TED2010
Cheryl Hayashi: The magnificence of spider silk
שריל הייאשי: נפלאות קורי העכביש
Filmed:
Readability: 4.6
889,997 views
שריל הייאשי חוקרת קורי עכבישים, אחד החומרים בעלי הביצועים הטובים ביותר בטבע. כל מין של עכביש יכול להפיק עד שבעה סוגים של קורים הנבדלים מאוד זה מזה. איך הם עושים זאת? הייאשי מסבירה את התופעה ברמת ה-DNA - ואז מראה לנו איך החומר הזה, בעל חוזק-על וגמישות-על, יכול לעורר השראה.
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. Full bio
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 spread the word about the
0
1000
2000
אני כאן כדי להפיץ את הבשורה בדבר
00:18
magnificence of spiders
1
3000
2000
נפלאות העכבישים
00:20
and how much we can learn from them.
2
5000
3000
וכמה אנחנו יכולים ללמוד מהם.
00:23
Spiders are truly global citizens.
3
8000
2000
עכבישים הם באמת אזרחים גלובליים.
00:25
You can find spiders in nearly
4
10000
2000
אתם יכולים למצוא עכבישים כמעט
00:27
every terrestrial habitat.
5
12000
2000
בכל בית-גידול יבשתי.
00:29
This red dot marks
6
14000
2000
הסימנים הללו בצבע אדום
00:31
the Great Basin of North America,
7
16000
2000
הם האגן הגדול של צפון אמריקה,
00:33
and I'm involved with an alpine biodiversity
8
18000
2000
ואני עוסקת בפרוייקט המגוון הביולוגי האלפיני
00:35
project there with some collaborators.
9
20000
2000
שמתבצע שם עם כמה שותפים.
00:37
Here's one of our field sites,
10
22000
2000
הנה אחד מאתרי השדה שלנו,
00:39
and just to give you a sense of perspective,
11
24000
2000
ורק כדי לתת לכם פרספקטיבה,
00:41
this little blue smudge here,
12
26000
2000
הכתם הכחול הקטן כאן,
00:43
that's one of my collaborators.
13
28000
2000
הוא אחד מהשותפים שלי.
00:45
This is a rugged and barren landscape,
14
30000
3000
זהו נוף סלעי צחיח,
00:48
yet there are quite a few spiders here.
15
33000
2000
אם עם זאת יש כאן לא מעט עכבישים.
00:50
Turning rocks over revealed this crab spider
16
35000
4000
הפיכת אבנים חשפה את עכביש הסרטן הזה
00:54
grappling with a beetle.
17
39000
2000
מתמודד עם חיפושית.
00:56
Spiders are not just everywhere,
18
41000
3000
עכבישים הם לא רק בכל מקום,
00:59
but they're extremely diverse.
19
44000
2000
הם גם מגוונים מאוד.
01:01
There are over 40,000 described species
20
46000
3000
ישנם מעל 40,000 מינים מתועדים
01:04
of spiders.
21
49000
1000
של עכבישים.
01:05
To put that number into perspective,
22
50000
2000
כדי לשים את המספר הזה בפרספקטיבה,
01:07
here's a graph comparing the 40,000
23
52000
2000
הנה גרף המשווה את 40,000
01:09
species of spiders
24
54000
2000
המינים של עכבישים
01:11
to the 400 species of primates.
25
56000
2000
אל 400 המינים של יונקים-עילאיים.
01:13
There are two orders of magnitude more
26
58000
2000
ישנם שני סדרי גודל יותר
01:15
spiders than primates.
27
60000
2000
עכבישים מאשר יונקים-עילאיים.
01:17
Spiders are also extremely old.
28
62000
4000
עכבישים הם גם ותיקים מאוד.
01:21
On the bottom here,
29
66000
2000
בתחתית כאן
01:23
this is the geologic timescale,
30
68000
2000
זהו לוח זמנים גיאולוגי,
01:25
and the numbers on it indicate millions
31
70000
2000
והמספרים בו מציינים מיליונים
01:27
of years from the present, so the zero here,
32
72000
2000
של שנים מן ההווה, כך שהאפס פה,
01:29
that would be today.
33
74000
2000
זה יהיה היום.
01:31
So what this figure shows is that spiders
34
76000
3000
אז מה שהנתון הזה מראה הוא כי עכבישים
01:34
date back to almost 380 million years.
35
79000
4000
מתוארכים אחורנית לכמעט 380 מיליון שנים.
01:38
To put that into perspective, this red
36
83000
2000
כדי לשים את זה בפרספקטיבה,
01:40
vertical bar here marks the divergence time
37
85000
3000
העמודה האדומה כאן מייצגת את ההסתעפות
01:43
of humans from chimpanzees,
38
88000
3000
של המין האנושי מן השימפנזים,
01:46
a mere seven million years ago.
