Tiere mit besonderen Fähigkeiten Von den Geheimnissen der Spinnenfäden und -gifte

Wenn es um Wunderwerke der Natur geht, richtet sich der Blick von Forschern nicht zuletzt auf Spinnen - und das bei Weitem nicht nur wegen ihrer extrem festen und elastischen Fäden.
12.10.2021, 00:00
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Von den Geheimnissen der Spinnenfäden und -gifte
Von Jürgen Wendler

Spinnen sind Tiere, denen zahlreiche Menschen mit großer Furcht begegnen. So unbegründet diese in Mitteleuropa und den meisten anderen Weltgegenden ist, so unstrittig ist, dass Spinnenfäden Wunderwerke der Natur sind, deren Geheimnisse noch immer nicht bis ins Letzte gelüftet sind. Gleiches gilt für die von Spinnen produzierten Gifte. Von deren Untersuchung erhoffen sich Wissenschaftler nicht zuletzt, am Ende Naturstoffe isolieren zu können, die zum Beispiel zur Entwicklung neuer Medikamente beitragen könnten.

Fachleute verbinden die Furcht vor Spinnen mit dem Fremdwort Arachnophobie, in dem altgriechische Begriffe für Spinne und Angst stecken. Tatsächlich gibt es nur sehr wenige Spinnenarten, von denen Gefahren für Menschen ausgehen. Ein Beispiel liefert die in Australien heimische Sydney-Trichternetzspinne, deren Biss tödlich sein kann. Ähnlich gefährliche Tiere kommen in Deutschland nicht vor. Auch die Zahl der Arten, deren Bisse spürbare Wirkungen hinterlassen können, ist hierzulande gering. Zu diesen Arten zählt der Ammen-Dornfinger. Manche Menschen, die von ihm gebissen wurden, klagten anschließend über Schwellungen, Übelkeit und leichtes Fieber. Der aus dem Mittelmeerraum stammenden Nosferatuspinne wird nachgesagt, mit ihrem Biss bei Menschen leichte Schwellungen verursachen zu können. Auch in Bremen ist diese gelb-weißliche Spinne mit schwarzer Zeichnung nach Angaben des Naturschutzbundes Deutschland inzwischen nachgewiesen worden.

Ungefähr 47.000 Arten von Webspinnen

Wenn von Spinnen die Rede ist, sind damit gemeinhin Webspinnen gemeint, von denen es weltweit etwa 47.000 und in Deutschland rund 1000 bekannte Arten gibt. Die Webspinnen werden wie beispielsweise auch Milben, Skorpione und Weberknechte zur Klasse der Spinnentiere gerechnet. Zu den Merkmalen der Spinnentiere gehört, dass sie acht Laufbeine und zwei voneinander abgegrenzte Körperabschnitte haben: Vorder- und Hinterkörper. Damit unterscheiden sie sich von den Insekten, die unter anderem daran zu erkennen sind, dass sie sechs Beine haben. Insekten zählen zu den wichtigsten Beutetieren von Webspinnen. Fossilienfunde zeugen davon, dass es diese Tiere schon in der als Karbon bezeichneten erdgeschichtlichen Periode gab. Diese begann vor etwa 359 Millionen und endete vor rund 299 Millionen Jahren.

Wenn Spinnen wie die in Deutschland verbreiteten Kreuzspinnen, die an einem hellen Kreuz auf ihrem Hinterleib erkennbar sind, in ihrem Netz ein Beutetier gefangen haben, wird es mit einem Biss gelähmt und mit Verdauungssekreten eingespeichelt. Die Beute löst sich dadurch zu einem Brei auf, der von der Spinne eingesaugt werden kann. Die Gifte, mit denen Spinnen ihre Beute erlegen, können sehr unterschiedlich zusammengesetzt sein. Die Kenntnisse darüber hat eine Gruppe von Wissenschaftlern um Tim Lüddecke vom Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Ökologie in Gießen kürzlich in einem Übersichtsartikel im Fachjournal "Biological Reviews" zusammengefasst. Danach spielt für die genaue Zusammensetzung eine entscheidende Rolle, in welchem Lebensabschnitt sich das entsprechende Tier befindet, welches Geschlecht es hat und wo es lebt. Die Wirksamkeit des Giftes, so erläutert Lüddecke, beruhe weniger auf einzelnen giftigen Substanzen als vielmehr auf dem Zusammenwirken zahlreicher Bestandteile. Durch ihr Wechselspiel steigerten die verschiedenen Bestandteile ihre Wirksamkeit. Kurz gesagt: Spinnengifte seien äußerst dynamische Systeme. Geschätzt wird, dass die Spinnenarten in aller Welt über Millionen bislang unentdeckte Naturstoffe verfügen, die bei der Entwicklung neuer Medikamente helfen könnten.

Extrem feste und elastische Seide

Wie die Gifte, so üben auch die unterschiedlichen Fäden, die von Spinnen produziert werden, auf Forscher eine große Faszination aus. Als technologisch äußerst interessant gilt Spinnenseide vor allem wegen der Verknüpfung von hoher Festigkeit und extremer Dehnbarkeit. Die aus Aminosäuren bestehenden Proteine (Eiweißstoffe), aus denen die Seide hergestellt wird, werden dazu auf einzigartige Weise miteinander vernetzt. Zusammen bewirken Stabilität und Elastizität Experten zufolge ein Maß an Belastbarkeit, das deutlich über dem anderer Fasermaterialien liegt.

Wissenschaftler der Universität Bayreuth um den Biochemiker Professor Thomas Scheibel warteten vor einigen Jahren mit der Erkenntnis auf, dass die herausragenden Eigenschaften der Fasern auf dem Zusammenspiel der drei, als Domänen bezeichneten Teile beruhten, aus denen jedes einzelne Protein aufgebaut ist. Der Hauptteil wird Kerndomäne genannt; die Enden heißen N- und C-terminale Domäne. Wie die Wissenschaftler erläuterten, gibt es bei den Kerndomänen große Unterschiede – abhängig von der Art der Spinne und der Seide. Von den Aminosäuren, aus denen sie bestünden, hingen Festigkeit und Elastizität der Faser ab. Die N- und die C-terminale Domäne übernähmen bei der Herstellung reißfester Fasern wichtige Steuerungsaufgaben. Kurzum: Große Vielfalt herrscht in der Welt der Spinnen nicht nur bei den produzierten Giften, sondern auch bei den erzeugten Fasern.

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Giftbestandteile wirken unterschiedlich

Wie das Zusammenwirken unterschiedlicher Bestandteile des Spinnengifts aussehen kann, haben Wissenschaftler in den vergangenen Jahren unter anderem am Beispiel einer in Mittelamerika heimischen Spinnenart namens Cupiennius salei erforscht. Manche Giftbestandteile greifen das Nervensystem und die Muskeln an und bewirken unter anderem Lähmungen; andere zerstören Gewebe – auch mit der Folge, dass sich das Gift leichter im Organismus verbreiten kann. Wieder andere Bestandteile beeinflussen den Energiehaushalt des Beutetiers und stören dadurch Körperfunktionen.

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