ABOUT THE SPEAKER
Cheryl Hayashi - Spider silk scientist
Cheryl Hayashi studies the delicate but terrifically strong silk threads that make up a spider's web, finding startling applications for human use.

Why you should listen

Biologist Cheryl Hayashi is fascinated with spiders and their silks, and for good reason. Made of a mix of proteins, spider silks come in thousands of variations; there are over 40,000 species of spiders, with many spiders capable of producing half a dozen types. Some silks have the tensile strength of steel -- and often are much tougher -- while remaining light as air and extremely supple. And spiders use their silk in diverse ways: to make their homes and trap their food, to travel, to court and to protect their eggs.
 
In her lab at UC Riverside, Hayashi explores spider silk’s genetic makeup, evolution and unique biomechanics (winning a MacArthur “genius" grant for it in 2007). Her work blurs the boundary between biology and materials science, looking for the molecular basis of this wondrous material and exploring how humans might learn from it. Hayashi's work may inspire new biomimetic materials for a huge variety of uses, from biodegradable fishing lines and sutures to superstrong ropes and armor cloth.

More profile about the speaker
Cheryl Hayashi | Speaker | TED.com
TED2010

Cheryl Hayashi: The magnificence of spider silk

Cheryl Hayashi: Măreția mătăsii de păianjen

Filmed:
889,997 views

Cheryl Hayashi studiază mătasea de păianjen, unul dintre cele mai performante materiale din natură. Fiecare specie de păianjen poate să producă până la 7 genuri de mătase, foarte diferite între ele. Cum fac asta? Hayashi ne explică întâi la nivelul ADN-ului - apoi ne arată cum acest material foarte puternic și foarte flexibil poate să devină o sursă de inspirație.
- Spider silk scientist
Cheryl Hayashi studies the delicate but terrifically strong silk threads that make up a spider's web, finding startling applications for human use. Full bio

Double-click the English transcript below to play the video.

