Haifischhaut des Riesenhais: Dermaldentikel, die alles anders machen

Die Haut der meisten Haie fühlt sich an wie feines Schleifpapier: In die eine Richtung gleitet sie glatt, in die andere greift sie spürbar. Verantwortlich dafür sind Millionen winziger, zahnförmiger Schuppen, die als Dermaldentikel bekannt sind.

Normalerweise liegen diese Dentikel flach am Körper an und sind nach hinten geneigt. So verringern sie den Widerstand im Wasser, erschweren Parasiten das Festsetzen und wirken zugleich wie eine harte, schützende Panzerung.

Der Riesenhai weicht von diesem Bauplan deutlich ab. Seine Schuppen sind auffallend gross und stumpf und stehen in seltsamen, teils gegensätzlichen Richtungen auf Hautpartien, die eher an zerknitterte Elefantenhaut erinnern.

Als zweitgrösster heute lebender Fisch ernährt sich die Art, indem sie langsam dahingleitet und das Maul weit geöffnet hält, um Plankton aus dem Wasser zu sieben. Diese Art der Nahrungsaufnahme verändert grundlegend, welche Belastungen die Haut aushalten muss.

Haifischhaut, die Handschuhe zerreisst

Die Besonderheit wurde beinahe zufällig bemerkt. Eigentlich wollte ein Team untersuchen, wie Riesenhaie ihre Nahrung aus dem Meerwasser filtern – doch noch bevor die Filterstrukturen im Maul im Mittelpunkt standen, fiel die Haut auf.

„Wir haben erst gemerkt, wie besonders die Riesenhai-Dentikel sind, als wir erstmals die Körper gestrandeter Exemplare untersuchten – mit dem Ziel, ihre oralen Filterstrukturen zu erforschen“, sagte Mike Schindler, Doktorand an der City University of Hong Kong (CityU).

Bei typischen Haien spürt eine Hand, die vom Kopf zum Schwanz über die Haut streicht, einen gleichmässigen, festen Widerstand. Das zeigt, dass die Schuppen in eine gemeinsame Richtung „verriegelt“ sind. Jeder Dentikel ist gleich ausgerichtet und glättet damit den Wasserfluss entlang des Körpers.

„Als wir jedoch die Haut des Riesenhais mit Handschuhen berührten, rissen diese sehr schnell – ein Hinweis darauf, dass Grösse und Ausrichtung der Riesenhai-Dentikel stark abweichen“, sagte Schindler.

Seltene Museumsexemplare im Scanner

Riesenhaie gelten als bedroht. Unversehrte Körper werden so gut wie nie angespült – deshalb stützte sich das Team auf Material aus Museen. Genutzt wurden sowohl physische Präparate als auch digitale Scans, um möglichst viele Details zu erfassen.

Zunächst wurden vollständige Körper per Laserscan erfasst. Danach folgten mikroskopische Untersuchungen kleiner Hautbereiche, bevor eine Mikro-CT-Bildgebung jede einzelne Schuppe dreidimensional kartierte.

Unterstützt wurde das Projekt vom Human Frontier Science Program (HFSP). In späteren Arbeitsschritten wurden die Dentikel hinsichtlich Volumen, Krümmung und Länge vermessen. Zusätzlich zogen die Forschenden an Hautproben, um zu testen, wie weit sich das Gewebe dehnen lässt.

Der Ansatz sollte den Bogen vom ganzen Tier über die einzelne Schuppe zurück zur Gesamtstruktur spannen: Jeder Dentikel musste sowohl für sich genommen als auch im Zusammenspiel der gesamten Haut erklärbar sein.

Ungewöhnlich grosse Dermaldentikel in der Haifischhaut des Riesenhais

Die erste Überraschung war die Grösse. Bei den meisten Haien sind Dentikel so klein, dass sie ohne Mikroskop kaum zu erkennen sind.

„Während man bei anderen Haien ein Mikroskop braucht, um die Dentikel zu sehen, erreichen die Dentikel des Riesenhais einen Durchmesser von etwa einem halben Millimeter und sind mit blossem Auge sichtbar“, sagte Schindler.

Auch die Form ist anders. Statt flacher, hakenartiger Schuppen, wie sie viele Haie bedecken, wirken diese eher wie winzige Fangzähne, die in scheinbar zufällige Richtungen hervortreten.

