For­scher in Bay­reuth und Mel­bourne ent­decken neue Art von Spinnennetz

Symbolbild Bildung
Das ungewöhnliche multifunktionale Netz der im Südosten Australiens heimischen Spinnenart Saccodomus formivorus. Foto: Yeldem Koc.

Das unge­wöhn­li­che mul­ti­funk­tio­na­le Netz der im Süd­osten Austra­li­ens hei­mi­schen Spin­nen­art Sac­co­domus for­mi­vorus. Foto: Yeldem Koc.

Im Süd­osten Austra­li­ens, in New South Wales, sind sehr unge­wöhn­li­che Spin­nen hei­misch. Seit mehr als 150 Mil­lio­nen Jah­ren weben sie sack­för­mig aus­se­hen­de Net­ze und ver­wen­den die­se als eige­ne Behau­sung, als Schutz für ihre Eier und als Fal­le für die Beu­te. Ein For­schungs­team der Uni­ver­si­tät Bay­reuth, der Uni­ver­si­ty of Mel­bourne und des Austra­li­an Syn­chro­tron hat die unge­wöhn­li­che Struk­tur der von die­ser Spin­nen­art pro­du­zier­ten Sei­den­net­ze auf­ge­klärt. Die­se kom­ple­xe Struk­tur ver­leiht den Net­zen eine unge­wöhn­li­che mecha­ni­sche Sta­bi­li­tät. In der Zeit­schrift „Sci­en­ti­fic Reports“ stel­len die Wis­sen­schaft­ler ihre Ent­deckung vor.

Die Spin­nen­art mit dem latei­ni­schen Namen Sac­co­domus for­mi­vorus gehört der Fami­lie der Krab­ben­spin­nen an. Es han­delt sich um eine ende­mi­sche Art, die sich nie über ihre Lebens­räu­me im Süd­osten Austra­li­ens hin­aus ver­brei­tet hat. Weil ihre mul­ti­funk­tio­na­len und sehr form­sta­bi­len Net­ze wie Hum­mer­fang­kör­be aus­se­hen, wer­den die­se Spin­nen im Volks­mund auch „lob­ster pot spi­ders“ genannt. Inten­si­ve Syn­chro­tron­strah­lung ermög­lich­te jetzt Ein­blicke in die unge­wöhn­li­che Struk­tur und che­mi­sche Zusam­men­set­zung ihrer Sei­den­fä­den. Mikro­fa­sern mit einem Durch­mes­ser von etwa zwei bis vier Mikro­me­tern sind hier ein­ge­bet­tet in eine Poly­mer­ma­trix, die ihrer­seits aus sehr viel klei­ne­ren, in Längs­rich­tung ange­ord­ne­ten Fasern besteht. Die­se klei­ne­ren Sub­fa­sern ent­hal­ten ande­re mole­ku­la­re Bau­stei­ne als die grö­ße­ren Mikro­fa­sern und sind unge­fähr zehn­mal dün­ner als diese.

„Die Natur hat hier eine kom­ple­xe Struk­tur her­vor­ge­bracht, die auf den ersten Blick indu­stri­ell gefer­tig­ten Ver­bund­werk­stof­fen ähn­lich sieht. Bei wei­te­ren Unter­su­chun­gen der austra­li­schen Spin­nen­sei­den­fä­den hat sich aber her­aus­ge­stellt, dass ihre che­misch ver­schie­de­nen Kom­po­nen­ten mit ihren jewei­li­gen Eigen­schaf­ten gemein­sam zu gro­ßer Dehn­bar­keit und Zähig­keit bei­tra­gen und so eine hohe Wider­stands­fä­hig­keit erzeu­gen. Bei heu­ti­gen Ver­bund­werk­stof­fen sind es dage­gen haupt­säch­lich die in die Matrix ein­ge­las­se­nen Fasern, wel­che die jeweils gewünsch­ten Eigen­schaf­ten wie eine hohe Sta­bi­li­tät begrün­den“, erklärt Prof. Dr. Tho­mas Schei­bel, Inha­ber des Lehr­stuhls für Bio­ma­te­ria­li­en, der die For­schungs­ar­bei­ten an der Uni­ver­si­tät Bay­reuth gelei­tet hat.