00:16
I'm here to spreadrăspândire the wordcuvânt about the
0
1000
2000
Ma aflu aici sa va dezvalui
00:18
magnificencesplendoare of spiderspăianjeni
1
3000
2000
maretia paianjenilor
00:20
and how much we can learnînvăța from them.
2
5000
3000
si despre cat de multe lucuri putem invata de la acestia.
00:23
SpidersPăianjeni are trulycu adevărat globalglobal citizenscetățeni.
3
8000
2000
Paianjenii sunt cu adevarat cetateni ai intregului glob.
00:25
You can find spiderspăianjeni in nearlyaproape
4
10000
2000
Putem descoperi paianjeni in aproape
00:27
everyfiecare terrestrialterestre habitathabitat.
5
12000
2000
orice habitat terestru.
00:29
This redroșu dotpunct marksmărci
6
14000
2000
Punctele acestea rosii marcheaza
00:31
the Great BasinBazinul of NorthNord AmericaAmerica,
7
16000
2000
Marele Bazin al Americii de Nord,
00:33
and I'm involvedimplicat with an alpinealpin biodiversitybiodiversitate
8
18000
2000
si sunt implicata acolo intr-un proiect despre biodiversitatea alpina
00:35
projectproiect there with some collaboratorscolaboratori.
9
20000
2000
impreuna cu alti colaboratori.
00:37
Here'sAici este one of our fieldcamp sitessite-uri,
10
22000
2000
Iata unul dintre siturile noastre
00:39
and just to give you a sensesens of perspectiveperspectivă,
11
24000
2000
asta numai ca sa va dau o idee,
00:41
this little bluealbastru smudgePete here,
12
26000
2000
pata asta mica si albastra,
00:43
that's one of my collaboratorscolaboratori.
13
28000
2000
reprezinta unul dintre colaboratorii mei.
00:45
This is a ruggedaccidentat and barrensterp landscapepeisaj,
14
30000
3000
Acesta este un tinut aspru si steril,
00:48
yetinca there are quitedestul de a fewpuțini spiderspăianjeni here.
15
33000
2000
cu toate astea, cativa paianjeni tot se gasesc.
00:50
TurningCotitură rocksroci over revealeddezvăluit this crabcrab spiderpăianjen
16
35000
4000
Cautand sub stanci am gasit acest paianjen-crab
00:54
grapplinggrappling with a beetlegândac.
17
39000
2000
luandu-se la tranta cu un gandac.
00:56
SpidersPăianjeni are not just everywherepretutindeni,
18
41000
3000
Paianjenii nu numai ca exista pretutindeni,
00:59
but they're extremelyextrem diversedivers.
19
44000
2000
dar sunt si extrem de diversi.
01:01
There are over 40,000 describeddescris speciesspecie
20
46000
3000
Exista peste 40.000 de specii de paianjeni
01:04
of spiderspăianjeni.
21
49000
1000
atestate.
01:05
To put that numbernumăr into perspectiveperspectivă,
22
50000
2000
Pentru a privi acest număr dintr-o altă perspectivă
01:07
here'saici e a graphgrafic comparingcompararea the 40,000
23
52000
2000
iata un grafic care compara cele 40.000
01:09
speciesspecie of spiderspăianjeni
24
54000
2000
de specii de paianjeni
01:11
to the 400 speciesspecie of primatesprimate.
25
56000
2000
cu cele 400 de specii de primate.
01:13
There are two ordersordinele of magnitudemărime more
26
58000
2000
Sunt de o suta de ori mai multe specii
01:15
spiderspăianjeni than primatesprimate.
27
60000
2000
de paianjeni decat de primate.
01:17
SpidersPăianjeni are alsode asemenea extremelyextrem oldvechi.
28
62000
4000
Paianjenii sunt de asemenea foarte vechi.
01:21
On the bottomfund here,
29
66000
2000
La baza aici,
01:23
this is the geologicgeologic timescaleinterval de timp,
30
68000
2000
avem scala erelor geologice,
01:25
and the numbersnumerele on it indicateindica millionsmilioane
31
70000
2000
iar numerele de deasupra indica milioanele
01:27
of yearsani from the presentprezent, so the zerozero here,
32
72000
2000
de ani plecand din prezent spre trecut, prin urmare acest zero
01:29
that would be todayastăzi.
33
74000
2000
reprezinta ziua de azi.
01:31
So what this figurefigura showsspectacole is that spiderspăianjeni
34
76000
3000
Deci, ceea ce acest tabel vrea sa arate este ca paianjenii
01:34
dateData back to almostaproape 380 millionmilion yearsani.
35
79000
4000
dateaza de aproape 380 de milioane de ani.
01:38
To put that into perspectiveperspectivă, this redroșu
36
83000
2000
Ca sa avem o imagine mai clara,
01:40
verticalvertical barbar here marksmărci the divergencedivergenţă time
37
85000
3000
aceasta bara verticala de aici arata evolutia
01:43
of humansoameni from chimpanzeescimpanzei,
38
88000
3000
oamenilor plecand de la cimpanzei,
01:46
a meredoar sevenȘapte millionmilion yearsani agoîn urmă.
39
91000
3000
abia acum sapte milioane de ani.
01:49
All spiderspăianjeni make silkmătase
40
94000
2000
Toti paianjenii produc matase
01:51
at some pointpunct in theiral lor life.
41
96000
2000
de-a lungul vietii lor.
01:53
MostCele mai multe spiderspăianjeni use copiousmari amountssume of silkmătase,
42
98000
3000
Cei mai multi dintre paianjeni utilizeaza o mare cantitate de matase,
01:56
and silkmătase is essentialesenţial to theiral lor survivalsupravieţuire
43
101000
2000
iar matasea este esentiala pentru supravietuirea acestora
01:58
and reproductionreproducere.
44
103000
2000
si pentru reproducere.
02:00
Even fossilfosil spiderspăianjeni can make silkmătase,
45
105000
2000
Pana si un paianjen fosila putea produce matase,
02:02
as we can see from this impressionimpresie of
46
107000
2000
dupa cum se vede din amprenta
02:04
a spinneretfus on this fossilfosil spiderpăianjen.
47
109000
3000
organelor filiere acestui paianjen fosila.
02:07
So this meansmijloace that bothambii spiderspăianjeni
48
112000
2000
Deci asta inseamna ca atat paianjenii
02:09
and spiderpăianjen silkmătase have been around
49
114000
2000
cat si matasea lor exista
02:11
for 380 millionmilion yearsani.
50
116000
4000
de 380 de milioane de ani incoace.
02:16
It doesn't take long from workinglucru with spiderspăianjeni
51
121000
3000
Nu e nevoie sa lucrezi mult timp cu paianjenii
02:19
to startstart noticingobservând how essentialesenţial silkmătase is
52
124000
3000
ca sa realizezi cat de esential este firul de matase
02:22
to just about everyfiecare aspectaspect of theiral lor life.
53
127000
3000
in aproape fiecare dintre aspectele vietii lor.
02:25
SpidersPăianjeni use silkmătase for manymulți purposesscopuri, includinginclusiv