Hinzu kommt: Die Schuppen behalten entlang des Körpers nahezu dieselbe Form. Eine solche Gleichförmigkeit ist bei anderen Haien nahezu nie zu beobachten.

Dentikel-Cluster als „Pflasterblöcke“

Noch deutlicher wird der Unterschied bei der Verteilung. Die Dentikel liegen nicht gleichmässig über den Körper verteilt; stattdessen sammeln sie sich in dichten Feldern, zwischen denen nackte, dentikelarme Hautstreifen verlaufen.

„Was die Dentikel des Riesenhais besonders einzigartig macht, ist ihre Anordnung: Sie sind in Gruppen gebündelt und bilden das, was wir ‚Pflasterblöcke‘ nennen – dichte Dentikel-Cluster in Bereichen, in denen durch Körperbewegungen Verformungen entstehen“, erklärte Schindler.

Aus der Nähe erinnern die dicht gepackten Blöcke und die dazwischenliegenden, leeren Rinnen an die tiefen Falten einer Elefantenhaut.

Die „Pflasterblöcke“ häufen sich dort, wo der Körper am stärksten knickt und sich biegt. Dazwischen kann sich die unbedeckte Haut frei falten – ohne starre Schuppen, die das Dehnen behindern würden.

Haifischhaut, die auf Dehnung ausgelegt ist

Gerade diese freien Rinnen könnten der entscheidende Zweck sein. Riesenhaie fressen, indem sie ihr Maul weit offen halten und Plankton aus enormen Wassermengen herausfiltern.

Dabei schwillt der Kopf mit jedem Schluck an und dehnt sich. Eine Haut, deren Schuppen starr nach hinten ausgerichtet sind, würde unter dieser Belastung schlicht einreissen.

Weil die „Pflasterblöcke“ voneinander getrennt sitzen, können sich die Zwischenräume wie die Falten eines Akkordeons öffnen und wieder schliessen.

„Interessanterweise sind die Dentikel der ‚Pflasterblöcke‘ wie florale Quirle angeordnet, sodass die Dentikelkronen die Falten überlappen und mit Dentikeln benachbarter Blöcke ineinandergreifen und die Falten bedecken, wenn das Maul geschlossen ist“, sagte Schindler.

Ursprünge des ungewöhnlichen Hautmusters

Das merkwürdige Muster scheint tief in der Evolution verankert zu sein. Fossilien ausgestorbener Riesenhai-Arten zeigen dieselbe auffällige Dentikel-Anordnung.

Bemerkenswert ist auch, wo dieses Muster auftaucht: genau dort, wo die Anatomie des Filtrierens ausgeprägt ist. Hautstruktur und filternde Ernährungsweise scheinen sich parallel entwickelt zu haben – als hätte die eine Veränderung die andere mitgezogen.

Ein Blick auf nahe Verwandte unterstreicht das: Weder der Sandtigerhai noch der filtrierende Riesenmaulhai zeigen etwas Vergleichbares.

„Wir vermuten, dass die Dentikel aufgrund der langsamen Schwimmgeschwindigkeit dieser Art von einem Zwang befreit wurden und die ‚Hautpanzerung‘ stattdessen eine neuartige Rolle übernommen hat: die Dehnbarkeit der Haut zu ermöglichen und Parasiten zwischen den Falten abzuwehren“, sagte Schindler.

Von der Haifischhaut zur Sportbekleidung

Die Erkenntnisse gehen über die Biologie hinaus. Eine Oberfläche, die in einer Richtung stabil bleibt und sich in einer anderen zugleich frei biegen kann, könnte für technische Anwendungen unerwartet hilfreich sein.

Als Beispiele nennen sich dehnbare Sportbekleidung oder flexible Verbände, die sich mit einem bewegten Gelenk mitbiegen.

Hier hat die Natur ein schwieriges Problem gelöst: eine Oberfläche zusammenzuhalten und ihr dennoch Bewegung zu erlauben. Genau dieses Gleichgewicht fällt vielen synthetischen Materialien schwer.

Die Ergebnisse wurden auf der Jahreskonferenz der Society for Experimental Biology (SEB) vorgestellt.