„Bei ver­glei­chen­den Tests haben wir fest­ge­stellt, dass die Sei­den­fä­den der austra­li­schen Krab­ben­spin­nen­art eine viel höhe­re hori­zon­ta­le Ela­sti­zi­tät auf­wei­sen als die bereits sehr gut erforsch­ten Sei­den­fä­den bekann­ter Rad­netz­spin­nen, wie bei­spiels­wei­se der hei­mi­schen Gar­ten­kreuz­spin­ne. Zugleich hat die Ana­ly­se des Zusam­men­spiels der bei­den ver­schie­den­ar­ti­gen Fasern unser wis­sen­schaft­li­ches Ver­ständ­nis der Funk­ti­ons­wei­se von Spin­nen­sei­de gene­rell erwei­tert. Die ende­mi­sche Spin­nen­art in Austra­li­en bie­tet uns über­ra­schen­de Ein­blicke in die Werk­statt der Evo­lu­ti­on“, sagt Chri­sti­an Haynl, Dok­to­rand am Lehr­stuhl für Bio­ma­te­ria­li­en und Erst­au­tor der neu­en Studie.

Die jetzt ver­öf­fent­lich­ten For­schungs­er­geb­nis­se wären nicht mög­lich gewe­sen ohne die inten­si­ve Zusam­men­ar­beit mit den Teams an den bei­den austra­li­schen Part­ner­uni­ver­si­tä­ten: der Uni­ver­si­ty of Mel­bourne und der eben­falls in Mel­bourne ange­sie­del­ten Monash Uni­ver­si­ty, an die auch das Austra­li­an Syn­chro­tron ange­glie­dert ist. Die­se Koope­ra­ti­on ist ein­ge­bet­tet in ein vom Deut­schen Aka­de­mi­schen Aus­tausch­dienst (DAAD) geför­der­tes bila­te­ra­les Netz­werk in den Poly­mer­wis­sen­schaf­ten, das „Bay­reuth-Mel­bourne Poly­mer/­Col­lo­id-Net­work“. Prof. Dr. Tho­mas Schei­bel ist Spre­cher die­ses Netz­werks. „Enge Kon­tak­te und Koope­ra­tio­nen mit austra­li­schen Uni­ver­si­tä­ten und For­schungs­ein­rich­tun­gen bil­den seit vie­len Jah­ren einen Schwer­punkt in der Inter­na­tio­na­li­sie­rungs­stra­te­gie der Uni­ver­si­tät Bay­reuth. 2018 hat die Uni­ver­si­tät Bay­reuth ein Gate­way Office in Mel­bourne ein­ge­rich­tet, um den Aus­tausch auf allen Ebe­nen von For­schung und Leh­re wei­ter zu inten­si­vie­ren“, sagt Schei­bel. Als lang­jäh­ri­ger Vize­prä­si­dent der Uni­ver­si­tät Bay­reuth für den Bereich Inter­na­tio­na­li­sie­rung, Chan­cen­gleich­heit und Diver­si­tät hat er die­se Ent­wick­lung maß­geb­lich initi­iert und vorangetrieben.

Ver­öf­fent­li­chung:

Chri­sti­an Haynl, Jitra­porn Vong­svi­vut, Kai R. H. May­er, Hen­drik Bar­gel, Vanes­sa J. Neu­bau­er, Mark J. Tobin, Mark A. Elgar, Tho­mas Schei­bel: Freestan­ding spi­der silk webs of the tho­mis­id Sac­co­domus for­mi­vorus are made of com­po­si­tes com­pri­sing micro and sub­mi­cron fibers. Sci­en­ti­fic Reports (2020), DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-020–74469‑z