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Mega-Mäuler brauchen „Stretch-Nerven“

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Diese Abbildung eines Nervenstrangs aus dem Kehlsack eines Finnwals verdeutlicht die Wellenform. (Bild: Margo Lillie)
Riesig und spektakulär dehnbar – Furchenwale haben Mäuler der Superlative: Beim Fressen saugen sie gigantische Wassermengen in ihren flexiblen Kehlsack. Wie die empfindlichen Nerven diese Dehnung überstehen, haben Forscher nun aufgedeckt: Die Leiterbahnen im Kehlsack können sich durch einen raffinierten zweifachen Wellen-Mechanismus auf das Doppelte ihrer Länge ausdehnen. Anschließend „schnurren“ sie dann wieder knickfrei ins Kurzformat zusammen.

Buckelwal, Finnwal… und schließlich der Super-Gigant – der Blauwal: Die Entwicklung der riesigen Körper der Furchenwale basiert auf einer spektakulären Ernährungsweise: Sie schwimmen in Schwärme von kleinen Beutetieren, öffnen dabei ihr Maul und ziehen gleichzeitig ihre tonnenschwere Zunge zurück. Gigantische Wassermassen samt Beute strömen dann in den flexiblen Kehlsack, der sich enorm ausdehnen kann. Das eingesaugte Volumen kann dabei das des eigenen Körpers übersteigen. Anschließend drückt das Tier mit seiner Zunge den Inhalt durch seine Barten, die wie ein Sieb die Nahrung aus dem nach außen strömenden Wasser filtern. Dann kann der Wal den Fang herunterschlucken.

Haben Furchenwale Gummi-Nerven?

Wie überstehen die Nerven im Kehlsack diese Strapazen? Dieser Frage gehen die Forscher um Margo Lillie von der University of British Columbia in Vancouver nach. Der Grund ist einleuchtend: Nerven sind eigentlich für ihre enorme Empfindlichkeit gegenüber Dehnungen und Stauchungen bekannt. Beim Menschen sind solche Belastungen eine typische Ursache für Nervenschäden. Frühere Untersuchungen der Forschergruppe haben bereits gezeigt: Die Nervenstränge im Kehlsack der Wale können sich tatsächlich auf über das Doppelte strecken und anschließend wieder zusammenziehen. Allerdings wurde auch klar: Eigentlich ist nur das Hüllmaterial der Nervenstränge so elastisch – die Nerven selbst sind es nicht. Den aktuellen Untersuchungen zufolge basiert die Fähigkeit ihrer Längenveränderung auf einem zweifachen Wellen-Konzept.

Nummer eins: Damit sich die Nervenbahnen bei der Ausdehnung strecken können, liegen sie zusammengeschoben in einer Art Wellenform im Inneren des Hüllmaterials vor. Wenn sich der Kehlsack ausdehnt, können die Nerven dadurch zerstörungsfrei glatt gezogen werden –  anschließend schnurren sie dann wieder auf ihre gepackte Wellenform zusammen. Dafür ist wiederum der zweite Welleneffekt des Gewebes nötig, berichten die Forscher. Er schützt vor Überdehnungen des Nervengewebes in dieser gefalteten Version. Denn in den engen Kurven bei dieser Formation stecken wiederum ebenfalls enorme Streckungs- und Stauchungsgefahren, erklären Lillie und ihre Kollegen.

Doppelt wellig

Wie ihre computertomographischen Untersuchungen der Nerven zeigten, besitzen deshalb die Feinstrukturen der Nerven ebenfalls besonders dehnbare Wellenstrukturen. „Das macht aus der Sicht der Techniktheorie der Biegebeanspruchung Sinn“, sagt Lillie. „Denn wie bei einem Stab, der gebogen wird, wird das Material an der Außenseite gedehnt und an der Innenseite komprimiert“. Die Welligkeit im Feinbau des Gewebes der Wal-Nerven im Kehlsack macht sie gegenüber diesem Effekt widerstandsfähig, erklären die Forscher.

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Es handelt sich somit um eine clevere Lösung des Problems der grundsätzlich mangelnden Dehnbarkeit von Nervenstrukturen. Die Forscher wollen nun als nächstes der Frage nachgehen, ob sich auch bei anderen Tierarten dieses Konzept entwickelt hat, oder ob es vielleicht auch weitere evolutionäre Lösungsansätze für Herausforderungen im Bereich der Elastizität gibt.

Originalarbeit der Forscher:

© wissenschaft.de – Martin Vieweg
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