Warum verknoten sich Oktopus-Arme nicht? - wissenschaft.de
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Nachgefragt Umwelt+Natur

Warum verknoten sich Oktopus-Arme nicht?

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Die acht Arme führen eine Art Eigenleben. (Foto: aurigadesign/iStock)
Acht Tentakel, die sich an alles Mögliche anheften – mit einer Ausnahme: Sie klammern sich nicht an die eigenen Kollegen, denn sonst würden sich die langen Fortsätze ja heillos ineinander verknoten. Doch woher weiß ein Tentakel, dass er gerade einen anderen berührt? Einer kuriosen Studie zufolge basiert diese Fähigkeit nicht etwa auf einer komplizierten Körperwahrnehmung des Oktopus, sondern auf einem erstaunlich simplen Prinzip: Oktopus-Haut besitzt einen Signalstoff, der die Saugnäpfe deaktiviert, legen Versuche mit abgerissenen Tentakeln nahe. Dieses System würde sich auch für die Robotertechnik eignen, sagen die Forscher.

Der Mensch hat es vergleichsweise leicht: Wir haben nur zwei Arme, die im Vergleich zu Tentakeln recht starr sind und nur wenige unterschiedliche Positionen einnehmen können. Deshalb weiß unser Gehirn stets, welche Lage unsere Gliedmaßen zueinander haben und ob sie sich gerade berühren. Doch beim Oktopus ist das anders: Er hat nicht nur acht Arme, sie sind auch noch hochflexibel und führen teilweise eine Art Eigenleben. Sie wuseln in alle Richtungen und ertasten die Umwelt in unzähligen Verrenkungen. Es würde enorme Hirnleistungen erfordern, um die Positionen der Tentakel im Raum fortlaufend neu zu erfassen – vermutlich ist eine solche „Rechenleistung“ sogar unmöglich. Entsprechend gab es Untersuchungsergebnisse, die nahelegten, dass Oktopusse tatsächlich nicht genau wissen, wo ihre Tentakel gerade sind.

Keine Kontrolle durch das Gehirn

Doch genau dies warf die Frage auf: Warum grapschen sie sich dann nicht gegenseitig, wie etwa einen Beutefisch? „Die einfache und zugleich brillante Lösung der Oktopusse für dieses scheinbar komplizierte Problem hat uns sehr überrascht“, sagt Guy Levy, einer der Forscher von der Hebrew University in Jerusalem. Die Forscher entdeckten den Selbsterkennungs-Mechanismus mithilfe bizarrer Szenarien: Sie beobachteten, wie abgetrennte Oktopus-Arme auf Oktopus-Haut reagieren. Ein amputierter Tentakel ist noch bis zu einer Stunde nach dem Abtrennen aktiv: Er heftet sich mit seinen Saugnäpfen beispielsweise an der Glasscheibe des Aquariums an. Tests der Forscher zeigten jedoch, dass sich die Saugnäpfe der abgetrennten Tentakel nicht an Oktopus-Haut festsetzen.

Da diese Kontrolle nicht vom Oktopus-Hirn ausgehen kann, muss es einen anderen Mechanismus geben, folgerten die Forscher. Weitere Untersuchungen belegten dann, dass der Effekt von der Haut selbst ausgeht: Einen gehäuteten Tentakel grapschten sich die Saugnäpfe des abgetrennten Tentakels nämlich durchaus. Petrischalen, die die Forscher mit Oktopus-Haut bezogen hatten, mieden sie hingegen. Der Faktor scheint eine Substanz in der Haut zu sein, legte ein weiteres Versuchsergebnis nahe: Die Forscher fertigten Extrakte von Oktopus-Haut an und bestrichen damit Petrischalen. Auch in diesem Fall hefteten sich die Saugnäpfe nicht an diese Objekte an.

Mögliches Konzept für Soft-Roboter

Interessanterweise kann der Oktopus das Selbst-Vermeidungs-System aber offenbar „willentlich“ ausschalten: Die Tiere können mit ihren Saugnäpfen sehr wohl aktiv nach einem abgetrennten Tentakel greifen und ihn zu sich heranziehen, zeigten Beobachtungen. Wenn der Oktopus also Oktopus-Haut greifen möchte, kann er den Vermeidungs-Mechanismus ausschalten und zupacken.

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Den Forschern zufolge könnte das simple und zugleich effektive System zur Selbst-Vermeidung bei der Entwicklung von flexiblen Robotern nützlich sein. Solche Soft-Robots könnten mit flexiblen Armen ausgestattet sein, ähnlich wie ihr biologisches Vorbild, der Oktopus. So können sie in schwer zugängliche und komplex strukturierte Räume vordringen – wie etwa im menschlichen Körper.

Originalarbeit der Forscher:

© wissenschaft.de – Martin Vieweg
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