39
91000
3000
בסך הכל לפני שבעה מיליון שנה.
01:49
All spiders make silk
40
94000
2000
כל העכבישים מפיקים קורים
01:51
at some point in their life.
41
96000
2000
בשלב מסוים במהלך חייהם.
01:53
Most spiders use copious amounts of silk,
42
98000
3000
רוב העכבישים משתמשים בכמויות נדיבות של קורים,
01:56
and silk is essential to their survival
43
101000
2000
וקורים חיוניים להשרדותם
01:58
and reproduction.
44
103000
2000
ולרבייה שלהם.
02:00
Even fossil spiders can make silk,
45
105000
2000
אפילו עכבישים מאובנים יכולים להפיק קורים,
02:02
as we can see from this impression of
46
107000
2000
כפי שניתן לראות מן ההטבעה הזו של
02:04
a spinneret on this fossil spider.
47
109000
3000
איבר הפקת הקורים של העכביש המאובן הזה.
02:07
So this means that both spiders
48
112000
2000
אז זה אומר שגם עכבישים
02:09
and spider silk have been around
49
114000
2000
וגם קורי עכביש נמצאים כאן כבר
02:11
for 380 million years.
50
116000
4000
380 מיליון שנים.
02:16
It doesn't take long from working with spiders
51
121000
3000
זה לא לוקח הרבה זמן כשעובדים עם עכבישים
02:19
to start noticing how essential silk is
52
124000
3000
להתחיל לשים לב עד כמה הקורים חיוניים
02:22
to just about every aspect of their life.
53
127000
3000
לכמעט כל היבט של חייהם.
02:25
Spiders use silk for many purposes, including
54
130000
3000
עכבישים משתמשים בקורים למטרות רבות, ובכלל זה
02:28
the trailing safety dragline,
55
133000
2000
חוט הנפה בטיחותי,
02:30
wrapping eggs for reproduction,
56
135000
3000
עטיפת ביצים לצורך רבייה,
02:33
protective retreats
57
138000
2000
מקום מפלט מוגן
02:35
and catching prey.
58
140000
2000
ולכידת טרף.
02:37
There are many kinds of spider silk.
59
142000
2000
ישנם סוגים רבים של קורי עכביש.
02:39
For example, this garden spider can make
60
144000
3000
לדוגמה, עכביש הגינה הזה יכול להפיק
02:42
seven different kinds of silks.
61
147000
2000
שבעה סוגי שונים של קורים.
02:44
When you look at this orb web, you're actually
62
149000
2000
כשאתם מביטים על רשת הקורים הזו, אתם למעשה
02:46
seeing many types of silk fibers.
63
151000
3000
רואים סוגים רבים של סיבי קור.
02:49
The frame and radii of this web
64
154000
2000
המסגרת והחישורים של הרשת הזו
02:51
is made up of one type of silk,
65
156000
3000
עשויים מסוג אחד של קור,
02:54
while the capture spiral is a composite
66
159000
2000
בעוד שספירלת הלכידה מורכבת
02:56
of two different silks:
67
161000
2000
משני קורים שונים:
02:58
the filament and the sticky droplet.
68
163000
3000
הסיב והטיפה הדביקה.
03:01
How does an individual spider
69
166000
3000
איך יכול עכביש בודד
03:04
make so many kinds of silk?
70
169000
3000
להפיק כל כך הרבה סוגים של קורים?
03:07
To answer that, you have to look a lot closer
71
172000
2000
כדי לענות על זה, צריך להתבונן הרבה יותר קרוב
03:09
at the spinneret region of a spider.
72
174000
2000
באזור הפקת הקורים של עכביש.
03:11
So silk comes out of the spinnerets, and for
73
176000
2000
ובכן הקורים יוצאים מאיבר הפקת הקורים,
03:13
those of us spider silk biologists, this is what
74
178000
2000
ולאלה מאיתנו שהינם ביולוגים של קורי עכביש, זה מה שאנו מכנים
03:15
we call the "business end" of the spider. (Laughter)
75
180000
2000
"הצד העסקי" של העכביש. (צחוק)
03:17
We spend long days ...
76
182000
2000
אנחנו מבלים ימים ארוכים ...
03:19
Hey! Don't laugh. That's my life.
77
184000
2000
היי! אל תצחקו. אלה החיים שלי.
03:21
(Laughter)
78
186000
2000
(צחוק)
03:23
We spend long days and nights
79
188000
2000
אנחנו מבלים ימים ולילות ארוכים
03:25
staring at this part of the spider.
