Dem Schneckenschleim auf der Spur

Die gewöhnliche Bänderschnecke produziert mit nur wenigen molekularen Bausteinen verschiedene Schleimarten, die sie unterschiedlich verwendet. © MPIKG

Ein gewöhnlicher Organismus: Der Schleim der Bänderschnecke (Cepaea nemoralis) ist ein multifunktionales Biomaterial, denn er kann je nach Funktion extrem klebrig und extrem rutschig sein. Die Bänderschnecke ist die häufigste Schneckenart Europas und lebt auch auf dem Max-Planck-Campus in Potsdam-Golm.
Ein molekularer Baukasten: Die Schnecke verwendet die gleichen molekularen Bausteine, um daraus unterschiedlichen Schleim zu erzeugen. Die genaue Zusammensetzung variiert sie, je nachdem, ob sie den Schleim zur Fortbewegung, zur Haftung, zum Schutz oder zur Verteidigung nutzt.
Bioinspiriert: Die Entdeckung könnte die Entwicklung umweltfreundlicher Klebstoffe, funktioneller Beschichtungen und medizinischer Materialien voranbringen.

Nach einem Regenschauer sind Schnecken besonders aktiv. Auch auf dem Max-Planck-Campus in Potsdam-Golm hinterlassen gewöhnliche Bänderschnecken (Cepaea nemoralis) ihre glänzenden Schleimspuren. Forschende aus der Abteilung „Biomaterialien“ erkannten im Schleim ein vielversprechendes Naturmaterial. Denn die Schnecke produziert nicht nur eine einzige Art von Schleim, sondern kann ihn je nach Bedarf so variieren, dass er flüssig, fest, klebrig oder rutschig wird.

In Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut für Biochemie wurde der Schneckenschleim für das Forschungsteam zum Gegenstand einer materialwissenschaftlichen Analyse: Wie schafft es die Schnecke mit den gleichen Grundbausteinen völlig unterschiedliche Materialeigenschaften zu erzeugen? Die Antwort liefern die Forschenden in einer Studie, die nun im Fachjournal Science erschienen ist. Darin zeigen sie erstmals umfassend, mit welchen biochemischen Rezepten die Bänderschnecke ihren Schleim gezielt an unterschiedliche Aufgaben anpasst.

„Schneckenschleim mag auf den ersten Blick unscheinbar wirken, ist aber ein unglaublich vielseitiges Material,“ sagt Franziska Jehle, Wissenschaftlerin am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung. „Dass die Schnecke mit den gleichen Grundbausteinen gezielt die Eigenschaften ihres Schleims verändern kann, macht sie für die Forschung so spannend.“

Der Baukasten des Schneckenschleims

Um zu verstehen, wie die Natur diese Materialvielfalt erzeugt, analysierten die Forschenden fünf verschiedene Schleimarten. Sie untersuchten Schleim, der die Fortbewegung ermöglicht, als starker Klebstoff an Oberflächen wirkt, das Tier vor Austrocknung schützt, das Gehäuse während längerer Ruhephasen verschließt und zur Verteidigung dient. Dabei zeigte sich, dass die Schnecke für die verschiedenen Schleime stets die gleichen Komponenten verwendet, die sie in unterschiedlichen Mengen zusammenmischt. Bei den chemischen Bausteinen handelt es sich um Proteine, vor allem Kollagen, und Kalzium.

Überrascht hat die Forschenden, dass sie Kollagen VI als zentralen Bestandteil des Schleims identifiziert haben. Denn das Protein ist vor allem für seine strukturgebende Funktion in menschlicher Haut, Knochen und Gelenken bekannt. Gemeinsam mit ungeordnetem Kalziumkarbonat, das die Schnecke im Drüsengewebe speichert und bei Bedarf zusammen mit dem Schleim abgibt, trägt der Anteil von Kollagen VI entscheidend dazu bei, die Eigenschaften der verschiedenen Schleime zu steuern. Offenbar verändert die Schnecke über die Gesamtmenge an Proteinen und den Anteil an Kollagen VI, wie dicht das Proteinnetzwerk im Schleim ist. Das wirkt sich unmittelbar auf die mechanischen Eigenschaften aus: Je engmaschiger das Proteinnetz ist, desto zäher ist der Schleim. Kalzium dient in seiner Ionenform entweder der Vernetzung oder als Calcit der Verstärkung des Materials.

Von der Natur lernen

„Die Erkenntnisse dieser Studie reichen weit über die Biologie der Schnecke hinaus“, sagt Peter Fratzl, Direktor am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung. „Natürliche Materialien erzielen mit wenigen Bausteinen eine enorme Vielfalt an Funktionen. Wenn wir die Prinzipien dahinter verstehen, ist das für die Entwicklung nachhaltiger Materialien von großer Bedeutung.“

So könnten sich nach dem Vorbild von Schneckenschleim beispielsweise umweltfreundliche Klebstoffe, funktionelle Beschichtungen oder Materialien für medizinische Anwendungen herstellen lassen.

Originalveröffentlichung

Mariella Gabler, Emeline Raguin, Ernesto Scoppola, Barbara Steigenberger, Assa Yeroslaviz, Peter Werner, Peter Fratzl, Franziska Jehle; Calcium tunes snail mucus–based materials to multiple functions; Science 393 (6811), S. 596 – 600 (2026); https://www.science.org/doi/10.1126/science.adx7367