Eisbären sind perfekt an ihren eisigen Lebensraum im Norden angepasst. Weißes Fell, schwabbelige Haut, scharfe Krallen - sie scheinen für das Leben in der Kälte geschaffen zu sein. Doch ein internationales Forschungsteam hat nun ein faszinierendes Detail entdeckt: Eisbären verfügen über eine unerwartete Anpassung an die Arktis, nämlich fettiges Fell.
Diese Eigenschaft könnte überraschenderweise dazu beitragen, Alternativen zu sogenannten "Ewigkeits-Chemikalien" zu finden. Diese weit verbreiteten Verbindungen stehen im Verdacht, eine Reihe von Gesundheitsproblemen beim Menschen zu verursachen.
Das Geheimnis des eisfreien Fells
Obwohl Eisbären bei Minusgraden schwimmen, im arktischen Schnee toben und sich darin wälzen, hängt normalerweise kein Eis in ihrem Fell. Warum das so ist, wusste bisher niemand. Jetzt berichtet ein Forschungsteam: Es liegt an dem speziellen Talg, den die großen arktischen Jäger produzieren und der die Haare in ihrem Pelz umgibt. Genauer gesagt liegt es daran, dass diesem Talg eine spezielle Zutat fehlt.
Eine ölige Substanz, die von Drüsen in der Haut von Eisbären abgesondert wird, verhindert, dass ihr Fell bei Minustemperaturen gefriert, so eine veröffentlichte Studie. Die vereisungshemmende Fähigkeit ihrer von Natur aus fettigen Pelze kann es mit der einiger der fortschrittlichsten von Menschen hergestellten Fasern aufnehmen, die mit diesen Chemikalien beschichtet sind, die zur Abwehr von Öl, Hitze, Wasser und Eis verwendet werden.
In der Arktis, wo der Eisbär daheim ist, herrschen mitunter bis zu minus 40 Grad Celsius. Sein dickes Fell und mehrere Fettschichten isolieren den warmen Körper des riesigen Säugetiers so effizient, dass der Pelz außen meist Umgebungstemperatur hat.
Eisbären lauern in der Nähe von Löchern im Meereis, bis eine Robbe auftaucht - und zack, haben sie ihre nächste Mahlzeit gefangen. Ihre glatte Haut ist ein großer Vorteil bei der Jagd. Die Fähigkeit der Bären, auf dem Bauch mit minimaler Reibung zwischen Fell und Eis zu rutschen, hilft dabei, die Aufmerksamkeit der Robben nicht auf sich zu ziehen. Die Inuit stellten Sandalen aus Eisbärenfellen her, um sich fast lautlos über das Eis zu bewegen.
Der Vergleich mit PFAS-Beschichtungen
Um zu testen, wie gut das Fell der Tiere Vereisungen standhält, froren die Forscher Eisblöcke ein, um Proben von gewaschenem und ungewaschenem Eisbärenfell sowie menschliches Haar, das an einer synthetischen Kopfhaut befestigt war, und Skiausrüstung, die Per- und Polyfluoralkylsubstanzen, auch bekannt als PFAS, enthielt, zu testen. Einer der Forscher, Julian Carolan, verwendete für das Experiment sein eigenes Haar. Das ölige Bärenfell und die mit PFAS belastete Skiausrüstung hafteten im Vergleich zu Proben von fettigem Menschenhaar und entfettetem Fell nicht am Eis.
Tatsächlich hat es das Eis bei beiden Materialien in etwa gleich schwer, hängen zu bleiben. Wie die Wissenschaftler weiter herausfanden, liegt das Geheimnis im Talg des Eisbären verborgen. Diese fettige Masse umgibt die Haare jedes Säugetiers. Lediglich der Talg der Eisbären ist allerdings auch Eis abweisend: Entfernte man ihn, indem man das Eisbärenfell wusch, verlor es die Anti-Eis-Haftwirkung. Eiskristalle hafteten rund viermal so stark an gewaschenem Eisbärenpelz wie an ungewaschenem und ließen sich nur schwer wieder daraus entfernen. Menschliche Haare verhielten sich ähnlich wie der gewaschene Pelz.
Die neue Studie „bestätigt, was diejenigen von uns, die mit Bären zu tun hatten, bereits wussten“, sagte Geoff York, ein Biologe bei Polar Bears International, der nicht an der Studie beteiligt war. „Wenn wir sie auf den Boden bringen und sie sicher betäubt sind, sind sie erstaunlich trocken.“ Bisher, fügte er hinzu, „kannten wir den Mechanismus nicht“, der hinter ihrer Fähigkeit, Eis zu widerstehen, steckt.