80
190000
3000
בלבהות בחלק זה של העכביש.
03:28
And this is what we see.
81
193000
2000
וזה מה שאנו רואים.
03:30
You can see multiple fibers
82
195000
2000
אתם יכולים לראות סיבים מרובים
03:32
coming out of the spinnerets, because
83
197000
3000
יוצאים מאיבר הפקת הקורים,
03:35
each spinneret has many spigots on it.
84
200000
3000
מפני שעל כל איבר כזה ישנם ברזים רבים.
03:38
Each of these silk fibers exits from the spigot,
85
203000
3000
כל אחד מן הסיבים הללו יוצא מהברז,
03:41
and if you were to trace the fiber back
86
206000
2000
ואם הייתם מתחקים אחר מוצא הסיבים
03:43
into the spider, what you would find is that
87
208000
3000
לתוך העכביש, מה שהייתם מוצאים זה
03:46
each spigot connects to its own individual
88
211000
2000
שכל אחד מן הברזים מתחבר לבלוטת הפקת קורים.
03:48
silk gland. A silk gland kind of looks like a sac
89
213000
3000
בלוטת הפקת קורים נראית כמו שקיק
03:51
with a lot of silk proteins stuck inside.
90
216000
3000
שבתוכו תקועים הרבה חלבוני קורים.
03:54
So if you ever have the opportunity to dissect
91
219000
2000
אז אם אתם אי פעם תהיה לכם ההזדמנות לנתח
03:56
an orb-web-weaving spider,
92
221000
2000
עכביש שטווה רשתות,
03:58
and I hope you do,
93
223000
2000
ואני מקווה שתהיה לכם,
04:00
what you would find is a bounty
94
225000
3000
מה שהייתם מוצאים הוא שפע
04:03
of beautiful, translucent silk glands.
95
228000
3000
של בלוטות קורים שקופות ויפות.
04:06
Inside each spider, there are hundreds
96
231000
2000
בתוך כל עכביש, יש מאות
04:08
of silk glands, sometimes thousands.
97
233000
3000
בלוטות קורים, לפעמים אלפים.
04:11
These can be grouped into seven categories.
98
236000
3000
את אלה ניתן לקבץ לשבע קטגוריות.
04:14
They differ by size, shape,
99
239000
2000
הם נבדלות זו מזו בצורה, בגודל,
04:16
and sometimes even color.
100
241000
2000
ולפעמים אפילו בצבע.
04:18
In an orb-web-weaving spider,
101
243000
2000
בעכביש שטווה רשתות,
04:20
you can find seven types of silk glands,
102
245000
2000
תוכלו למצוא שבעה סוגים של בלוטות קורים,
04:22
and what I have depicted here in this picture,
103
247000
2000
ומה שאני מציגה כאן בתמונה הזו,
04:24
let's start at the one o'clock position,
104
249000
3000
בואו נתחיל במיקום של השעה אחת,
04:27
there's tubuliform silk glands, which are used
105
252000
2000
יש בלוטות קורים בצורת צינורית, שמשמשות
04:29
to make the outer silk of an egg sac.
106
254000
2000
להפקת הקורים החיצוניים לשקיק הביצים.
04:31
There's the aggregate and flagelliform silk
107
256000
2000
יש את בלוטות הקורים דמויות הגוש ודמויות השוט
04:33
glands which combine to make the sticky
108
258000
2000
המפיקות במשותף את רשת הקורים
04:35
capture spiral of an orb web.
109
260000
3000
הדביקה המשמשת ללכידה.
04:38
Pyriform silk glands make the attachment
110
263000
2000
בלוטות קורים בתצורת אגס מפיקות את חומר ההדבקה -
04:40
cement -- that's the silk that's used to adhere
111
265000
3000
אלה הקורים שמשתמשים להצמדת קורים
04:43
silk lines to a substrate.
112
268000
3000
אל המצע.
04:46
There's also aciniform silk,
113
271000
2000
יש גם קורים דמויי אשכול,
04:48
which is used to wrap prey.
114
273000
2000
בהם נעשה שימוש בכריכת הטרף.
04:50
Minor ampullate silk is used in web construction.
115
275000
2000
קור משני דמוי בקבוק משמש לבניית רשתות.
04:52
And the most studied silk line
116
277000
2000
וסיב הקורים הנחקר ביותר
04:54
of them all: major ampullate silk.
117
279000
2000
הוא הקור הגדול דמוי הבקבוק.
04:56
This is the silk that's used to make the frame
118
281000
2000
זהו הקור המשמש להכנת המסגרת
04:58
and radii of an orb web, and also
119
283000
3000
והחישורים של הרשת
05:01
the safety trailing dragline.
