Kräftige Beißer

Menschliche Zähne sind genauso hart wie die von Haien

(Bild: Wikipedia/Mark Collins)

Die Zähne des Menschen sind genauso robust wie Haifischzähne. Zu diesem überraschenden Ergebnis kamen Forscher der Universität Duisburg-Essen und des Max-Planck-Instituts für Eisenforschung. Obwohl die Zähne des Fisches zu hundert Prozent Fluoride enthalten, also jenes Mineral, das niedrigdosiert auch in Zahncremes steckt, sind sie nicht härter als menschliche Zähne.

Die Forscher untersuchten die Zähne des Tigerhais und des Kurzflossen-Mako (Bild) und nahmen diese unter anderem mithilfe eines Rasterelektronenmikroskops unter die Lupe. "Das wollte ich schon lange einmal tun“, betont Matthias Epple, Professor für Anorganische Chemie, in einer Aussendung der Universität Duisburg-Essen. "Wir beschäftigen uns an der UDE seit Jahren mit der Biomineralisation. Dabei geht es um die Frage, was anorganische Mineralien in biologischen Systemen, also Zähnen, Knochen, Muschelschalen, bewirken."

Der Zahnschmelz der Haie besteht aus dem sehr harten Mineral Fluorapatit. "Bislang hat den aber noch kein Forscher mit modernen High-end-Methoden aus Chemie und Physik analysiert." Menschlicher Zahnschmelz besteht aus einem etwas weicheren Mineral, dem Hydroxylapatit, der auch in Knochen vorkommt.

Mako- und Tigerhai fressen unterschiedlich
Für die Studie nahmen die Forscher die Zähne des Kurzflossen-Mako und des Tigerhais buchstäblich auseinander – diese Arten fressen ihr Beutefleisch nämlich unterschiedlich. Mithilfe des Rasterelektronenmikroskops und der Röntgenbeugung untersuchten sie Anordnung, Größe und Natur der Fluorapatit-Kristalle an, über die mechanischen Messungen prüften sie die Härte lokal in kleinen Bereichen.

Obwohl der Makohai das Fleisch seiner Beute reißt und der Tigerhai es schneidet, ist der chemische und kristalline Aufbau ihrer Zähne nahezu identisch, stellten Epple und seine Kollegen fest. Im Inneren ist elastisches Dentin, das Äußere ist hochmineralisiert. Am Max-Planck-Institut fanden insbesondere die mechanischen Messungen statt.

Mikrostruktur macht menschliche Zähne hart
Dass der menschliche Zahn genauso robust ist wie der des gefürchteten Raubtieres, überraschte die Forscher. "Das liegt an der besonderen Mikro- und Nanostruktur unserer Zähne, in denen Kristallnadeln durch besondere Anordnung und Verkleben mit Proteinen verhindern, dass ein Bruch durch den ganzen Kristall läuft", so Epple. Die Natur hat das übrigens bei allen Lebewesen ähnlich eingerichtet: Wären Zähne nämlich komplett mineralisch, so drohten sie zu zersplittern.

Dennoch haben Haie insgesamt das bessere Gebiss, denn die Zähne wachsen immer wieder nach und bekommen keine Löcher. Nicht zuletzt deswegen, weil Haie an keinen Zucker herankommen, erklärten die Forscher. Sie wollen ihre Untersuchungen nun bei Haien unterschiedlichen Alters fortsetzen. Die Ergebnisse der Studie wurden im Fachmagazin "Journal of Structural Biology" veröffentlicht.