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Was Walnussschalen so hart macht - Neue Zellart entdeckt

Walnüsse schützt eine extrem feste Schale aus einzigartigen Zellen. Diese zuvor unbekannten «Vielgelappten Sklerenchymzellen» sind wie Puzzleteile verzahnt. Ihr Mechanismus könnte für die Entwicklung von extrem widerstandsfähigen Materialien nutzbar gemacht werden.
Eine 3D-Rekonstruktion der Zelle einer Walnussschale. Die ineinander verzahnten «Vielgelappten Sklerenchymzellen» verleihen der Schale einer Walnuss ihre Härte. Der Mechanismus könnte für die Entwicklung extrem harter Materialien nutzbar gemacht werden. (Handout) (Bild: Keystone/APA/DEPT. F. NANOBIOTECHNOLOGIE/UNBEKANNT)

Eine 3D-Rekonstruktion der Zelle einer Walnussschale. Die ineinander verzahnten «Vielgelappten Sklerenchymzellen» verleihen der Schale einer Walnuss ihre Härte. Der Mechanismus könnte für die Entwicklung extrem harter Materialien nutzbar gemacht werden. (Handout) (Bild: Keystone/APA/DEPT. F. NANOBIOTECHNOLOGIE/UNBEKANNT)

(sda/apa)

Walnusszellen können nicht voneinander gelöst werden, sondern man muss sie in Stücke reissen, um die Schale zu zerbrechen, berichten Wiener Forscher im Fachjournal «Advanced Science».

Das Team um Notburga Gierlinger vom Department für Nanobiotechnologie der Universität für Bodenkultur (Boku) in Wien sammelte die Früchte eines Walnussbaums der Sorte «Geisenheim» und wollte sie im Mikroskop genauer untersuchen. Doch im Gegensatz zu etwa den Schalen von Mandeln, Haselnüssen und Macadamianüssen, die auch aus dickwandigen, aber gleichmässig vieleckigen Zellen aufgebaut sind, waren bei den Walnussschalen die einzelnen Zellen selbst mit hoher Vergrösserung kaum voneinander zu unterscheiden.

Die Forscher entfernten deshalb mit einer Essig-Wasserstoffperoxid-Lösung den die Pflanzenzellwand hart machenden «Holzstoff» (Lignin) und konnten danach die Gestalt der einzelnen Walnussschalenzellen erkennen: Sie hatten viele unregelmässig geformte Lappen die sich mit ebensolchen Lappen der Nachbarzellen verzahnten. «Die Zellen gleichen Puzzleteilen, die mit Ein- und Ausbuchtungen exakt ineinander greifen», erklärte Gierlinger der Nachrichtenagentur APA.

Im Schnitt hatte eine dieser Zellen vierzehn Nachbarn, mit denen sie quasi untrennbar verbunden war. Während man die anderen Nüsse knacken kann, indem man die Zellen voneinander löst, muss man bei Walnüssen diese «Puzzlezellen» querdurch zerstückeln, was viel kraftaufwändiger ist.

Diesen Trick könnte man bei künstlichen Materialien nachahmen, um sie besonders widerstandsfähig zu machen, meinen die Forscher. Ausserdem wäre es vielleicht sinnvoll, Walnussschalen aus der Nahrungsmittelindustrie nicht einfach zu verbrennen, wie es meist getan wird, sondern sie zu sammeln, zu verdichten, zu imprägnieren und in Formen zu giessen, um ein nachhaltiges, widerstandsfähiges Material für verschiedenste Anwendungen zu erhalten.

Fachartikellink: https://doi.org/10.1002/advs.201900644)

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