Forscher in Bayreuth und Melbourne entdecken neue Art von Spinnennetz

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: Free‐standing 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

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Kontakt:

Prof. Dr. Thomas Scheibel

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Christian Wißler
Stv. Pressesprecher, Wissenschaftskommunikation
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