54
130000
3000
Paianjenii utilizeaza firul in multe scopuri, acestea incluzand
02:28
the trailingla final safetySiguranță draglinesăritor,
55
133000
2000
firul de deplasare - ca și coardă de siguranță,
02:30
wrappingambalaj eggsouă for reproductionreproducere,
56
135000
3000
impachetarea coconilor pentru reproducere,
02:33
protectivede protecţie retreatsse retrage
57
138000
2000
costructia refugiilor de protectie
02:35
and catchingatractiv preypradă.
58
140000
2000
si prinderea prazii.
02:37
There are manymulți kindstipuri of spiderpăianjen silkmătase.
59
142000
2000
Exista multe tipuri de matase de paianjen.
02:39
For exampleexemplu, this gardengrădină spiderpăianjen can make
60
144000
3000
De exemplu, acest paianjen de gradina poate sa produca
02:42
sevenȘapte differentdiferit kindstipuri of silksmatasea.
61
147000
2000
sapte tipuri de matase diferite.
02:44
When you look at this orborb webweb, you're actuallyde fapt
62
149000
2000
Cand va uitati la aceasta panza de paianjen circulara, de fapt
02:46
seeingvedere manymulți typestipuri of silkmătase fibersfibre.
63
151000
3000
vedeti mai multe tipuri de fibre de matase.
02:49
The framecadru and radiirazele of this webweb
64
154000
2000
Scheletul si razele panzei de paianjen
02:51
is madefăcut up of one typetip of silkmătase,
65
156000
3000
sunt realizate dintr-un anumit tip de matase,
02:54
while the capturecaptură spiralspirală is a compositecompozit
66
159000
2000
pe cand spiralele sunt realizate dintr-o compozitie
02:56
of two differentdiferit silksmatasea:
67
161000
2000
a doua tipuri diferite de matase:
02:58
the filamentcu filament and the stickylipicios dropletpicăturii.
68
163000
3000
filamentul si un mic strop de lipici.
03:01
How does an individualindividual spiderpăianjen
69
166000
3000
Cum poate un singur paianjen
03:04
make so manymulți kindstipuri of silkmătase?
70
169000
3000
sa produca atat de multe tipuri de matase?
03:07
To answerRăspuns that, you have to look a lot closermai aproape
71
172000
2000
Ca sa putem raspunde, trebuie sa privim mult mai indeaproape
03:09
at the spinneretfus regionregiune of a spiderpăianjen.
72
174000
2000
la regiunea organelor filiere a paianjenului.
03:11
So silkmătase comesvine out of the spinneretsfilierelor, and for
73
176000
2000
Prin urmare, matasea iese din organul filier
03:13
those of us spiderpăianjen silkmătase biologistsbiologi, this is what
74
178000
2000
si pentru noi biologii, acesta este
03:15
we call the "businessAfaceri endSfârşit" of the spiderpăianjen. (LaughterRâs)
75
180000
2000
ceea ce noi numim partea dorsala a paianjenului. (Rasete)
03:17
We spendpetrece long dayszi ...
76
182000
2000
Asteptam zile intregi...
03:19
Hey! Don't laugha rade. That's my life.
77
184000
2000
Hei! Nu radeti! Asta mi-e viata.
03:21
(LaughterRâs)
78
186000
2000
(Rasete)
03:23
We spendpetrece long dayszi and nightsnopți
79
188000
2000
Stam zile si nopti intregi
03:25
staringholbat at this partparte of the spiderpăianjen.
80
190000
3000
uitandu-ne la partea dorsala a paianjenului.
03:28
And this is what we see.
81
193000
2000
Si asta e ceea ce vedem.
03:30
You can see multiplemultiplu fibersfibre
82
195000
2000
Putem vedea fibre multiple
03:32
comingvenire out of the spinneretsfilierelor, because
83
197000
3000
iesind din oganul filiere, pentru ca
03:35
eachfiecare spinneretfus has manymulți spigotsSpigot on it.
84
200000
3000
fiecare organ filier contine mai mule supape .
03:38
EachFiecare of these silkmătase fibersfibre exitsiese from the spigotCana,
85
203000
3000
Fiecare dintre aceste fibre de matase ies prin supape,
03:41
and if you were to traceurmă the fiberfibră back
86
206000
2000
si daca ar fi sa mergeti pe urma firului inauntru
03:43
into the spiderpăianjen, what you would find is that
87
208000
3000
in corpul paianjenului, veti observa ca
03:46
eachfiecare spigotCana connectsConnects to its ownpropriu individualindividual
88
211000
2000
fiecare supapa este conectata la propria sa glanda
03:48
silkmătase glandglanda. A silkmătase glandglanda kinddrăguț of looksarată like a sacsac
89
213000
3000
Glanda arata ca un saculet
03:51
with a lot of silkmătase proteinsproteine stuckblocat insideinterior.
90
216000
3000
plin cu proteine indesate inauntru.
03:54
So if you ever have the opportunityoportunitate to dissectdiseca
91
219000
2000
Deci, daca veti avea vreodata posibilitatea sa disecati
03:56
an orb-web-weavingorb-web-ţesut spiderpăianjen,
92
221000
2000
un paianjen tesator de panza sferica
03:58
and I hopesperanţă you do,
93
223000
2000
si sper ca veti avea posibilitatea,
04:00
what you would find is a bountymilostivire
94
225000
3000
ceea ce veti gasi inauntru, in mod recompensator, sunt glandele
04:03
of beautifulfrumoasa, translucenttranslucid silkmătase glandsglandele.
95
228000
3000
de matase frumoase si translucide.
04:06
InsideÎn interiorul eachfiecare spiderpăianjen, there are hundredssute
96
231000
2000
In fiecare paianjen, exista sute
04:08
of silkmătase glandsglandele, sometimesuneori thousandsmii.
97
233000
3000
de glande de matase, uneori mii.
04:11
These can be groupedgrupate into sevenȘapte categoriescategorii.
98
236000
3000
Acestea pot fi grupate in sapte categorii.
04:14
They differdiferi by sizemărimea, shapeformă,
99
239000
2000
Ele se deosebesc prin marime, forma
04:16
and sometimesuneori even colorculoare.
100
241000
2000
si uneori chiar culoare.
04:18
In an orb-web-weavingorb-web-ţesut spiderpăianjen,
101
243000
2000
Intr-un paianjen de panza circulara,
04:20
you can find sevenȘapte typestipuri of silkmătase glandsglandele,
102
245000
2000
putem gasi sapte tipuri de glande de matase
04:22
and what I have depicteddescris here in this pictureimagine,
103
247000
2000
si este ceea ce vreau sa va arat in aceasta imagine,
04:24
let's startstart at the one o'clockora positionpoziţie,
104
249000
3000
sa incepem cu pozitia 1,
04:27
there's tubuliformtubuliform silkmătase glandsglandele, whichcare are used
105
252000
2000
gasim aici matasea gladulei tubiliformes care sintetizeaza matasea