120
286000
3000
וכן את חוט ההנפה הבטיחותי הנגרר.
05:04
But what, exactly, is spider silk?
121
289000
3000
אבל מה הוא בדיוק קור העכביש?
05:08
Spider silk is almost entirely protein.
122
293000
3000
קור העכביש הוא כמעט כולו חלבון.
05:11
Nearly all of these proteins can be explained
123
296000
2000
ניתן לשייך כמעט את כל החלבונים האלה
05:13
by a single gene family,
124
298000
3000
למשפחת גנים אחת,
05:16
so this means that the diversity of silk types
125
301000
2000
וזה אומר כי המגוון של סוגי הקורים
05:18
we see today is encoded by one gene family,
126
303000
5000
שאנו רואים היום מקודד על ידי משפחת גנים אחת,
05:23
so presumably the original spider ancestor
127
308000
3000
כך שניתן להניח שהאב הקדמון המקורי של העכבישים
05:26
made one kind of silk,
128
311000
2000
הפיק סוג אחד של קורים,
05:28
and over the last 380 million years,
129
313000
3000
ובמהלך 380 מיליון השנים האחרונות,
05:31
that one silk gene has duplicated
130
316000
3000
גן הקורים הבודד הזה שוכפל
05:34
and then diverged, specialized,
131
319000
3000
ואז התפצל והתמחה
05:37
over and over and over again, to get
132
322000
3000
שוב ושוב ושוב, כדי לקבל
05:40
the large variety of flavors of spider silks
133
325000
2000
את המגוון הרחב של של סוגי קורי העכביש
05:42
that we have today.
134
327000
3000
שיש לנו היום.
05:45
There are several features that all these silks
135
330000
2000
ישנן מספר תכונות שלכל הקורים הללו
05:47
have in common. They all have a common
136
332000
2000
יש במשותף. לכולם יש עיצוב דומה
05:49
design, such as they're all very long --
137
334000
2000
כך, כולם ארוכים מאוד -
05:51
they're sort of outlandishly long
138
336000
3000
הם ארוכים בצורה משונה
05:54
compared to other proteins.
139
339000
2000
בהשוואה לחלבונים אחרים.
05:56
They're very repetitive, and they're very rich
140
341000
3000
יש בהם חזרות מרובות והם עשירים מאוד
05:59
in the amino acids glycine and alanine.
141
344000
3000
בחומצות האמינו גליצין ואלאנין.
06:02
To give you an idea of what
142
347000
2000
כדי לתת לכם מושג כיצד
06:04
a spider silk protein looks like,
143
349000
2000
נראה חלבון של קור עכביש,
06:06
this is a dragline silk protein,
144
351000
2000
זהו החלבון של קור ההנפה,
06:08
it's just a portion of it,
145
353000
2000
זה רק חלק ממנו,
06:10
from the black widow spider.
146
355000
2000
מעכביש האלמנה השחורה.
06:12
This is the kind of sequence that I love
147
357000
2000
זהו סוג של רצף שבו אני אוהבת
06:14
looking at day and night. (Laughter)
148
359000
3000
להסתכל יום ולילה. (צחוק)
06:17
So what you're seeing here is the one letter
149
362000
2000
אז מה שאתם רואים כאן הוא אות אחת
06:19
abbreviation for amino acids, and I've colored
150
364000
2000
קיצור של חומצות אמינו, ואני צבעתי
06:21
in the glycines with green,
151
366000
2000
את הגליצינים בירוק,
06:23
and the alanines in red, and so
152
368000
2000
ואת האלאנינים באדום, וכך
06:25
you can see it's just a lot of G's and A's.
153
370000
3000
אתם יכולים לראות שפשוט יש כאן הרבה G ו-A.
06:28
You can also see that there's a lot of short
154
373000
3000
ניתן גם לראות שיש הרבה צירופי רצפים קצרים
06:31
sequence motifs that repeat over and over
155
376000
3000
שחוזרים שוב ושוב
06:34
and over again, so for example there's a lot of
156
379000
2000
ושוב, כך למשל יש הרבה
06:36
what we call polyalanines, or iterated A's,
157
381000
3000
מה שאנו מכנים פוליאלאנינים, או A מחזורית,
06:39
AAAAA. There's GGQ. There's GGY.
158
384000
4000
AAAAA. יש GGQ. יש GGY.
06:43
You can think of these short motifs
159
388000
2000
אתם יכולים לחשוב על המוטיבים הקצרים הללו
06:45
that repeat over and over again as words,
160
390000
3000
שחוזרים שוב ושוב כמו מילים,
06:48
and these words occur in sentences.
