auf eine Pore trifft, die ein Hohlraum ist, dann wird der Riss gestoppt, und dann verliert er Energie, um sich auszubreiten“, sagt Song. Mit anderen Worten, der Beginn eines Bruchs kann in seinen Bahnen gestoppt werden. Jede Kerbe und Rille hilft: Die Mikrosäulen mit Nanoporen verbesserten die Haftung 15 Mal mehr als glatte Zacken ohne Mikrosäulen und etwas mehr als Mikrosäulen ohne Nanoporen. Die hierarchische Struktur aus Zinke, Säule und Pore erreicht eine Balance, die Song als schönes Beispiel für das Goldlöckchen-Prinzip beschreibt: nicht zu eng, nicht zu locker.
Diese Anpassung ist für Eidechsen wichtig, um ihr Überleben zu optimieren. Während Autotomie dazu beiträgt, dass eine Eidechse nicht zum Mittagessen wird, ist es ein kostspieliger Abwehrmechanismus, der die Fähigkeit einer Eidechse beeinträchtigt, zu rennen, zu springen, sich zu paaren und zukünftigen Raubtieren zu entkommen (SN: 1/5/12). Daher ist es wichtig, dass die Eidechse ihr Glied nur bei Bedarf verlässt.
Dieses kompliziert konstruierte System ist ein perfektes Beispiel dafür, wie die Evolution kontinuierlich an etwas arbeiten kann, um es effektiver zu machen, sagt Bill Bateman, ein Verhaltensökologe an der Curtin University in Perth, Australien, der nicht an der Forschung beteiligt war. „Es haut mich einfach um.“
