Antarctische wateren hebben omstandigheden waarin objecten en levende wezens zelfs onder water kunnen bevriezen. Dit is een groot probleem voor zeereizen in poolgebieden. Zogenaamd onderkoeld water heeft een temperatuur net onder het vriespunt. Door het hoge zoutgehalte heeft het water op Antarctica een vriespunt van ongeveer -1,9 °C, maar is het ongeveer 0,05 °C kouder. De kleinste verstoringen, zoals zandkorrels of oppervlakken, kunnen ervoor zorgen dat dit onderkoelde water bevriest - met soms fatale gevolgen voor wezens die bevroren niet kunnen overleven.

De Antarctische sint-jakobsschelp "Adamussium colbecki" verzet zich hiertegen, weet chemicus Konrad Meister. Meister is professor aan de Universiteit van Alaska en leidt een onderzoeksgroep in de afdeling van Mischa Bonn van het Max Planck Institute for Polymer Research (MPI-P) in Mainz. Tijdens een expeditie op Antarctica vestigden duikers zijn aandacht op de sint-jakobsschelp met het efficiënte ijsbeschermingsmechanisme. "Onze duikers meldden dat ze nog nooit grootschalig ijs op het oppervlak van deze inheemse sint-jakobsschelp hadden waargenomen", zegt Meister.

Het internationale onderzoeksteam, bestaande uit leden van verschillende MPI-P-onderzoeksgroepen en de Universiteit van Oregon, vermoedt dat de schelpsoort tijdens de evolutie een speciale oppervlaktestructuur heeft ontwikkeld die hem beschermt tegen ijsvorming. Terwijl sint-jakobsschelpen in warmere streken ongeordende of gladde schelpoppervlakken hebben, heeft de Antarctische soort een microscopische, zeer regelmatige structuur.

De microscoop onthult kleine richels die in een stralend patroon op hun schaal lopen. Deze richels zorgen ervoor dat het water daar bij voorkeur bevriest. Als het invriesproces doorgaat, vormt zich een continue ijslaag die alleen op de ruggen rust. Door de lage hechting tussen ijs en schelp kan daardoor de kleinste onderwaterstroom weer van het ijs afspoelen en bevriest de schelp niet.

Naast microscoopstudies voerde het onderzoeksteam ook ijsexperimenten uit met Antarctica en met een sint-jakobsschelp uit warmere streken. It was found that far less force is needed to remove the ice layer on the Antarctic scallop than for the other species.

"It is exciting how evolution has obviously given this scallop an advantage," says Konrad Meister. "New technological applications based on the principle of bionics are conceivable from the knowledge of the ice-free shell. For example, non-icing surfaces could be highly interesting for polar shipping."

The researchers have now published their research in the journal Communications Biology .