Mobile-Menu

Bionik Was Seesterne über die Evolution von Knochen verraten

Quelle: Hochschule Bremen 2 min Lesedauer

Anbieter zum Thema

Bionik-Innovations-Centrum (B-I-C) Hochschule Bremen
Lenord, Bauer & Co. GmbH
SPN Schwaben Präzision Fritz Hopf GmbH
invenio AG

Forschende am Bionik-Innovations-Centrum der Hochschule Bremen (HSB) haben neue Erkenntnisse darüber gewonnen, wie mechanische Belastung die Ultrastruktur des Seestern-Skeletts prägt. Die Ergebnisse geben Anregungen für die Entwicklung neuer Werkstoffe oder Konstruktionsprinzipien.

Das Bild zeigt das Skelett eines Seesterns (Asterias rubens) in einem Mikro-Computertomographen. Das Skelett besteht aus tausenden von kleinen Knöchelchen.(Bild: Raman - Hochschule Bremen)
Das Bild zeigt das Skelett eines Seesterns (Asterias rubens) in einem Mikro-Computertomographen. Das Skelett besteht aus tausenden von kleinen Knöchelchen.
(Bild: Raman - Hochschule Bremen)

Seesterne sind vielen Menschen bekannt – nicht zuletzt aufgrund der Popkulturfigur Patrick Star aus SpongeBob Schwammkopf – doch die faszinierende innere Struktur bleibt meist unbeachtet. Da Seesterne in derselben evolutionären Linie wie Wirbeltiere stehen, eignen sie sich hervorragend als Modellorganismen, um die Entwicklung von Endoskeletten zu erforschen. Ihr Skelett besteht aus Tausenden knochenähnlichen Elementen, den sogenannten Ossikeln, die eine komplexe, poröse Struktur aufweisen. Diese ähnelt verblüffend stark den Knochen von Menschen und anderen Wirbeltieren

Die meisten Menschen kennen die charakteristische Form von Seesternen, aber nur wenige machen sich Gedanken über die Komplexität ihres Skeletts. Unsere Forschung zeigt nicht nur neue Aspekte der Seestern-Biomechanik, sondern liefert auch grundlegende Einsichten in die Evolution von Skeletten.

Raman, Erstautor der Studie und Doktorand an der HSB

Anregungen für Werkstoffe und neue Konstruktionsprinzipien

Mithilfe hochauflösender Röntgen-Mikrotomographie und computergestützter Modellierungen analysierte das Team der Hochschule Bremen die 3D-Struktur und Spannungsverteilung in den Ossikeln. Dabei stellten sie fest, dass stark belastete Bereiche eine dichtere „Stereom“-Mikrostruktur ausbilden – ein Prinzip, das auch in menschlichen Knochen zu beobachten ist.

Gleichzeitig entdeckte die Studie einen entscheidenden Unterschied: Während Wirbeltierknochen ihre Mikrostruktur im Laufe der Zeit je nach Belastung aktiv umbauen, fehlt Seesternen sehr wahrscheinlich diese Fähigkeit. Dies legt nahe, dass die Koppelung von Belastung und Struktur zwar ein evolutionär gemeinsames Merkmal von Stachelhäutern und Wirbeltieren ist, die dynamische Umgestaltung jedoch eine Besonderheit von Wirbeltieren darstellt.

Die gewonnenen Erkenntnisse erweitern nicht nur das Verständnis über die Evolution von Skeletten, sondern liefern auch potenzielle Impulse für Anwendungen in der Biomedizin und dem Leichtbau. Indem sie zeigen, wie sich starre Strukturen trotz begrenzter Umbaufähigkeiten an äußere Belastungen anpassen, geben die Skelette von Seesternen wertvolle Anregungen für die Entwicklung neuer Werkstoffe oder Konstruktionsprinzipien.

Prof. Dr. Jan Henning Dirks

Über die Studie

Die durchgeführte Studie entspricht uneingeschränkt dem deutschen und europäischen Tierschutzrecht. Im Sinne guter wissenschaftlicher Praxis wurden strenge ethische Richtlinien befolgt, um die Zahl der verwendeten Proben zu verringern und die Methoden so schonend wie möglich zu gestalten. Die Analysen erfolgten ausnahmslos an toten Seesternen, die im Rahmen wissenschaftlicher Expeditionen als Beifang anfielen.

Die Studie wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) sowie von der Hochschule Bremen gefördert.

(ID:50325758)

Jetzt Newsletter abonnieren

Verpassen Sie nicht unsere besten Inhalte

Mit Klick auf „Newsletter abonnieren“ erkläre ich mich mit der Verarbeitung und Nutzung meiner Daten gemäß Einwilligungserklärung (bitte aufklappen für Details) einverstanden und akzeptiere die Nutzungsbedingungen. Weitere Informationen finde ich in unserer Datenschutzerklärung. Die Einwilligungserklärung bezieht sich u. a. auf die Zusendung von redaktionellen Newslettern per E-Mail und auf den Datenabgleich zu Marketingzwecken mit ausgewählten Werbepartnern (z. B. LinkedIn, Google, Meta).

Aufklappen für Details zu Ihrer Einwilligung

Weiterführende Inhalte