04:29
to make the outerexterior silkmătase of an eggou sacsac.
106
254000
2000
pentru fabricarea matasii exterioare a coconilor pentru oua.
04:31
There's the aggregateagregat and flagelliformflagelliform silkmătase
107
256000
2000
Exista matasea gladulei aggregata si matasea glandulei flageliform
04:33
glandsglandele whichcare combinecombina to make the stickylipicios
108
258000
2000
care se combina in scopul de a aplica
04:35
capturecaptură spiralspirală of an orborb webweb.
109
260000
3000
prin lipire spiralele pe scheletul panzei.
04:38
PyriformPyriform silkmătase glandsglandele make the attachmentatașament
110
263000
2000
Matasea glandulei pyriformes sintetizeaza fire pentru fixarea
04:40
cementciment -- that's the silkmătase that's used to adhereadera
111
265000
3000
panzei- aceasta e matasea care e utilizata pentru aderarea
04:43
silkmătase lineslinii to a substratesubstrat.
112
268000
3000
firelor de matase la o reactie chimica.
04:46
There's alsode asemenea aciniformaciniform silkmătase,
113
271000
2000
Gasim, de asemenea, gladula matasei aciniformes
04:48
whichcare is used to wrapîmpacheta preypradă.
114
273000
2000
care este utilizata pentru a infasura prada.
04:50
MinorMinore ampullateampullate silkmătase is used in webweb constructionconstructie.
115
275000
2000
Matasea ampulei minore este folosita in contructia panzei.
04:52
And the mostcel mai studiedstudiat silkmătase linelinia
116
277000
2000
Dar cel mai studiat fir de matase
04:54
of them all: majormajor ampullateampullate silkmătase.
117
279000
2000
dintre toate este ampula majora de matase
04:56
This is the silkmătase that's used to make the framecadru
118
281000
2000
Aceasta reprezinta matasea din care e realizat scheletul
04:58
and radiirazele of an orborb webweb, and alsode asemenea
119
283000
3000
si radiile unei panze circulare, si de asemenea
05:01
the safetySiguranță trailingla final draglinesăritor.
120
286000
3000
firul de deplasare.
05:04
But what, exactlyexact, is spiderpăianjen silkmătase?
121
289000
3000
Dar ce anume inseamna matasea paianjenului?
05:08
SpiderPăianjen silkmătase is almostaproape entirelyîn întregime proteinproteină.
122
293000
3000
Matasea paianjenului este proteina aproape in intregime.
05:11
NearlyAproape all of these proteinsproteine can be explaineda explicat
123
296000
2000
Aproape toate aceste proteine pot fi explicate
05:13
by a singlesingur genegenă familyfamilie,
124
298000
3000
printr-o singura gena familiala,
05:16
so this meansmijloace that the diversitydiversitate of silkmătase typestipuri
125
301000
2000
deci asta inseamna ca diversitatea tipurilor de matase
05:18
we see todayastăzi is encodedcodate by one genegenă familyfamilie,
126
303000
5000
pe care o observam azi este criptata intr-o singura gena familiala
05:23
so presumablyprobabil the originaloriginal spiderpăianjen ancestorstrămoş
127
308000
3000
deci in mod prezumtiv, paianjenul ancestral
05:26
madefăcut one kinddrăguț of silkmătase,
128
311000
2000
producea un singur tip de matase
05:28
and over the last 380 millionmilion yearsani,
129
313000
3000
si de-a lungul a peste 380 de milioane de ani
05:31
that one silkmătase genegenă has duplicatedduplicat
130
316000
3000
aceasta unica gena de matase s-a divizat,
05:34
and then divergeds-au separat, specializedde specialitate,
131
319000
3000
apoi a creat divergente, apoi s-a specializat,
05:37
over and over and over again, to get
132
322000
3000
iarasi si iarasi si iarasi pana a ajuns
05:40
the largemare varietyvarietate of flavorsarome of spiderpăianjen silksmatasea
133
325000
2000
la aceasta varietate a matasei de paianjen
05:42
that we have todayastăzi.
134
327000
3000
pe care o observam azi.
05:45
There are severalmai mulți featurescaracteristici that all these silksmatasea
135
330000
2000
Exista o serie de trasaturi pe care aceste tipuri de matase
05:47
have in commoncomun. They all have a commoncomun
136
332000
2000
le au in comun. Toate au un aspect
05:49
designproiecta, suchastfel de as they're all very long --
137
334000
2000
comun, in sensul ca toate sunt foarte lungi-
05:51
they're sortfel of outlandishlyoutlandishly long
138
336000
3000
adica sunt neobisnuit de lungi
05:54
comparedcomparativ to other proteinsproteine.
139
339000
2000
in comparatie cu alte proteine.
05:56
They're very repetitiverepetitive, and they're very richbogat
140
341000
3000
Sunt foarte repetitive si foarte bogate
05:59
in the aminoamino acidsacizi glycineglicină and alaninealanin.
141
344000
3000
in aminoacizi, glicine si alanine.
06:02
To give you an ideaidee of what
142
347000
2000
Ca sa va dau o idee despre
06:04
a spiderpăianjen silkmătase proteinproteină looksarată like,
143
349000
2000
cum arata proteina din matasea paianjenului,
06:06
this is a draglinesăritor silkmătase proteinproteină,
144
351000
2000
acesta este un fir de deplasare
06:08
it's just a portionporţiune of it,
145
353000
2000
si e doar o bucatica preluata
06:10
from the blacknegru widowVăduva spiderpăianjen.
146
355000
2000
de la o vaduva neagra.
06:12
This is the kinddrăguț of sequencesecvenţă that I love
147
357000
2000
Asta este genul de secventa la care-mi place
06:14
looking at day and night. (LaughterRâs)
148
359000
3000
sa ma uit zi si noapte. (Rasete)
06:17
So what you're seeingvedere here is the one letterscrisoare
149
362000
2000
Deci ceea ce vedeti aici este
06:19
abbreviationabreviere for aminoamino acidsacizi, and I've coloredcolorat
150
364000
2000
o abreviere pentru aminoacizi si am colorat
06:21
in the glycinesGlycines with greenverde,
151
366000
2000
glicinele in verde,
06:23
and the alaninesalanines in redroșu, and so
152
368000
2000
si alaninele in rosu, astfel
06:25
you can see it's just a lot of G'sG pe and A'sAdrian.
153
370000
3000
puteti vedea ca exista o multime de G-uri si A-uri
06:28
You can alsode asemenea see that there's a lot of shortmic de statura
154
373000
3000
Puteti de-asemenea sa observati ca exista
06:31
sequencesecvenţă motifsmotive that repeatrepeta over and over
155
376000
3000
