Spinnenseide für Spider-Man: Was die Wissenschaft wirklich möglich macht
Tom Holland schwingt in „Spider-Man: Brand New Day“ wieder durch New York. Die Frage, ob Spinnenseide einen Menschen tatsächlich tragen könnte, beantwortet die Forschung mit einem klaren Ja – zumindest was die Reißfestigkeit betrifft. Der Faden hält, doch die Schwachstellen liegen woanders.
Seit dem 31. Juli ist Tom Holland erneut als Spider-Man im Kino zu sehen. Der Film „Brand New Day“ fokussiert diesmal auf die zwischenmenschlichen Konflikte des Doppellebens, bietet aber auch die gewohnten actionreichen Szenen: waghalsige Sprünge und Schwünge, gehalten von scheinbar unzerreißbaren Fäden. Eine Frage, die seit Tobey Maguires erstem Auftritt im Jahr 2002 im Raum steht: Ist das physikalisch überhaupt möglich?
Die außergewöhnliche Reißfestigkeit der Spinnenseide
„Der Faden reißt bei dieser Belastung nicht“, erklärt Thomas Scheibel, Professor und Inhaber des Lehrstuhls für Biomaterialien an der Universität Bayreuth. Die sogenannte Dragline-Seide, mit der sich Spinnen abseilen und die das Grundgerüst ihrer Netze bildet, ist in der Forschung seit Jahrzehnten für ihre außergewöhnliche Reißfestigkeit bekannt. Hochgerechnet auf einen Faden von der Dicke eines kleinen Fingers könnte man tatsächlich einen Elefanten daran aufhängen.
Neben dem Dragline-Faden gibt es andere Seidenarten, etwa die klebrige Fangspirale, mit der Beute im Netz festgehalten wird. „Radnetzspinnen können bis zu sieben verschiedene Seidentypen mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften herstellen“, so Scheibel.
Industrielle Produktion: Warum E. coli die beste Lösung ist
Die Industrie interessiert sich seit Langem für dieses Material. Die natürliche Produktion lässt sich jedoch nicht einfach skalieren. Spinnen sind Kannibalen und fressen sich auf engem Raum gegenseitig auf. Auch das sogenannte Melken, das vorsichtige Abziehen von Seide aus betäubten Tieren, ist aufwendig und liefert nur minimale Mengen.
Die bisher effektivste Lösung bietet das Darmbakterium Escherichia coli. Forschende identifizierten im Spinnen-Erbgut die relevanten Gene für die Seidenproduktion und schleusten eine Kopie in die Bakterienzellen ein. Diese produzieren fortan massenhaft Spinnenseiden-Proteine, die Grundbausteine der starken Fäden. Frühere Ansätze mit gentechnisch veränderten Ziegen, die Spinnenseidenprotein in ihrer Milch produzierten, wurden verworfen, da die E.-coli-Methode deutlich skalierbarer ist. Auch Experimente mit gentechnisch veränderten Seidenraupen werden von einzelnen Firmen weiterverfolgt, setzten sich aber für die industrielle Produktion nicht durch.
Nach der Aufreinigung bilden die Proteine ein weißes Pulver, das in einer Flüssigkeit gelöst und durch spezielle Düsen gepresst wird. So entsteht ein synthetischer Spinnfaden.
Anwendungen jenseits der Leinwand
Die Kombination aus geringem Gewicht und hoher Reißfestigkeit macht das Material für verschiedene Branchen interessant. In der Textilindustrie dient es als nachhaltige Alternative zu klassischen Fasern. In der Medizin wird es unter anderem als Beschichtung für Brustimplantate eingesetzt, um deren Verträglichkeit im Körper zu verbessern. Namhafte Unternehmen wie das Modehaus Balenciaga, der Uhrenhersteller Omega und der Flugzeugbauer Airbus zeigen Interesse.
Wo die Schwachstellen liegen
Zurück zu Spider-Man: Der Faden selbst hält also bestens. Die Schwachstelle wäre eher die Verankerung am Gebäude. Auch Peter Parkers Schultern sind immensen Belastungen ausgesetzt – doch er ist schließlich ein Superheld.
Häufig gestellte Fragen
Kann Spinnenseide wirklich einen Menschen tragen?
Ja, die Reißfestigkeit der Dragline-Seide ist so hoch, dass ein fingerdicker Faden theoretisch einen Elefanten tragen könnte. Für einen Menschen wäre die Belastung also kein Problem.
Warum wird Spinnenseide nicht in großem Maßstab natürlich produziert?
Spinnen sind Kannibalen und lassen sich nicht in engen Räumen züchten. Das manuelle Melken liefert nur winzige Mengen. Daher setzt die Industrie auf gentechnisch veränderte Bakterien wie E. coli.
Welche Unternehmen nutzen synthetische Spinnenseide?
Unternehmen wie Balenciaga, Omega und Airbus interessieren sich für das Material, etwa für nachhaltige Textilien, medizinische Implantate oder leichte Bauteile.