Tiefsee-Drachenfische haben durchsichtige Zähne
Der Tiefsee-Drachenfisch (Aristostomias scintillans) ist ein kleiner, aber gefräßiger Räuber. Im Vergleich zu seiner geringen Körpergröße von etwa 15 Zentimetern besitzt er einen ausgeprägten Kiefer mit messerscharfen Zähnen. Der spezielle Öffnungs- und Schließmechanismus ermöglicht es dem Drachenfisch, seinen Kiefer stärker zu öffnen als ein herkömmlicher Kiefer ähnlicher Größe. Damit kann er Beute bis zu 50 Prozent seiner eigenen Größe aufnehmen.
Der Drachenfisch hat sich bestens an die Bedingungen in der Tiefsee angepasst. Er lebt durchschnittlich in 4.000 Metern Tiefe. Mit seinem dunkel-pigmentierten Körper verschwindet er nahezu völlig vor der Hintergrund-Dunkelheit. Zusätzlich fielen den Forschern die durchsichtigen Zähne auf, die sie jetzt erstmals analysierten.
Sie entdeckten, dass die schlanken und spitzen Fangzähne des Drachenfischs aus zwei homogenen konzentrischen Schichten bestehen, ähnlich wie beim Menschen Zahnschmelz und Dentin. Dabei sind in die amorphe Zahnschmelz-artige Schicht nanokristallinen Hydroxyapatit-Domänen von etwa 20 nm Korngröße eingebettet. Unter dieser Schicht befindet sich die Dentinschicht, in der die Forscher Nanostäbchen fanden, die aus Hydroxyapatit-überzogenen Kollagenfibrillen bestehen. Im Dentin fehlen außerdem die Dentinkanälchen.
Das Licht geht praktisch durch den Zahn hindurch
Dieser spezielle nanostrukturierte Aufbau führt dazu, dass die Rayleigh-Lichtstreuung massiv verringert wird. Das bedeutet, das Licht wird an den Zähnen nicht reflektiert und nur in geringem Maße gestreut. Es geht praktisch durch den Zahn hindurch. Damit verschwindet das dunkle Maul des Fisches fast vollständig vor dem dunklen Hintergrund der Tiefsee.
Anhand von Messungen der Lichtdurchlässigkeit (Transluzenz) in gefilterten Meerwasser kamen die Forscher zu dem Schluss, dass die Zähne im blauen Bereich des Spektrums eine Durchlässigkeit von 38 Prozent aufwiesen, die im roten Bereich auf bis zu 73 Prozent anstieg. An der Luft sind die Brechungsindizes zwischen Zahnschmelz und Luft zu groß, so dass der Effekt nicht so signifikant ausfällt. Die Brechungsindizes von Zahnschmelz und Meerwasser liegen hingegen enger beieinander, so dass das einfallende Licht beim Übergang zwischen beiden Schichten nicht so sehr seitlich gebeugt wird.
Zudem können die Wissenschaftler eine Gradientenstruktur in der Mineralisierung des Zahn feststellen. So ist die Basis dicker und weniger mineralisiert, während die Spitze dünner und mineralisierter ist. Dies hat ebenfalls einen verstärkenden Effekt auf die Lichtdurchlässigkeit.
Audrey Velasco-Hogan, Dimitri D. Deheyn, Marcus Koch, Birgit Nothdurft, Eduard Arzt, Marc A. Meyers: On the Nature of the Transparent Teeth of the Deep-Sea Dragonfish, Aristostomias scintillans. DOI:https://doi.org/10.1016/j.matt.2019.05.010; Published online 5. June 2019.
