Silikatstrukturen als erste Glas-Lichtleiter >>>>>>>>>>>>>>>>>>>

Wie das Licht in den Schwamm kommt

Glasfasern als Lichtleiter sind offenbar keine Erfindung der letzten Jahrzehnte. Ihr natürliches Äquivalent findet sich vielmehr bereits in Schwämmen, den entwicklungsbiologisch ältesten mehrzelligen Tieren der Welt. Das wiesen marine Zoologen der Universität Stuttgart und des Leibniz-Instituts für Meereswissenschaften an der Universität Kiel im Rahmen des Forschungsprojektes BIOTECmarin nach*).

Radiär verlaufende Nadelbündel in Tethya. Deutlich ist die Auffächerung der Bündel hin zur Oberfläche des Schwammes zu beobachten.       (Foto: Institut)

Schwämme (Porifera) sind in der Lage, mit Hilfe von amorphen Silikatnadeln Licht weiterzuleiten. Schon vor über zehn Jahren erregten Funde photosynthetisch aktiver Organismen – Grünalgen - im Inneren von Schwämmen Aufmerksamkeit. Bis dahin war noch nicht zu erklären, wie diese Organismen im Inneren von Schwämmen ohne Licht überleben konnten. Bereits damals stellten die Meeresbiologen Elda Gaino und Michele Sarà aus Genua (Italien) die These auf, dass eventuell Licht ins Innere der Schwämme geleitet wird. Das Zoologenteam aus Stuttgart und Kiel konnte nun nachweisen, dass die Silikat-Skelettelemente (Spiculae) des marinen Schwammes Tethya aurantium tatsächlich Umgebungslicht in das Innere des lebenden Schwammes weiterleiten. Besitzen Schwämme diese Silikatstrukturen nicht   – wie zum Beispiel der Goldschwamm Aplysina aerophoba  –, kann kein Lichttransport ins Innere nachgewiesen werden. Den Wissenschaftlern ist es damit erstmalig gelungen, die Lichtleitung in einem lebenden Schwamm nachzuweisen. Bisher konnte die Lichtleiterfunktion nur an herauspräparierten Skelettnadeln mit eingekoppeltem Laserlicht gezeigt werden. Der Nachweis bringt nicht nur im wahrsten Sinne des Wortes Licht in das Mysterium, warum vom Licht abhängige Organismen in der Lage sind, im Körper von (großen) Schwämmen zu leben, sondern könnte auch erklären, warum einige Schwämme besonders gut wachsen. Die Forscher vermuten nämlich, dass ein Austausch an Stoffwechselprodukten zwischen den beiden stattfindet. Erklärbar ist nun auch die geringe Verbreitungszone dieser Schwämme, denn durch den Lichtbedarf ihrer Mitbewohner kommen nur die ersten Meter Wassertiefe in Frage. In weiteren Experimenten wird nun zu klären sein, wie die Lichtleitung in diesen Bündeln aus Silikatnadeln im Detail vonstatten geht.

Das Geschehen am Meeresgrund dürfte künftig seinen Niederschlag in der Technik finden. So sollen die Silikatnadeln der Schwämme industrielle Glasfasern ersetzen. Da sie einen höheren Biegeradius und ein anderes Bruchverhalten aufweisen, könnte man die bisher recht starren Glasfaserkabel dann auch über Eck verlegen. Interessant ist zudem, dass der Schwamm Glas in einer kalten Umgebung produziert. Kommt man dahinter, wie er das macht, ließen sich daraus neuartige Displaybeschichtungen, beispielsweise für Handys, entwickeln.       zi/amg

*) Die Untersuchungsergebnisse wurden in der Zeitschrift Journal of Experimental Marine Biology and Ecology unter dem Titel „Light inside sponges” veröffentlicht.

>>>>http://dx.doi.org/10.1016/j.jembe.2008.06.036 

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Prof. Franz Brümmer
Biologisches Institut, Abteilung Zoologie
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