161
393000
3000
והמילים הללו מופיעות במשפטים.
06:51
So for example this would be one sentence,
162
396000
3000
כך למשל זה יהיה משפט אחד,
06:54
and you would get this sort of green region
163
399000
2000
ותקבלו מן סוג כזה של איזור ירוק
06:56
and the red polyalanine, that repeats
164
401000
2000
ואת הפוליאלאנין האדום, שחוזר
06:58
over and over and over again,
165
403000
2000
שוב ושוב ושוב,
07:00
and you can have that hundreds and
166
405000
2000
ואתם יכול למצוא את זה
07:02
hundreds and hundreds of times within
167
407000
2000
מאות רבות של פעמים בתוך
07:04
an individual silk molecule.
168
409000
2000
מולקולה יחידה של קור.
07:06
Silks made by the same spider can have
169
411000
2000
קורים שהופקו על ידי אותו עכביש יכולים להכיל
07:08
dramatically different repeat sequences.
170
413000
3000
רצפים שונים באופן דרמטי.
07:11
At the top of the screen, you're seeing
171
416000
3000
בחלק העליון של המסך, אתם רואים
07:14
the repeat unit from the dragline silk
172
419000
3000
מקטע שחוזר על עצמו מתוך קור ההנפה
07:17
of a garden argiope spider.
173
422000
3000
של עכביש גינה ארגיופי.
07:20
It's short. And on the bottom,
174
425000
2000
זה קצר. ובתחתית,
07:22
this is the repeat sequence for the
175
427000
2000
זהו רצף חוזר של
07:24
egg case, or tubuliform silk protein,
176
429000
2000
מארז ביצים, או חלבון קורים דמוי צינורית,
07:26
for the exact same spider. And you can see
177
431000
3000
של אותו עכביש בדיוק. ואתם יכולים לראות
07:29
how dramatically different
178
434000
2000
איזה הבדל דרמטי
07:31
these silk proteins are -- so this is
179
436000
3000
יש בין חלבוני הקורים האלה - אז זה
07:34
sort of the beauty of the diversification
180
439000
2000
היופי של הגיוון
07:36
of the spider silk gene family.
181
441000
2000
של משפחת הגנים של קורי העכביש.
07:38
You can see that the repeat units differ
182
443000
2000
ניתן לראות כי מקטעים חוזרים נבדלים באורך.
07:40
in length. They also differ in sequence.
183
445000
2000
הם גם שונים ברצף.
07:42
So I've colored in the glycines again
184
447000
2000
אז צבעתי שוב את הגליצינים בירוק,
07:44
in green, alanine in red, and the serines,
185
449000
3000
אלאנין באדום, ואת הסרינים,
07:47
the letter S, in purple. And you can see
186
452000
3000
האות S, בסגול. ואתם יכולים לראות
07:50
that the top repeat unit can be explained
187
455000
2000
כי היחידה העליונה שחוזרת על עצמה יכולה להיות מתוארת
07:52
almost entirely by green and red,
188
457000
3000
כמעט לחלוטין על ידי ירוק ואדום,
07:55
and the bottom repeat unit has
189
460000
2000
וליחידה בתחתית שחוזרת על עצמה יש
07:57
a substantial amount of purple.
190
462000
2000
כמות משמעותית של סגול.
07:59
What silk biologists do is we try to relate
191
464000
3000
מה שעושים ביולוגים של קורים - אנחנו מנסים לשייך
08:02
these sequences, these amino acid
192
467000
2000
לרצפים האלה, לרצפים של חומצות אמיניות
08:04
sequences, to the mechanical properties
193
469000
2000
את התכונות המכניות
08:06
of the silk fibers.
194
471000
2000
של סיבי הקורים.
08:08
Now, it's really convenient that spiders use their silk
195
473000
3000
עכשיו, זה ממש נוח שעכבישים משתמשים בקורים שלהם
08:11
completely outside their body.
196
476000
2000
לחלוטין מחוץ לגופם.
08:13
This makes testing spider silk really, really
197
478000
2000
זה הופך את הבדיקות של קורי העכביש למאוד מאוד
08:15
easy to do in the laboratory, because
198
480000
2000
פשוטות לביצוע במעבדה, כיוון
08:17
we're actually, you know, testing it in air
199
482000
3000
שאנחנו בעצם, אתם יודעים, מבצעים את בדיקות באוויר
08:20
that's exactly the environment that
200
485000
2000
שזו בדיוק הסביבה שבה
08:22
spiders are using their silk proteins.
201
487000
2000
עכבישים משתמשים בחלבוני הקורים שלהם.
