Wie lange braucht ein hai um einen zahn zu ersetzen

Besonderer Zahnschmelz Das Geheimnis guter Haifischzähne

Haie haben ein so genanntes Revolvergebiss: Ihre Zähne sind in mehreren Reihen hintereinander angelegt und wachsen ständig nach. Doch auch der Zahn selbst ist besonders. So haben Forscher nun den Zahnschmelz bei Port-Jackson-Stierkopfhaien analysiert und herausgefunden, dass dieser in Teilen geopfert wird, um die Funktion des gesamten Zahns zu erhalten. Dieses Prinzip könnte man auch für technische Beschichtungen nutzen.

(Bild: Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung)

Villigen /Schweiz – Haifischzähne müssen während ihrer kurzen Verweildauer auf den Punkt funktionieren. Der Port-Jackson-Stierkopfhai ernährt sich beispielsweise von harten Beutetieren wie Seeigeln, Seesternen, Muscheln und Schnecken. Seine Zähne müssen daher kontinuierlich hoher mechanischer Beanspruchung standhalten. Dies gewährleistet die besondere Struktur des Zahnschmelzes, die Forscher des Max-Planck-Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung (MPI-KG) nun genau analysiert haben.

Etwas Zahnschmelz der Funktionalität opfern

Der Zahnschmelz bildet bei allen Wirbeltieren das härteste Gewebe, da er eine starke mechanische Leistung vollbringen und trotzdem jahrzehntelang intakt bleiben muss. Bei vielen Haien, wie auch dem Port-Jackson-Stierkopfhai, ist das anders. Hier erneuert sich das Gebiss regelmäßig.

„Spannend ist, dass sich jegliche Zähne in ihrem Gesamtaufbau, je nach Funktion, unterscheiden, sich aber in ihrer Mineralzusammensetzung ähneln“, sagt Prof. Dr. Peter Fratzl, Leiter der Abteilung Biomaterialien. Hauptbestandteil ist wie bei allen Zähnen Apatit, ein von Natur aus hartes, aber recht sprödes Material. Der Unterschied zwischen Zähnen anderer Wirbeltiere und beispielsweise Port-Jackson-Stierkopfhaien besteht im ungewöhnlich abgestuften Aufbau der äußeren Zahnschmelzschicht: Die Zähne nutzen sich zwar ab und werden geschädigt, aber ihre Funktion bleibt so lange nahezu unbeeinträchtigt bestehen, bis sie ausfallen. „Anders ausgedrückt, wird ein Teil des Zahnmaterials für die Aufrechterhaltung der Funktionalität geopfert“, sagt Dr. Shahrouz Amini, Forschungsgruppenleiter am MPI-KG.

Vorlage für neue für Werkstoffe und Beschichtungen

„Die Besonderheit dieser Haifischzähne besteht darin, dass die innere Zahnschmelzschicht für Stabilität sorgt, während die äußere sukzessive absplittert. Dadurch behält der Zahn seine Funktion“, fasst Amini zusammen. Diese Erkenntnis liefert neue Designparadigmen für funktionalisierte Werkstoffe mit Außenbeschichtungen, die beschädigt und ersetzt werden können, ohne die Leistung einzuschränken.

Originalpublikation: Amini, S., Razi, H., Seidel, R. et al.: Shape-preserving erosion controlled by the graded microarchitecture of shark tooth enameloid, Nature Communications volume 11, Article number: 5971 (2020); DOI: 10.1038/s41467-020-19739-0

* J. Jury, Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung, 14476 Potsdam

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Das bei Haien typische mehrreihige Gebiss wird Revolvergebiss genannt. Die Zähne in den vordersten Reihen stehen senkrecht, die hinteren liegen zunächst an und richten sich im Laufe ihrer Entwicklung allmählich auf, wobei der vorderste Zahn letztlich ausfällt.

Anatomie

Reihen

Die Zähne der Haie sind nicht direkt im Kiefer verankert, sondern in das Zahnfleisch eingebettet und werden ein Leben lang ständig ausgetauscht. Mehrere Reihen (bis zu 8 beim Bullenhai) von Ersatzzähnen wachsen in einer Nut auf der Innenseite des Kiefers und bewegen sich wie auf einem Förderband stetig nach vorne; einige Haie verlieren 30.000 oder mehr Zähne in ihrem Leben. Die Rate des Zahnersatzes variiert von einmal alle 8 bis 10 Tage bis zu mehreren Monaten. Bei den meisten Arten werden die Zähne einzeln ersetzt, aber es gibt auch Arten, die eine ganze Reihe gleichzeitig ersetzen (z.B. Zigarrenhaie).

Form

Die Form der Zähne hängt von der Ernährung des Hais ab:

• Die sich von Weichtieren und Krebstieren ernähren, haben dichte und abgeflachte Zähne, die zum Zerkleinern verwendet werden.
• Die sich von Fischen ernähren, haben nadelförmige Zähne zum Greifen.
• Die sich von größeren Beutetieren wie Säugetieren ernähren, haben spitze untere Zähne zum Greifen und dreieckige obere Zähne mit gezahnten Kanten zum Schneiden.
• Die Zähne von Haien die sich von Plankton ernähren (z.B. Riesenhai) sind klein und nicht funktionsfähig.

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