Wirft die australische Kescherspinne ihr Netz aus, legt dieses sich blitzschnell und präzise wie einen Kescher auf ihre Beute – aber der Faden reißt nicht. Die Spinne löst damit ein Problem, an dem die Textilindustrie seit Jahren scheitert: Sie kombiniert Elastizität mit Reißfestigkeit. Wie macht sie das?
Die australische Kescherspinne spinnt ihre Fäden nicht nur, sie moduliert sie, und zwar aktiv.
- Mit ihren Spinnwarzen – kleinen Ausstülpungen am Hinterleib – verwandelt sie ihre Fangfäden in mikrostrukturelle Wunderwerke.
- Sie baut gezielt schleifenartige, gekräuselte Strukturen ein, die den Faden extrem dehnbar machen.
Bis zu 150 Prozent Dehnung hält er aus. Zum Vergleich: Ihre tragenden Rahmenfäden, die sie linear spinnt, reißen schon bei 20 Prozent Dehnung.
Die Spinne löst damit ein Problem, an dem die Textilindustrie seit Jahren scheitert: Sie kombiniert Elastizität mit Reißfestigkeit.
Materialeigenschaften: Forscher nehmen Faden "unter die Lupe"
Besonders faszinierte die Forschenden der Universität Greifswald, der Universität Bonn und dem Naturkundemuseum Buenos Aires eines: „Die Kescherspinne verlässt sich nicht auf eine passive Falle, sondern hält zwischen ihren vorderen Beinen ein klebriges Netz bereit, das sie blitzschnell auf ihre Beute wirft – für die Fäden ein elastischer Kraftakt, der uns neugierig machte, wie dieses Material aufgebaut ist“, erklärt Dr. Martín Ramírez, Mitautor der Studie vom Naturkundemuseum Buenos Aires.
Nahaufnahme: So sieht der Spinnfaden aus
Mithilfe von Hochgeschwindigkeitsaufnahmen und hochauflösender Elektronenmikroskopie analysierte das Forschungsteam sowohl die Dynamik des Netzwurfs als auch die Struktur der Fäden. Dabei entdeckten sie das bislang unbekannte Strukturprinzip: Der Fangfaden der Kescherspinne besitzt im Inneren eine elastische Proteinstruktur, die die Spinne durch Bewegung der obengenannten Spinnwarzen – kleine Ausstülpungen am Hinterleib – in eine schleifenartige und gekräuselte Mikrostruktur überführen kann. Dadurch verändern sich sowohl die Metastruktur des Fadens als auch seine Materialeigenschaften.
Besonders deutlich wird das im Vergleich mit anderen Fäden, beispielsweise den tragenden, äußeren Fäden des Netzrahmens, in welchem die Spinne auf ihre Beute lauert. Während diese eine lineare Struktur und damit starre, stabile Eigenschaften aufweisen, sind die Fangfäden hingegen mit einer gekräuselten, gewundenen Struktur versehen und dadurch sehr dehnbar.
„Um den schnellen Netzwurf zu ermöglichen, ist der Fangfaden zunächst weich und formbar“, führt Dr. Jonas Wolff vom Zoologischen Institut der Universität Greifswald aus. „Sobald er jedoch gedehnt wird, werden diese mikrostrukturellen Schlaufen gestreckt und machen das Material widerstandsfähig – es wird gleichzeitig elastisch und reißfest.“ Materialtests bestätigen diese Beobachtung: Die gekräuselten Fangfäden hielten Dehnungen von bis zu 150 Prozent stand, während die linearen, äußeren Netzfäden bereits bei rund 20 Prozent rissen.
Faden der Spinne inspiriert die Industrie
Für die Materialwissenschaft eröffnet die Entdeckung dieser speziellen Fadenstruktur spannende Perspektiven. Inspiriert von der Spinnenstrategie könnten künftig synthetische Hochleistungsfasern entstehen, die zugleich flexibel und strapazierfähig sind – ohne den bisherigen Kompromiss zwischen Stabilität und Elastizität. Das von der EU geförderte Projekt SuPerSilk will nun von der Kescherspinne lernen und synthetische Fasern entwickeln, die genauso raffiniert sind.