Skip to main content

Article Category

Nachrichten

Article available in the folowing languages:

Wer hat die besseren Beine: Arthropoden oder Menschen?

Zwei Irische Forscher haben entdeckt, dass die Beine von Heuschrecken und Krabben ideal geformt sind, um Abknicken und Kompression zu widerstehen und damit die Qualität des "Designs" menschlicher Beine damit bei Weitem übertreffen. In ihrem Artikel in der Fachzeitschrift Jou...

Zwei Irische Forscher haben entdeckt, dass die Beine von Heuschrecken und Krabben ideal geformt sind, um Abknicken und Kompression zu widerstehen und damit die Qualität des "Designs" menschlicher Beine damit bei Weitem übertreffen. In ihrem Artikel in der Fachzeitschrift Journal of the Royal Society legt das Team vom Trinity College Dublin dar, dass, wenn menschliche Beinknochen denselben Aufbau hätten, sie doppelt so stark wären. "Wie bei allen Arthropoden besitzen Heuschrecken und Krabben ein sogenanntes Exoskelett, das aus einem besonderen Material besteht, der sogenannten Cuticula", kommentiert einer der beiden Autoren Professor David Taylor vom Trinity Centre für Bioengineering. "Dieses Exoskelett schützt das Tier wie die Rüstung den Ritter. Wir haben vor kurzem gezeigt, dass diese Cuticula zu den härtesten Materialien der Natur gehört." "In Hinblick auf die Evolution ist es eine Recht gute Sache, die Knochen um den Körper herum zu haben", ergänzt Co-Autor und Partner Dr. Jan-Henning Dirks. "Millionen Jahre lang waren Tiere mit Exoskeletten, wie Insekten, Spinnen und Krustentiere, praktisch in allen Ökosystemen der Welt anzutreffen." Die Forscher verwendeten die neuesten Techniken aus dem Bereich des Maschinenbaus, der Materialwissenschaften und Biomechanik, um herauszuarbeiten, weshalb das Exoskelett so erfolgreich ist. Schwerpunkt der Studie waren insbesondere der Durchmesser und Knochenstärke. Sie verwendeten einen speziellen Computertomograph, um Röntgenbilder von Insekten- und Krabbenbeinen mit einer Auflösung von nur wenigen tausendstel Millimetern zu machen, und sie sammelten und verglichen Daten von Krabben- und Menschenknochen. Während menschliche Beinknochen relativ dicke Röhrenwände haben, besitzen die Beine von Insekten und Krabben eine sehr viel dünnere Wand im Verhältnis zu ihrem Radius. Professor Taylor erläutert: "Dieses Verhältnis von Wandstärke zum Radius kann uns viel über die mechanische Stabilität der Struktur sagen. Man stelle sich Knochen als einfache Röhren vor. Wenn jetzt begrenztes Material zur Verfügung stehen würde, was würde man tun? Würde man eine dünne solide Stange herstellen oder eine hohle dünne Röhre? Wenn eine Stange komprimiert wird, könnte sie leicht wie ein Strohhalm geknickt werden, die Röhre würde sich wahrscheinlich wie eine Bierdose zusammenknüllen." Die Studie zeigt, dass für ein bestimmtes Gewicht, eine mechanisch optimale Wandstärke existiert. So ist die Beinform der Krabbe ein idealer Kompromiss, um sowohl Biegungs- als auch Kompressionskräfte zu widerstehen, die auf die Beine einwirken, wenn die Krabbe unter Wasser läuft. Das Heuschreckenbein ist dagegen so optimiert, dass es den starken Biegungskräften widerstehen kann, die auf diese beim Sprung wirken. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass wenn der menschliche Oberschenkelknochen mit derselben Menge an Knochenmaterial als Exoskelett entwickelt werden könnte, dann wäre er doppelt so widerstandsfähig wie jetzt. Professor Taylor sagt: "Sicherlich bestimmen zahlreiche andere Faktoren die entwicklungsgeschichtlichen Vorteile von Endo- und Exoskeletten. Doch wir denken, dass wir Licht auf die Entwicklung der Skelettformen werfen konnten, indem wir das Problem aus der Sicht des Konstrukteurs betrachtet haben."Weitere Informationen finden Sie unter: Trinity College Dublin: http://www.tcd.ie/

Länder

Irland