Biologie: Marine Glasarchitektur

Filigran, doch unglaublich stabil ist das Skelett des Tiefseeschwamms Euplectella. Ein internationales Forscherteam hat nun den komplexen Bauplan entschlüsselt

Silikat, chemisch eine Siliziumverbindung, ist unter Meeresbewohnern ein beliebtes Baumaterial. Doch kaum ein Lebewesen kann so perfekt mit dem spröden Werkstoff umgehen wie der Glasschwamm Euplectella aspergillum. Seiner staunenerregenden Konstruktionsform ist ein amerikanisch-deutsches Forscherteam jetzt auf die Spur gekommen.

Wissenschaftler der Bell Laboratories der University of California in Santa Barbara sowie Peter Fratzl vom Potsdamer Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung haben entdeckt, dass die Konstruktion aus Bio-Glasfasern über sieben hierarchische Ebenen zu einem nahezu bruchsicheren Skelett angeordnet ist, das selbst stärksten mechanischen Belastungen in der Tiefsee widersteht. Es handelt sich bei den Fasern um eine Art "Mikrolaminat" aus konzentrisch angeordneten, wenige Mikrometer dicken Glasschichten (Lamellen), die mit einer organischen Matrix verklebt sind.

Der vielschichtige Aufbau verringert die Sprödigkeit des Glases: Risse oder Kratzer, wie sie beispielsweise durch Attacken von Krebsscheren entstehen, können sich so nicht ausbreiten. In Ebene 5 sind diese Verstrebungen vertikal, horizontal und diagonal verarbeitet und fachwerkartig zu einem lockeren Netz verwoben. Vor allem die diagonalen Verstrebungen versteifen die Konstruktion gegen "Scherkräfte" - ein wesentliches Prinzip der modernen Ingenieurstechnik, das die Schwämme bereits vor rund 400 Millionen Jahren für sich "erfanden". Auf Ebene 6 ist die Struktur durch Spiralrippen verstärkt, sodass Quetschungen abgefedert werden. Ebene 7 bildet die sich nach unten verjüngende Form des Glaskäfigs selbst, der mit einigen Glasfasern locker im weichen Meeresgrund verankert ist.

Durch die Öffnungen im zarten Geflecht schwimmen oft Garnelenlarven, meist Pärchen, in sein Inneres. Da sie rasch wachsen, gelingt es ihnen nicht mehr, den gläsernen Käfig zu verlassen, und sie verbringen ihr ganzes Leben im Schwamm. In Japan wird Euplectella aspergillum, das Venuskörbchen, deshalb auch "Gefängnis der Ehe" genannt und sinnigerweise an Brautpaare verschenkt.

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