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Spinnen-Experimente auf der ISS „Arachnauten“ – Wie Spinnen ohne Schwerkraft Netze bauen

Redakteur: Christian Lüttmann

Was machen Spinnen im Weltall? Im Grunde nichts anderes, als auch hier auf der Erde: sie bauen ihre Netze. Wie ihnen das in der Schwerelosigkeit gelingt, haben Forscher in Experimenten auf der ISS untersucht – mit einigen Hürden, aber schließlich einer überraschenden Erkenntnis zum Orientierungssinn der Arachniden.

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Zwei Spinnen der Art Nephila clavipes wurden 2011 auf die ISS gebracht (Fotomontage).
Zwei Spinnen der Art Nephila clavipes wurden 2011 auf die ISS gebracht (Fotomontage).

Basel/Schweiz – Das Spinnenexperiment der US-amerikanischen Raumfahrtagentur Nasa ist fast ein Lehrstück über die frustrierenden Fehlschläge und glücklichen Zufälle, die manchmal zu unerwarteten Erkenntnissen in der Forschung führen. Die Fragestellung war relativ einfach: Auf der Erde bauen Spinnen asymmetrische Netze, deren Zentrum zum oberen Rand hin verschoben ist. Dort sitzen die Spinnen in Ruhestellung mit dem Kopf nach unten, weil sie in Richtung der Schwerkraft schneller zu ihrer frisch gefangenen Beute gelangen können. Aber was machen die Achtbeiner in der Schwerelosigkeit?

Die Nasa wollte bereits 2008 mit diesem Experiment Mittelschulen in den USA begeistern. Aber trotz einfacher Frage, war die Planung und Durchführung des Experiments im Weltall äußerst anspruchsvoll und von einigen Missgeschicken geprägt.

Reservespinne ausgebrochen

Damals flogen zwei Individuen verschiedener Spinnenarten als „Arachnauten“ zur ISS, die eine (Metepeira labyrinthea) sozusagen als Hauptdarstellerin im Experimentierkasten, die andere (Larinioides patagiatus) als Reserve, falls die erste nicht überleben sollte. Doch es gelang der Reservespinne, aus ihrer Aufbewahrungskammer auszubrechen und in die Hauptkammer zu gelangen. Öffnen ließ sich die Kammer aus Sicherheitsgründen nicht und so konnte man die überzählige Spinne nicht wieder einfangen. Die beiden Spinnen fertigten ihre etwas wirren Netze also in derselben Kammer und störten sich dabei gegenseitig.

Weitere Missgeschicke und ein neuer Versuch

Dies war jedoch nicht der einzige Zwischenfall: Die Fliegen, die als Nahrung an Bord waren, vermehrten sich stärker als erwartet. Ihre Larven krochen im Lauf der Zeit aus dem Zuchtbehälter am Boden des Kastens in die Experimentierkammer und bedeckten nach zwei Wochen große Teile der Frontscheibe. Nach einem Monat waren die Spinnen hinter all den Fliegenlarven gar nicht mehr zu sehen. Ein Fehlschlag, der noch lange an Dr. Paula Cushing vom Denver Museum of Nature & Science nagte, die an der Planung des Spinnenexperiments beteiligt war.

Ein Exemplar der Spinnenart Trichonephila clavipes an Bord der internationalen Raumstation ISS.
Ein Exemplar der Spinnenart Trichonephila clavipes an Bord der internationalen Raumstation ISS.
(Bild: Golden silk orb-weaver spider (Hintergrundbild: NASA/JPL-Caltech) / BioServe Space Technologies, University of Colorado Boulder)

Als sich 2011 erneut die Gelegenheit für ein ähnliches Experiment an Bord der ISS ergab, zog die Forscherin auch Dr. Samuel Zschokke von der Universität Basel hinzu, um den neuen Versuch vorzubereiten und auszuwerten. Diesmal startete das Experiment mit vier Spinnen der gleichen Art (Trichonephila clavipes): Zwei flogen zur ISS, zwei blieben auf der Erde und wurden unter identischen Bedingungen wie ihre im Weltraum reisenden Artgenossen gehalten und beobachtet – außer, dass sie weiterhin der irdischen Schwerkraft ausgesetzt waren.

Einfluss der Schwerelosigkeit auf den Netzbau

Zwar ging auch beim neuen Anlauf nicht alles nach Plan – statt vier Weibchen, stellten sich zwei der Spinnen im Nachhinein als Männchen heraus – doch dies hatte keine negative Auswirkung auf das Experiment.

Die Achtbeiner spannen also ihre Netze, bauten sie wieder ab, spannen neue. Alle fünf Minuten machten drei Kameras pro Kasten Aufnahmen. Die Forscher werteten die Symmetrie von 100 Spinnennetzen sowie die Orientierung der Spinne im Netz anhand von rund 14.500 Bildern aus.

Dabei stellte sich heraus, dass die in Schwerelosigkeit gebauten Netze tatsächlich symmetrischer waren als die auf der Erde gesponnenen. Ihr Zentrum lag also stärker zur Mitte hin, und die Spinne hatte den Kopf nicht immer nach unten gerichtet. Allerdings bemerkten die Wissenschaftler, dass es einen Unterschied machte, ob die Spinnen ihre Netze im Licht der Lampen oder bei Dunkelheit bauten. Im Lampenschein gebaute Netze an Bord der ISS waren ähnlich asymmetrisch wie die irdischen Netze.

Licht als Reservesystem zur Orientierung der Spinne

„Dass Licht für die Orientierung der Spinnen im Raum eine Rolle spielt, hätten wir nicht vermutet“, sagt der Baseler Forscher Zschokke. „Wir hatten großes Glück, dass die Lampen oben an der Kammer angebracht waren und nicht auf verschiedenen Seiten. Sonst hätten wir den Effekt des Lichts auf die Symmetrie der Netze in Schwerelosigkeit nicht feststellen können.“

Die Analyse der Aufnahmen zeigte auch, dass die Spinnen in willkürlicher Orientierung im Netz ruhten, wenn die Lichter ausgeschaltet waren, aber sich im Hellen von den Lichtern weg orientierten – also nach unten. Demnach nutzen Spinnen Licht als zusätzliche Orientierungshilfe, wenn die Schwerkraft fehlt. Da Spinnen ihre Netze auch im Dunkeln bauen und Beute auch ohne Licht fangen können, ging man dagegen bisher davon aus, dass Licht für die Orientierung der Tiere keine Rolle spielt.

„Dass Spinnen ein solches Reservesystem zur Orientierung haben, scheint überraschend, da sie im Laufe ihrer Evolution ja nie einer Umwelt ohne Schwerkraft ausgesetzt waren“, kommentiert Zschokke. Allerdings könne der Lagesinn der Spinnen während des Netzbaus durcheinandergeraten: Das dafür zuständige Organ registriert die relative Position des vorderen Körperteils zum hinteren. Während der Konstruktion des Netzes sind die beiden Körperteile jedoch in ständiger Bewegung, sodass eine zusätzliche Orientierungshilfe anhand der Richtung des Lichts besonders während des Netzbaus nützlich sei.

Originalpublikation: Samuel Zschokke, Stefanie Countryman, Paula E. Cushing: Spiders in space – orb-web-related behavior in zero gravity, Science of Nature 108, Article number: 1 (2020), doi: 10.1007/s00114-020-01708-8

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