08:24
So this makes quantifying silk properties by
202
489000
2000
אז זה הופך את המדידה הכמותית של תכונות הקורים
08:26
methods such as tensile testing, which is
203
491000
2000
באמצעות שיטות כגון בדיקות מתיחה, אשר
08:28
basically, you know, tugging on one end
204
493000
2000
בעצם, אתם יודעים, מושכים בקצה אחד
08:30
of the fiber, very amenable.
205
495000
3000
של הסיב, לנוחה מאוד.
08:33
Here are stress-strain curves
206
498000
3000
הנה עקומות לחץ-מתיחה
08:36
generated by tensile testing
207
501000
2000
שנוצרו על ידי מבחני מתיחה
08:38
five fibers made by the same spider.
208
503000
3000
של חמישה סיבים שהופקו על ידי אותו עכביש.
08:41
So what you can see here is that
209
506000
3000
אז מה שאתם רואים כאן הוא
08:44
the five fibers have different behaviors.
210
509000
3000
שלחמישה הסיבים יש התנהגויות שונות.
08:47
Specifically, if you look on the vertical axis,
211
512000
2000
באופן ספציפי, אם תתבוננו בציר האנכי,
08:49
that's stress. If you look at the maximum
212
514000
3000
זה הלחץ. אם אתם מסתכלים על מקסימום
08:52
stress value for each of these fibers,
213
517000
2000
הלחץ עבור כל אחד מהסיבים האלה,
08:54
you can see that there's a lot of variation,
214
519000
3000
תוכלו לראות שיש הרבה גיוון,
08:57
and in fact dragline, or major ampullate silk,
215
522000
3000
ולמעשה קור ההנפה, או הקור הגדול דמוי הבקבוק,
09:00
is the strongest of these fibers.
216
525000
2000
הוא החזק ביותר מבין הסיבים האלה.
09:02
We think that's because the dragline silk,
217
527000
3000
אנחנו חושבים שזה בגלל שקור ההנפה,
09:05
which is used to make the frame and radii
218
530000
3000
אשר משמש לבניית המסגרת והחישורים
09:08
for a web, needs to be very strong.
219
533000
2000
של הרשת, צריך להיות חזק מאוד.
09:10
On the other hand, if you were to look at
220
535000
2000
מצד שני, אם הייתם מסתכלים על
09:12
strain -- this is how much a fiber can be
221
537000
2000
המתיחה - זה כמה שסיב יכול להתארך
09:14
extended -- if you look at the maximum value
222
539000
2000
אם תסתכלו על הערך המירבי כאן
09:16
here, again, there's a lot of variation
223
541000
3000
שוב, יש מגוון רחב
09:19
and the clear winner is flagelliform,
224
544000
2000
והמנצח הברורה הוא הקור דמוי שוט,
09:21
or the capture spiral filament.
225
546000
2000
או הסיב הספירלי שמשמש ללכידה.
09:23
In fact, this flagelliform fiber can
226
548000
2000
למעשה, הסיב הזה דמוי השוט יכול
09:25
actually stretch over twice its original length.
227
550000
4000
להמתח ללמעלה מפעמיים אורכו המקורי.
09:29
So silk fibers vary in their strength
228
554000
3000
אם כן, סיבים של קורים מגוונים באשר לחוזקם
09:32
and also their extensibility.
229
557000
2000
וכן באשר ליכולת המתיחה שלהם.
09:34
In the case of the capture spiral,
230
559000
2000
במקרה של ספירלת הלכידה,
09:36
it needs to be so stretchy to absorb
231
561000
2000
הקור צריך להיות כה גמיש כך שיוכל לספוג
09:38
the impact of flying prey.
232
563000
2000
את הפגיעה טרף מעופף.
09:40
If it wasn't able to stretch so much, then
233
565000
2000
אלמלא הוא היה מסוגל להמתח כל כך הרבה, אז
09:42
basically when an insect hit the web,
234
567000
2000
בעצם כאשר חרק היה פוגע ברשת,
09:44
it would just trampoline right off of it.
235
569000
2000
הוא היה מנתר ממנה מייד בחזרה.
09:46
So if the web was made entirely out of
236
571000
2000
אז אם הרשת היתה עשויה כולה
09:48
dragline silk, an insect is very likely to just
237
573000
3000
מקורי ההנפה, ייתכן מאוד שחרק היה פשוט
09:51
bounce right off. But by having really, really
238
576000
2000
נזרק ממנה מייד. אבל רשת שעשויה ממש ממש
09:53
stretchy capture spiral silk, the web is actually
239
578000
2000
מקורי ספירלה גמישים ללכידה, הרשת יכולה למעשה
09:55
able to absorb the impact
240
580000
2000
לספוג את הפגיעה
09:57
of that intercepted prey.
