Begehrtes Material

Dem Geheimnis der Spinnenfäden auf der Spur

Spinnenfäden sind extrem elastisch und trotzdem reissfest. Forscher des Heidelberger Instituts für Theoretische Studien (HITS) sind dem Geheimnis dieser Naturfaser ein Stück näher gekommen.
Spinnen produzieren eine unverwüstliche Naturfaser, deren Geheimnis jetzt Forscher lüften – mit Hilfe einer Computersimulation, schreibt das Magazin «Der Spiegel». Das Modell könnte helfen, das begehrte Material künstlich nachzuahmen.

Noch nicht entschlüsselt

Seit jeher versuchen Forscher wie Unternehmer, die unverwüstliche Naturfaser zu kopieren. «Die Eigenschaften von Spinnseide nachzuahmen, galt viele Jahre lang als Heiliger Gral der Materialforschung», sagte einmal Jeffrey Turner. Dem ehemaligen Chef einer kanadischen Biotech-Firma war es mit Hilfe von Gentechnik gelungen, künstliche Seidenproteine herzustellen und diese zu Spinnenfäden zu verarbeiten. Seinen Durchbruch veröffentlichte er seinerzeit im Wissenschaftsmagazin "Science".

Doch trotz solcher und zahlreicher anderer wissenschaftlicher Erfolgsmeldungen ist die Spinne uns noch um Längen voraus. Immer noch arbeiten Materialforscher weltweit emsig daran, einen künstlichen Spinnenfaden herzustellen, der dem Original aus der Natur möglichst nahe kommt. Von einem serienreifen Produktionsverfahren ist man aber noch weit entfernt.

Einen Schritt weiter

Jetzt sind Forscher um Frauke Gräter vom Heidelberger Institut für Theoretische Studien (HITS) dem Geheimnis dieser Naturfaser immerhin noch ein Stück näher gekommen: Wie im «Biophysical Journal» nachzulesen ist, sind sie mit Hilfe von Computermodellen hinter das molekulare Geheimnis der Zähigkeit von Spinnenfäden gekommen.

Verknüpfung entscheidend

Die Forscher simulierten am Computer die Zusammensetzung der Spinnenseide. Sie kamen zu dem Ergebnis, dass eine scheibenartige Anordnung der weichen Einheiten und der geordneten Strukturen hintereinander zu besseren Ergebnissen führt, als eine zufällige oder parallele Anordnung. Daraus lassen sich Modelle entwickeln, wie man die extrem elastische und reissfeste Faser nachbauen könnte.

«Die geordneten Strukturen kann man sich wie ein Gerüst mit Quer- und Längsbalken vorstellen, sie verknüpfen die unstrukturierten Einheiten», beschreibt die Forscherin Frauke Gräter das Prinzip. Bestünde die Spinnenseide nur aus den geordneten Strukturen wäre sie brüchig.

Kommentar:
Dazu fällt mir der Werbespruch ein: «Wer hat’s erfunden?»

Ist die Natur so viel cleverer als die Forscher? Liegt das Copyright für diese raffinierte Erfindung beim Schöpfer und ist es deshalb manchmal so schwierig, die Geheimnisse der Natur zu entschlüsseln?