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Spinnenseide - High-Tech-Garn - Referat
Spinnenseide - High-Tech-Garn
Zerbrechlich und klebrig wehen Spinnennetze im Wind. Ihre Zartheit täuscht. Denn das Baumaterial, die Spinnenseide, ist reißfester als Stahl und dehnbarer als Nylon. Keine Kunstfaser besitzt beide Eigenschaften zugleich. Da Spinnen den Wunderfaden in Gefangenschaft nur in sehr geringer Menge produzieren, stellen ihn Forscher nun künstlich her – und zwar in Tabakpflanzen. Dort vermehrt sich das Eiweiß von selbst. Gelingt es den Wissenschaftlern eines Tages, aus der flüssigen Masse einen richtigen Faden zu spinnen, können ihn Textilfirmen zu kugelsicheren Westen oder federleichten Helmen verarbeiten.
Filigrane Fallen
Spinnennetze sind Wohnung, Speisekammer und Brutstätte zugleich. Sie dürfen nicht so dünn sein, dass sie bei einem anfliegenden Insekt reißen. Und müssen filigran genug sein, um das Vibrieren der Beute im Netz zu melden. An der Art der Schwingungen erkennt die Spinne, ob es sich um einen Geschlechtspartner oder um ein fremdes Insekt handelt.
Die Seide der Webspinnen
Nur die echten Spinnen, oder auch Webspinnen genannt, produzieren Spinnenseide. Mit ihr bauen die Achtbeiner meist morgens ihr Netz. Tagsüber warten sie auf Beute, um das Insekt samt Netz in der Nacht wieder aufzufressen. Den Seidenfaden produzieren sie in Drüsen, die in ihrem Hinterleib sitzen. Je nach Spinnen-Art besitzen die Gliederfüßer zwischen einer und sieben Drüsen. Jeder Faden, der daraus gesponnen wird, unterscheidet sich in Dicke, Struktur und chemischer Beschaffenheit. Die Spinnen selbst können den Durchmesser der Seide regulieren, wobei größere Tiere meist auch dickere Fäden ausscheiden. Spinnenseide hat einen Durchmesser von nur 0,0005 bis 0,005 Millimetern, ein blondes Haar dagegen 0,1 Millimeter Dicke.
Reißfest und geschmeidig zugleich
Sobald die Seide aus der Drüse austritt, wird sie zu einem festen und gleichzeitig elastischen Faden, der stabiler als Nylon ist. Das geschieht durch einen einfachen Trick im Körper: Sobald die Spinne das Drüsensekret durch ihre Drüsenöffnung presst, verbinden sich die Molekülketten der Flüssigkeit zu winzigen Kristallen. Dadurch formt sich ein fester Faden, der durch Zuckermoleküle auf der Oberfläche dennoch elastisch bleibt. Er lässt sich fast um ein Drittel seiner Länge dehnen. Alle Spinnenseidenarten sind trotz ihrer Geschmeidigkeit eher trockene Fäden, die durch einen dünnen Ölmantel gegen Wasser geschützt sind. Nur die Fangseide, in der die Beute hängen bleibt, ist feucht und klebrig. Einige Fäden sind besonders reißfest, da sie von einem zweiten Faden umwickelt sind oder von einem klebenden Sekret der Spinne zusätzlich zusammengehalten werden. Aufgrund ihrer Stabilität knüpfen viele Südseevölker aus Spinnenseide sogar Fischernetze.
Kostbare Kunstwerke
Einige Spinnennetze sehen wie chaotische Fadengewirre aus, andere wie symmetrische Kunstwerke. Jede Spinnenart webt einen anderen Netztyp. Zu den praktischen Fadenteppichen zählt das Deckennetz der Zwergspinne. Es ist wie ein Baldachin geformt und zwischen Ästen von Bäumen gespannt. Die Spinne selbst lauert unter dem selbstgebauten „Dach“ auf seine Beute. Eher einer Röhre ähnelt das Netz der Labyrinth-, oder Grasspinne: Das etwa zehn Zentimeter lange Gebilde dient auch als Winterquartier für den Nachwuchs. Ebenso abstrakt wirken die nur zwei Zentimeter großen Scheibennetze. Um ein Vielfaches vergrößert, gleicht ihre Form dem Dach des Münchner Olympiastadions.