241
582000
3000
של אותו טרף שנלכד.
10:00
There's quite a bit of variation within
242
585000
2000
יש מגוון לא מבוטל של
10:02
the fibers that an individual spider can make.
243
587000
3000
סיבים שעכביש בודד יכול להפיק.
10:05
We call that the tool kit of a spider.
244
590000
3000
אנו קוראים לזה ערכת כלי העבודה של העכביש.
10:08
That's what the spider has
245
593000
2000
זה מה שיש לעכבישים
10:10
to interact with their environment.
246
595000
2000
לפעול בתוך סביבתם.
10:12
But how about variation among spider
247
597000
2000
אבל מה לגבי ההבדלים בין מינים שונים
10:14
species, so looking at one type of silk
248
599000
2000
של עכבישים, כשבוחנים סוג אחד של קורים
10:16
and looking at different species of spiders?
249
601000
3000
בקרב מינים שונים של עכבישים?
10:19
This is an area that's largely unexplored
250
604000
2000
זהו תחום שבחלקו הגדול עדיין לא נחקר
10:21
but here's a little bit of data I can show you.
251
606000
4000
אבל הנה קצת נתונים שאני יכולה להראות לכם.
10:25
This is the comparison of the toughness
252
610000
2000
זוהי השוואה של קשיחות
10:27
of the dragline spilk spun
253
612000
2000
קורי ההנפה שנטוו
10:29
by 21 species of spiders.
254
614000
2000
על ידי 21 מינים של עכבישים.
10:31
Some of them are orb-weaving spiders and
255
616000
2000
חלקם עכבישים טווי רשתות
10:33
some of them are non-orb-weaving spiders.
256
618000
3000
וחלקם עכבישים שאינם טווים רשתות.
10:36
It's been hypothesized that
257
621000
2000
הועלתה השערה לפיה
10:38
orb-weaving spiders, like this argiope here,
258
623000
3000
עכבישים טווי רשתות, כמו הארגיופי שנראה כאן,
10:41
should have the toughest dragline silks
259
626000
2000
צריכים להיות בעלי קורי ההנפה הקשיחים ביותר
10:43
because they must intercept flying prey.
260
628000
3000
משום שהם חייבים ליירט טרף מעופף.
10:46
What you see here on this toughness graph
261
631000
3000
מה שאתם רואים כאן על גרף הקשיחות הזה
10:49
is the higher the black dot is on the graph,
262
634000
2000
הוא ככל שהנקודה השחורה גבוהה יותר על גבי הגרף,
10:51
the higher the toughness.
263
636000
2000
כך הקשיחות גבוהה יותר.
10:53
The 21 species are indicated here by this
264
638000
3000
21 המינים מסומנים כאן באמצעות תרשים
10:56
phylogeny, this evolutionary tree, that shows
265
641000
3000
תולדות הגזע, זה העץ האבולוציוני, המציג
10:59
their genetic relationships, and I've colored
266
644000
2000
את היחסים הגנטיים שלהם, ואני סימנתי
11:01
in yellow the orb-web-weaving spiders.
267
646000
3000
בצהוב את העכבישים טווי הרשתות.
11:04
If you look right here at the two red arrows,
268
649000
3000
אם תתבוננו בדיוק לכאן על שני החצים האדומים,
11:07
they point to the toughness values
269
652000
3000
הם מצביעים על ערכי הקשיחות
11:10
for the draglines of nephila clavipes and
270
655000
2000
של קורי ההנפה של נפילה קלוויפס וכן של
11:12
araneus diadematus.
271
657000
2000
ארנאוס דיאדמטוס.
11:14
These are the two species of spiders
272
659000
2000
אלה הם שני מינים של עכבישים
11:16
for which the vast majority of time and money
273
661000
3000
שביחס אליהם הרוב המכריע של זמן וכסף
11:19
on synthetic spider silk research has been
274
664000
3000
הוצא על מחקר קורי עכביש סינתטיים
11:22
to replicate their dragline silk proteins.
275
667000
3000
בנסיון להעתיק את חלבוני קור ההנפה שלהם.
11:25
Yet, their draglines are not the toughest.
276
670000
4000
עם זאת, קורי ההנפה שלהם הם לא הקשיחים ביותר.
11:29
In fact, the toughest dragline in this survey
277
674000
3000
למעשה, קור ההנפה הקשיח ביותר בסקר הזה
11:32
is this one right here in this white region,
278
677000
3000
הוא זה כאן באזור הלבן הזה,
11:35
a non orb-web-weaving spider.
279
680000
2000
של עכביש שאינו טווה רשתות.
11:37
This is the dragline spun by scytodes,
280
682000
2000
זהו קור גרירה שנטווה על ידי סקייטודיס,
11:39
the spitting spider.