si secvente mai scurte care se repeta mereu
06:34
and over again, so for exampleexemplu there's a lot of
156
379000
2000
de exemplu exista o multime de
06:36
what we call polyalaninespolyalanines, or iteratedreiterat A'sAdrian,
157
381000
3000
ceea ce noi numim poli alanine, sau notate cu
06:39
AAAAAAHMED. There's GGQGGQ. There's GGYGGY.
158
384000
4000
AAAAA. Exista GGQ. Exista GGY.
06:43
You can think of these shortmic de statura motifsmotive
159
388000
2000
Luati aminte la aceste modele
06:45
that repeatrepeta over and over again as wordscuvinte,
160
390000
3000
care se repeta iar si iar ca si cuvinte,
06:48
and these wordscuvinte occuravea loc in sentencespropoziţii.
161
393000
3000
iar aceste cuvinte apar in propozitii.
06:51
So for exampleexemplu this would be one sentenceteză,
162
396000
3000
De exemplu, aceasta ar putea fi considerata o propozitie
06:54
and you would get this sortfel of greenverde regionregiune
163
399000
2000
si atunci vom avea acest tip de zona verde
06:56
and the redroșu polyalaninepolyalanine, that repeatsse repeta
164
401000
2000
iar polianinele rosii, care se repeta
06:58
over and over and over again,
165
403000
2000
iar si iar si iar din nou.
07:00
and you can have that hundredssute and
166
405000
2000
apoi putem avea acest lucru de sute si
07:02
hundredssute and hundredssute of timesori withinîn
167
407000
2000
sute si sute de ori in interiorul
07:04
an individualindividual silkmătase moleculemoleculă.
168
409000
2000
unei singure molecule de matase.
07:06
SilksMatasea madefăcut by the samela fel spiderpăianjen can have
169
411000
2000
Matasea produsa de acelasi paianjen poate avea
07:08
dramaticallydramatic differentdiferit repeatrepeta sequencessecvenţe.
170
413000
3000
in mod remarcabil, diferite secvente repetitive.
07:11
At the toptop of the screenecran, you're seeingvedere
171
416000
3000
In partea de sus a ecranului, puteti vedea
07:14
the repeatrepeta unitunitate from the draglinesăritor silkmătase
172
419000
3000
unitatea repetitiva a firului de matase pentru deplasare
07:17
of a gardengrădină argiopepăianjen spiderpăianjen.
173
422000
3000
a unui paianjen de gradina.
07:20
It's shortmic de statura. And on the bottomfund,
174
425000
2000
E scurt. Iar in partea de jos
07:22
this is the repeatrepeta sequencesecvenţă for the
175
427000
2000
aceasta reprezinta secventa repetitiva pentru
07:24
eggou casecaz, or tubuliformtubuliform silkmătase proteinproteină,
176
429000
2000
matasea folosita in fabricarea coconilor pentru oua
07:26
for the exactcorect samela fel spiderpăianjen. And you can see
177
431000
3000
a aceluiasi paianjen. Si atunci puteti observa
07:29
how dramaticallydramatic differentdiferit
178
434000
2000
cat de diferite sunt
07:31
these silkmătase proteinsproteine are -- so this is
179
436000
3000
aceste proteine de matase - deci asta reprezinta
07:34
sortfel of the beautyfrumuseţe of the diversificationdiversificarea
180
439000
2000
un fel de frumusete a diversitatii
07:36
of the spiderpăianjen silkmătase genegenă familyfamilie.
181
441000
2000
familiei genelor de matase a paianjenilor.
07:38
You can see that the repeatrepeta unitsUnități differdiferi
182
443000
2000
Puteti observa ca unitatile repetitive difera
07:40
in lengthlungime. They alsode asemenea differdiferi in sequencesecvenţă.
183
445000
2000
ca lungime. Ele difera si ca secvente.
07:42
So I've coloredcolorat in the glycinesGlycines again
184
447000
2000
Deci am colorat glicinele din nou
07:44
in greenverde, alaninealanin in redroșu, and the serinesserines,
185
449000
3000
in verde, alaninele in rosu, iar sericinele,
07:47
the letterscrisoare S, in purpleViolet. And you can see
186
452000
3000
litera S, in mov. Puteti observa ca
07:50
that the toptop repeatrepeta unitunitate can be explaineda explicat
187
455000
2000
unitatea repetitiva din partea de sus poate fi explicata
07:52
almostaproape entirelyîn întregime by greenverde and redroșu,
188
457000
3000
aproape in intregime prin verde si rosu,
07:55
and the bottomfund repeatrepeta unitunitate has
189
460000
2000
iar unitatea repetitiva din partea de jos are
07:57
a substantialsubstanțial amountCantitate of purpleViolet.
190
462000
2000
o substantiala cantitate de mov.
07:59
What silkmătase biologistsbiologi do is we try to relateraporta
191
464000
3000
Ceea noi biologii matasii facem este ca incercam
08:02
these sequencessecvenţe, these aminoamino acidacid
192
467000
2000
sa asociem aceste secvente
08:04
sequencessecvenţe, to the mechanicalmecanic propertiesproprietăţi
193
469000
2000
de aminoacizi cu proprietatile mecanice
08:06
of the silkmătase fibersfibre.
194
471000
2000
ale fibrelor de matase.
08:08
Now, it's really convenientconvenabil that spiderspăianjeni use theiral lor silkmătase
195
473000
3000
Deci este foarte convenabil ca paianjenii isi utilizeaza matasea
08:11
completelycomplet outsidein afara theiral lor bodycorp.
196
476000
2000
complet in afara corpului.
08:13
This makesmărci testingTestarea spiderpăianjen silkmătase really, really
197
478000
2000
Acest lucru face ca testarea matasii paianjenului sa fie
08:15
easyuşor to do in the laboratorylaborator, because
198
480000
2000
foarte usor de realizat in laborator, pentru ca
08:17
we're actuallyde fapt, you know, testingTestarea it in airaer
199
482000
3000
de fapt, stiti, noi o testam in aer
08:20
that's exactlyexact the environmentmediu inconjurator that
200
485000
2000
care este exact mediul in care
08:22
spiderspăianjeni are usingutilizând theiral lor silkmătase proteinsproteine.
201
487000
2000
paianjenii isi utilizeaza proteinele matasei.
08:24
So this makesmărci quantifyingcuantificarea silkmătase propertiesproprietăţi by
202
489000
2000
Așadar așa se pot cuantifica proprietățile mătăsii
08:26
methodsmetode suchastfel de as tensilede tracţiune testingTestarea, whichcare is
203
491000
2000
prin metode precum testarea elasticitatii, care inseamna
08:28
basicallype scurt, you know, tuggingtrăgînd on one endSfârşit
204
493000
2000
de fapt, dupa cum stiti, tragerea firului de la unul dintre capete,
