Am seidenen Spinnenfaden

Eine Kreuzspinne schießt ihre Fäden in den Wind

Die heimische Kreuzspinne sieht sehr markant aus, wenn sie mit ihrer auffälligen Zeichnung und dem prallen Hinterleib auf Beute lauert. Sie baut eines der schönsten und symmetrischsten Radnetze im Reich der Spinnen.

Architektonische Genauigkeit und die richtige Spannung, das muss die kleine Baumeisterin beim Netzbau beachten. Um Schönheit geht es ihr allerdings nicht. Es geht um den Jagderfolg. Denn nur ein stabiles Netz garantiert fette Beute. Dabei hängt viel vom ersten Faden ab. Er begründet die Statik für das ganze Netz. Um einen geeigneten Ankerplatz dafür zu finden, nutzt die Kreuzspinne den Wind. Sie schießt ihren ersten, oft meterlangen Netzfaden in die Luft. Trägt der Wind ihn zu einem benachbarten Ast, nutzt sie ihre Chance: Wie bei einem Lasso zieht sie am Faden, prüft, ob die Verankerung am anderen Ende am Ast hält und ob die Spannung stimmt. Der erste Spannfaden für das Netz ist installiert.

Das Spinnen kostet Energie

Dann geht es an die Aufbauarbeit. Viele Male rennt die Spinne auf dem Ast hin und her, produziert Fäden, spannt sie, verwirft sie wieder. Oft hält sie inne, macht eine Pause, rührt sich manchmal stundenlang nicht. Das Fadenspinnen kostet viel Kraft. Nicht selten frisst die Spinne deshalb einen nicht brauchbaren Faden wieder auf und gewinnt so Energie zurück, die sie für den Netzbau einsetzen kann. Zunächst spinnt sie die Fäden für den Rahmen. Immer wieder verstärkt sie sie mit neuen Fäden. Gerade der Rahmen muss viel aushalten, wenn das Netz nicht nur Wind und Wetter, sondern auch große Beutetiere aushalten soll. Die prallen mit vergleichbarer Wucht auf wie ein landender Düsenjet auf einem Flugzeugträger.

18 Meter Faden nonstop

Das Netz der Kreuzspinne hält großen Beanspruchungen stand

Als nächstes spinnt die Kreuzspinne die so genannten Speichen- oder Radialfäden. Wenn der Wind geht, nutzt sie wiederum ihren bewährten Fadenschuss. Ist es windstill, muss sie am Rahmen entlang laufen oder sich an den Astgabeln entlang hangeln. Bis zu sieben verschiedene Fadentypen kann die Spinne insgesamt herstellen, indem sie nur bestimmte Spinndrüsen benutzt. So sind die verschiedenen Fäden unterschiedlich elastisch und reißfest. Je enger die Spinne die Speichen anlegen kann, desto stabiler kann ihr Netz werden. Von der Mitte aus, der so genannten Nabe, baut sie zunächst eine grobe, rund laufende Hilfsspirale nach außen, an der sie sich beim Bau der Klebespirale, entlang hangeln kann. Unaufhörlich läuft die Kreuzspinne im Kreis herum, bis sie die Mitte des Netzes wieder erreicht hat. Das ist der Ort, an dem sie auf ihre Beute lauern wird. Während sie vorher immer wieder Pausen eingelegt hat, hält sie beim Bau der Spirale nicht inne, denn hierfür produziert sie nur einen einzigen Faden. Würde sie immer wieder ansetzen, wäre das Netz längst nicht so stabil. Um die 18 Meter lang kann dieser Spiralfaden lang werden. Für die äußere Spirale hat sie noch einen zusätzlichen Trick: Sie produziert in ihren Spinndrüsen eine klebrige Substanz und umhüllt die Fäden damit. So bleiben Fliegen, Käfer und Falter hängen und können sich kaum mehr befreien, wenn sie erst einmal im Netz gelandet sind.

Nicht ohne meinen Faden

Ob sie fällt oder sich hinunterlässt: ihr Abseilfaden hält

Spinnenfäden sind extrem dünn – bei der Kreuzspinne haben sie je nach Größe und Alter der Tiere nur einen Durchmesser von einem Tausendstel Millimeter. Eigentlich wäre das Gespinst daher mit bloßem Auge nicht zu erkennen. Dass man die Netze dennoch sehen kann, erklären Spinnenforscher damit, dass die Fäden das Licht reflektieren. Der Effekt ähnelt dem Sinneseindruck von Sternen, die die Menschen auch als größer und als kreisrund wahrnehmen.

