Seidenfäden einer Spinne

Eine mikroskopische Aufnahme der Spinnwarzen einer Spinne offenbart eines der komplexesten biologischen Systeme der Natur. Es handelt sich um mikroskopisch kleine Strukturen, die einzeln mit bloßem Auge nicht sichtbar sind, obwohl die Spinnwarzen, in denen sie sich befinden, bei einigen Arten beobachtet werden können.

Quelle: Mikroskopische Aufnahmen @microscopicture

Die Spinnwarzen (oder Spinnwarzen ) befinden sich am Hinterleib der Spinne und funktionieren wie hochspezialisierte Mikroventile. Jede Spinnwarze ist mit verschiedenen Drüsen verbunden, die für die Produktion unterschiedlicher Seidenarten mit spezifischen physikalisch-chemischen Eigenschaften verantwortlich sind. Je nach Bedarf – Netzbau, Beutefang, Fortbewegung, Schutz der Eier oder Flucht – wählt die Spinne diese Seidenarten mit bemerkenswerter Präzision aus und kombiniert sie.

Aus wissenschaftlicher Sicht ist an dieser Struktur besonders faszinierend, dass die Seide nicht fertig hergestellt wird : Sie wird flüssig freigesetzt und durchläuft beim Durchfließen der mikroskopisch kleinen Kanäle der Düsen kontrollierte Veränderungen des pH-Werts, der Ionenkonzentration und der Molekülanordnung. Dieser Prozess wandelt das flüssige Protein in einen extrem starken und elastischen Festfaden um .

Wissenschaftliche Neugier

Eine einzelne Spinne kann bis zu sieben verschiedene Seidenarten produzieren, und der Durchmesser der von ihren Spinnwarzen abgesponnenen Fäden kann weniger als einen Mikrometer betragen. Diese natürliche Technik hat die Forschung in Bereichen wie Biomaterialien, regenerativer Medizin, chirurgischem Nahtmaterial, Hochleistungstextilfasern und Luft- und Raumfahrttechnik angeregt.

Quellen:

FOELIX, RF Biologie der Spinnen . 3. Aufl. Oxford: Oxford University Press, 2011. (Ein klassisches und weit verbreitetes Werk über die Anatomie, Physiologie und das Verhalten von Spinnen, einschließlich einer detaillierten Beschreibung der Spinnwarzen und der verschiedenen Seidenarten).

VOLLRATH, F.; KNIGHT, DP Flüssigkristallines Spinnen von Spinnenseide . Nature , Bd. 410, S. 541–548, 2001. (Bahnbrechende Studie zur Erklärung der Umwandlung von flüssiger Seide in feste Fasern beim Durchlaufen von Hähnen).

VOLLRATH, F.; PORTER, D. Spinnenseide als Modellbiomaterial . Applied Physics A , Bd. 82, S. 205–212, 2006. (Analysiert die mechanischen Eigenschaften von Seide und ihre Relevanz für Biomaterialien).

SAHNI, V.; BLACKLEDGE, TA; DHINOJWALA, A. Viskoelastische Festkörper erklären die Klebrigkeit von Spinnennetzen . Nature Communications , Bd. 1, 2010. (Erörtert die funktionelle Vielfalt der von Spinnen produzierten Seiden).

HAYASHI, CY; SHETTY, AC; LEWIS, RV. Molekulare und mechanische Charakterisierung von aciniformer Seide . Biomacromolecules , Bd. 5, Nr. 3, S. 1065–1073, 2004. (Beschreibt verschiedene Seidenarten, die von spezifischen Drüsen produziert werden.)