Wetenschappers ontrafelen het webgeheim van de zwarte weduwe
Schoenen gemaakt van spinsel van de zwarte weduwe? Het zou zomaar kunnen, denken Amerikaanse onderzoekers. Ze hebben ontdekt hoe deze gevaarlijke en giftige spin zijn ijzersterk web maakt. En dat biedt perspectief op industriële toepassingen.
Raak je als vlieg verzeild in het web van een zwarte weduwe, vergeet het dan maar. Spinsel is vijfmaal sterker dan staal en daarmee een van de sterkste biologische materialen. Bovendien is spinrag ook nog eens flexibel.
Wetenschappers proberen al decennia lang om deze zijden draden na te maken. Dat is tot nu toe nooit gelukt. Maar nu gloort er hoop. Amerikaanse wetenschappers hebben namelijk ontdekt hoe de eiwitten in de zijdeklieren zich als origami opvouwen tot grote eiwitconstructies. Voordat ze door een kanaaltje richting de spinneret worden geduwd, het orgaan in het achterlijf dat de eiwitten in de vorm van een draad naar buiten perst.
‘Als we de techniek van de zwarte weduwe op industriële schaal kunnen imiteren, liggen talloze toepassingen van spinsel in het verschiet. Denk aan onverwoestbare schoenen, kabels voor hangbruggen en kogelwerende vesten’, zegt een van de ontdekkers, chemicus Gregory Holland van de San Diego State University.
Biologisch afbreekbaar
‘Het spinsel is bovendien biologisch afbreekbaar, want het bestaat slechts uit eiwitten, water en zout.’ Holland en zijn collega’s publiceerden hun bevindingen deze week in het tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences.
Spinrag is opgebouwd uit twee typen eiwitten. Tot voor kort dachten wetenschappers dat die zich in de vorm van piepkleine bolletjes in oplossing in de klieren bevinden. Maar de Amerikanen ontdekten dat de eiwitsoep complexer is. Ze sneden de klieren uit de lijfjes van westelijke zwarte weduwes en bestudeerden de inhoud met cryo-elektronenmicroscopie. Bij deze techniek maakt men gedetailleerde microscopische foto’s van grote biologische moleculen zoals virussen en eiwitten door ze razendsnel te bevriezen.
Een soort fabriek
De onderzoekers zagen dat de klieren en de buisjes naar de spinneret een soort fabriek vormen waarin de eiwitten grote constructies vormen die dubbelgevouwen worden en nog eens dubbelgevouwen. Hoe dat vervormen precies gebeurt, hangt onder meer af van de zuurgraad en het zoutgehalte van de oplossing, die sterk van plek tot plek verschillen. Een complex gebeuren dus.
‘Er is nog een lange weg te gaan’, zegt Anna Rising van de Swedish University of Agricultural Sciences, die niet bij het onderzoek betrokken was. ‘Maar dit nieuwe inzicht in de bouwstenen van spinsel is een belangrijke stap.’
De beloftes zijn enorm, meent ook Rising. ‘Een spinragdraad met de dikte van een pen is sterk genoeg om een vliegende Boeing 747 te stoppen.’ Zulk materiaal levert vast ook stevige schoenen op.