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StartseiteForschung aktuellSpinnenseide am Fließband03.01.2012

Spinnenseide am Fließband

US-Forscher wollen mithilfe von Raupen das Supermaterial in großem Stil produzieren

Spinnenseide ist - bezogen auf ihr Gewicht - viermal belastbarer als Stahl und kann um das Dreifache ihrer Länge gedehnt werden. Seit Jahrzehnten versuchen Wissenschaftler vergebens, diesen Stoff der Superlative nachzubauen. Nun berichten Forscher im Fachmagazin "PNAS", dass Seidenraupen dabei helfen könnten.

Von Michael Stang

Seit vielen Jahren versuchen sich Wissenschaftler daran, Spinnenfäden künstlich herzustellen.  (Wikipedia)
Seit vielen Jahren versuchen sich Wissenschaftler daran, Spinnenfäden künstlich herzustellen. (Wikipedia)
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Superfeste Spinnenfäden
Nervennetz mit Spinnenseide

Spinnenseide in großem Stil auf natürlichem Weg zu gewinnen ist unmöglich. Denn die Gliedertiere haben ein ausgeprägtes Revierverhalten und fressen sich bei Kämpfen zum Teil gegenseitig auf. Bleibt nur, Spinnenseide künstlich herzustellen, etwa mithilfe der Gentechnik.

Zahlreiche Methoden wurden in den vergangenen Jahren erfolglos ausprobiert: so sollten etwa transgene Mikroorganismen Seidenproteine herstellen, ebenso wurden Ziegen Spinnengene eingepflanzt, die in ihrer Milch Spinnenseide produzieren sollten. Aber auch der Versuch, diese Erbguteinheiten in Kartoffeln einzubringen, damit diese an ihren Knollen Seidenproteine produzieren, schlug fehl. Einen neuen Weg verfolgt nun Donald Jarvis von der Universität von Wyoming.

"Wir wollten Seidenfasern herstellen, die die mechanischen Eigenschaften von Spinnenseide aufweisen. Dazu haben wir Seidenspinner gentechnisch so verändert, dass diese Schmetterlingsraupen tatsächlich Fäden produzieren, die den Proteinsequenzen der Spinnenseide sehr ähnlich sind."

Was so einfach klingt, sei jedoch das Ergebnis jahrelanger Forschung, so der Molekularbiologe.

"Zwei entscheidende Dinge mussten wir dazu realisieren: Wir mussten ein Gen kreieren, das die notwendigen Informationen erhielt. Und wir benötigten eine Methode, mit der wir diese künstliche Erbguteinheit in die Raupen einbringen können, damit sie tatsächlich die reißfesten, aber elastischen Fasern produzieren."

Zuerst veränderten die Forscher die Bauanleitung für ein Protein der Goldenen Seidenspinne. Dieses neuartige Gen schleusten sie dann in die Seidendrüsen der Raupen. Möglich wurde das mithilfe eines Springergens namens piggyBac, das ursprünglich aus dem Genom von Motten stammt. Eine solche Erbguteinheit agiert ähnlich wie ein Virus, denn sie kann in das Genom einer Zelle eindringen. Und der Transfer funktionierte, sagt Donald Jarvis. Die Raupen produzierten neuartige Seidenfäden.

"Diese Fasern sind keine reine Spinnenseide. Die Raupen stellen jedoch Fasern mit langkettigen Eiweißmolekülen her, die denen der Spinnenseide sehr ähnlich sind."

Die Veröffentlichung soll Donald Jarvis zufolge zeigen, dass sie mithilfe ihrer Methode tatsächlich künstliche Spinnenseide herstellen können. Er sieht sich damit im globalen Wettlauf weit vorne, denn überall auf der Welt tüfteln Wissenschaftlerteams an Methoden zur Spinnenseiden-Produktion. Um als Sieger hervorzugehen, hat er mit zwei weiteren Forscherteams bereits eine Firma gegründet. Ob sie tatsächlich den großen Durchbruch schaffen, wird sich erst in ein paar Jahren zeigen, konkrete Anwendungsmöglichkeiten hat er aber schon vor Augen.

"Für biomedizinische Anwendungen sind etwa künstliche Gewebe als Pflaster oder Binden denkbar, die viel dünner und belastbarer sind als alle heutigen Materialien. Für die Textilindustrie bedeutet das auch Schusssichere Westen, da die Spinnenseidenfäden 1000 Mal stärker sind als Kevlar, aus denen diese Westen heute gefertigt werden. Theoretisch lässt sich aus diesem Material sich also sehr robuste, aber leichte Schutzkleidung herstellen."

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