Spinnenfäden entschlüsselt: Was Hightech-Fasern von der Natur lernen können

Was Spinnenfäden ihre außergewöhnliche Kombination aus Reißfestigkeit und Elastizität verleiht, untersuchten Forschende der Universität Greifswald in Kooperation mit Kolleginnen der Universität Bonn und dem Naturkundemuseum Buenos Aires. Durch detaillierte Material- und Verhaltensanalysen konnte das Team nachweisen, dass die Kescherspinne in der Lage ist, ihre Fäden mikrostrukturell zu modulieren. Diese Fähigkeit ermöglicht es ihr, extreme Dehnbarkeit mit hoher Widerstandskraft zu vereinen – eine Erkenntnis, die wegweisende Impulse für die industrielle Produktion synthetischer Fasern liefern könnte.

Bisher stellt die Entwicklung künstlicher Fasern die Technik vor ein Dilemma, da man meist einen Kompromiss zwischen Stabilität und Flexibilität eingehen muss. Die Arbeitsgruppe um Dr. Jonas Wolff strebt im Rahmen des EU-Projekts „SuPerSilk“ danach, diese Hürde zu überwinden, indem sie die natürlichen Mechanismen der Spinnen nutzt.

Ein besonderer Fokus liegt dabei auf der in den Tropen und Subtropen beheimateten Kescherspinne (Deinopidae). Ihr Jagdverhalten ist namensgebend und stellt höchste Anforderungen an das Material, wie Dr. Martín Ramírez erläutert: „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 – für die Fäden ein elastischer Kraftakt, der uns neugierig machte, wie dieses Material aufgebaut ist.“

Materialeigenschaften: Die richtige „Masche“ entscheidet

Das Forschungsteam untersuchte die Dynamik des Netzwurfs und die Beschaffenheit der Seide mithilfe von Hochgeschwindigkeitsaufnahmen sowie hochauflösender Elektronenmikroskopie. Dabei stießen die Wissenschaftler auf ein zuvor unbekanntes Strukturprinzip: Im Inneren des Fangfadens befindet sich eine elastische Proteinstruktur, die von der Spinne durch gezielte Bewegungen ihrer Spinnwarzen – kleiner Ausstülpungen am Hinterleib – in eine gekräuselte und schleifenartige Mikrostruktur geformt wird. Dieser Vorgang verändert sowohl die Metastruktur des Fadens als auch dessen grundlegende Materialeigenschaften maßgeblich.

Ein direkter Vergleich verdeutlicht diesen Unterschied: Während die stabilen Rahmenfäden, in denen die Spinne auf Beute lauert, eine lineare und damit starre Struktur aufweisen, sind die eigentlichen Fangfäden durch ihre gewundene Form extrem dehnbar. Dr. Jonas Wolff vom Zoologischen Institut der Universität Greifswald präzisiert diesen Mechanismus: „Um den schnellen Netzwurf zu ermöglichen, ist der Fangfaden zunächst weich und formbar. Sobald er jedoch gedehnt wird, werden diese mikrostrukturellen Schlaufen gestreckt und machen das Material widerstandsfähig – es wird gleichzeitig elastisch und reißfest.“

Diese Beobachtungen wurden durch Materialtests untermauert. Die Ergebnisse zeigen eine beeindruckende Diskrepanz in der Belastbarkeit: Während die linearen Außenfäden bereits bei einer Dehnung von etwa 20 Prozent rissen, hielten die gekräuselten Fangfäden einer Streckung von bis zu 150 Prozent stand.

Quelle

Universität Greifswald (01/2026)