Ohne ihren Faden ist die Kreuzspinne niemals unterwegs. Sie produziert ihn erst in dem Moment, in dem sie sich abseilt. Das geht in Windeseile. Der Abseilfaden ist ein lebenswichtiges Prinzip. Verschätzt sich die Spinne an einem Ast und stürzt ab, fängt er sie auf.

Supermaterial Spinnenseide

Offensichtlich sind die hauchdünnen Fäden also auch sehr stabil – wie stabil, haben Spinnenforscher untersucht. Um den Faden der Spinne zu analysieren, wurden Spinnen regelrecht gemolken: Man fixierte die Tiere und drehte ihren Faden auf eine Rolle auf. Dafür herhalten musste die Seidenspinne Nephila, weil sie mit ihren vier bis fünf Zentimetern recht groß ist und stabile Netze baut.

In Belastungstests dehnten die Wissenschaftler dann die Spinnenseide bis zum Zerreißen. Die Ergebnisse zeigten: Spinnenseide ist einer der dehnbarsten, reißfestesten und stabilsten Fäden, die es überhaupt gibt. Rechnet man die Dicke etwa auf die eines Stahlseiles hoch und berechnet die Energiemenge, die man braucht, um beides zu zerreißen, so ist Spinnenseide bis zu fünf Mal fester als Stahl, obwohl sie im Durchschnitt zehn Mal dünner ist als ein Haar. Und dabei ist sie noch viel elastischer, man kann sie um das Dreifache ihrer Länge dehnen, bevor sie reißt, länger als einen Nylonfaden – ein wahres Supermaterial.

Künstliche Spinnenseide

Genforscher haben den genetischen Code des Spinneneiweiss analysiert

Wer will ein solches Material nicht in Händen halten? Weltweit machten sich Forscher an die Arbeit. Schnell merkte man, dass man auf die Hilfe der Spinnen zur Gewinnung des Materials nicht zählen kann. Denn Spinnen sind kannibalistisch veranlagt – würde man sie in Gruppen halten, würden sie sich bald gegenseitig auffressen. Aus Platzgründen wäre aber eine Spinnenfarm mit Millionen von Einzelterrarien unmöglich.

Wissenschaftler versuchten also die Spinnenseide künstlich herzustellen, dazu brauchten sie die Gentechnik. Genforscher untersuchten die Erbsubstanz der Spinnen und analysierten den genetischen Code von den Teilen der DNA, die für die Produktion von Spinnenseide zuständig ist. Die Wissenschaftler planten, diese Spinnengene in andere Tiere einzuschleusen, die dann die begehrten Seidenproteine herstellen würden. Das Prinzip, anderen Lebewesen Teile von fremder Erbinformation einzupflanzen ist nicht ganz ungewöhnlich und wird in der biotechnischen Forschung angewandt, um etwa Impfstoffe oder Insulin produzieren zu lassen.

Alle spinnen, Ziegen, Kartoffeln und Tabak

Die Suche nach geeigneten Wirten verlief quer durch das Tier- und Pflanzenreich. Genetisch veränderte Ziegen mussten ebenso als Seidenproduzentenherhalten wie die in der Biotechnologie häufig verwendeten Kartoffel- und Tabakpflanzen. Das Seidenprotein wurde in allen Fällen nachgewiesen, doch nie kam ein so filigraner und stabiler Faden zustande, wie ihn die Spinnen produzieren. Das stellte die Forscher vor große Schwierigkeiten. Die gentechnisch erzeugten Fäden fielen in sich zusammen, waren zu dick oder hatten eine falsche Konsistenz. Ein Plan nach dem anderen scheiterte. Erst beim Verfahren, Darmbakterien das Spinneneiweiß produzieren zu lassen, zeichnete sich ein Fortschritt ab. Die Biotechnologen, die daran arbeiteten, erkannten zudem ein entscheidendes Prinzip des Fadens: Weil die Spinne den Faden nicht herauspresst, sondern ihn mit ihren Beinen herauszieht, wird er so dünn und bleibt doch in seiner Struktur so stabil. So versuchten die Forscher, den Faden im Prototyp ihrer Spinnmaschine herauszuziehen und erhielten endlich Fäden, die zumindest genauso dünn und zu 90 Prozent so reißfest sind wie der Abseilfaden der Spinne. Allerdings waren die so produzierten Fäden nur wenige Zentimeter lang. Bislang gibt es nur Prototypen. Von der industriellen Fertigung ist die Forschung noch weit entfernt.