Unter dem Laser-Raster-Mikroskop 16.08.2013, 15:03 Uhr

Forscher entdecken das Geheimnis der Superbeine des Marienkäfers

Das Geheimnis, warum der Marienkäfer trotz seines relativ hohen Gewichts senkrecht an Wänden hochlaufen kann, haben Wissenschaftler der Universität Kiel mit einer speziellen Mikroskopietechnik herausgefunden: Das Protein Resilin sorgt dafür, dass die ansonsten stabilen Hafthaare der Beine an ihren Spitzen elastisch werden. Eine Erkenntnis, die der Entwicklung intelligenter Materialien zugutekommen wird.

Hafthaare des Siebenpunkt-Marienkäfers, visualisiert mit einem Rasterelektronenmikroskop (oben) und einem Konfokalen Laserrastermikroskop (unten). Strukturen mit hohen Konzentrationen des Proteins Resilin sind blau dargestellt.

Hafthaare des Siebenpunkt-Marienkäfers, visualisiert mit einem Rasterelektronenmikroskop (oben) und einem Konfokalen Laserrastermikroskop (unten). Strukturen mit hohen Konzentrationen des Proteins Resilin sind blau dargestellt.

Foto: Jan Michels/Universität Kiel

Unter den Insekten ist der Marienkäfer ein Schwergewicht. Und trotzdem kann der rot-schwarze Brummer an Wänden hochlaufen und über Kopf an Pflanzenstielen balancieren. Dass diese Kletterkunst erst mit Hafthärchen an den Beinen möglich wird, war Forschern längst klar. Unklar war allerdings: Wie können die Härchen, die eigentlich weich und biegsam sein müssen, um eine möglichst große Kontaktfläche zum Untergrund zu haben, gleichzeitig das enorme Gewicht des Käfers halten? Schließlich ist dieser wesentlich wuchtiger als die Stubenfliege und andere seiner Kletterfreunde.

Protein Resilin macht Härchen an der Spitze elastisch

Der Biologe Dr. Jan Michels und sein Forscherteam aus dem Zoologischen Institut der Kieler Universität sind dem Geheimnis der Superbeine auf die Schliche gekommen. „Unsere Untersuchungsergebnisse zeigen, dass verschiedene Teile dieser Haare unterschiedliche Materialzusammensetzungen und -eigenschaften aufweisen. Während die Haarwurzeln relativ hart und steif sind, ist das Material in den Haarspitzen ziemlich weich und elastisch“, erklärt Michels. Er vermutet, dass sich die Spitzen dadurch besser Unebenheiten anpassen können und dies zu einer verbesserten Haftung der Käfer an rauen Oberflächen führt.

Oberseite und Unterseite eines Siebenpunkt-Marienkäfers: Der blaue Pfeil markiert exemplarisch eines der Hafthaarpolster des Käfers.

Oberseite und Unterseite eines Siebenpunkt-Marienkäfers: Der blaue Pfeil markiert exemplarisch eines der Hafthaarpolster des Käfers.

