Meeresschwämme: Weiches Wunder

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Sieht man einmal ab von solchen Schönheiten wie der gläsernen Euplectella, faszinieren Schwämme wohl eher auf den zweiten Blick. Doch schaut man genau hin, offenbaren sie ihre ganze Genialität - etwa mit ihren Skelettnadeln. Diese mikroskopisch kleinen Spiculae sind seit Jahrhunderten bekannt. Erst in den letzten Jahren ist den Forschern wirklich klar geworden, womit sie es eigentlich zu tun haben: Die Spiculae bestehen aus reinem Silikat, aus Glas. Damit sind Schwämme lebende Glasfabriken. Menschen benötigen für die Herstellung von Glas Hunderte Grad Hitze oder aber enorme Drücke. Schwämme dagegen sind in der Lage, das Silikat unter ausgesprochen moderaten Bedingungen im Meer zu fertigen, und das so präzise und wohlgeordnet, wie es kein Chemielabor der Welt vermag.

Vor wenigen Jahren hat Müller zusammen mit anderen Wissenschaftlern Licht in die wundersame Glasmenagerie gebracht: Zwei Eiweiße, Silikatein und Silikase, verwandeln die im Meerwasser gelöste Kieselsäure in die Biosilikatmoleküle und lassen daraus Schicht um Schicht die Nadel wachsen. "Der Schwamm ist das einzige Lebewesen der Welt, das auf biologischem Weg gänzlich lebensfremde, anorganische Rohstoffe synthetisieren kann", begeistert sich Müller. Der Schwamm Monoraphis etwa besitzt nur eine einzige, gewaltige Spicula: Sie wird drei Meter lang und fünf Zentimeter dick. Monoraphis steckt damit wie ein Speer im matschigen Meeresboden. Der eigentliche Körper hängt weiter oben wie ein aufgespießtes Brötchen fern vom Schlamm im frischen Meerwasser.

Müller war begeistert, als ihm aufging, welche Eigenschaften das Biosilikat hat: Es hat einen höheren Wassergehalt als industrielles Silikat und verträgt sich bestens mit menschlichen Körperzellen, Osteoblasten zum Beispiel. Osteoblasten sind Zellen, die sich dort anlagern, wo sich neue Knochensubstanz bilden soll. Beschichtete man Prothesen mit Biosilikat, könnte man den Osteoblasten das Andocken erleichtern, glaubt Müller. Der Knochen würde schneller wachsen. Komplett aus Biosilikat gefertigte Implantate würden sich im Lauf der Zeit sogar von selbst auflösen. Inzwischen können Müllers Mitarbeiter das Wachstum des Biosilikats im Reagenzglas nachahmen. Jetzt steht die Beschichtung erster Titanimplantate bevor.

Schwämme sind immer wieder für Überraschungen gut

Doch das Silikat kann noch mehr. Lange Zeit wunderte man sich darüber, dass manche der trägen Schwämme in Sekundenschnelle zusammenzucken, wenn man sie anstupst, nicht nur an der Druckstelle, sondern gelegentlich auch auf der Rückseite. Niemand konnte sich erklären, wie der Druckreiz derart flink auf die andere Seite des Schwammes wandert, schließlich besitzen die Urtiere kein Nervensystem. Vor einigen Jahren aber machten Forscher der Universität Genua eine sensationelle Entdeckung: Das Biosilikatskelett leitet nämlich Licht. Inzwischen deutet vieles darauf hin, dass Schwämme damit neuronengleich Information durch ihren Körper jagen. Derzeit brüstet sich manche deutsche Stadt mit ihrem modernen Glasfaserkabelnetz - die Porifera funken damit schon seit 600 Millionen Jahren. Schwammforscher Müller fackelte nicht lange, als er von der Lichtleitung hörte. Er ließ die Jalousien herunter und verwandelte einen seiner Räume in ein Optiklabor. Seine Assistenten pfropften eine strohhalmdicke Spicula auf den Lichtauslass eines Lasers und begannen zu messen. Was am anderen Ende der Spicula herauskam, übertraf alle Erwartungen. "Sie leitet Licht besser als jede herkömmliche Glasfaser", sagt Müller. Nicht nur das: Die Spicula ist ausgesprochen widerstandsfähig. Sie lässt sich biegen und verknoten, ohne zu zerbrechen. Schnippt man sie an, federt sie munter hin und her.

Dass Forscher künftig zur Spiculaernte im Meer aufbrechen, um damit optoelektronische Instrumente aufzupeppen, ist kaum zu erwarten. Aber dass Biosilikat aus der Retorte dereinst ein Optikwerkstoff erster Güte sein wird, daran glaubt Müller fest. So sieht es ganz danach aus, als stünde den Schwämmen nach 600 Millionen Jahren Evolution endlich ihr großer Auftritt bevor.

Und es wird beileibe nicht ihr letzter Auftritt sein, unverwüstlich, wie sie sind. Es gibt da noch dieses eigenartige Phänomen: Verquirlt man einen Schwamm im Mixer, ballen sich seine Zellen anschließend auf wunderbare Weise wieder zusammen. Zwar entsteht kein schöner neuer Schwamm, aber immerhin ein funktionstüchtiger Zellhaufen, der strudeln und filtern kann. Schwämme sind immer wieder für Überraschungen gut, auch noch in vielen Jahrmillionen.

Aus dem "Mare"-Heft Februar/März 2010

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• 1. Teil: Weiches Wunder
• 2. Teil: Suche nach der Nadel im Heuhaufen
• 3. Teil: Faszination auf den zweiten Blick