Die Rolle des Talgs und das fehlende Squalen
Eine chemische Analyse ergab, dass das Fett auf dem Fell der Bären - eine Substanz, die Wissenschaftler Talg nennen - eine Mischung aus Cholesterin und anderen Lipiden enthält, die es von dem Talg anderer Säugetiere unterscheidet. Diese einzigartige Rezeptur ist der Grund dafür, dass Eisbären nicht vereisen.
Als das Forschungsteam den Eisbärentalg untersuchte, fand es typische Bestandteile, die man von anderen Säugetieren kennt, darunter besonders große Mengen Cholesterol oder langkettige Fettsäuren. Eine zentrale Zutat fehlte jedoch: Squalen, eine lange Kohlenwasserstoff-Zickzackkette. Sie kommt im Talg von Säugern typischerweise vor, vor allem bei am Wasser lebenden wie etwa Bibern, Seeottern oder Seelöwen. Demnach bindet Squalen deutlich stärker an gefrorenes Wasser als die anderen im Talg enthaltenen Moleküle. Die Abwesenheit dieses Moleküls trägt wohl wesentlich dazu bei, dass das Eisbärenfell antihaftend gegenüber Eiskristallen wirkt.
Zusammensetzung des Talgs von Säugetieren:
| Bestandteil | Vorkommen |
|---|---|
| Cholesterol | Typisch für viele Säugetiere, hohe Konzentration im Eisbärental |
| Langkettinge Fettsäuren | Typisch für viele Säugetiere, hohe Konzentration im Eisbärental |
| Squalen | Fehlt im Eisbärental, kommt aber in anderen Säugetieren vor |
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Die Suche nach PFAS-Alternativen
Aufgrund der starken Bindungen zwischen Kohlenstoff- und Fluoratomen wurden PFAS zur Herstellung von antihaftbeschichtetem Kochgeschirr, wasserabweisender Kleidung, Lebensmittelverpackungen, Zahnseide und einer Vielzahl anderer Produkte verwendet. Es gibt jedoch immer mehr Hinweise darauf, dass viele PFAS bereits bei geringer Exposition Krebs, Unfruchtbarkeit und andere Gesundheitsprobleme verursachen können. Die Substanzen werden auch als „Ewigkeits-Chemikalien“ bezeichnet, da sie jahrelang in der Umwelt verbleiben. Auch wenn eine praktische Anwendung noch Jahre entfernt ist, ist Holst, die Physikerin, die das Forschungsprojekt konzipiert hat, froh, ein so beliebtes Tier untersucht zu haben.
Natürlich ist es nicht möglich, nennenswerte Mengen an Talg von Eisbären zu gewinnen, die aufgrund steigender Temperaturen und schrumpfender Meereisflächen vom Aussterben bedroht sind. Aber jetzt, da die Forscher die Formel hinter dem Eisbärenfett kennen, hoffen sie, PFAS-freie Beschichtungen mit ähnlichen Inhaltsstoffen entwickeln zu können.
Die Forschenden sehen in ihren Ergebnissen vielversprechende Einsatzmöglichkeiten: „Wir gehen davon aus, dass diese vom Bären produzierten natürlichen Lipidbeschichtungen uns dabei helfen werden, neue, nachhaltigere Anti-Eis-Beschichtungen zu entwickeln, die problematische 'Ewigkeitschemikalien' wie PFAS, die als Anti-Eis-Beschichtungen verwendet wurden, ersetzen könnten.“, sagt Dr. Richard Hobbs vom Trinity College Dublin, Co-Autor der Studie.
Indigenes Wissen und Umweltschutz
Damit baut das Forschungsteam auf indigenem Wissen auf. Die Inughuit aus Grönland benutzen die Eisbärenfelle schon lange für Bekleidung und früher auch für Jagdausrüstung, da sie nicht an den eisigen Boden haften und man sich darin sehr leise fortbewegen kann. Auch wussten sie schon, dass man das Eisbärenfell für diese Zwecke nicht waschen sollte.
Dass nun jedoch zumindest eine mögliche PFAS-Alternative gefunden wurde, könnte auch dem Eisbären selbst zugutekommen. Denn auch er bleibt nicht von PFAS verschont: In der Arktis konnten die Chemikalien in Gewässern und Sediment bereits nachgewiesen werden. PFAS reichern sich außerdem entlang der Nahrungskette an - also auch im Eisbären. So würde auch der Eisbär davon profitieren, wenn in Zukunft weniger PFAS eingesetzt werden.
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