Schon seit geraumer Zeit sehen sich Biotechnologen mit der Herausforderung konfrontiert, Spinnenf\u00e4den oder Muschelseide labortechnisch zu produzieren – gelten diese doch bez\u00fcglich Stabilit\u00e4t als organische Analoge zu Stahlseilen und verf\u00fcgen gleichzeitig \u00fcber eine ungeahnte Elastizit\u00e4t.<\/b><\/p>\n
Sieben verschiedene Seiden verarbeitet allein die Gartenkreuzspinne. So braucht sie f\u00fcr die Rahmenkonstruktion ihres Netzes ein besonders rei\u00dffestes Material, wobei der Mittelteil in seiner Elastizit\u00e4t an ein Trampolin erinnert. Selbst gro\u00dfe Insekten k\u00f6nnen hier keinen Schaden anrichten. Einen konservierenden, klebrigen Faden verarbeitet die Spinne um die Beute, damit sie m\u00f6glichst lange frisch bleibt. Ihren Abseilfaden indes vermag sie mit einer zementartigen Paste am Boden zu fixieren.<\/p>\n
“Diese Spinnenseiden haben au\u00dfergew\u00f6hnliche Eigenschaften, die mit keiner Kunstfaser erreicht werden”, wei\u00df Thomas Scheibel, Biotechnologe an der Technischen Universit\u00e4t M\u00fcnchen<\/a>. Historische Nachweise belegen den Menschen der Antike bereits den Gebrauch von Spinnen-, Muschel- oder Raupenseiden f\u00fcr die Herstellung von Fischnetzen oder zur Wundabdeckung. <\/p>\n Da sich die Gewinnung dieser extrem belastbaren Garne in gro\u00dfem Ma\u00dfstab nicht wie z.B. bei Raupen \u00fcber Terrarien-Haltung realisieren l\u00e4sst , zeigt sich die Biotechnologie als wissenschaftlich viel versprechende Alternative.<\/p>\n So entschl\u00fcsselt Scheibel zun\u00e4chst die genetischen Baupl\u00e4ne der verschiedenen Spinnenseiden und setzt diese in die extrem manipulierbaren Kolibakterien ein. Die Bakterien werden somit zur Biofabrik f\u00fcr Spinnenf\u00e4den modifiziert. Ern\u00e4hrt man die Mikroorganismen mit Zucker, liefern sie im Gegenzug die Seide.<\/p>\n Spinnenseide in Airbags und kugelsicheren Westen<\/b><\/p>\n Die trampolinartige Fangspiralseide der Gartenkreuzspinne wird beispielsweise von einem einzelnen Gen gesteuert, die Codierung f\u00fcr den Abseilfaden ben\u00f6tigt indes zwei Gene. Jedes Gen beinhaltet das Rezept f\u00fcr ein Protein. Aus diesen Proteinen entsteht im Hinterleib der Spinne die eigentliche Seide. <\/p>\n “Die beiden Gene f\u00fcr den Abseilfaden haben wir erfolgreich in die Bakterien verpflanzt”, erl\u00e4utert Scheibel. “Bei diesem Zweikomponentensystem k\u00f6nnen wir genau steuern, wann ein Faden entsteht, indem wir festlegen, wann sich die beiden Eiwei\u00dfe mischen. Es ist wie mit einem Kleber: Der darf auch erst fest werden, wenn er aus der Flasche herausgedr\u00fcckt wird.”<\/p>\n Inzwischen haben die M\u00fcnchner Forscher eine Spinnd\u00fcsenapparatur entwickelt, aus der sich t\u00e4glich einige Meter eines solchen Abseilfadens entnehmen l\u00e4sst. Der Faden kommt an die mechanischen Eigenschaften des Naturmaterials immerhin zu 95 Prozent heran. Seine Dehnf\u00e4higkeit reicht bis zur dreifachen L\u00e4nge bei einer gleichzeitigen Festigkeit wie Stahl. Mit einem Geflecht von Daumenst\u00e4rke lie\u00dfe sich problemlos ein Flugzeug anheben. “Er lie\u00dfe sich zu kugelsicheren Westen verarbeiten oder zu einem neuen Gewebe f\u00fcr Airbags”, ist Scheibel \u00fcberzeugt. <\/p>\n Zellulose macht es vor<\/b><\/p>\n Da das Garn sowohl antiseptisch als auch antiallergen ist, w\u00e4re eine Verwendung f\u00fcr Wundauflagen oder als chirurgisches Nahtmaterial denkbar. Speziell die Medizintechnik b\u00f6te ein weitreichendes Anwendungsspektrum. <\/p>\n An der Universit\u00e4t Jena<\/a> produzieren Bakterien bereits ein kuschelweiches Vlies aus Zellulose, das f\u00fcr Wundauflagen oder auch k\u00fcnstliche Blutgef\u00e4\u00dfe genutzt werden soll. Durch reichliche Wasserspeicherung im Netzwerk der filigranen F\u00e4den beruhigt es die empfindsame Haut von Allergikern. “Die Bakterien stellen sehr reine Fasern her. Sie sind viel sauberer als die Zellulose, die wir heute aus Holz gewinnen”, so Dieter Klemm, Chemiker an der Friedrich-Schiller Universit\u00e4t Jena.<\/p>\n Die Rei\u00dffestigkeit dieser so genannten Nanozellulose reizte das Unternehmen Sony zur Testung als Lautsprechermembranen und das Bakterien-Produkt hielt dem extremen Druck lauter Rock- oder Disco-Musik bestens stand. “\u00dcberall auf der Welt versuchen Firmen und Uni-Forscher, die Bakterien dazu zu bringen, gro\u00dfe Mengen Zellulose zu erzeugen. Wem das gelingt, dem er\u00f6ffnet sich ein Milliardenmarkt”, ist Klemm \u00fcberzeugt. <\/p>\n Klemms Bakterienstamm Gluconacetobacter xylinus<\/i> stellt im Labor bereits eifrig Nano-Zellulose her. Dabei ist nur zu beachten, dass die Mikroorganismen keinesfalls gesch\u00fcttelt oder ger\u00fchrt werden, denn dann ver\u00e4ndern sich ihre Eigenschaften. (Vgl. Meldung vom 2006-02-07<\/a>.)<\/p>\n Muschelf\u00e4den aus B\u00e4ckerhefe<\/b><\/p>\n “Es ist f\u00fcr uns die gr\u00f6\u00dfte Herausforderung, Mikroben dazu zu bringen, die Rohstoffe f\u00fcr die Fasern zu erzeugen”, erkl\u00e4rt Wissenschaftler Scheibel. Oft vergehen viele Jahre, bis ein passender Einzeller gefunden ist. <\/p>\n Die Heftf\u00e4den der Miesmuschel sind hierf\u00fcr ein Beispiel. Das Material klebt einerseits die Muschel fest an die Felsen, d\u00e4mpft andererseits durch entsprechende Elastizit\u00e4t aber die Wucht der Wellen, damit die Muschel nicht am Stein zerschmettert wird. “Das ist ein unglaubliches Material, das Ebbe und Flut, sengender Sonne und eisigem Wasser trotzt”, sagt Scheibel. <\/p>\n Erst j\u00fcngst fand er einen Weg, die Muschelseide aus B\u00e4ckerhefe zu gewinnen. Ob in der Zukunft Zelte oder Segel mit Hilfe von Muschelgarn Wind und Wetter trotzen werden?<\/p>\n