Echse atmet unter Sand
Die Studie
„Adaptation to life in aeolian sand: how the sandfish lizard, Scincus scincus, prevents sand particles from entering its lungs“, Journal of Experimental Biology, November 2016
Apothekerskinks (Scincus scincus) leben in Wüsten Nordafrikas und des Nahen Ostens, meist eingegraben im feinen Sand. In diesem bewegen sich die bis zu 20 Zentimeter langen Tiere wie ein Fisch vorwärts, weshalb sie auch „Sandfisch“ genannt werden. Nur zur Paarung, Futtersuche oder Darmentleerung kommen sie an die Oberfläche.
Am Institut für Medizin- und Biomechatronik der Universität Linz haben Wissenschaftler gemeinsam mit Partnern aus Deutschland und Slowenien untersucht, wie die Echsen unter Sand atmen können. Dazu haben sie ein Modell des Nasengangs mittels eines 3D-Druckers hergestellt und die Atmung experimentell nachgeahmt.
Röhrenförmiger Nasengang
Zunächst erstellten die Forscher eine detaillierte Histologie anhand von Gewebeschnitten, die abfotografiert und am Computer wieder zusammengesetzt wurden - als Vorlage für das 3D-Modell. „Es zeigte sich, dass der Apothekerskink kein offensichtliches Filtersystem hat, wie man es bei anderen verwandten Arten findet“, erklärt Studienautorin Anna Stadler gegenüber der APA. So haben manche Echsenarten etwa einen u-förmigen Nasengang, der ähnlich wie ein Siphon funktioniert.
JKU/Stadler
Der Apothekerskink verfügt dagegen nur über einen röhrenförmigen, rund elf Millimeter langen Nasengang, dessen Querschnitt sich aber verändert. Relativ nahe der Nase erweitert sich die „Röhre“ einmal und wird dann wieder schmäler. „Der Clou liegt in diesem größer werdenden Querschnitt“, sagte Stadler. Weil es beim Einatmen durch den größeren Querschnitt zu einem Geschwindigkeitseinbruch der Atemluft komme, setze sich der Sand dort ab.
Abhusten des Sands
Entfernt werden könnte der Sand durch hustenartiges Ausatmen. Denn während die Echse im Sand extrem langsam durchschnittlich zwei Sekunden lang einatmet, erfolgt das Ausatmen sehr intensiv in durchschnittlich nur 40 Millisekunden. Die Sandkörner könnten aber auch zur Gaumenspalte transportiert und geschluckt werden. Welche Möglichkeit des Abtransports das Tier nutzt, wollen die Wissenschaftler in weiteren Untersuchungen herausfinden.
Das Filterprinzip könnte aber auch für (medizin-)technische Anwendungen interessant sein. „Ein so einfaches, wartungsarmes Filtersystem wäre für viele Bereiche interessant und könnte auch günstig hergestellt werden“, sagte Stadler. Allerdings sei die Größe des Nasengangs und die Atemdynamik genau auf die Partikelgröße abgestimmt, mit kleineren oder größeren Sandkörnern funktioniere das Filtersystem nicht.
science.ORF.at/APA