Wenn Sie das nächste Mal ein Spinnennetz im Wald sehen, denken Sie: Es ist so stark, dass ein Faden, der so dick wie ein Erwachsener ist, einem Jetliner standhält! Wissenschaftler haben lange gekämpft, um dieses Rätsel zu lösen, und schließlich das Geheimnis gelüftet: Es stellte sich heraus, dass es um die einzigartige Struktur des Fangnetzes der Spinne ging.
Um herauszufinden, warum Spinnennetze fünfmal stärker als Stahl sind, untersuchten die Wissenschaftler die Fäden, die die giftige Spinne Loxosceles reclusa produziert, um Fangnetze und Behälter für Eier herzustellen. Wenn eine Person von dieser Spinne mit unglaublich langen Beinen gebissen wird, entwickelt sie Loxoscelismus - eine Entzündung und dann Brandwunden von absterbendem Gewebe an der Stelle des Bisses. Die Forscher untersuchten das Spinnennetz sorgfältig mit einem Atommikroskop und entdeckten eine überraschende Tatsache. Was das bloße Auge für einen einzelnen dünnsten Faden (der etwa 1000-mal dünner als ein menschliches Haar ist) benötigt, ist tatsächlich ein dichtes "Seil", das aus Hunderten von Nanofasern gewebt ist. Der Durchmesser einer solchen Faser beträgt 20 ppm eines Millimeters. Wie moderne Kabel,Jeder Strang der Bahn besteht aus parallelen Nanostrukturen mit einer Länge von mindestens 1 Mikron.
Keine sehr lange Faser, oder? Es mag auf den ersten Blick so scheinen. Wenn wir jedoch die Struktur auf Mikroebene betrachten, stellt sich heraus, dass die Länge einer solchen Faser ihre Breite um das 50-fache überschreiten kann - und die Forscher sind zuversichtlich, dass sie sich noch mehr dehnen können.
Nanofasern in der Natur: das Geheimnis der Stärke
Die Idee, dass das Web aus Nanofasern besteht, ist nicht neu und wurde in der wissenschaftlichen Gemeinschaft vielfach diskutiert. Bisher konnten Forscher jedoch nicht nachweisen, dass nanoskopische Filamente das gesamte Netz und nicht seine Einzelteile bilden. In diesem Fall sind die einzigartigen Eigenschaften des Loxosceles reclusa-Netzes zur "Geheimwaffe" der Wissenschaftler geworden. Wenn die meisten Spinnen zylindrische Fäden spinnen, ist ihre Bahn tatsächlich flach wie ein Band - dies erleichterte das Studium unter einem leistungsstarken Mikroskop.
Die neue Entdeckung baut auf noch früheren Arbeiten auf, die das Team vor einem Jahr veröffentlicht hat. Dann fanden Wissenschaftler heraus, dass L. reclusa (sie werden auch "braune Einsiedlerspinnen" genannt) die flachen Fäden mit einer speziellen Webtechnik verstärkt. Wie eine lebende Nähmaschine webt die Spinne etwa 20 Mikroschleifen in jeden Millimeter der Bahn. Diese „Stiche“stärken das klebrige Fangnetz und verleihen ihm unglaubliche Festigkeit. Die Forscher sagen, dass selbst wenn die Form der Fäden und die Webtechniken anderer Spinnen unterschiedlich sind, die neue Entdeckung ein Ausgangspunkt für die Untersuchung der Naturfasern sein könnte, die andere Arten produzieren.
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Fazit
Für die Menschheit sind diese Informationen äußerst wichtig. Wenn wir wissen, wie die Natur superstarke und sehr leichte Fäden erzeugt, können wir selbst ihre synthetischen Gegenstücke herstellen. Künstliche Spinnennetze wären überall nützlich, von der Militär- und Medizinindustrie bis hin zu gewöhnlichen Textilien. Jetzt ist es jedoch äußerst schwierig, solche Fasern im industriellen Maßstab nachzubilden, und dies ist niemandem gelungen (obwohl es vor einigen Jahren solche Versuche gab). Wissenschaftler hoffen, dass weitere Forschungen früher oder später dazu beitragen werden, eines der komplexesten und ungewöhnlichsten Materialien der Welt in den Dienst der Menschheit zu stellen.
Wassili Makarow
