Wie Muscheln Perlmutt wachsen lassen

Donnerstag, 13. August 2009, 19:55 • Rubrik Biologie, Chemie.

Perlmutt und Perlen faszinieren Schmuckliebhaber und Materialwissenschaftler gleichermaßen. Wie in dem schillernden Material Kalk, Eiweiß und Zucker zusammenkommen, haben japanische Forscher herausgefunden. Ein bislang unbekanntes Protein sorgt dafür, dass sich an einer organischen Vorlage säuberlich arrangierte Kalkkristalle abscheiden.

Foto: Science/AAAS

Mit Hilfe dieses Proteins kann das Perlmuttwachstum in einem einfachen Versuch nachgeahmt werden, berichten die Forscher um Hiromichi Nagasawa von der Universität Tokyo im Magazin “Science”. Dabei wachsen einheitliche Kristalle der Kalkvariante Aragonit zwischen einem Glasplättchen und einer darauf aufgetragenen Chitinschicht. Die Orientierung der Kristalle entspricht der ihrer natürlichen Pendants, gebildet zwischen dem Mantel und der äußeren Kalkschale eines Weichtiers.

Auf welche Weise Schnecken, Muscheln und Nautilus die Orientierung der Kristalle steuern, war bislang rätselhaft. Nagasawa und Kollegen fischten nach den verantwortlichen Proteinen, indem sie Perlmutt in Säure auflösten und dann Aragonit- und Calcitkristalle als Köder in den organischen Rückstand gaben. Lediglich ein Protein blieb gut an Aragonit, jedoch nur schwach an Calcit haften.

Nach seiner Herkunft aus der Perlmuschel Pinctada fucata und seiner Masse schlicht Pif80 getauft, enthält es gleich mehrere Gruppen negativ geladener Aminosäuren. Diese können als Andockstellen für positiv geladene Calciumionen dienen und so die Grundstruktur der wachsenden Kristalle vorgeben.

Die Kopplung zwischen Pif80 und den Chitinfibrillen der organischen Matrix bewerkstelligt ein weiteres Protein, das sich ein Gen mit Pif80 teilt, fanden die Forscher. Unterdrückten sie in Perlmuscheln vorübergehend die Übersetzung dieses Gens in Protein, konnten die Tiere keine neuen Perlmuttschichten mehr bilden.

Forschung: Michio Suzuki und Hiromichi Nagasawa, Department of Applied Biological Chemistry, Graduate School of Agricultural and Life Science, University of Tokyo; und andere

Veröffentlichung Science, DOI 10.1126/science.1173793

WWW:
Applied Biological Chemistry, University of Tokyo
Die Weichtierschale
Vergleich Calcit – Aragonit

Lesen Sie dazu im Scienceticker:
Unordnung festigt Perlmutt

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