News: Kleinvieh klebt auch fest
Sie gehört zur Grundausstattung jedes gruseligen Ambiente: die von der Decke baumelnde Spinne. Aber wie ist das Tier überhaupt dort hingekommen? Warum können Spinnen scheinbar schwerelos selbst an glatten Wänden und Decken herumkrabbeln? Des Rätsels Lösung liegt in einer eigentlich sehr schwachen molekularen Kraft.
© (Ausschnitt)
Spinnen sind anders. Acht Beine, etwa die gleiche Anzahl Augen, ein dicker, behaarter Hinterleib – das schafft selbst unter Biologen nur wenig Freunde. Dabei haben die Krabbeltiere einiges zu bieten: Ihre Seide gehört zu den stabilsten bekannten Materialien, ihr Gespür für Wetterumschwünge kann leicht mit den Hightech-Prognosen der Meteorologen konkurrieren, und Spinnen können an der Decke herumlaufen. Was hält sie nur da oben, haben sich Wissenschaftler – und nicht nur die – schon öfter gefragt.
Nun, es wird wohl irgendwie mit den Füßen zu tun haben. Denn auf denen stehen, beziehungsweise an ihnen hängen die Tiere ja. Also legte Andrew Martin von der Hochschule Bremen die Beinchen von Springspinnen der Art Evarcha arcuata unter das Rasterelektronenmikroskop und sah ganz genau hin. Bei Vergrößerungen um das Mehrtausendfache entpuppten sich die Enden als besonders haarig. Wie die Borsten eines Pinsels stehen dort die Haare, an denen wiederum Setulae genannte Härchen sitzen. Über sie läuft schließlich der Kontakt zwischen Spinne und Oberfläche.
Wie stark so ein Härchen am Untergrund haftet, untersuchte der Forscher mit einem Rasterkraftmikroskop. Offenbar, so stellte er fest, bringt ein einzelnes Exemplar nicht viel Klebekraft auf, aber "wenn alle 600 000 Spitzen mit der Oberfläche in Kontakt sind, kann die Spinne damit eine Adhäsionskraft aufbringen, die ihrem 170fachen Eigengewicht entspricht", sagte Martin. So ausgerüstet hätte der Kino-Spiderman spielend an der Decke hängen und dabei einen vollbesetzten Schulbus von der Straße heben können.
Trotz der Superpower steckt hinter dem Klebewunder eine sonst eher bescheidene molekulare Wechselwirkung. Kommen sich zwei Atome hinreichend nahe, so ist es möglich, dass die Elektronen in den Hüllen ihre Bahnen um den Kern aufeinander abstimmen. Es entstehen kurzlebige elektrische Teilladungen mit entgegengesetzten Ausrichtungen, die sich wie zwei Dipole gegenseitig anziehen. Diese so genannte van-der-Waals-Wechselwirkung ist zwar schwach, stellt allerdings fast keine Ansprüche – wie permanente Ladungsverteilungen oder besondere Gruppen – an das Molekül und kann daher überall wirken. Zudem ist sie recht unabhängig vom umgebenden Medium. Der Untergrund kann also nass oder trocken, aus Beton, Glas oder einem anderen Material sein – wenn die Spinne ihren Fuß darauf setzt, verständigen sich die Atome ihrer Setulae mit dem Stoff und gewährleisten einen sicheren Halt. Um wieder loszulassen, zieht sie das Bein in kleinen Schritten wieder ab, wodurch die Bindungen nacheinander gelöst werden.
Außer der Spinne benutzt auch der Gecko diese natürlichen van-der-Waals-Schuhe für seine Streifzüge an der Zimmerdecke. Offensichtlich hat die Natur damit ein optimales Prinzip für feste, aber leicht lösbare Verbindungen ohne Rückstände gefunden. Zu gerne würden das Ingenieure kopieren und für technische Kleb-Einsätze nutzen. Bislang hatten sie noch keinen Erfolg dabei. Doch wer weiß, wie lange es noch dauert, bis wir in den Schuhgeschäften und Trekkingläden die ultimativen Wanderschuhe mit Härchentechnik werden kaufen können.
Nun, es wird wohl irgendwie mit den Füßen zu tun haben. Denn auf denen stehen, beziehungsweise an ihnen hängen die Tiere ja. Also legte Andrew Martin von der Hochschule Bremen die Beinchen von Springspinnen der Art Evarcha arcuata unter das Rasterelektronenmikroskop und sah ganz genau hin. Bei Vergrößerungen um das Mehrtausendfache entpuppten sich die Enden als besonders haarig. Wie die Borsten eines Pinsels stehen dort die Haare, an denen wiederum Setulae genannte Härchen sitzen. Über sie läuft schließlich der Kontakt zwischen Spinne und Oberfläche.
Wie stark so ein Härchen am Untergrund haftet, untersuchte der Forscher mit einem Rasterkraftmikroskop. Offenbar, so stellte er fest, bringt ein einzelnes Exemplar nicht viel Klebekraft auf, aber "wenn alle 600 000 Spitzen mit der Oberfläche in Kontakt sind, kann die Spinne damit eine Adhäsionskraft aufbringen, die ihrem 170fachen Eigengewicht entspricht", sagte Martin. So ausgerüstet hätte der Kino-Spiderman spielend an der Decke hängen und dabei einen vollbesetzten Schulbus von der Straße heben können.
Trotz der Superpower steckt hinter dem Klebewunder eine sonst eher bescheidene molekulare Wechselwirkung. Kommen sich zwei Atome hinreichend nahe, so ist es möglich, dass die Elektronen in den Hüllen ihre Bahnen um den Kern aufeinander abstimmen. Es entstehen kurzlebige elektrische Teilladungen mit entgegengesetzten Ausrichtungen, die sich wie zwei Dipole gegenseitig anziehen. Diese so genannte van-der-Waals-Wechselwirkung ist zwar schwach, stellt allerdings fast keine Ansprüche – wie permanente Ladungsverteilungen oder besondere Gruppen – an das Molekül und kann daher überall wirken. Zudem ist sie recht unabhängig vom umgebenden Medium. Der Untergrund kann also nass oder trocken, aus Beton, Glas oder einem anderen Material sein – wenn die Spinne ihren Fuß darauf setzt, verständigen sich die Atome ihrer Setulae mit dem Stoff und gewährleisten einen sicheren Halt. Um wieder loszulassen, zieht sie das Bein in kleinen Schritten wieder ab, wodurch die Bindungen nacheinander gelöst werden.
Außer der Spinne benutzt auch der Gecko diese natürlichen van-der-Waals-Schuhe für seine Streifzüge an der Zimmerdecke. Offensichtlich hat die Natur damit ein optimales Prinzip für feste, aber leicht lösbare Verbindungen ohne Rückstände gefunden. Zu gerne würden das Ingenieure kopieren und für technische Kleb-Einsätze nutzen. Bislang hatten sie noch keinen Erfolg dabei. Doch wer weiß, wie lange es noch dauert, bis wir in den Schuhgeschäften und Trekkingläden die ultimativen Wanderschuhe mit Härchentechnik werden kaufen können.
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