Von der Faszination für Spinnen

Ende 2015 wurde in der Fachzeitschrift «Ethology» die Masterarbeit von Benjamin Eggs publiziert, die er bei Professor Wolfgang Nentwig am Institut für Ökologie und Evolution an der Uni Bern verfasst hat. Eggs befasste sich in seiner Arbeit mit Spinnen, die ohne Netz jagen. Im Gespräch mit «uniaktuell» erzählt Eggs von seiner ganz persönlichen Faszination für Spinnen und inwiefern Ergebnisse aus der Spinnenforschung in der Entwicklung von neuen Technologien zum Einsatz kommen können.

Interview: Brigit Bucher

«uniaktuell»: Waren Sie schon immer fasziniert von Spinnen?
Benjamin Eggs: Ich war seit jeher von Tieren fasziniert, vor allem von den «Krabbelwesen». Hier haben es mir besonders die Spinnen angetan. Sie sind extrem artenreich und äusserst divers in ihrer Gestalt, ihrem Verhalten und in ihrer Ökologie. Sie haben im Verlaufe der Evolution enorm vielfältige, ausgeklügelte und elegante Beutefangstrategien entwickelt, was mich unglaublich fasziniert! Als wichtigste landbewohnende Prädatoren sind sie extrem wichtig für das gesamte Ökosystem und sind somit indirekt auch für den Menschen von grosser Bedeutung als wichtigste Fressfeinde von allerlei «Schädlingen» und krankheitsübertragenden Insekten.

Wie kamen Sie dazu, sich in der Forschung mit Spinnen zu beschäftigen?
Am Institut für Ökologie und Evolution der Universität Bern lehren gleich zwei Dozenten, welche sich mit Spinnen beschäftigen und sich in der Arachnologie enorm gut auskennen: Prof. Dr. Wolfgang Nentwig und Prof. Dr. Christian Kropf. Dies hat mir die Möglichkeit gegeben, viel über die Tiere zu lernen und mich mit ihnen intensiver auseinander zu setzen. Ich habe sowohl meine Bachelor- als auch meine Masterarbeit zu Spinnen verfasst.

In Ihrer Masterarbeit, die Ende 2015 in «Ethology» publiziert wurde, geht es um Spinnen, die ohne Netz jagen. Was haben Sie genau untersucht?
Über die Hälfe aller bekannten Spinnenarten jagen und überwältigen ihre Beute ohne Fangnetz. Die meisten dieser Spinnen sind Generalisten; sie ernähren sich also von vielerlei Beutetieren, zumeist Insekten oder anderen Gliederfüssern. Einige der grösseren Spinnenarten können auch kleine Wirbeltiere wie Frösche oder kleine Fische erbeuten. Diese Spinnen müssen also in der Lage sein, mit Beutetieren von unterschiedlicher Grösse und Mobilität, sowie mit unterschiedlichen Oberflächenbeschaffenheiten umgehen zu können. Dabei müssen sie jegliche Flucht- oder Verteidigungsversuche unterbinden können. Die Beute muss schlussendlich zu den Fangzähnen geführt werden, um sie mit einem gezielten Giftbiss zu lähmen. Wir haben in unserer Studie deshalb den Einfluss, die Wichtigkeit und das Zusammenspiel von Fangverhalten, der Morphologie der Beine und der Giftstärke während verschiedenen Zeitabschnitten des Beutefangens untersucht.

Und zu welchen Schlüssen sind Sie gekommen?
Die untersuchten frei jagenden Spinnen zeigen eine bemerkenswerte Bandbreite an unterschiedlichen Fangtechniken, und der spezifische Einsatz der einzelnen Beine variierte sehr stark. Einige benutzten primär die beiden Vorderbeinpaare, während andere beim Beutefang einen Fangkorb (gebildet aus sämtlichen 8 Beinen) einsetzen. Dabei zeigte sich, dass vor allem diejenigen Beine benutzt werden, welche eine besonders hohe Anzahl an Hafthaaren auf der Unterseite besitzen. Aufrichtbare Stacheln an den Beinen der Spinne erhöhen zudem die Effizienz des Fangkorbes. Die kurze Zeitspanne vom ersten Zugreifen bis zum Giftbiss (meist kürzer als 0.5 Sekunden!) ist absolut entscheidend für den Erfolg des Beutefangs, was jedoch in den bisherigen Studien meist wenig beachtet wurde. Zudem ist die spezifische Zusammensetzung des Spinnengiftes wahrscheinlich von geringerer Bedeutung, als dies bisher vermutet wurde, da das Gift nur im letzten Stadium des Beutefanges zur Verwendung kommt. Entscheidend ist, dass die Spinne ihre Beute auf eine Art zu greifen vermag, ohne dass diese flüchten oder die Spinne verletzen kann.