08:30
of the fiberfibră, very amenablemaleabil.
205
495000
3000
extrem de maleabilă.
08:33
Here are stress-straintulpina de stres curvescurbe
206
498000
3000
Aici avem graficul curbelor de efort
08:36
generatedgenerate by tensilede tracţiune testingTestarea
207
501000
2000
generate de testarea elasticitatii
08:38
fivecinci fibersfibre madefăcut by the samela fel spiderpăianjen.
208
503000
3000
a cinci fibre produse de acelasi paianjen.
08:41
So what you can see here is that
209
506000
3000
Deci ceea ce puteti vedea aici este ca
08:44
the fivecinci fibersfibre have differentdiferit behaviorscomportamente.
210
509000
3000
aceste 5 fibre se comporta diferit.
08:47
SpecificallyÎn mod specific, if you look on the verticalvertical axisaxă,
211
512000
2000
Mai ales, daca va uitati pe axa verticala,
08:49
that's stressstres. If you look at the maximummaxim
212
514000
3000
legata de efort. Daca va uitati la valoarea
08:52
stressstres valuevaloare for eachfiecare of these fibersfibre,
213
517000
2000
maxima a efortului pentru fiecare dintre aceste fibre,
08:54
you can see that there's a lot of variationvariaţia,
214
519000
3000
veti observa ca exista multe oscilatii,
08:57
and in factfapt draglinesăritor, or majormajor ampullateampullate silkmătase,
215
522000
3000
ca de fapt firul de deplasare, ori firul de matase principal,
09:00
is the strongestmai puternic of these fibersfibre.
216
525000
2000
este cel mai puternic dintre toate aceste fibre.
09:02
We think that's because the draglinesăritor silkmătase,
217
527000
3000
Cosideram acest lucru fiindca firul de deplasare
09:05
whichcare is used to make the framecadru and radiirazele
218
530000
3000
care este utilizat pentru a construi scheletul si radiile
09:08
for a webweb, needsare nevoie to be very strongputernic.
219
533000
2000
unei panze, trebuie sa fie foarte puternic.
09:10
On the other handmână, if you were to look at
220
535000
2000
Pe de alta parte, daca e sa ne uitam la
09:12
strainîncordare -- this is how much a fiberfibră can be
221
537000
2000
capacitatea de intindere,
09:14
extendedextins -- if you look at the maximummaxim valuevaloare
222
539000
2000
daca ne uitam la valoarea maxima
09:16
here, again, there's a lot of variationvariaţia
223
541000
3000
de aici, din noi, gasim multe oscilatii
09:19
and the clearclar winnercâştigător is flagelliformflagelliform,
224
544000
2000
iar pe deplin castigator este gladula flageliform
09:21
or the capturecaptură spiralspirală filamentcu filament.
225
546000
2000
sau captura filamentului spiralei.
09:23
In factfapt, this flagelliformflagelliform fiberfibră can
226
548000
2000
De fapt, fibra flageliforma poate
09:25
actuallyde fapt stretchîntinde over twicede două ori its originaloriginal lengthlungime.
227
550000
4000
sa se intinda de fapt de doua ori decat lungimea sa originala
09:29
So silkmătase fibersfibre varyvaria in theiral lor strengthputere
228
554000
3000
Deci fibrele de matase variaza in functie de taria
09:32
and alsode asemenea theiral lor extensibilityextensibilitate.
229
557000
2000
dar si de extensibilitatea lor.
09:34
In the casecaz of the capturecaptură spiralspirală,
230
559000
2000
In cazul captarii spiralei
09:36
it needsare nevoie to be so stretchyelastic to absorbabsorbi
231
561000
2000
trebuie sa fie elastica pentru a absorbi
09:38
the impactefect of flyingzbor preypradă.
232
563000
2000
impactul cu prada zburatoare.
09:40
If it wasn'tnu a fost ablecapabil to stretchîntinde so much, then
233
565000
2000
Daca nu ar fi capabila sa se intinda atat de mult, atunci
09:42
basicallype scurt when an insectinsectă hitlovit the webweb,
234
567000
2000
de fapt, cand o insecta se izbeste de panza
09:44
it would just trampolinetrambulină right off of it.
235
569000
2000
aceasta ar proiecta-o imediat inapoi.
09:46
So if the webweb was madefăcut entirelyîn întregime out of
236
571000
2000
Deci, daca panza ar fi facuta in intregime din
09:48
draglinesăritor silkmătase, an insectinsectă is very likelyprobabil to just
237
573000
3000
din fire pentru deplasare, ar fi foarte probabil ca o insecta
09:51
bouncesaritura right off. But by havingavând really, really
238
576000
2000
sa ricoseze de pe ea. Dar avand matase foarte, foarte elastica
09:53
stretchyelastic capturecaptură spiralspirală silkmătase, the webweb is actuallyde fapt
239
578000
2000
pentru captura spiralei, panza este de fapt
09:55
ablecapabil to absorbabsorbi the impactefect
240
580000
2000
capabila sa absoarba impactul
09:57
of that interceptedinterceptate preypradă.
241
582000
3000
prazii interceptate.
10:00
There's quitedestul de a bitpic of variationvariaţia withinîn
242
585000
2000
Exista o anumita variatie in ceea ce priveste
10:02
the fibersfibre that an individualindividual spiderpăianjen can make.
243
587000
3000
fibrele pe care un paianjen e in stare sa le produca.
10:05
We call that the toolinstrument kitKit of a spiderpăianjen.
244
590000
3000
Noi numim asta trusa de unelte a paianjenului.
10:08
That's what the spiderpăianjen has
245
593000
2000
Asta este ceea ce paianjenul detine
10:10
to interactinteracționa with theiral lor environmentmediu inconjurator.
246
595000
2000
pentru a interactiona cu mediul sau.
10:12
But how about variationvariaţia amongprintre spiderpăianjen
247
597000
2000
Ce-ar fi sa vorbim despre variatia dintre speciile
10:14
speciesspecie, so looking at one typetip of silkmătase
248
599000
2000
de paianjen, adica analizand un anumit timp de matase,
10:16
and looking at differentdiferit speciesspecie of spiderspăianjeni?
249
601000
3000
de la diferite specii de paianjeni?
10:19
This is an areazonă that's largelyîn mare măsură unexploredneexplorat
250
604000
2000
Aceasta este o zona care e inca neexplorata
10:21
but here'saici e a little bitpic of datadate I can showspectacol you.
251
606000
4000
dar exista cateva informatii pe care vi le pot arata.
10:25
This is the comparisoncomparaţie of the toughnessrezistență
252
610000
2000
Aceasta este o comparare a rezistentei
10:27
of the draglinesăritor spilkprotectie spunfilate
