Atlanta - Eine besondere Hautstruktur hilft bestimmten Schlangenarten dabei, seitwärts zu schlängeln. Sie könnten sich so optimal in ihrem sandigen Lebensraum fortbewegen, schreiben Forscher in den Proceedings der US-Nationalen Akademie der Wissenschaft („PNAS“). Ihre Erkenntnisse könnten bei der Konstruktion von Robotern hilfreich sein.

Die meisten Schlangen schieben ihren Körper vom Kopf in Richtung Schwanz von einer Seite zur anderen und schlängeln sich so s-förmig vorwärts. Einige Schlangenarten aber, die in Wüsten Nordamerikas, Afrikas oder Asiens vorkommen, haben eine andere Fortbewegungsart entwickelt: Diese Seitenwinder schlängeln seitwärts und heben den mittleren Teil ihres Körper dabei vom Boden ab.

Früheren Studien zufolge könnte dies die Fortbewegung auf Sand verbessern: „Die Idee ist, dass Seitenwinder die Kräfte, die ihre Körper während der Bewegung auf den Boden ausüben, so verteilen, dass sie in den Sanddünen keine Lawine auslösen, wenn sie sich darüber bewegen“, erläutert Jennifer Rieser vom Georgia Institute of Technology in einer Mitteilung.

Hautstrukturen unterscheiden sich

Mit ihrem Team ging die Forscherin nun der Frage nach, ob die Hautstruktur eine Rolle bei der ungewöhnlichen Fortbewegungsart spielt. Sie nahmen verschiedene Schlangenarten unter die Lupe, darunter drei Arten von Seitenwindern: die Wüsten-Hornviper (Cerastes cerastes), die Avicennaviper (Cerastes vipera) und die Seitenwinder-Klapperschlange (Crotalus cerastes). Dabei untersuchten sie die Häute dieser Schlangen unter dem Rasterkraftmikroskop.

Sie stellten fest, dass die Hautstruktur der Seitenwinder sich deutlich von der anderer Schlangen unterschied. Anstelle von feinen, in Längsrichtung angeordneten Zacken (Spikes) weise ihre Haut mikroskopisch kleine Gruben auf, berichten die Forscher.

Mit einem mathematischen Modell untersuchten sie, wie die jeweilige Struktur die Reibungskräfte zwischen Haut und Boden beeinflusst, und fanden, dass längs angeordnete Zacken für eine Vorwärtsbewegung optimal sind, Gruben aber besser für seitliche Bewegungen. „Man kann es sich wie die Rippen auf Cordgewebe vorstellen“, sagt Rieser. „Wenn Sie mit den Fingern in der gleichen Richtung wie die Rippen über den Cord fahren, entsteht weniger Reibung als wenn Sie mit den Fingern seitlich über die Rippen fahren.“

Auf der Haut der Seitenwinder-Klapperschlange fanden die Forscher neben den Gruben ebenfalls Spikes, allerdings deutlich weniger und viel kleinere als bei den Nicht-Seitenwinder-Schlangen. Die Schlange kommt in Wüsten im Südwesten der USA und im Norden Mexikos vor, die im Vergleich zu den afrikanischen Wüsten sehr viel später entstanden sind. „Das könnte erklären, warum die Seitenwinder-Klapperschlange noch ein paar kleine Spikes auf dem Bauch hat“, sagt Rieser. Die Art habe einfach noch nicht genügend Zeit gehabt, ihre Fortbewegung an die sandige Umgebung perfekt anzupassen.

Bei der Konstruktion von Robotern sollte auch deren Oberfläche optimal an jenen Untergrund eingestellt werden, auf dem sie sich bewegen sollen, sagt Rieser. „Obwohl Schlangen einen relativ einfachen Körperplan haben, können sie sich in einer Vielzahl von Lebensräumen erfolgreich bewegen.“ Ihre langen, flexiblen Körper könnten Vorbild sein bei einer Reihe von Roboter-Einsatzgebieten – von chirurgischen Eingriffen bis hin zu Such- und Rettungsmissionen in eingestürzten Gebäuden.