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Die spiralförmig gewundenen Schneckenhäuser haben den Menschen mindestens schon in der Steinzeit (Paläolithikum) fasziniert. Sie bestehen grösstenteils aus der Aragonit genannten, kristallografischen Varietät des Calciumcarbonats. Doch erst heute wissen wir, warum diese Schalen fast immer im Uhrzeigersinn gewunden sind.
Die ältesten uns bekannten Schmuckstücke wurden aus Schneckenhäusern gefertigt. Es handelt sich um durchbohrte Schalen, die vermutlich an einer Schur aufgereiht als Halsketten dienten. Archäologen fanden sie in mindestens 40‘000 Jahre alten Gräbern in der Türkei und im Libanon. Noch wesentlich älter waren ganz ähnliche Schmuckstücke, die in Höhlen in Südafrika und Marokko ausgegraben wurden. Heute noch werden kleine Schneckenhäuser als Schmuck getragen, vor allem paarweise als Ohrstecker.
Schneckenhäuser sind mit dem Körper des Tieres mit zwei Muskeln verbunden. Sie können zum Überwintern mit einem die Öffnung verschliessenden, aber porösen und sauerstoffdurchlässigen Deckel versehen werden. Das Tier kann sich ja vollständig in sein „Haus“ zurückziehen – daher auch das bekannte Bonmot vom Schneckenhaus. Die Spitze der Schale (sog. Apex) bildet sich schon bald nach dem Schlüpfen der Jungtiere aus dem Ei. Ihre Haut ist mit besonderen Drüsen versehen, die von der Nahrung aufgenommenes Calcium in Form von Aragonit (das heisst im orthorhombischen System kristallisiertes Calciumcarbonat, CaCO3) absondern.
Asymmetrische Entwicklung
Mikrokristallines Aragonit, das mit Einlagen von Protein hochfeste Verbundwerkstoffe bildet, ist auch der Hauptbestandteil von Perlmutt und Perlen. Bei den Schnecken führt eine asymmetrische Entwicklung des Körpers dazu, dass sich die röhrenförmige Schale von der Apex ausgehend verdreht, wobei ihr Durchmesser bei jedem Umgang grösser wird. Die einzelnen Umgänge sind durch die sogenannte Naht deutlich voneinander abgegrenzt.
Anorganisches, ohne Zutun von Lebewesen synthetisiertes Aragonit kann makroskopisch auf erstaunlich geordnete Weise kristallisieren; dabei entstehen unter Umständen eigenartige Muster von Formen und Farben. Für besonders schöne Aragonitstufen zahlen Mineraliensammler recht hohe Preise. Auch die lebende Natur macht vom Aragonit und seinen besonderen Eigenschaften ausgiebig Gebrauch, wie es die Weichtierschalen und Korallenskelette bezeugen. Allerdings stellt die sogenannte Biokristallisation die biologische Forschung noch vor viele Rätsel. So versteht man erst in groben Zügen wie es Organismen fertig bringen, Schädel, Knochen, Zähne und eben Weichtierschalen aus genau den richtigen Materialien und ihrer Funktion perfekt angepasste, komplexe Strukturen entstehen zu lassen, die auch skulpturiert sein können und sich dem Wachstum der Organismen anpassen.
Biokristallines Aragonit seit dem Kambrium
Bei den Schnecken war eine sehr lange Zeit erforderlich, bis sie ihre DNA dazu programmieren konnten, spiralig gewundene Schalen hoher Festigkeit herzustellen. Kleinere Absplitterungen können sogar von innen heraus repariert werden. Erste evolutionäre Schritte zum gewundenen Schneckenhaus wurden im Kambrium-Zeitalter gemacht, das heisst vor rund 500 Millionen Jahren.
Schon damals verfügten gewisse Weichtiere über Stacheln und plattenförmige Schalen aus Aragonit, wobei eingelagertes Protein immer eine wichtige strukturelle Rolle spielte. Ihre Nachkommen, die heutigen Schalenweichtiere (sog. Conchifera), werden als Kopffüsser, Einschaler, Kahnfüsser, Muscheln und Schnecken bezeichnet. Neben den Schnecken haben es nur die zu den Kopffüssern zählenden Perlboote fertiggebracht, spiralförmige Schalen zu entwickeln. Auch die Ammoniten waren dazu in der Lage, doch sind sie am Ende der Kreidezeit vor 65 Millionen Jahren ausgestorben.
Das Gen der rechtsläufigen Schale
Die Schneckenschale besteht aus drei Schichten. Die innere ist sehr glatt und weist einen ähnlichen Aufbau auf, wie Perlmutt. Darauf folgen eine relativ dicke Aragonitschicht als tragendes Grundgerüst sowie eine aus dem Conchiolin genannten Protein bestehende „Haut“, die sogar winzige Härchen tragen kann. Eigentümlich mutet die Tatsache an, dass ein von oben betrachtetes Schneckenhaus fast immer im Uhrzeigersinn verdrillt ist, also rechtsläufig ist.
Es gibt aber Ausnahmen; bei den Weinbergschnecken bezeichnet der Volksmund ein Tier mit linksläufiger Schale als Schneckenkönig. Nur eine von 20‘000 bis zu einer Million Schnecken weist diese Besonderheit auf. Forscher an der japanischen Universität Kasugai gelang es nun, mit Hilfe der CRISPR-Cas9-Technik das Lsdia1 genannte Gen aus dem Genom der Sumpfschnecke Lymnaea stagnalis herauszuschneiden.
Erfolgreiche Paarung
Die sich trotz Fehlens dieses Gens normal entwickelnden Nachkommen dieser Schnecken wiesen je zur Hälfte rechts- beziehungsweise linksläufige Schalen auf und vererbten diese Eigenschaft auch an ihre eigenen Nachkommen. Parallel dazu aufgezogene, genetisch unveränderte, mit dem Lsdia1-Gen ausgerüstete Schnecken hingegen hatten ausnahmslos rechtsläufige, also „normale“ Schalen. Das Lsdia1-Gen vermittelt also den Rechtsdrall des Schneckenhauses. Die heutige diesbezügliche Einheitlichkeit hat den enormen Vorteil, dass sie sehr viel mehr erfolgreiche Paarungen ermöglicht. Bei der (versuchten) Paarung von Schnecken mit gegenläufiger Schalenwindung finden sich aufgrund des asymmetrischen Körperbaus die Geschlechtsöffnungen nämlich nicht.
Möglicherweise könnten diese Arbeiten dazu beitragen, den beim Menschen pro Million nur einmal auftretenden Situs inversus besser zu verstehen. Bei solchen Individuen sind alle Organe spiegelbildlich, also seitenverkehrt angeordnet, also zum Beispiel Herz und Milz rechts, die Leber links. Menschen mit Situs inversus sind völlig normal und bei der Fortpflanzung in keiner Weise benachteiligt. Im Gegensatz zu den Schalenschnecken sind ja beim Menschen die Geschlechtsteile symmetrisch zur Körperachse angeordnet.