Synthetische Fasern sind immer ein Kompromiss: Entweder sind sie reißfest oder elastisch. Forschende haben jetzt ein natürliches Vorbild gefunden, das es besser kann: Die Kescherspinne (Deinopidae). „Wir haben bei dieser Spinnenart ein bisher unbekanntes Strukturprinzip entdeckt: Ihre Fäden sind außergewöhnlich reißfest und zugleich elastisch“, sagt Jonas Wolff vom Zoologischen Institut der Universität Greifswald dem Evangelischen Pressedienst (epd). Mithilfe der neuen Erkenntnisse sollen in der Materialwissenschaft künftig neue synthetische Hochleistungsfasern entwickelt werden.
An der Studie im Rahmen des EU-geförderten Projekts „SuPerSilk“ waren die Uni Greifswald, die Universität Bonn und das Naturkundemuseum Buenos Aires beteiligt. „Unsere Material- und Verhaltensanalysen haben gezeigt, dass die Kescherspinne die Eigenschaft ihrer Fäden mithilfe ihrer Drüsen und Bewegung beeinflusst und dabei eine enorme Elastizität mit Widerstandskraft kombinieren kann“, erklärt der 39-Jährige. Für das EU-Projekt hat er in den vergangenen drei Jahren rund 600 unterschiedliche Spinnenfäden untersucht.
Die Kescherspinne, die im Durchmesser etwa zehn Zentimeter groß ist und in tropischen oder subtropischen Regionen lebt, sei besonders faszinierend: „Sie verlässt sich nicht auf eine passive Falle, sondern hält zwischen ihren vorderen Beinen ein klebriges Netz bereit, das sie blitzschnell auf ihre Beute wirft“, sagt der Biologe, der seit rund zehn Jahren über das Material Spinnenseide forscht.
Um den schnellen Netzwurf zu ermöglichen, sei der Fangfaden zunächst weich und formbar. Wolff: „Sobald er jedoch gedehnt wird, werden seine mikrostrukturellen Schlaufen gestreckt und das Material widerstandsfähig, damit es die Beute halten kann.“ Der Faden sei gleichzeitig elastisch und reißfest. Materialtests bestätigen die Beobachtung: Die gekräuselten Fangfäden konnten bis zu 150 Prozent gedehnt werden, während die linearen, äußeren Fäden des Spinnennetzes bereits bei einer 20-prozentigen Dehnung gerissen sind.
Mithilfe von Hochgeschwindigkeitsaufnahmen und hochauflösender Elektronenmikroskopie analysierte das Forschungsteam sowohl die Dynamik des Netzwurfs als auch die Struktur der Proteinfäden. „Wir haben entdeckt, dass der Fangfaden im Inneren einen elastischen Kern besitzt, an welchen die Spinne gekräuselte Fasern anheftet.“ Diese Fäden würden durch spezielle Bewegungen der sogenannten Spinnwarzen am Hinterleib produziert. „Durch ihre Struktur sind die Fangfäden sehr dehnbar“, sagt der Biologe.
Für die Materialwissenschaft eröffne die Entdeckung dieser speziellen Fadenstruktur neue Perspektiven. Wolff: „Inspiriert von der Spinnenstrategie könnten künftig synthetische Hochleistungsfasern entstehen, die zugleich flexibel und strapazierfähig sind.“