253
612000
2000
firului de deplasare obtinut
10:29
by 21 speciesspecie of spiderspăianjeni.
254
614000
2000
de la 21 de specii de paianjeni.
10:31
Some of them are orb-weavingorb de ţesut spiderspăianjeni and
255
616000
2000
Unii dintre ei isi tes panza circular
10:33
some of them are non-orb-weavingnon-orb-ţesut spiderspăianjeni.
256
618000
3000
iar altii isi tes panza haotic.
10:36
It's been hypothesizedipoteza that
257
621000
2000
Există unele ipoteze cum că
10:38
orb-weavingorb de ţesut spiderspăianjeni, like this argiopepăianjen here,
258
623000
3000
paianjenii tesatori de panza circulara, precum cei din specia Argiope de aici,
10:41
should have the toughestcele mai dificile draglinesăritor silksmatasea
259
626000
2000
ar trebui sa aiba cel mai puternic fir de deplasare
10:43
because they musttrebuie sa interceptintercepta flyingzbor preypradă.
260
628000
3000
pentru ca ei trebuie sa intercepteze prada zburatoare.
10:46
What you see here on this toughnessrezistență graphgrafic
261
631000
3000
Ceea ce vedeti in acest grafic al rezistentei
10:49
is the highersuperior the blacknegru dotpunct is on the graphgrafic,
262
634000
2000
este aceea ca cu cat punctul negru este mai sus,
10:51
the highersuperior the toughnessrezistență.
263
636000
2000
cu atat rezistenta este mai mare.
10:53
The 21 speciesspecie are indicatedindicate here by this
264
638000
3000
Cele 21 de specii sunt indicate aici de catre
10:56
phylogenyfilogenia, this evolutionaryevolutiv treecopac, that showsspectacole
265
641000
3000
filogenie, acest copac evolutionist, care arata
10:59
theiral lor geneticgenetic relationshipsrelaţii, and I've coloredcolorat
266
644000
2000
relatiile lor genetice, si am colorat
11:01
in yellowgalben the orb-web-weavingorb-web-ţesut spiderspăianjeni.
267
646000
3000
in galben paianjenii cu panza circulara.
11:04
If you look right here at the two redroșu arrowssăgeţile,
268
649000
3000
Daca aruncati o privire aici la cele doua sageti rosii,
11:07
they pointpunct to the toughnessrezistență valuesvalorile
269
652000
3000
ele arata valorile rezistentei
11:10
for the draglinesdraglines of nephilaNephila clavipesclavipes and
270
655000
2000
pentru firul de deplasare al paianjenului auriu
11:12
araneusAraneus diadematusdiadematus.
271
657000
2000
si al paianjenului european de gradina.
11:14
These are the two speciesspecie of spiderspăianjeni
272
659000
2000
Acestea sunt cele doua specii de paianjen
11:16
for whichcare the vastvast majoritymajoritate of time and moneybani
273
661000
3000
in care se investesc timp si bani,
11:19
on syntheticsintetic spiderpăianjen silkmătase researchcercetare has been
274
664000
3000
investitii in cercetarea matasii sintetice
11:22
to replicatereplica theiral lor draglinesăritor silkmătase proteinsproteine.
275
667000
3000
si in copierea proteinelor firului de deplasare.
11:25
YetÎncă, theiral lor draglinesdraglines are not the toughestcele mai dificile.
276
670000
4000
Totusi, firul lor de deplasare nu este cel mai rezistent.
11:29
In factfapt, the toughestcele mai dificile draglinesăritor in this surveystudiu
277
674000
3000
De fapt, cel mai rezistent fir de deplasare din acest studiu
11:32
is this one right here in this whitealb regionregiune,
278
677000
3000
este acesta de aici din aceasta regiune alba,
11:35
a nonnon orb-web-weavingorb-web-ţesut spiderpăianjen.
279
680000
2000
a unui paiajen tesator de panza haotica.
11:37
This is the draglinesăritor spunfilate by scytodesScytodes,
280
682000
2000
Acesta este firul de deplasare produs de cei din familia Scytodidelor,
11:39
the spittingscuipa spiderpăianjen.
281
684000
2000
al păianjenului scuipător.
11:41
ScytodesScytodes doesn't use a webweb at all
282
686000
3000
Scytodidele nu utilizeaza deloc panza
11:44
to catchcaptură preypradă. InsteadÎn schimb, scytodesScytodes
283
689000
2000
ca sa prinda prada. In schimb, Scytodidele
11:46
sortfel of lurkspândeşte around and waitsAşteaptă for preypradă
284
691000
3000
mai degraba pandesc inprejurimile asteptand ca prada
11:49
to get closeînchide to it, and then immobilizesimobilizează preypradă
285
694000
3000
sa fie suficient de aproape, si apoi o imobilizeaza
11:52
by sprayingpulverizare a silk-likematase-ca venomvenin ontope that insectinsectă.
286
697000
4000
prin pulverizarea unei matase veninoase deasupra insectei.
11:56
Think of huntingvânătoare with sillyprost stringşir.
287
701000
3000
Ganditi-va ca vanati cu o funie neindemanatica.
11:59
That's how scytodesScytodes foragesfuraje.
288
704000
3000
In acest mod se hranesc scytodidele.
12:02
We don't really know why scytodesScytodes
289
707000
2000
Realmente nu stim de ce scytodidele
12:04
needsare nevoie suchastfel de a toughgreu draglinesăritor,
290
709000
3000
au nevoie de un astfel de fir de deplasare
12:07
but it's unexpectedneașteptat resultsrezultate like this that make
291
712000
3000
dar tocmai aceste rezultate neasteptate ca acestea fac
12:10
bio-prospectingBio-prospectarea so excitingemoționant and worthwhilemerită.
292
715000
4000
fac bioprospectarea atat de interesanta si merituoasa.
12:14
It freesElibereaza us from the constraintsconstrângeri
293
719000
2000
Ne elibereaza de sub constrangerile
12:16
of our imaginationimaginație.
294
721000
2000
imaginatiei noastre.
12:18
Now I'm going to markmarcă on
295
723000
2000
Acum voi puncta asupra
12:20
the toughnessrezistență valuesvalorile for nylonnailon fiberfibră,
296
725000
3000
valorilor rezistentei fibrei de nailon,
12:23
bombyxBombyx -- or domesticateddomesticite silkwormviermi de mătase silkmătase --
297
728000
3000
matasea Bombyx - sau viermii domestici de matase -
12:26
woollână, KevlarKevlar, and carboncarbon fibersfibre.
298
731000
3000
fibra sintetica Kevlar, si fibrele de carbon.
12:29
And what you can see is that nearlyaproape
299
734000
2000
Si ceea ce puteti observa este ca aproape
12:31
all the spiderpăianjen draglinesdraglines surpassdepasi them.
300
736000
2000
toate firele de deplasare ale paianjenilor le depaseste in valoare.
12:33
