Vorbild für Technik: Spinnen jagen mit Nanofasern

Mit Fangfaeden von Uloborus Plumipes aus der Gattung der Federfußspinnen bedeckte Fruchtfliege

Cribellate Spinnen verarbeiten Seide zu komplexen Geweben und legen Kleber auf ihre Fäden im Gegensatz zu den meisten anderen Spinnen. Sie verknüpfen dazu bis zu 40.000 Nanofasern. Der Faden ist dann vollständig trocken und dennoch klebrig. Diese Fähigkeit zur Verarbeitung von Nanofasern ist sowohl im Tierreich als auch in technischen Entwicklungsprozessen einzigartig.

Die Arbeitsgruppe „Entwicklungsbiologie und Morphologie der Tiere“ der RWTH Aachen hat nun eine Studie zur biologischen Funktion der Fäden cribellater Spinnen veröffentlicht. In dem Projekt untersuchen die Wissenschaftler, wie verschiedene der Spinnen ihre Fäden herstellen. Perspektivisch könnten die dabei angewandten Prinzipien biomimetisch auf technische Prozesse transferiert werden.

Die Aachener Forscher und ihre Kooperationspartner haben  gezeigt, dass die Seide cribellater Spinnen in einer bisher unbekannten Weise an Insekten haftet. Die einzelnen Nanofasern waren nicht mehr zu erkennen, sondern in ein Fluid gehüllt, sobald ein Insekt das Netz berührte. Die Analyse des Fluids zeigte: Es beinhaltet dieselben Chemikalien wie das Wachs, das Insekten auf ihren Chitinpanzern einsetzen, um sich vor Verdunstung zu schützen. Bei Kontakt eines Insektes mit dem Netz werden die wachsartigen Chemikalien des Chitinpanzers von den wollartigen Nanofasern aufgesaugt – der leichte Seidenfaden verwandelt sich in ein festes Gefüge.

Prinzip eines faserverstärkten Kunststoffs

„Das Resultat dieser Adhäsion ähnelt dem Prinzip eines faserverstärkten Kunststoffs. Die Beute verstärkt ihr Gefängnis also selber“, sagt Dr. Joel, Leiterin des Projekts.

In der Forschung geht man davon aus, dass zu einem früheren Zeitpunkt der Evolution alle Spinnen cribellat waren. Heutzutage gibt es allerdings mehr ecribellate Spinnen – sie verfügen nicht über die Fähigkeit der Nanofaser-Einbettung, sondern produzieren einen extra Kleber.

Die Ursache dieser Entwicklung ist Gegenstand vieler Forschungen und wird durch den neu beschriebenen Adhäsionsmechanismus der Aachener Forscher nachvollziehbar. Dr. Joel: „Es besteht die Theorie, dass ein hoher Evolutionsdruck auf Insekten durch cribellate Spinnen dazu geführt hat, dass nur Insekten überlebt haben, deren Chitinpanzer nicht mit den Spinnenfäden reagierte. Wir vermuten, dass dadurch das Adhäsionsprinzip außer Kraft gesetzt wurde, wodurch Spinnen als Resultat Fäden herstellen mussten, die selber kleben können.“

Bild: Hana Adamova / Mit Fangfäden von Uloborus Plumipes aus der Gattung der Federfußspinnen bedeckte Fruchtfliege.