Viele Menschen finden Schnecken lästig oder sogar eklig. Franziska Jehle hingegen gerät regelrecht ins Schwärmen, vor allem wenn es um die zähflüssigen Absonderungen der Tiere geht. „Schneckenschleim ist ein unglaublich vielseitiges Material“, sagt Jehle, die am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam forscht. Schließlich ermöglicht er der Schnecke nicht nur, über den Boden zu gleiten, sondern auch zu kleben und so etwa an Stängeln oder Wänden senkrecht nach oben zu kriechen. Der Schleim schützt die Schnecke außerdem vor dem Austrocknen, vor Verletzungen, und er verschließt sogar ihr Haus.
Wie das im Detail funktioniert, haben Jehle und Kolleg:innen kürzlich am Beispiel der gewöhnlichen Landschnecke Cepaea nemoralis genauer untersucht. Die Ergebnisse, die die Forschenden in Science berichten, seien auch für die Entwicklung neuartiger Klebstoffe oder Beschichtungen für medizinische Anwendungen interessant, sagt der Co-Autor und Institutsdirektor Peter Fratzl. „Wenn wir die Prinzipien dahinter verstehen, ist das für die Entwicklung nachhaltiger Materialien von großer Bedeutung.“
Das Team fand heraus, dass die Schnecke verschiedene Schleimtypen aus den stets gleichen Grundzutaten herstellt: aus Proteinen, vor allem aus faserartigen Kollagenen, und aus einem Kalziumsalz. „Dass die Schnecke mit den gleichen Grundbausteinen gezielt die Eigenschaften ihres Schleims verändern kann, macht sie für die Forschung so spannend“, betont Jehle.
Fünf Schleimtypen, gleiche Grundzutaten
Die Forschenden analysierten insgesamt fünf verschiedene Schleimtypen der Schnecke. Darunter der „Gleitschleim“, der unter dem Schneckenmund und an ihrem Fuß gebildet wird. Unter mechanischer Belastung wirke er eher wie eine Flüssigkeit, ohne Belastung zeige er fast feste Eigenschaften, heißt es in der Studie.
Ein anderer Schleimtyp, der für die Klebekraft des Kriechtiers sorgt, wird im „Mantel“, einer Schicht im Gehäuseinneren, produziert. Ebenfalls im Schneckenmantel entstehen zwei Sorten Abwehrschleim: ein gelber, klebriger, besonders belastbarer Schleimtyp, und Schleim mit Blasen, mit dem mutmaßlich kleine Fressfeinde erstickt oder sie aus dem Schneckenhaus herausgespült werden. Der fünfte Typ dient zum Abdichten des Schneckenhauses, zum Beispiel beim Überwintern.
Schneckenschleim: Kollagen gibt Struktur, Kalzium vernetzt
Die Gruppe analysierte die Proteine in verschiedenen Schleimproben und untersuchte Strukturdetails mithilfe von Röntgenfluoreszenz- und Röntgenbeugungsmessungen. Alle Proben enthielten die gleichen Grundzutaten. Besonders überraschend war offenbar, dass „Kollagen VI“, das auch in menschlicher Haut, Knochen und Gelenken eine strukturgebende Funktion hat, die Hauptrolle bei der Schleimbildung spielt. Der Kollagenanteil bestimme, wie engmaschig das Proteinnetzwerk und damit wie zäh der Schleim sei, heißt es.
Wie genau sich die Moleküle anordnen, wird unter anderem von Kalziumkarbonat, auch bekannt als Kalk, gesteuert. Das Salz aus Kalzium- und Karbonat-Ionen speichert die Schnecke in ihrem Drüsengewebe. Die Kalzium-Ionen helfen, die Proteine zu vernetzen, und das Salz macht den Schleim insgesamt robuster.
Klebstoffe nach Schneckenvorbild
Die klebende Wirkung von Schneckenschleim fasziniert Forschende schon seit vielen Jahren. 2019 etwa berichteten Forschende aus den USA von einem Polymer-Gel nach Schneckenvorbild, das einen an Bändern hängenden Menschen halten konnte. Im Supermarkt ist dieser Klebstoff allerdings bisher nicht angekommen. Ohnehin wäre er auch nicht „bio“, denn es handelt sich um eine Art Kunststoff.
„Diese Forschungsgruppe nutzt einen Stoff, der sich ähnlich wie einer der Schneckenschleime verhält, aber im Grunde nichts mit dem natürlichen Schleim gemein hat“, ordnet Franziska Jehle ein. Die Klebewirkung des natürlichen Schleims ergebe sich aus einem hochkomplexen, hierarchisch strukturierten Material. „Und diese Struktur nachzuahmen, ist sehr schwierig“, so die Forscherin. Das Gleiche gilt auch für andere natürliche Haftmaterialien aus der Natur, etwa für den Kleber, mit dem Muscheln sich an Steine und Boote heften. „Deshalb kommen synthetische Kleber bisher nicht an das Naturmaterial heran“, sagt Jehle.