It's the combinationcombinaţie of strengthputere, extensibilityextensibilitate
301
738000
4000
Tocmai combinatia dintre putere, elasticitate
12:37
and toughnessrezistență that makesmărci spiderpăianjen silkmătase so
302
742000
3000
si rezistenta face ca matasea paianjenilor sa fie
12:40
specialspecial, and that has attractedatras the attentionAtenţie
303
745000
3000
atat de speciala, si asta e ceee ce atrage atentia
12:43
of biomimeticistsbiomimeticists, so people that turnviraj
304
748000
3000
biomimeticilor, oamenilor care analizeaza
12:46
to naturenatură to try to find newnou solutionssoluţii.
305
751000
3000
natura pentru a incerca sa gaseasca noi solutii.
12:49
And the strengthputere, extensibilityextensibilitate and toughnessrezistență
306
754000
3000
Iar puterea, elasticitatea si rezistenta
12:52
of spiderpăianjen silksmatasea combinedcombinate with the factfapt that
307
757000
3000
matasii de paianjen combinata cu faptul ca
12:55
silksmatasea do not elicitobţine an immuneimun responseraspuns,
308
760000
3000
matasea nu obtine un raspuns imun.
12:58
have attractedatras a lot of interestinteres in the use
309
763000
3000
atrage un mare interes in utilizarea
13:01
of spiderpăianjen silksmatasea in biomedicalbiomedicale applicationsaplicații,
310
766000
2000
matasii paianjenilor in aplicatiile biomedicale
13:03
for exampleexemplu, as a componentcomponent of
311
768000
2000
de exemplu, ca si component
13:05
artificialartificial tendonstendoanele, for servingservire as
312
770000
3000
al tendoanelor artificiale, pentu a servi
13:08
guidesghiduri to regrowregrow nervesnervi, and for
313
773000
4000
ca indiciu in refacerea nervurilor
13:12
scaffoldsschele for tissuețesut growthcreştere.
314
777000
3000
si pentru schele in cresterea de tesut.
13:15
SpiderPăianjen silksmatasea alsode asemenea have a lot of potentialpotenţial
315
780000
3000
Matasea paianjenilor dispune de mult potential
13:18
for theiral lor anti-ballisticanti-balistice capabilitiescapabilități.
316
783000
2000
in capacitatile ei anti-balistice.
13:20
SilksMatasea could be incorporatedîncorporate into bodycorp
317
785000
2000
Matasea poate fi incorporata in corpul
13:22
and equipmentechipament armorarmură that would be more
318
787000
3000
si echipamentul armurilor, pe care le-ar face mult
13:25
lightweightcategorie ușoară and flexibleflexibil
319
790000
2000
mai usoare si mai flexibile
13:27
than any armorarmură availabledisponibil todayastăzi.
320
792000
3000
decat orice alta armura existenta in zilele noastre.
13:30
In additionplus to these biomimeticbiomimetic
321
795000
3000
Pe langa aceste aplicatii biomimetice
13:33
applicationsaplicații of spiderpăianjen silksmatasea,
322
798000
2000
ale mătăsii de păianjen,
13:35
personallypersonal, I find studyingstudiu spiderpăianjen silksmatasea
323
800000
4000
personal, găsesc studierea mătăsii păianjenilor
13:39
just fascinatingfascinant in and of itselfîn sine.
324
804000
3000
fascinanta prin ea insasi.
13:42
I love when I'm in the laboratorylaborator,
325
807000
4000
Imi place cand in laborator fiind,
13:46
a newnou spiderpăianjen silkmătase sequencesecvenţă comesvine in.
326
811000
3000
o noua secventa de matase de paianjen soseste.
13:49
That's just the bestCel mai bun. (LaughterRâs)
327
814000
3000
Asta e cel mai grozav lucru. (Rasete)
13:52
It's like the spiderspăianjeni are sharingpartajare
328
817000
3000
E ca si cum paianjenii imi destainuie
13:55
an ancientvechi secretsecret with me, and that's why
329
820000
2000
un secret ancestral, si de aceea
13:57
I'm going to spendpetrece the restodihnă of my life
330
822000
2000
imi voi dedica restul vietii
13:59
studyingstudiu spiderpăianjen silkmătase.
331
824000
2000
in studiul matasii de paianjen
14:01
The nextUrmător → time you see a spiderpăianjen webweb,
332
826000
3000
Data viitoare cand veti observa o panza de paianjen,
14:04
please, pausepauză and look a little closermai aproape.
333
829000
3000
va rog sa faceti o pauza si sa va uitati mai indeaproape.
14:07
You'llVă veţi be seeingvedere one of the mostcel mai
334
832000
2000
Veti vedea una dintre
14:09
high-performanceînaltă performanţă materialsmateriale knowncunoscut to man.
335
834000
3000
cele mai performante materiale cunoscute omului.
14:12
To borrowîmprumuta from the writingsscrieri
336
837000
2000
In acord cu scrierile
14:14
of a spiderpăianjen namednumit CharlotteCharlotte,
337
839000
3000
unui paianjen numit Charlotte,
14:17
silkmătase is terrificteribil.
338
842000
2000
matasea este nemaipomenita.
14:19
Thank you. (ApplauseAplauze)
339
844000
3000
Multumesc (Aplauze)
14:22
(ApplauseAplauze)
340
847000
1000
(Aplauze)
Translated by Maricica Cotu
Reviewed by Antoniu Gugu

▲Back to top

ABOUT THE SPEAKER
Cheryl Hayashi - Spider silk scientist
Cheryl Hayashi studies the delicate but terrifically strong silk threads that make up a spider's web, finding startling applications for human use.

Why you should listen

Biologist Cheryl Hayashi is fascinated with spiders and their silks, and for good reason. Made of a mix of proteins, spider silks come in thousands of variations; there are over 40,000 species of spiders, with many spiders capable of producing half a dozen types. Some silks have the tensile strength of steel -- and often are much tougher -- while remaining light as air and extremely supple. And spiders use their silk in diverse ways: to make their homes and trap their food, to travel, to court and to protect their eggs.
 
In her lab at UC Riverside, Hayashi explores spider silk’s genetic makeup, evolution and unique biomechanics (winning a MacArthur “genius" grant for it in 2007). Her work blurs the boundary between biology and materials science, looking for the molecular basis of this wondrous material and exploring how humans might learn from it. Hayashi's work may inspire new biomimetic materials for a huge variety of uses, from biodegradable fishing lines and sutures to superstrong ropes and armor cloth.

More profile about the speaker
Cheryl Hayashi | Speaker | TED.com