Biochemie: Ausgerechnet Kupfer

Warum nur nutzt ein Wurm eine äußerst rare Mineralverbindung zum Aufbau seiner Kiefer?

Um feste Gewebetypen auszubilden, lagert fast jeder lebende Organismus Mineralien ein - üblicherweise handelt es sich um Eisen-, Silizium- oder Kalziumverbindungen. Der hauptsächlich an der US-amerikanischen Atlantikküste beheimatete Borstenwurm Glycera dibranchiata aber bedient sich eines exklusiveren Materials: Seine vier rabenschwarzen Kiefer weisen einen hohen Gehalt an Kupfer auf.

Die Biophysikerin Helga Lichtenegger von der University of California in Santa Barbara ließen die Wurmkie-fer stutzen: Im Lebensumfeld des Borstenwurms kommt Kupfer nur in extrem geringen Konzentrationen vor. Für den Organismus ist es deshalb schwierig, ausreichende Mengen davon aufzunehmen. Warum also greift der Wurm nicht auf leichter erhältliche Stoffe zurück?

Lichtenegger und Kollegen ermittelten, dass sich das Kupfer vor allem in der Spitze der Kiefer befindet, die wie kleine Zähne aussehen. Sie stößt der im Sediment der Küstengewässer Gänge bauende Wurm in Beutetiere und injiziert dabei ein schnell wirkendes Gift. Gerade die Spitze des "Giftzahns" muss hierfür relativ stabil sein. Die nötige Härte erhält sie durch das Kupfer, genauer: die Kupferverbindung Atacamit. Das Mineral verdankt den Namen seinem Vorkommen in derchilenischenAtacama-Wüste. Atacamitkristalle lösen sich in Süßwasser, in Salzwasser dagegen verhalten sie sich stabiler. In den Wurmkiefern ist die Kupferverbindung auch noch in eine Eiweißhülle eingebettet; so besteht keine Gefahr, dass die "Zähne" sich auflösen.

Wenn allerdings die Salzbeständigkeit allein das ausschlaggebende Kriterium für die Materialwahl wäre, könnte der Wurm auch Kalziumverbindungen verwenden,die zum Beispiel den Zähnen des Menschen einen kräftigen Biss verleihen.Es muss also einen zweiten Grund für den Einbau des spärlich vorkommenden Minerals in die Wurmkiefer geben. Einen Hinweis darauf fand Helga Lichtenegger wiederum in den Wurmkiefern selbst: Das äußerste Ende der Röhre, durch die der Wurm sein Gift in seine Beute injiziert, weist einen besonders hohen Kupfergehalt auf. Möglicherweise, so die Forscherin, wirkt das Kupfer gemeinsam mit den ebenfalls im Kiefer enthaltenen Proteinen als Katalysator, der während der Injektion eine im Körper gebildete Vorstufe des Gifts erst richtig "scharf macht". Der Vorteil eines solchen Verfahrens liegt auf der Hand: Es würde den Wurm vor der tödlichen Wirkung des eigenen Gifts schützen.

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