Diamantachtige structuur geeft stevigheid aan het skelet van zeesterren

Zeesterren zijn wereldberoemde dieren, maar niet veel mensen beseffen hoe ongelooflijk ze zijn. Wist je dat ze ogen hebben op de uiteinden van hun armen en dat er zeesterren zijn die een skelet hebben met een diamantachtige structuur?

Het is precies dat laatste waar we het in dit artikel over gaan hebben. Het is een recente ontdekking die het team van wetenschappers met open mond heeft achtergelaten, want onder de microscoop leek het op een kunstmatig vervaardigde structuur. Ga niet weg, want we gaan deze ongelooflijke ontdekking in de volgende regels bekijken.

Kenmerken van zeesterren

Wat in de volksmond “zeesterren” genoemd worden, behoren tot de klasse Asteroidea, en het phylum van de stekelhuidigen. Het zijn dieren die gekenmerkt worden door pentadiale symmetrie, een afgeplat lichaam, en vijf of meer armen. Er zijn ongeveer 1.900 soorten zeesterrenbekend.

Deze dieren kunnen verloren ledematen regenereren, en uit deze afgehakte ledematen wordt een nieuw individu geboren.

Zeesterren bewonen alle wereldzeeën en bewonen, afhankelijk van de soort, zowel bodemdiepten als abyssale diepten van meer dan 6.000 meter. Over het algemeen zijn hun voedingsgewoonten opportunistisch. Er zijn echter enkele uitzonderingen. Die voeden zich door filter-feeding of zelfs predatie, zoals Acanthaster planci (de Doornenkroon).

Deze dieren hebben geen bloed. In plaats van een bloedsomloop, zoals bij andere dieren, hebben ze een hydraulisch systeem waarmee ze water via hydrofoorkanalen naar elke ambulacrale voet (de armen) laten circuleren. Dit vergemakkelijkt de verplaatsing en circulatie van zuurstof door het hele lichaam van de zeester.

Het skelet van zeesterren

Hoewel aan stekelhuidigen soms gedacht wordt als aan kreeftachtigen, die een uitwendig skelet hebben dat hun inwendige organen beschermt, is dit niet het geval. Zeesterren hebben een endoskelet dat dient als holte voor de zachte organen, maar het bevindt zich onder de opperhuid.

Kalkhoudende platen van calciumcarbonaat vormen dit endoskelet. Die zijn niet met elkaar vergroeid. Zo kunnen ze een zekere flexibiliteit in hun armen vertonen en zich vrijer bewegen.

Het skelet van zeesterren heeft gaatjes waardoor je het lichaam kunt zien, en die papels vormen die als kieuwen fungeren. Ze hebben ook verschillende kleine aanhangsels, pedicellariae genoemd, waarmee ze hun lichaam vrij van vuil houden.

De zeester met een diamanten endoskelet

De kalkhoudende plaatjes die het endoskelet van zeesterren vormen zijn gewoonlijk poreus en breekbaar. Dit is echter niet het geval bij de Protoreaster nodosus, ook bekend als de gehoornde zeester, of de chocolate chip zeester.

Kenmerkend voor deze zeester zijn de donkere uitsteeksels op zijn lichaam. Daar komt ook de chocoladereferentie vandaan. Het skelet is ook zeer goed bestand tegen beschadiging door druk. Gezien de broosheid van calcium carbonaat skeletten, stelde de ploeg van Ting Yang en Hongshun Chen zich tot doel de celstructuur te bestuderen (Engelse link) om te ontdekken wat deze tot een uitzondering maakte.

De resultaten waren fascinerend: toen ze de gehoorbeentjes (de microscopische structuren die de benige platen van de zeester vormen) onder de elektronenmicroscoop bekeken, ontdekten ze dat ze op een soortgelijke manier gerangschikt waren als diamant-atomen. Deze bijna perfecte ordening is wat het skelet zijn hardheid en sterkte gaf, net zoals de edelsteen bijna onbreekbaar is.

Men deed deze waarneming op een schaal van 50 micrometer, ongeveer de helft van de breedte van een mensenhaar.

Een meesterwerk van natuurlijke techniek

Deze koolstofachtige ordening van de ossikels in diamant verklaarde echter niet volledig de sterkte van het endoskelet van de zeester. Het materiaal was namelijk nog steeds breekbaar. Daarom ging het onderzoeksteam nog eens beter kijken.

Binnen die structuur hadden de atomen waaruit het calciumcarbonaat bestond ook een bijzondere ordening. In dit geval creëerden ze een zeshoekig patroon, dat lijkt op dat van een honingraat. Op deze manier werd de intrinsieke zwakte van dit mineraal gecompenseerd. Dat versterkte het skelet van deze zeesterren verder.

Interessante toepassingen van het skelet van zeesterren

Het feit dat deze zeester een skelet heeft met een structuur die lijkt op die van diamant opent interessante wegen voor materiaal-engineering. In feite bestudeert ditzelfde team nu levende zeesterren van de soort Protoreaster nodosus. Zo proberen ze om te ontdekken hoe zeesterren deze benige platen vormen.

Inzicht in dit proces zou informatie opleveren voor het maken van sterkere poreuze materialen, zoals keramiek. Ondanks het feit dat de zeester een primitief schepsel is, schijnt de zeester nog steeds veel te zeggen te hebben aan onze soort, dus we moeten nooit ophouden met luisteren.