Welche Techniken haben Sie für die Beobachtung der Tiere eingesetzt?
Wir haben den Beutefang mit einer High-Speed-Kamera mit 1000-2000 Bildern pro Sekunde gefilmt und anschliessend diverse Verhaltensparameter sowie den Einsatz von Hafthaaren und von Stacheln beim Beutefang bestimmt. Die Beine der Spinnen wurden zudem mit stereo- und rasterelektronenmikroskopischen Methoden untersucht, um die darauf befindlichen Strukturen zu quantifizieren. Schlussendlich haben wir mittels Fütterungsexperimenten ermittelt, wie die Spinnen mit Beutetieren unterschiedlicher Art und Grösse umgehen.

Inwiefern ist die Oberflächenbeschaffenheit der Spinnenbeine oder andere Erkenntnisse aus der Spinnenforschung für die Entwicklung von neuen Technologien interessant?
Da gibt es viele Beispiele. Die Struktur der Hafthaare diente Forschern beispielsweise als Vorbild für die Entwicklung von Haftfolien und Klebebändern. Auch wird die spezielle Fortbewegungsart der Spinnen genau untersucht: die Bewegungsmechanismen sind für die Robotik und Ingenieurswissenschaften interessant. Einige Bestandteile des Spinnengifts haben zudem eine antibakterielle Wirkung und könnten in Zukunft für die Medizin bei der Herstellung neuer Medikamente verwendet werden. Auch Spinnenseide hat erstaunliche Eigenschaften: Sie ist ultraleicht, superelastisch und trotzdem fester als Stahl. Deshalb versuchen Forscher seit Jahrzehnten, Spinnenseide künstlich herzustellen, wobei die richtige Proteinmischung entscheidend ist. Die synthetische Spinnseide soll beispielsweise zur Herstellung von «Super-Textilien» verwendet werden. Spinnenseide wird  bereits in der Medizin als Operationsfäden verwendet. Wissenschaftlern ist es ebenfalls gelungen, Arzneiwirkstoffe mit künstlicher Spinnenseide zu verpacken und so den Transport der Wirkstoffe an die gewünschte Stelle zu gewährleisten.

Momentan sind Sie als Ph.D.-Student am Institut für Evolution und Ökologie an der Universität Tübingen. Womit beschäftigen Sie sich gerade?
Im Laufe der Evolution haben Pflanzen und Tiere eine Vielzahl von röhren- oder stabartigen Systemen entwickelt, die ihre Steifigkeit adaptieren und sich verformen können, obschon sie keine Gelenke besitzen. In meinem jetzigen Projekt geht es um diese Prinzipien der gelenkfreien Bewegung mit adaptiver Steifigkeit bei Gliederfüssern. So untersuchen wir zum Beispiel den Eilegestachel (Ovipositor) der parasitoiden Lagererzwespe Lariophagus distinguendus, die damit ihre Eier auf die Larven verschiedener Käfern ablegt, welche im Getreide leben und es schädigen. Dieser Stachel, welcher diese erstaunlichen Bewegungen zeigt, ist extrem beweglich und flexibel und gleichzeitig «hart» genug, um durch ein Getreidekorn bohren zu können. Dies ist erstaunlich, da diese Struktur keinerlei Gelenke vorweist und sämtliche Muskeln für die Bewegung im Hinterleib der Tiere sitzen, also alles aus der Ferne gesteuert wird. Dies könnte später sowohl für die mikroinvasive Chirurgie als auch für die Ingenieurwissenschaften interessant sein. Das Ganze ist Teil des Sonderforschungsbereiches «SFB-TRR 141: Entwurfs- und Konstruktionsprinzipien in Biologie und Architektur», welcher von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert wird.

Zur Person

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Benjamin Eggs

Geboren 1988 in Brig.

2009 – 2013: Studium der Biologie mit Schwerpunkt Ökologie und Evolution (B.Sc.), Universität Bern. B.Sc.-These: Herbivory in spiders: the importance of pollen for orb-weavers (Betreuung durch Dr. Dirk Sanders).

2013 – 2015: Studium der Ökologie und Evolution (M.Sc.), Institut für Ökologie und Evolution, Universität Bern. M.Sc.-These: Hunting without a web: how lycosoid spiders subdue their prey (Betreuung durch Prof. Dr. Wolfgang Nentwig, Dr. Lucia Kuhn-Nentwig und Dr. Jonas O. Wolff).

2015 – aktuell: Promotionsstudium der Funktions- und Ökomorphologie (Ph.D.), Institut für Evolution und Ökologie, Universität Tübingen. Ph.D.-These: Joint-free movement principles with adaptive stiffness in arthropods (Betreuung durch Prof. Dr. Oliver Betz).

2015: Auszeichnung der Philosophisch-naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Bern für die beste M.Sc.-Arbeit in Biologie 2015.

Kontakt

Benjamin Eggs
Universität Tübingen
Institut für Evolution und Ökologie
Auf der Morgenstelle 28
72076 Tübingen
Deutschland
E-mail: benjamin.eggs@uni-tuebingen.de

 

Zur Autorin

Brigit Bucher arbeitet als Stv. Leiterin Corporate Communication an der Universität Bern und ist Redaktorin bei «uniaktuell».

15.01.2016