Les eaux antarctiques ont des conditions dans lesquelles les objets et les créatures vivantes peuvent geler même sous l'eau. C'est un problème majeur pour les déplacements maritimes dans les régions polaires. L'eau dite surfondue a une température juste en dessous du point de congélation. En raison de sa forte teneur en sel, l'eau de l'Antarctique a un point de congélation d'environ -1,9 °C, mais est plus froide d'environ 0,05 °C. Les plus petites perturbations telles que des grains de sable ou des surfaces peuvent faire geler cette eau surfondue, avec des conséquences parfois mortelles pour les créatures qui ne peuvent pas survivre gelées.

Le pétoncle antarctique "Adamussium colbecki" y résiste, comme le sait le chimiste Konrad Meister. Meister est professeur à l'Université d'Alaska et dirige un groupe de recherche dans le département de Mischa Bonn à l'Institut Max Planck pour la recherche sur les polymères (MPI-P) à Mayence. Lors d'une expédition en Antarctique, des plongeurs ont attiré son attention sur le pétoncle au mécanisme efficace de protection contre la glace. "Nos plongeurs ont rapporté qu'ils n'avaient jamais observé de glace à grande échelle à la surface de cette espèce de pétoncle indigène", explique Meister.

L'équipe de recherche internationale, composée de membres de plusieurs groupes de recherche du MPI-P ainsi que de l'Université de l'Oregon, soupçonne que l'espèce de pétoncle a développé une structure de surface particulière au cours de l'évolution qui la protège du givrage. Alors que les pétoncles des régions plus chaudes ont des surfaces de coquille désordonnées ou lisses, l'espèce antarctique a une structure microscopique très régulière.

Le microscope révèle de petites crêtes qui courent dans un motif rayonnant sur leur coquille. Ces bourrelets assurent que l'eau y gèle préférentiellement. Si le processus de congélation se poursuit, une couche continue de glace se forme, reposant uniquement sur les crêtes. En raison de la faible adhérence entre la glace et la coquille, le moindre écoulement sous-marin peut donc laver à nouveau la glace et la coquille Saint-Jacques ne gèle pas.

En plus des études au microscope, l'équipe de recherche a également mené des expériences de givrage avec l'Antarctique et avec un pétoncle de régions plus chaudes. 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 .