Spinnen sind geschickte Ingenieure, die über erstaunliche Planungsfähigkeiten und ein Material verfügen, mit dem sie präzise strenge und funktionale Netze entwerfen können.
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Das Material - Spinnenseide - hat chemische Eigenschaften, die es glänzend, stark und leicht machen. Es ist stärker als Stahl und hat eine beeindruckende Zugfestigkeit, was bedeutet, dass es viel gedehnt werden kann, bevor es reißt. Wissenschaftler haben jahrzehntelang versucht, genau zu entschlüsseln, was der Seide sowohl Festigkeit als auch Elastizität verleiht. Bisher haben sie jedoch nur Hinweise gefunden.
Jede einzelne Spinne kann bis zu sieben verschiedene Arten von Seide herstellen, am häufigsten jedoch vier bis fünf Arten, sagt Jonathan Coddington, Direktor der Global Genome Initiative und leitender Wissenschaftler am Smithsonian National Museum of Natural History.
Spinnen nutzen ihre Seide für verschiedene Zwecke, einschließlich des Webbuildings. Diese Vielfalt ist nicht schwer vorstellbar, da die Erde laut dem World Spider Catalog 45.749 Spinnenarten beherbergt. Die Zahl ändert sich ständig mit der häufigen Entdeckung neuer Arten.
Warum baue ich Netze? Sie dienen als "ziemlich viel Angriff und Verteidigung", sagt Coddington. "Wenn Sie in einem Web leben, wird es eine defensive Struktur sein", sagt er und bemerkt, dass Vibrationen in den Strängen die Spinnen auf Raubtiere aufmerksam machen können. Netze werden auch verwendet, um Beute zu fangen, sagt Coddington, dessen Forschung sich zum Teil auf die Evolution und Taxonomie der Spinnen konzentriert hat.
Manchmal fressen Spinnen ihre eigenen Netze, wenn sie mit ihnen fertig sind, um den Seidenvorrat wieder aufzufüllen.
Die Spinnenseide besteht aus verbundenen Proteinketten, die sie stark machen, und aus nicht verbundenen Bereichen, die ihr Flexibilität verleihen. Es wird in inneren Drüsen produziert, geht von einer löslichen in eine gehärtete Form über und wird dann von den Spinndüsen am Bauch der Spinne zu Fasern gesponnen.
Die mehrfachen Spinndüsen und acht Beine der Spinnen sind praktisch für den Webaufbau. Die Architektur eines Webs ist sehr speziesspezifisch, sagt Coddington. "Wenn du mir ein Web zeigst, kann ich dir sagen, welche Spinne es gemacht hat", sagt er und fügt hinzu, dass Spinnen "eine Meinung dazu haben", wo sie ein Web machen werden. Einige könnten zu Hause in einem Pappbecher sein, während andere diesen Raum nicht berühren würden.
Das meiste Webbuilding findet im Schutz der Dunkelheit statt.
Die typische Kugelspinne (die Gruppe, die den Amerikanern am vertrautesten ist) wird ein planares Kugelnetz aufbauen, das an sieben Abspannleinen auf Blättern, Zweigen, Steinen, Telefonmasten oder anderen Oberflächen aufgehängt ist. An einem Blatt oder einem anderen Gegenstand hängend, muss die Spinne ihre Seide von diesem Punkt zu den anderen Oberflächen bringen.
Die Spinne zieht zunächst mit dem vierten Bein Seide aus einer Drüse. Das gegenüberliegende vierte Bein dient zum Herausziehen mehrerer Seidenfäden aus etwa 20 zusätzlichen Seidendrüsen, wodurch eine ballonartige Struktur entsteht. Die Spinne sitzt geduldig und weiß, dass irgendwann eine warme Brise den Ballon aufnimmt, der die erste Seidenschnur wegführt.
Schließlich bleibt der nachlaufende Seidenfaden des Ballons hängen - und wie ein Angler mit einem Fisch an der Leine kann die Spinne den Treffer spüren. Es zieht daran, um sicherzustellen, dass der Seidenstrang wirklich befestigt ist, zieht dann neue Seide heraus und befestigt den Strang an dem, worauf er liegt, und beginnt, den festgeklemmten Strang zu sammeln, wobei es sich selbst zum Endpunkt zieht und dabei neue Seide nach hinten legt es. Diese neue Seide ist die erste planare Linie. Die Spinne kann dies 20 Mal tun, wodurch ein Netzwerk aus trockenen (nicht klebrigen) Seidenlinien entsteht, die in alle Richtungen verlaufen.
Die Spinne muss dann bestimmen, welche dieser Linien sieben gute Befestigungspunkte darstellen - sie müssen sich in einer Ebene befinden und „sinnvoll um den Kreis verteilt sein, den das Netz einnehmen wird“, sagt Coddington. Die Spinne schneidet die 13 Linien ab, die sie nicht verwendet. "Jetzt, wo du die sieben Eigensinne hast, die du brauchst, musst du nicht mehr den Boden berühren, Blätter, Zweige, irgendetwas ... du bist in deiner eigenen, wohl solipsistischen Welt."
Dann beginnt die Spinne, ihr Netz zu spinnen, ein relativ einfacher und vorhersehbarer Vorgang. Es beginnt von außen und arbeitet sich nach innen vor, indem es Segment für Segment mit seinen Beinen verbindet, konzentrische Kreise bildet und mit einer zentralen Spirale aus klebriger Seide endet, die die dringend benötigte Beute einfängt - all die Energie, die in die Erschöpfung der Eiweißvorräte des Webs investiert wird.
Das klebrige Zeug macht die Beute nur bewegungsunfähig. Der Coup de Grâce kommt aus den Kiefern der Spinne. "Die meisten Spinnen greifen mit den Zähnen an", sagt Coddington. „Sie haben sich einfach reingelegt und das Ding zu Tode gebissen.“ Dies ist jedoch ein riskantes Unterfangen, da die Beute möglicherweise nicht ganz feststeckt.
Einige Familien von Spinnen haben eine alternative Angriffsart entwickelt: den Seidenwickelangriff. Diese Spinnen legten einen Strang klebriger Seide über den Boden. Wenn ein Insekt überquert, alarmiert die Vibration die Spinne, die dann angreift, klebrige, starke Seidenfäden um das Insekt wirbelt und es einwickelt, bis es vollständig immobilisiert ist. Die Spinne zieht dann für den Todesbiss ein. In der Spinnenwelt ist dies eher eine Seltenheit als eine Regel.
Viele Forscher untersuchen das Verhalten von Spinnen und Spinnenseide in der Hoffnung, dass sie das Material eines Tages züchten oder es möglicherweise gentechnisch vervielfältigen können. Die Seide könnte zum Beispiel verwendet werden, um die Festigkeit von Körperschutz zu erhöhen oder Hauttransplantationen zu erzeugen. "Das wäre eine großartige Sache für die Menschheit", sagt Coddington.
Eine Handvoll Unternehmen investieren derzeit in Spinnenseide, darunter Ann Arbor, das in Michigan ansässige Unternehmen Kraig Biocraft Laboratories, ein schwedisches Biotech-Unternehmen, Spiber Technologies, und ein deutsches Unternehmen, AMSilk, das angeblich ein spinnenähnliches Protein gentechnisch verändert hat Seide, die derzeit in Shampoos und anderen Kosmetika verwendet wird.
Sie sind an der Reihe, Smithsonian zu fragen.
