I herinner me dat ik een presentatie over spinnenzijde gaf voor mijn natuurkundeles in groep negen. Zoals bij alle goede schoolopdrachten ging het op het laatste moment gepaard met het opschrijven van dingen die ik me nog half herinnerde uit een krantenartikel dat ik al kwijt was.
Ik hield een toespraak over hoe spinnenzijde zogenaamd een ongelooflijk materiaal was, sterker dan staal en rekbaarder dan rubber. En dat wetenschappers gekke manieren bedachten om kogelvrije vesten van spinnenzijde te maken en genetisch gemanipuleerde spingeiten om supersterke zijde massaal te produceren. Ik begreep het meeste van wat ik zei niet en wist niet zeker of ik het meeste ervan geloofde. Ik dacht dat het het resultaat moest zijn van een nachtelijke koortsdroom vóór een deadline.
Nadat ik de wetenschap op de middelbare school bijna had gezakt, zou ik uiteindelijk wetenschapper worden. En nu ik terugkijk, besef ik dat het geen koortsdroom was, maar dat het allemaal waar was. Zelfs het stukje over spingeiten.
Rond diezelfde tijd onderging de wereld van de spinnenwetenschap, zonder dat ik het wist, enorme technologische vooruitgang. In 1990 hebben wetenschappers het eerste spinnenzijde-gen gesequenced – een code die ons instructies gaf om de eiwitten te bouwen die spinnenzijde maken. In 1997 hadden wetenschappers deze genen in E. coli-cellen ingebracht en waren ze in het laboratorium kunstzijde aan het brouwen. Toen we het nieuwe millennium binnengingen, namen de zaken een vreemde wending en in 2002 maakten wetenschappers bekend dat ze spinnenzijde hadden gekweekt in borstcellen van zoogdieren.
Het weven van spinzijde is nog steeds enorm kostbaar; Deze glinsterende gouden cape is een van de slechts twee kledingstukken geweven van spinnenzijde en is in wezen van onschatbare waarde. Foto: David Levene/The Guardian
Een model draagt de gouden spinzijden cape van Nicholas Godley en Simon Peers. Foto: David Levene/The Guardian
De eigenschappen van spinzijde zijn net zo wonderbaarlijk als ze klinken. De draglinezijde van wielwebspinnen kan meer energie absorberen dan kogelvrij Kevlar en kan weer in vorm stuiteren zonder zijn elasticiteit te verliezen. Er is geen sterker materiaal gemaakt door enig ander levend wezen, en niets gemaakt door mensen komt ook maar in de buurt. We proberen al eeuwenlang het potentieel van spinnenzijde te benutten en deze golf van onderzoek rond de eeuwwisseling is slechts een deel van een langer verhaal.
Aan het begin van de 18e eeuw experimenteerde de voorzitter van de Royal Society of Sciences in Frankrijk met het met de hand spinnen van zijden draden uit eierzakjes van spinnen. Aan het eind van de 19e eeuw reisde de Franse jezuïet-missionaris Jacob Paul Camboué naar Madagaskar en ontwikkelde een methode om massaal zijde te oogsten van gouden zijden bolweverspinnen. Met behulp van lokale vaardigheden en arbeid zette Camboué een productielijn op waar zijde tot draden werd gesponnen en tot stof werd geweven met behulp van aangepaste weefgetouwen en weeftafels.
Begin jaren 2000 brachten ondernemers Nicholas Godley en Simon Peers de methoden van Camboué nieuw leven in en produceerden twee stukken glinsterende gouden kleding gemaakt van spinnenzijde. Het zijn de enige stukken spinnenzijdetextiel die er bestaan en zijn in wezen van onschatbare waarde. Twee eeuwen na het werk van Camboué is het weven van spinnenzijde nog steeds enorm kostbaar.
Spinnen zijn geen goede huisdieren. Het zijn kleine dieren die zeer kleine hoeveelheden zijde maken. Zelfs spinnen die onschadelijk zijn voor mensen kunnen territoriaal en kannibalistisch zijn, dus het in gevangenschap houden ervan is niet zo eenvoudig als ze in de wei zetten.
Als gevolg hiervan verlegden wetenschappers de focus van het gebruik van natuurlijke spinnenzijde naar het kweken van in het laboratorium gekweekte kunstzijde. Voor sommigen betekende dit het brouwen van genetisch gemanipuleerde E. coli-bacteriën in vaten op industriële schaal. Anderen kozen voor een ambitieuzere aanpak en in 1999 maakte de wereld kennis met Sugar and Spice, het eerste paar genetisch gemanipuleerde spingeiten. Ze zagen eruit als iedere andere geit, maar de melk die ze produceerden was rijk aan spinnenzijde-eiwitten.
James O’Hanlon, auteur van Silk and Venom: The ongelooflijke levens van spinnen. Foto: Mike Terry voor UNSW Press/Mike Terry
De zijdeproteïnen die afkomstig zijn van genetisch gemanipuleerde geiten en bacteriën worden opgelost in vloeistof en moeten mechanisch en chemisch worden verwerkt tot vezels. Dit ingewikkelde proces, plus de arbeid en kosten die betrokken zijn bij het runnen van een commerciële melkveehouderij, zorgden er onvermijdelijk voor dat spinnengeitzijde nooit op de markt kwam. Maar dit was slechts een kleine zijstap op de niet-aflatende missie om het potentieel van zijde te benutten.
Momenteel richt een handvol biotechnologiebedrijven zich op het gebruik van genetisch gemanipuleerde E. coli en zijderupsen. Helaas heeft dit nog steeds niet geresulteerd in betaalbaar zijdetextiel. In 2019 werkte biotechbedrijf Spiber samen met The North Face om de eerste “commercieel verkrijgbare” kleding van spinnenzijde uit te brengen. Ze produceerden 50 jassen die alleen beschikbaar waren voor de weinige gelukkigen die een loterij hadden gewonnen die hen het voorrecht gaf een jas van $ 1.400 te kopen.
Helaas zijn kogelvrije jassen van spinnenzijde nooit tot stand gekomen. De kracht van zijde hangt samen met de elasticiteit ervan, dus hoewel kunstzijdeplaten een kogel kunnen tegenhouden, zou die kogel halverwege je romp zijn tegen de tijd dat hij stopte. De blik richt zich nu op meer delicate toepassingen van kunstmatige spinnenzijde – als sterke en flexibele steigers voor huidtransplantaties, hypoallergene coatings voor chirurgische implantaten en organische coatings voor bederfelijke voedingsmiddelen.
Foto: UNSW-pers
Nu, bijna een kwart eeuw na mijn presentatie in de wetenschapsles, bestaan er geen spinnengeiten meer, en kan ik me geen ski-jack van spinnenzijde veroorloven. In plaats daarvan dromen we koortsachtig over een toekomst waarin spinnenzijde een revolutie teweeg kan brengen in de geneeskunde. We zijn er nog lang niet van verwijderd, maar de eerste tests zijn veelbelovend en bedrijven investeren zwaar in het realiseren van bio-engineered medische spinnenzijde.
Terwijl sommigen misschien kronkelen over het spinnenweb dat hun tuinpad kruist, halen anderen eindeloze inspiratie uit diezelfde zijden draden. Ondanks enkele creatieve en ambitieuze pogingen ligt een volledig gerealiseerde toepassing voor spinnenzijde nog steeds buiten ons bereik, maar verleidelijk dichtbij.