Rückschau: Spinnenseide aus dem Reagenzglas

 

Dünner als ein menschliches Haar, aber reißfester als ein Stahlfaden: Spinnenseide gehört zu den stabilsten Naturmaterialien überhaupt. Sie besteht aus langen, über Jahrmillionen optimierten Eiweißketten, die die Spinne zu einem festen Faden verarbeitet. W wie Wissen zeigt, wie Wissenschaftler Spinnenseide im Reagenzglas herstellen.

Spinnenseide ist das Ergebnis von 300 Millionen Jahren Evolution! Die Spinnenfäden sind nur ein Zehntel Milimeter dick und halten trotzdem eine fette Fliege! Wären sie fünf Zentimeter dick, könnten sie sogar dem Aufprall eines Flugzeugs standhalten. Wissenschaftler träumen seit Jahrzehnten davon, dieses Wundermaterial nachzubauen. Das Rezept scheint einfach: ein Brei aus reinem Eiweiß, der an der Luft erstarrt! Und das in ganz unterschiedlicher Form, je nach Bedarf: Mehrfach-Fäden sind etwa sehr stabil, Fäden mit Spiralstruktur besonders elastisch.
Aber das was ganz selbstverständlich aus der Spinnwarze am Unterleib kommt, ist im Labor verdammt schwer nachzubauen!

Wissenschaftler weltweit gescheitert

Thomas Scheibel, Biochemiker an der TU München, wollte es trotzdem versuchen: "Für einen Wissenschaftler ist der Reiz immer besonders groß, wenn andere an der Fragestellung verzweifelt sind. Und wir sind natürlich hochmotiviert an die Sache rangegangen und wurden von allen anderen auch belächelt." Vor Thomas Scheibel und seinem Team sind weltweit Wissenschaftler daran gescheitert, Spinnenseide in größeren Mengen zu produzieren: So hat man versucht, Spinnen in Farmen zu züchten und zu "melken". Aber die Tiere fraßen sich gegenseitig auf!

Dann haben Forscher das Seiden-Gen in die Milchdrüsen von Ziegen gepflanzt – in der Hoffnung, mit der Milch auch Seide zu melken. Aber die Seide ließ sich nicht von der Milch trennen! Würde sich auch Thomas Scheibel die Zähne am Geheimnis der Spinnenseide ausbeißen? Viel hat jedenfalls nicht gefehlt, wie sich Thomas Scheibel erinnert: "Es gab in der Tat so einen Augenblick, das war Weihnachten 2003, wir haben uns einen Seminarraum gebucht, haben auf den Tisch alles ausgebreitet und haben gesagt: so geht es nicht weiter. Und dann haben wir alle Daten in den Papierkorb geworfen und jetzt, am ersten Januar fangen wir noch mal von vorne an und dann hat’s geklappt."

Bakterien als Seide-Produzenten

Die Münchner Forscher bauten das Gen, das bei den Spinnen für die Produktion von Seide zuständig ist, in Bakterien ein – so wurden diese selbst zu kleinen Seiden-Produzenten. Die gentechnisch veränderten Bakterien wurden in Nährflüssigkeit vermehrt und produzieren dann Tag und Nacht den Eiweißstoff, aus dem Spinnenseide besteht. Erstmals war ein Verfahren gefunden, mit dem sich Spinnenseide in ausreichender Menge herstellen ließ. Das Eiweiß lässt sich am Ende einfach abzapfen und es gibt es inzwischen auch in Pulverform! Vor zwei Jahren hat Thomas Scheibel das erste Gramm für zehntausend Euro verkauft, irgendwann soll das Kilo nur noch 100 Euro kosten.

Gibt man zu dem Pulver eine bestimmte Chemikalie, wird daraus die Seide, erst mal in Gelform. Daraus lässt sich z. B. eine Folie gießen, die nur einen Tausendstel Millimeter dünn ist, aber extrem stabil, anti-allergen, und entzündungshemmend. So eignet sie sich besonders gut in der Medizintechnik. Inzwischen werden solche Folien für Beschichtungen von Implantaten getestet, etwa von künstlichen Bandscheiben. Oder von so genannten "Stents", kleine Metallgitter, mit denen man verengte Herzkranzgefäße stützen kann.

Spinnenseide im Fruchtjoghurt und Haar-Shampoo

Auch die Nahrungsmittelindustrie ist interessiert. Spinnenseide besteht aus essbarem und geschmacksneutralem Eiweiß und ließe sich vielfältig verwenden. Als Wursthaut beispielsweise oder als unsichtbare Ummantelung für Erdbeeren. Joghurthersteller hoffen, dass das Obst im Joghurt dann nicht matschig wird. Momentan versucht Thomas Scheibel, Erdölprodukte in Kosmetika durch Spinnenseide zu ersetzen. Ein Haar-Shampoo mit Spinnenseide könnte schon in zwei Jahren im Regal stehen.

Spinnenseide - ein nachwachsender Rohstoff mit Supereigenschaften! Aber was ist mit dem Spinnenfaden? Kurze, dünne Fäden kann Thomas Scheibel schon ziehen – allerdings sind die noch zu fragil, um zu einem Gewebe verarbeitet zu werden! So richtig spinnen - diese Kunst bleibt bis auf weiteres den Kollegen mit den acht Beinen vorbehalten!

(Autorin: Kathrin Lindauer)

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Der Lehrstuhl für Biotechnologie in München

Dieser Text gibt den Fernsehbeitrag vom 08.10.2006 wieder. Eventuelle spätere Veränderungen des Sachverhaltes sind nicht berücksichtigt.