Der Geologe Dr. Jens Wendler aus dem Fachbereich Geowissenschaften der Universität Bremen und eine Gruppe internationaler Meeresforscher präsentieren neue Bauweisen von Biomaterialien: Das Team untersuchte 92 Millionen Jahre alte Ablagerungen aus Tansania, die außergewöhnlich gut erhaltene Mikrofossilien enthalten. Ihre Studie veröffentlichten sie am 18. Juni 2013 im Online-Journal Nature Communications.

Biominerale finden sich in der Natur überall dort, wo Schalen und Skelette gebaut werden. Sie bieten Schutz wie zum Beispiel in Muschelschalen oder geben Festigkeit wie in Knochen und Zähnen (auch beim Menschen). Die Strukturen von Biomineralen haben manchmal Ähnlichkeit mit Architekturbauten von Menschenhand. Ein berühmtes Bespiel ist der Eiffelturm, dessen Stahlkonstruktion einem ähnlichen Prinzip folgt, wie das Nadelgerüst eines Kieselschwamms aus dem Meer.

Die Wissenschaftler der Universität Bremen und dem University College London entdeckten nun auch bei einzelligen Organismen neuartige und unerwartet komplexe Bauarten von Biomineralen. Sie untersuchten mikroskopisch kleine Kalkschalen ausgestorbener Algen, die zu den Dinoflagellaten gehören. "Als ich die ersten Proben untersuchte, konnte ich kaum glauben, was dort unter dem Rasterelektronenmikroskop zum Vorschein kam", erzählt Wendler. "Diese Schalen weisen ein ineinander verwobenes Geflecht auf, wie man es etwa von Körben kennt. Ähnliche Strukturen sind auch vom Zahnschmelz der Wirbeltiere bekannt."

Kluge Einzeller

Bei den untersuchten Fossilien handelt es sich um Schutzhüllen, die von den Algen während ihrer Fortpflanzung genutzt werden. Diese Algen lebten (und leben) in den oberen Ozeanschichten. Ihre raffinierten Schalen bieten die optimale Balance zwischen Stabilität, Flexibilität und Gewicht, um einen ausreichenden Schutz zu gewährleisten, aber auch um die Zellen vor dem Absinken zu bewahren. "Unsere Ergebnisse zeigen, dass komplexe Lösungen, um beständige, hoch funktionelle Materialien zu entwickeln, schon von eher einfachen Organismen genutzt wurden", so der Bremer Geologe. "Auf philosophischer Ebene könnte man sagen, dass die Prinzipien des Körbeflechtens bereits einzelligen Organismen vor Millionen von Jahren bekannt waren."

Neue Ideen zur Materialentwicklung

Die Studie basiert auf Untersuchungen von Ablagerungen aus Tansania, die außergewöhnlich gut erhaltene Mikrofossilien enthalten. Sie sehen aus, als wären sie erst gestern auf den Meeresboden gesunken. "Ablagerungen mit derartiger Erhaltung heißen Fossillagerstätten, und sie haben viele berühmte Fossilfunde, wie z.B. Dinosaurier oder den Urvogel Archaeopteryx, geliefert. Im Gegensatz zu solch großen Funden mögen unsere winzigen Dinoflagellaten als unwichtig erscheinen", erklärt Wendler. "Da sie aber am Beginn der Nahrungskette stehen, sind sie für uns alle von Bedeutung. Und mit ihren cleveren Biomineralstrukturen können sie uns neue Ideen zur Materialentwicklung liefern." Das Team hofft darauf, in Zukunft die organische Matrix isolieren zu können, die solch ausgeklügelte Biomineralstrukturen überhaupt ermöglicht. Außerdem wollen sie die fossilen Schalen nutzen, um die Umweltbedingungen im Ozean früherer Zeiten und die Klimageschichte zu rekonstruieren.

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