Quelle: Universität Kiel/Stanislav N. Gorb

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur für Streckenplanung (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Fachingenieur für Streckenplanung (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
DFS Deutsche Flugsicherung-Firmenlogo
Produktmanager (w/m/d) für Systementwicklung iCAS DFS Deutsche Flugsicherung
Langen bei Frankfurt Zum Job 
WBS TRAINING AG-Firmenlogo
Schweißlehrer:in für WIG, MIG/MAG und E-Hand (m/w/d) WBS TRAINING AG
Dresden Zum Job 
M.E. SCHUPP Industriekeramik GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur/in - Technische Projektierung / Presales Engineering (m/w/d) mit Schwerpunkt keramische Hochtemperatur-Isolationstechnik M.E. SCHUPP Industriekeramik GmbH
TenneT TSO-Firmenlogo
Parametrierer Stationsleittechnik (m/w/d) TenneT TSO
Audorf, Stockelsdorf Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur (w/m/d) für die Projektleitung von Lärmschutz- und Brückenbauwerken Die Autobahn GmbH des Bundes
Nürnberg Zum Job 
Max Bögl Bauservice GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Automatisierungstechniker (m/w/d) im Bereich Sondermaschinenbau Max Bögl Bauservice GmbH & Co. KG
Sengenthal bei Neumarkt in der Oberpfalz Zum Job 
Jungheinrich Aktiengesellschaft-Firmenlogo
Tech Lead (m/w/d) Electric Powertrain / Elektromotoren Jungheinrich Aktiengesellschaft
Norderstedt Zum Job 
GOLDBECK West GmbH-Firmenlogo
Architekt / Bauingenieur als Sales Manager (m/w/d) für schlüsselfertige Gewerbeimmobilien GOLDBECK West GmbH
Gemeinnützige Gesellschaft der Franziskanerinnen zu Olpe mbH (GFO)-Firmenlogo
Bauingenieur oder Projektmanager (m/w/d) Bau & Technik Gemeinnützige Gesellschaft der Franziskanerinnen zu Olpe mbH (GFO)
Dinslaken, Troisdorf, Hilden, Olpe, Bonn, Langenfeld Zum Job 
Schleifring GmbH-Firmenlogo
Arbeitsvorbereiter Fertigungssteuerung (m/w/d) Schleifring GmbH
Fürstenfeldbruck Zum Job 
Allbau Managementgesellschaft mbH-Firmenlogo
Projektleiter (m/w/d) Serielle Sanierung & GU-Projekte Allbau Managementgesellschaft mbH
Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF-Firmenlogo
Projektleitung - Neubau Reinraum (all genders) Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF
Freiburg im Breisgau Zum Job 
TenneT TSO-Firmenlogo
OT Security Engineer (m/w/d) TenneT TSO
Audorf, Stockelsdorf Zum Job 
Schmoll Maschinen GmbH-Firmenlogo
Konstruktionsingenieur / Maschinenbautechniker (m/w/d) Schwerpunkt Maschinen- & Anlagenbau Schmoll Maschinen GmbH
Rödermark Zum Job 
Immobilien Management Essen GmbH (IME)-Firmenlogo
(Senior) Projektkoordinator (m/w/d) Hochbau & Stadtentwicklung Immobilien Management Essen GmbH (IME)
Allbau Managementgesellschaft mbH-Firmenlogo
Projektentwickler (m/w/d) Immobilien Allbau Managementgesellschaft mbH
RINGSPANN GmbH-Firmenlogo
Vertriebsingenieur (m/w/d) als Produkt-Account-Manager Antriebskomponenten/Bremsen RINGSPANN GmbH
Bad Homburg Zum Job 
Crawford & Company (Deutschland) GmbH-Firmenlogo
Technical Expert / Sachverständiger (w/m/d) Bereich Global Technical Services Crawford & Company (Deutschland) GmbH
verschiedene Einsatzorte Zum Job 

 

Doch wie hat es die Natur geschafft, die Hafthärchen derart multifunktional zu gestalten? Entscheidend dafür ist das Protein Resilin. Es kommt bei Insekten an vielen Stellen vor, an denen Flexibilität gefragt ist – etwa in Flügeln und Beingelenken. Unter dem Konfokalen Laserrastermikroskop, das erzeugte Fluoreszenz aufnimmt, leuchtet es in einem dunklen Blau.

Forscher Jan Michels am Konfokalen Laserrastermikroskop.

Forscher Jan Michels am Konfokalen Laserrastermikroskop.

Quelle: Geomar

Die Biologen konnten erstmals erkennen, dass der höchste Gehalt des Proteins an den Spitzen der Härchen auftritt und folgern daraus, dass es punktuell die Elastizität der Hafthärchen verändert.

Erkenntnisse kommen der Entwicklung intelligenter Materialien zugute

Zwar ist die Materialzusammensetzung der Hafthaare der Marienkäfer so komplex, dass es zurzeit kein Material gibt, mit dem man sie künstlich nachbauen könnte. „Die Natur ist uns in diesem Fall sozusagen einen Marienkäferschritt voraus“, sagt Michels. Doch könnten die Erkenntnisse dazu beitragen, intelligente Materialien zu entwickeln. Oder zu optimieren: Etwa das Gecko-Tape der Firma Gottlieb Binder, eine Folie, die den Haftmechanismen von Gecko- und Käferfüßen nachempfunden ist und sogar auf feuchten und rutschigen Untergründen haftet.

 

Ein Beitrag von:

  • Patrick Schroeder

    Patrick Schroeder arbeitete während seines Studiums der Kommunikationsforschung bei verschiedenen Tageszeitungen. 2012 machte er sich als Journalist selbstständig. Zu seinen Themen gehören Automatisierungstechnik, IT und Industrie 4.0.

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.