Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Die Natur nutzt Schrauben und Muttern

01.07.2011
Ein bislang im Tierreich unbekannter Bewegungsapparat wurde jetzt bei Rüsselkäfern entdeckt.

Die Hüfte von Trigonopterus oblongus besitzt nicht wie gewöhnlich Scharniergelenke, sondern Gelenke, deren Teile wie Schraube und Mutter ineinander greifen. Dieses erste biologische Schraubengewinde ist rund einen halben Millimeter groß und wurde mittels Synchrotronstrahlung sehr detailliert untersucht. Das Fachmagazin Science berichtet in seiner aktuellen Ausgabe von der Entdeckung. (DOI:10.1126/science.1204245)


Rüsselkäfer bilden eine verbreitete und artenreiche Familie. Den verschiedenen, teils farbenprächtigen Arten gemein ist die rüsselartige Verlängerung des Kopfes. (Bilder: Staatliches Museum für Naturkunde Karlsruhe)


Wie Schraube und Mutter passen die beiden Teile des Hüftgelenkes des Rüsselkäfers zusammen. Dadurch erhöht sich die Beweglichkeit des Beines. (Bild: KIT)

„Eine solche Konstruktion für die Beinbewegung bei Tieren ist schon sehr ungewöhnlich, denn hier bewegen sich großflächig Skelettteile aufeinander. Die Versorgung des Beins kann nur durch eine winzige Öffnung im Zentrum der Schraube geschehen”, sagt Thomas van de Kamp vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT). In der Natur sind in der Regel Kugel- oder Scharniergelenke an Hüften und Schultern im Einsatz, welche für Organismen wesentlich leichter umsetzbar sind. Schrauben und Muttern dagegen kannte man bislang nur aus der Technik, meist, um Bauteile fest miteinander zu verbinden.

“Nun zeigt sich aber, dass uns die Natur auch bei der Erfindung von Schraube und Mutter zuvor gekommen ist, denn Rüsselkäfer laufen wahrscheinlich bereits seit etwa 100 Millionen Jahren mit einer derartigen Konstruktion herum”, sagt Alexander Riedel vom Staatlichen Museum für Naturkunde Karlsruhe, aus dessen Sammlung die untersuchten Exemplare der Rüsselkäfer stammen. Die detaillierten dreidimensionalen Bilder der Gelenke entstanden an der Nationalen Synchrotronstrahlungsquelle ANKA am KIT.

Rüsselkäfer sind zwar in der Regel schwerfälliger als viele andere Käferfamilien, wie etwa die Laufkäfer. Aber die Transformation eines Scharniergelenks in ein Schraubengelenk ermöglichte ihnen, mit ihren Beinen weiter nach unten greifen zu können, was sie zu besseren Kletterern machte. Der hier untersuchte Rüsselkäfer Trigonopterus oblongus lebt auf Laub und Zweigen in den Urwäldern Papua-Neuguineas. Zum Fressen bohrt er seinen Rüssel ins Pflanzengewebe und hält sich dabei mit den Beinen fest. Vermutlich bietet das Schraubengelenk auch dabei Vorteile.

„Wir haben mittlerweile verschiedene andere Rüsselkäferarten untersucht und tatsächlich immer Schraubengelenke gefunden“, erklären Riedel und van de Kamp. „Das Gelenk scheint offenbar bei allen Rüsselkäfern vorzukommen, von denen ein enormer Artenreichtum von weltweit mehr als 50.000 verschiedenen Arten bekannt ist.“ In diesem Fall hätte das Forscherteam mit dem Schraubengelenk ein bisher unbekanntes Basismerkmal der ganzen Familie der Rüsselkäfer identifiziert. Zu den bekanntesten in Deutschland heimischen Vertetern zählen der Haselnussbohrer und der Eichelbohrer, außerdem der Kornkäfer, ein Getreideschädling.

Die dreidimensionalen Bildrekonstruktionen des rund einen halben Millimeter großen Gelenks von Trigonopterus oblongus wurden mit Hilfe eines neu installierten Mikrotomographen der Synchrotronstrahlungsquelle ANKA erzeugt. „Damit erweitert das KIT derzeit gezielt sein Ensemble leistungsfähiger bildgebender Synchrotronmesstechniken auch für breite Anwendungen in den Lebenswissenschaften“, erläutert Tilo Baumbach, Leiter der Synchrotronstrahlungsquelle ANKA. „Externen Nutzern stehen nun von den langwelligen Terahertzstrahlen bis hin zu der hier verwendeten hoch brillanten Röntgenstrahlung modernste Mittel zur Verfügung.“

Die Untersuchungen über die Gattung Trigonopterus werden im Rahmen eines Projektes von der DFG gefördert.

Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist eine Körperschaft des öffentlichen Rechts nach den Gesetzen des Landes Baden-Württemberg. Es nimmt sowohl die Mission einer Universität als auch die Mission eines nationalen Forschungszentrums in der Helmholtz-Gemeinschaft wahr. Das KIT verfolgt seine Aufgaben im Wissensdreieck Forschung – Lehre – Innovation.

Weiterer Kontakt:

Kosta Schinarakis
PKM, Themenscout
Tel.: +49 721 608-41956
Fax: +49 721 608-43658
E-Mail:schinarakis@kit.edu

Monika Landgraf | idw
Weitere Informationen:
http://www.kit.edu

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Kaltwasserkorallen: Versauerung schadet, Wärme hilft
27.04.2017 | GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

nachricht Auf dem Gipfel der Evolution – Flechten bei der Artbildung zugeschaut
27.04.2017 | Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

Jenaer Akustik-Tag: Belastende Geräusche minimieren - für den Schutz des Gehörs

27.04.2017 | Veranstaltungen

Ballungsräume Europas

26.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

VLC 200 GT von EMAG: Neue passgenaue Dreh-Schleif-Lösung für die Bearbeitung von Pkw-Getrieberädern

27.04.2017 | Maschinenbau

Induktive Lötprozesse von eldec: Schneller, präziser und sparsamer verlöten

27.04.2017 | Maschinenbau

Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

27.04.2017 | Informationstechnologie