Das Geheimnis der Spinnenseide

News: Das Geheimnis der Spinnenseide

Vor Jahrmillionen stattete die Natur die Spinnen mit einem phantastischen Baumaterial aus, mit dem die Tiere noch heute perfekte Fallen für die Insektenjagd aufspannen. Obwohl die Seidenfäden äußerst zart sind, erweisen sie sich im Vergleich zu Kunstfasern als hochelastisch und extrem stabil. Kein Wunder, dass Forscher schon seit Jahren dem Geheimnis dieser filigranen Fäden auf die Schliche kommen wollen, um die begehrte Spinnenseide künstlich herzustellen. Nun wurden sogar Kartoffel- und Tabakpflanzen zweckentfremdet und in den Dienst der Seidenproduktion gestellt.

Ulrike Knoll

Ursprünglich für den Beutefang konstruiert, ist das widerstandsfähige Wundermaterial heute der Stoff, aus dem Ingenieurträume gestrickt sind: Denn der aus Wasser und Protein bestehende Faden der Spinnenseide ist hundertmal belastbarer als Stahl und kann um das Vierzigfache seiner Länge gedehnt werden. Ohne Zweifel ließe sich dieser spektakuläre Werkstoff vielfältig einsetzen – vorausgesetzt es gelänge, ihn künstlich herzustellen. Denn obwohl Wissenschaftler den genetischen Code der Spinnenseide bereits geknackt haben und die chemische Zusammensetzung der Fäden kennen, fehlt noch immer das "Rezept" für ein industrielles Herstellungsverfahren.

Dabei mangelte es Forschern bislang nicht an Ideen, wie die begehrte Faser zu imitieren sei. So pflanzten sie die entsprechenden Spinnengene in die Erbinformation von Ziegen ein und gewannen anschließend durch einfaches Melken das mit der Milch ausgeschiedene Protein. Andere Wissenschaftler wählten Bakterien als Seidenfabrikanten, sie mussten ihre Versuchstiere jedoch mit relativ teuren Komponenten – den Aminosäuren Glycin und Alanin – füttern, um den gewünschten Erfolg zu erzielen. Und der stellte sich auch dann noch nicht recht ein, da die Bakterienkulturen zu wenig und aufgrund genetischer Rekombination veränderte Seidenproteine produzierten.

Deshalb fahnden Forscher auf der ganzen Welt weiterhin fieberhaft nach der ultimativen Methode, um den High-Tech-Faden der Spinne im Labor nachzubauen. Nun programmierten Udo Conrad und seine Kollegen vom Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung Kartoffel- und Tomatenpflanzen um, indem sie ihnen künstliche Seidengene der südamerikanischen Goldnetzspinne (Nephila clavipes) einfügten. Und siehe da, die Pflanzen erhielten einen neuen Nutzwert und produzierten in ihren Geweben Seide für die Forschung. Bei einigen Exemplaren bestand sogar mehr als zwei Prozent ihrer gesamten Eiweißmasse aus dem gewünschten Seidenprotein.

Den Schätzungen der Wissenschaftler zufolge kostet diese Methode lediglich ein Zehntel bis die Hälfte von dem bakteriellen Seiden-Herstellungsverfahren. Denn im Gegensatz zu den Mikroorganismen bauen Pflanzen ihre eigenen Aminosäuren aus unverarbeiteten Rohstoffen auf. Zudem unterliegen Spinnengene in pflanzlichen Zellen seltener Umstrukturierungen.

Doch leider ist es bislang noch sehr schwierig, aus den wasserlöslichen Seidenproteinen der Pflanzen stabile Fasern zu spinnen – dieses Kunststück macht der Spinne niemand so leicht nach. Dennoch sind die Wissenschaftler optimistisch, dass ihre Spinnenfaden-Forschung Früchte trägt und das in großen Mengen verfügbare Rohprotein die Entwicklung von Spinntechniken vorantreibt.