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Entwicklungsbiologie: Stachelwachstum des Seeigels entschlüsselt

Die Stacheln des Seeigels bestehen von der Basis bis zur Spitze jeweils aus einem einzigen sehr robusten, aber zerbrechlichen Kristall, der sich nach dem Abbrechen innerhalb von Tagen wieder aufbauen kann. Jetzt gelang es, Wachstum und Regeneration der Stacheln zu entschlüsseln.

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Nachwachsender Seeigelstachel | Erstmals gelang es Wissenschaftlern, das Nachwachsen abgebrochener Seeigelstachel zu entschlüsseln. Der Stachel selbst besteht aus nur einem einzigen Kalzit-Kristall, der von der Basis bis zur Spitze reicht.
Während viele Kristalle aus gelösten Atomen oder Molekülen entstehen, nutzt der Seeigel Paracentrotus lividus laut Lia Addadi vom israelischen Weizmann-Institut in Rehovot und ihrer Kollegen eine andere Strategie, um den Kristall seines abgebrochenen Stachels zu ersetzen. Dazu sammelt er nicht-kristallines amorphes Kalziumkarbonat (ACC) in den Zellen an der Basis der Bruchstelle. Von dort pumpt es das Tier an die Spitze, wo das neue Wachstum stattfindet.

Innerhalb weniger Stunden nach Ankunft der dicht gepackten, ungeordneten Moleküle an der Baustelle kristallisiert das Material zu Kalzit aus. Der Stumpf des vormaligen Stachels dient dabei als Basis und kontrolliert damit das komplizierte Wachstum.

Bereits früher beobachtete die Forschergruppe diesen Prozess bei Larven von Seeigeln und Weichtieren, die damit Schalen und andere feste Körperbestandteile aufbauen, konnten ihn aber erst jetzt erstmals für erwachsene Tiere nachweisen. Möglicherweise verwenden andere Meeresbewohner wie Seesterne oder Korallen ebenfalls dieses Wachstumsschema.

Der Prozess ist eventuell auch für Werkstoffwissenschaftler von Interesse, die synthetische Materialien mit den Eigenschaften eines einzelnen Kristalls herstellen möchten.

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