04:10 26 April 2018
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    Biologen aus Kanada lösen Henne-Ei-Rätsel – Spuren von Nanotechnologien entdeckt

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    Kanadische Biologen sind einem der Geheimnisse auf die Schliche gekommen, die sich in Hühnereiern verbergen. Bisher war unklar, wie ein Küken lebendig aus einem Ei herauskriechen und dem dreifachen Gewicht des Hennenkörpers standhalten kann. Dies meldet die Zeitschrift Science Advances.

    "Wir haben herausgefunden, dass eine Eierschale aus drei Schichten von Nanostrukturen mit unterschiedlicher Festigkeit, Elastizität und anderen mechanischen Eigenschaften besteht. Interessanterweise ändern sich diese Strukturen mit dem Wachstum des Embryos. Bevor das Küken aus dem Ei schlüpft werden die Strukturen schwächer, sodass die Schale zerbrochen werden kann“, erklärte Marc McKee, Biologe an der McGill University (Kanada).

    Seit der Antike haben sich Philosophen, Naturforscher, Wissenschaftler und auch einfache Menschen drüber Gedanken gemacht, wie Vögel auf die Welt kommen. Einerseits können selbst die schwächsten Jungvögel die Schale selbständig durchbrechen und aus dem Ei schlüpfen. Andererseits verfügen die Eier über eine ungewöhnlich hohe mechanische Festigkeit, die den Druck des massiven Körpers eines Huhns oder auch eines größeren Vogels aushalten kann.

    McKee und seine Kollegen konnten eine Antwort auf diese Frage finden. Dabei verwendeten sie einen Teilchenbeschleuniger, um die Schale eines Eies in dünne Schichten zu schneiden und untersuchten sie mithilfe eines Elektronenmikroskops. Dadurch konnten die Forscher verstehen, wie die Schale „von innen“ konstruiert ist und wie es Küken gelingt, sie zu durchstoßen.

    Wie sich herausstellte, besteht die Schale aus einem hochtechnologischen Material, das Nano- und Biotechnologie miteinander verbindet.
    Eine Schale setzt sich aus drei Schichten von Nanokristallen aus Kalziumkarbonat zusammen, wobei jede von ihnen eine eigene Rolle bei dem Schutz des Kükens vor der äußeren Umgebung spielt.

    Die Position dieser Kristalle wird von dem Protein Osteopontin bestimmt, das Wissenschaftler zuvor für eine Art „Fehler der Evolution“ gehalten hatten. Osteopontin wurde auch als Entwicklungsrückschlag und Erbe der Dinosaurierzeit angesehen, in der die Eier noch mit einer ledrigen Hülle bedeckt waren. McKee und seine Kollegen kamen zu dem Schluss, dass die Protein-Moleküle auf der Schale nicht zufällig verteilt sind, sondern als eine Art Gerüst dient, an dem Kalk-Nanopartikel befestigt sind.

    Je mehr Osteopontin in der Schale enthalten war, desto stärker war sie, da die Kristalle dort geordneter verteilt waren. Die maximale Menge dieses Proteins war in den äußeren Schichten der Schale und das Minimum in den inneren Schichten enthalten, hieß es.

    Aufgrund dessen sowie der Tatsache, dass Osteopontin zum Zeitpunkt des Schlüpfens des Kükens verschwindet, kann der Nachwuchs die Innenseite der Schale leicht brechen. Die Außenseite der Schale bleibt aber fest genug, damit ein Huhn darauf sitzen kann ohne mit seinem Gewicht dem Ei schaden zu können.

    „Ungefähr 10 bis 20 Prozent der Eier, die in den Geschäften oder in den Kühlschränken der Käufer landen, sind bereits gebrochen oder beschädigt, was die Wahrscheinlichkeit einer Ansteckung mit Salmonellen erhöht. Das Verständnis der „Nano-Panzerung“ der Eier kann uns helfen, die Gene von Legehennen so zu verändern, dass ihre Eier fester und  dadurch besser vor Keimen geschützt werden“, so McKee.

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    Tags:
    Ei, Huhn, Forscher, Wissenschaft, Kanada