Harte Schale, weicher Kern

Als die Schlange noch Beine besaß, war sie um Tricks und Ausreden nicht verlegen. Während die anderen Tiere gemeinsam schufteten, um in den Gärten ihre Nahrung anzubauen, drückte sie sich vor der Arbeit, wo sie nur konnte. Und weil sie dabei auch noch ein besonders nervtötendes Chefgehabe an den Tag legte, forderte sie schließlich auch niemand mehr zum Mitmachen auf.

Dann aber verschwand auf mysteriöse Weise immer wieder ein Teil der Ernte. Anansi, die listige Spinne, schmierte daraufhin Teer rings um die Gärten - und schon am nächsten Tag saß die Schlange in der klebrigen Falle fest. Als die Bestohlenen sie wutentbrannt herausgezerrt hatten, war die überführte Diebin nicht nur deutlich länger und dünner geworden als zuvor. Sie musste von da an auch auf dem Bauch herumkriechen, weil ihre Beine noch immer im Teer steckten.

Unterschiedliche Hüllen

Biologen mögen die Evolution der Schlangen ein bisschen anders beschreiben als diese Geschichte aus Ghana. Klar ist aber, dass sich diese Reptilien vor etwa 150 Millionen Jahren tatsächlich aus vierbeinigen Tieren entwickelt haben. Der Verzicht auf die Extremitäten brachte allerdings neue Herausforderungen, an die sich die Tiere anpassen mussten. So ist das beinlose Schlängeln über Stock und Stein extrem belastend für die Haut. Zumal sich einige Schlangenarten auch nicht davor scheuen, die raue Borke von Baumstämmen hinaufzuklettern oder sich in schmirgelndem Sand einzugraben. Das alles muss eine Schlangenhaut über zwei bis drei Monate durchhalten, bis die Tiere sie abstreifen und durch eine neue ersetzen. Warum aber ist die Haut bis dahin nicht längst verschlissen? Diese Frage finden Marie-Christin Klein und Stanislav Gorb von der Universität Kiel extrem spannend. Vielleicht könnte man von den Reptilien lernen, wie sich besonders verschleißarme Materialien für technische Anwendungen konstruieren lassen? Dazu aber müsste man die physikalischen Tricks der Tiere zunächst besser verstehen. Also versuchen die Forscher nun, zumindest ein paar Geheimnisse der Schlangenhaut zu lüften.

"Wir haben vermutet, dass sich Schlangen mit unterschiedlichen Lebensstilen auch in der Architektur ihrer Haut unterscheiden", erläutert Klein. Schließlich sind kriechende Baumbewohner mit anderen mechanischen Herausforderungen konfrontiert als ihre Kollegen in der Wüste. Also hat die Forscherin die Häute von vier verschiedenen Arten genauer unter die Lupe genommen. Das Spektrum reichte vom Grünen Baumpython, der in Neuguinea und im Norden Australiens durch den Regenwald turnt, bis zur Kenianischen Sandboa, die sich in den Sand der Trockengebiete Ostafrikas wühlt. Die dekorative Regenbogenboa aus den tropischen Regenwäldern Mittelamerikas ist dagegen ein echtes Multitalent, das ebenso gut schwimmen wie klettern oder sich eingraben kann. Dabei sollte ihre schillernde Haut besonders hohen Belastungen ausgesetzt sein - schließlich handelt es sich bei dem mehr als zwei Meter langen Tier um die größte und schwerste der untersuchten Schlangen. Als vierte Art hat die Forscherin die Kettennatter ausgesucht - eine schlanke, lange und schnelle Schlange, die im Südosten der USA und in Mexiko lebt.

Kombi-Werkstoff

Bei allen vier Kandidaten hat Klein vor allem die leeren Hüllen untersucht, die sie bei der Häutung abstreifen. "Tatsächlich sind dabei eine ganze Menge Unterschiede herausgekommen", sagt sie. Mal ist die Haut dicker, mal dünner, mal sind Fasern oder Körnchen darin eingebettet, mal nicht. Noch interessanter als diese Unterschiede ist für die Biologin aber eine auffällige Gemeinsamkeit. "Sämtliche untersuchten Häute sind außen steif und hart und werden nach innen weich und flexibel", sagt sie. Diesen Gradienten der Materialeigenschaften erreichen die einzelnen Arten zwar mit unterschiedlichen Mitteln. Doch das generelle Prinzip scheint sich in der Wüste ebenso bewährt zu haben wie im Regenwald. "Womöglich ist das eine Anpassung an die Fortbewegung ohne Beine", meint die Wissenschafterin. Und zwar eine sehr praktische. Denn durch eine weiche Haut würden scharfe Steinchen schneiden wie durch Butter, eine komplett harte dagegen würde sich mit der Zeit in eine Kraterlandschaft verwandeln - und schließlich brechen. "Die Kombination aus hart und weich aber schafft eine Art flexiblen Panzer", sagt Klein. Der Druck der Steinchen verteilt sich dadurch auf eine größere Fläche und richtet damit weniger Schaden an.

Schlangen haben also einen Kombi-Werkstoff entwickelt, der für ihren Lebensstil perfekt geeignet ist. Um überhaupt voranzukommen, brauchen die Reptilien genügend Reibung zwischen ihrem Körper und dem Untergrund. Und dank ihrer raffiniert konstruierten Spezialhaut können diese Kräfte wirken, ohne die Oberfläche zu stark abzunutzen.

Ein Material mit solchen Eigenschaften ist etwa für die Antriebs- und Fördertechnik interessant. Vielleicht können nach Schlangenvorbild konstruierte Maschinen künftig verschleißarm arbeiten, ohne teure und umweltbelastende Schmierstoffe einsetzen zu müssen. Oder man könnte medizinische Prothesen bauen, die aufgrund optimaler Reibungsverhältnisse nicht verrutschen und sich dennoch kaum abnutzen. "In Sachen Reibung und Verschleiß können wir von den Schlangen einiges lernen", glaubt Klein. Von Gartenarbeit mögen die Reptilien ja nicht viel verstehen. Von Mechanik aber offenbar schon.