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Aufgedeckt: das Geheimnis der Spinnfäden

Spinnenseide ist elastisch wie Gummi oder wie Metallfedern. Spinnfäden können auf zwei unterschiedliche Arten elastisch sein. Je nachdem, wie der Faden molekular aufgebaut ist, kann er entweder die Eigenschaften einer Sprungfeder oder die eines Gummibandes aufweisen.


Die gummiartigen Eigenschaften machen den Faden temperaturempfindlich – bei höheren Temperaturen wird er dehnbarer, berichtet John Gosline von der University of British Columbia in Vancouver.

In seinen Experimenten untersuchte Gosline die Spinnfäden der Gartenkreuzspinne und der Goldenen Seidenspinne. Die Fäden der Goldenen Seidenspinne sind schon seit Längerem als besonders reißfest bekannt – sogar kleine Vögel verfangen sich manchmal in den Netzen. Daher sind Wissenschaftler bemüht, ihren Eigenschaften auf die Spur zu kommen. Besonders interessant sind hierbei die Fäden am Rande eines Netzes, da sie besonders stabil sind.

Spinnfäden bestehen hauptsächlich aus Eiweißen, die wiederum aus Ketten von sogenannten Aminosäuren aufgebaut sind. Beim Vergleich der Aminosäuren der Fäden von Gartenkreuzspinne und Goldener Seidenspinne bemerkte Gosline einen wesentlichen Unterschied: Die Aminosäure Prolin trat bei der Gartenkreuzspinne häufiger auf.

Bei trockenen Spinnfäden bewirkte der erhöhte Prolingehalt kaum einen Unterschied in den Eigenschaften. Anders sah es bei feuchten Fäden aus: Die Länge der Fäden der Gartenkreuzspinne schwankte je nach Feuchtigkeitsgehalt, und die Fäden der Goldenen Seidenspinne waren bis zu zehnmal steifer. Auch die Temperatur beeinflusste die Fäden der Gartenkreuzspinne stärker: wie ein Gummiband war sie bei höheren Temperaturen leichter dehnbar. Die Spinnseide der Goldenen Seidenspinne dagegen verhielt sich bei unterschiedlichen Temperaturen gleich, ähnlich wie eine Sprungfeder.

Der Eigenschaften der Fäden der Gartenkreuzspinne erklärt Gosline mit ihrem relativ hohen Prolinanteil von 16 Prozent. Prolin sei dafür bekannt, gut organisierte dreidimensionale Strukturen in einer Proteinkette durcheinander zu bringen. In den Fäden der Gartenkreuzspinne befindet es sich vor allem in den Verbindungsregionen zwischen kristallartigen Strukturen. Dadurch werden die Verbindungsstücke laut Gosline ungeordneter und flexibler.

Spinnfäden sind zum Teil stärker als Stahl oder Nylon. Forschung und Industrie sehen in dem Material viele mögliche Anwendungen für die Zukunft und versuchen deshalb, die Fäden auch künstlich im Labor herzustellen.

John Gosline (University of British Columbia, Vancouver): Journal of Experimental Biology, Bd. 211, S. 1937
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