Die besten Fallen: Radnetze
Mit relativ wenig Fadenmenge bildet das Radnetz eine optimale Fangfläche. Es sieht wie das Laufrad eines Fahrrads aus. Um es zu weben, braucht eine Kreuzspinne nur eine halbe Stunde. Als erstes spinnt sie dafür einen Faden, der in der Luft baumelt, bis er schließlich an einer Pflanze hängen bleibt. Dann wandert die Spinne zu diesem Angelpunkt, kehrt wieder zurück, wiederholt das mehrmals und produziert dabei immer neue Fäden, bis ein stabiler Seidenstrang entsteht. Einen Faden durchtrennt sie und seilt sich zu einem dritten Punkt ab. Vor dort wandert sie zur Mitte des Netzes, der Nabe, und zieht weitere Radien, die wie Speichen an einem Fahrrad angeordnet sind. Dann webt sie von innen nach außen die spiralenförmige Hilfsspirale, frisst sie wieder auf, um gegenläufig vom Rand zur Mitte die kreisförmige Fangspirale zu spinnen.
In den Fäden der Fangspirale
Die Fangspirale webt die Spinne mit der Fangseide, die klebrig und haltbar genug ist, um anfliegende Insekten zu stoppen und gleichzeitig elastisch, um bei heftigen Windstößen mitzuschwingen. Während normale Fangseide lange braucht, um sich nach einer Dehnung wieder zu straffen, kann sich die Fangseide der Kreuzspinne in kürzester Zeit auf ein Hunderstel ihrer ursprünglichen Länge zusammenschnurren
Wenn Biologen spinnen
Moderne Kunstfasern sind entweder reißfest oder elastisch. Spinnenseide vereint beide Eigenschaften. Sie ist fester als Stahl und gleichzeitig dehnbarer als Nylon, zudem wasserfest und für Kälte unempfindlich. Aus ihrem Faden ließen sich kugelsichere Westen, leichte Helme und robuste Fallschirmseile anfertigen. Doch das Naturprodukt ist Mangelware und in Laboren produzieren Spinnen nur sehr wenig Seide.
Spinnenseide aus Tabakpflanzen
Nun ist es Forschern am Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung in Gatersleben gelungen, Spinnenseide künstlich herzustellen – aus Tabakpflanzen. Hilfsmittel ihrer Arbeit sind Agrobakterien. Die Bakterien verursachen normalerweise bei Pflanzen Tumore, indem sie einen Teil ihrer gefährlichen DNA in die Gewächse einschleusen. Der Trick: Für die Spinnenseidenproduktion haben die Wissenschaftler die DNA der Bakterien entnommen und in das Gen eingebaut, das bei Spinnen für die Seidenproduktion zuständig ist. Die Folge: Das Agrobakterium infizierte die Pflanze. Doch anstelle eines Tumors wuchsen in ihr Spinnenseiden-Proteine.
Um die Eiweiße anschließend aus der Pflanze zu gewinnen, wurden die Blätter grob zerkleinert und in flüssige und feste Bestandteile getrennt. Der flüssige Teil wurde gekocht. Das Pflanzen-Protein verklumpte zu Flocken. Da es wasserlöslich und extrem hitzebeständig ist, überstand es die hohen Temperaturen und blieb in der Lösung zurück. Das Thüringische Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung versucht nun, aus der Eiweiß-Masse eine verwendbaren Faden zu spinnen.
Quelle(n) für dieses Referat: -Internet
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