Wie ein Seestern ohne Gehirn Hunderte von Beinen "steuert"
Seesterne scheinen Lebewesen "von einem anderen Planeten" zu sein: Sie haben kein Gehirn im üblichen Sinne und kein zentrales Nervensystem, aber sie krabbeln selbstbewusst, klammern sich an Oberflächen und können sich sogar kopfüber bewegen.
Eineneue Studie hat gezeigt, dass das Geheimnis ihrer Koordination nicht in einer versteckten "zentralen Steuerung" liegt, sondern in der lokalen mechanischen Rückkopplung: Jedes röhrenförmige Bein passt sich der Belastung fast autonom an.
Im Mittelpunkt der Arbeit steht der gemeine Seestern Asterias rubens. Jeder seiner 'Arme' hat an der Unterseite Reihen von röhrenförmigen Beinen (Podien) mit einem Saugnapf am Ende. Diese werden von einem Wassergefäßsystem angetrieben, das Flüssigkeit bewegt und das Anbringen und Lösen der Beine erleichtert.
Um zu sehen, wie die Beine in Echtzeit 'funktionieren', haben die Wissenschaftler eine optische Bildgebung auf der Basis von frustrierter Totalreflexion (FTIR) verwendet - die Oberfläche wird an den Berührungspunkten 'beleuchtet' und es ist möglich, genau zu messen, wie viel und welche Beine sich am Substrat festhalten.
Die Ergebnisse waren unerwartet spezifisch: Die Geschwindigkeit des Seesterns wird in erster Linie von der Haftdauer der einzelnen Beine bestimmt, nicht davon, wie viele Beine die Oberfläche gleichzeitig berühren. Je länger die Beine "festhalten", desto langsamer krabbelt das Tier.
In einer Reihe von weiteren Experimenten wurden Seesterne mit mehr Gewicht (einschließlich kleiner Gewichte/"Rucksäcke") beladen und gezwungen, kopfüber zu kriechen. Und in beiden Fällen wurde das Gleiche beobachtet: Die Kopplungszeit nahm zu und die Geschwindigkeit ab. Die mechanischen Modelle bestätigten die Schlussfolgerung: Das Verhalten entsteht durch die lokale Anpassung der Beine an Gewicht und Schwerkraft - ohne die Notwendigkeit eines zentralen Steuerungsprogramms.
Die Autoren merken an, dass dieses Prinzip der "dezentralen Steuerung" für weiche Roboter und Geräte mit mehreren Berührungspunkten nützlich sein könnte - wo Stabilität und Anpassung an wechselnde Bedingungen wichtig sind.