Eine Gartenkreuzspinne zieht Spinnenfäden aus ihren Spinnwarzen heraus. Spinnenfäden haben so

Eine Gartenkreuzspinne zieht Spinnenfäden aus ihren Spinnwarzen heraus. Spinnenfäden haben so spannende Eigenschaften, dass man sie gerne technisch nachbauen würde (Bild: Manfred Schwedler).

WÜRZBURG (ba/ks). Beeindruckend ist nicht nur die Geschwindigkeit, mit der Spinnen ihre Fäden spinnen – das Material selbst ist erstaunlich: „Der Abseilfaden und der Rahmenfaden eines Spinnennetzes sind, bezogen auf ihr geringes Gewicht, widerstandsfähiger als Stahl oder die High-Tech-Faser Kevlar“, sagt Hannes Neuweiler vom Biozentrum der Universität Würzburg. Forschungslabors und Firmen versuchen, die Produktion von Spinnenfäden technisch nachzuahmen, um damit neue Anwendungen möglich zu machen. Denkbar wären etwa neuartige Fasern für Textilien oder neue Materialien für den Fahrzeugbau und die Medizintechnik.

„Rein technisch klappt die Herstellung von Spinnenseide schon relativ gut. Aber die herausragenden mechanischen Eigenschaften von echten Spinnenfäden kann die Technik bisher nicht erreichen, sagt Neuweiler. Die Wissenschaft habe die molekularen Vorgänge des natürlichen Spinnprozesses immer noch nicht gut genug verstanden, um sie nachbilden zu können.

Am Spinnprozess fasziniert den Würzburger Forscher vor allem die Geschwindigkeit, mit der sich in der Spinne einzelne Protein-Moleküle zu langen Fäden anordnen. Diesen Aspekt hat er genauer untersucht und mit seinen Mitarbeitern einen bestimmten Abschnitt eines Seidenproteins der Raubspinne (Euprosthenops australis) analysiert. „Dieser Abschnitt ist sehr interessant, weil er die endständigen Bereiche der Proteine, die sich zu Seidenfäden verbinden, miteinander verknüpft“, sagt Neuweiler.

Der beobachtete Abschnitt verbindet die Proteine 1 000 Mal schneller, als dies bei gewöhnlichen Protein-Protein-Wechselwirkungen der Fall ist. Dazu kommt eine weitere Auffälligkeit: Der Prozess wird durch Salze nicht verlangsamt, was bei solch schnellen Proteinwechselwirkungen sonst immer geschieht. Die Würzburger Forscher erklären das mit einer elektrischen Besonderheit des untersuchten Proteinabschnitts: mit ungewöhnlichen Dipol-Wechselwirkungen.

„Bei der Seidenproduktion der Webspinnen scheint die Evolution einen Weg gefunden zu haben, eine stark beschleunigte Assoziation von Proteinen auch in Gegenwart physiologischer Salzkonzentrationen zu ermöglichen“, sagt Neuweiler. Denn am Ende des Spinnkanals der Spinndrüse, wo die Seidenproteinfäden entstehen, sind Salze in unterschiedlicher Zusammensetzung vorhanden, die für den Spinnprozess eine Rolle spielen. Ihre genaue Funktion dort ist bislang noch unklar.

Die Würzburger Biotechnologen gehen der Salzresistenz jetzt weiter auf den Grund. Als nächstes wollen sie prüfen, ob das Phänomen auch bei anderen Spinnenseidenproteinen und in anderen Arten von Spinndrüsen auftritt. Spinnen haben in ihrem Hinterleib bis zu sieben solcher Drüsen, mit denen sie jeweils unterschiedliche Sorten von Fäden erzeugen.

aus Produktion Nr. 51-52, 2013