281
684000
2000
העכביש היורק.
11:41
Scytodes doesn't use a web at all
282
686000
3000
סקייטודיס כלל לא משתמש ברשת
11:44
to catch prey. Instead, scytodes
283
689000
2000
בכדי לתפוס טרף. במקום זאת, סקייטודיס
11:46
sort of lurks around and waits for prey
284
691000
3000
מבצע מעין מארבים סביב וממתין לטרף
11:49
to get close to it, and then immobilizes prey
285
694000
3000
שיתקרב אליו, ואז הוא משתק את הטרף
11:52
by spraying a silk-like venom onto that insect.
286
697000
4000
באמצעות ריסוס ארס דמוי קור על החרק הזה.
11:56
Think of hunting with silly string.
287
701000
3000
תחשבו על ציד עם תרסיס של חוטי קצף.
11:59
That's how scytodes forages.
288
704000
3000
כך סקייטודיס תר אחר מזון.
12:02
We don't really know why scytodes
289
707000
2000
אנחנו לא באמת יודעים מדוע סקייטודיס
12:04
needs such a tough dragline,
290
709000
3000
זקוק לקורי הנפה קשיחים כל כך,
12:07
but it's unexpected results like this that make
291
712000
3000
אבל תוצאות לא צפויות מעין אלה הופכות
12:10
bio-prospecting so exciting and worthwhile.
292
715000
4000
את מחקר האיתור-הביולוגי לכל כך מרגש וכדאי.
12:14
It frees us from the constraints
293
719000
2000
הוא משחרר אותנו מן המגבלות
12:16
of our imagination.
294
721000
2000
של הדמיון שלנו.
12:18
Now I'm going to mark on
295
723000
2000
עכשיו אני עומדת לסמן
12:20
the toughness values for nylon fiber,
296
725000
3000
את ערכי הקשיחות של סיב ניילון,
12:23
bombyx -- or domesticated silkworm silk --
297
728000
3000
בומביקס - סיבי משי של תולעי משי מבויתות -
12:26
wool, Kevlar, and carbon fibers.
298
731000
3000
צמר, קוולאר וסיבי פחמן.
12:29
And what you can see is that nearly
299
734000
2000
ומה שאתם יכולים לראות הוא שכמעט
12:31
all the spider draglines surpass them.
300
736000
2000
כל קורי ההנפה העכבישיים עולים עליהם.
12:33
It's the combination of strength, extensibility
301
738000
4000
זה שילוב של חוזק, יכולת מתיחה
12:37
and toughness that makes spider silk so
302
742000
3000
וקשיחות שעושה את קורי העכביש
12:40
special, and that has attracted the attention
303
745000
3000
לכל כך מיוחדים, וזה משך את תשומת הלב
12:43
of biomimeticists, so people that turn
304
748000
3000
של חוקרים מתחום הביוממטיקה, אנשים שפונים
12:46
to nature to try to find new solutions.
305
751000
3000
אל הטבע בכדי לנסות למצוא פתרונות חדשים.
12:49
And the strength, extensibility and toughness
306
754000
3000
והחוזק, כושר המתיחה והקשיחות
12:52
of spider silks combined with the fact that
307
757000
3000
של קורי העכביש, בשילוב עם העובדה
12:55
silks do not elicit an immune response,
308
760000
3000
שקורים לא מעוררים תגובת-נגד חיסונית,
12:58
have attracted a lot of interest in the use
309
763000
3000
משכו עניין רב בשימוש
13:01
of spider silks in biomedical applications,
310
766000
2000
בקורי עכביש ביישומים ביו-רפואיים,
13:03
for example, as a component of
311
768000
2000
למשל, כמרכיב של
13:05
artificial tendons, for serving as
312
770000
3000
גידים מלאכותיים, שמשמשים
13:08
guides to regrow nerves, and for
313
773000
4000
לניתוב צמיחה מחדש של עצבים וכן
13:12
scaffolds for tissue growth.
314
777000
3000
בתור פיגומים לצמיחה של רקמות.
13:15
Spider silks also have a lot of potential
315
780000
3000
לקורי העכביש יש גם פוטנציאל רב
13:18
for their anti-ballistic capabilities.
316
783000
2000
בשל היכולת האנטי-בליסטית שלהם.
13:20
Silks could be incorporated into body
317
785000
2000
קורים יכולים להיות משולבים בתוך הגוף
13:22
and equipment armor that would be more
318
787000
3000
ובציוד מיגון שיהיה
13:25
lightweight and flexible
319
790000
2000
קל וגמיש יותר
13:27
than any armor available today.
320
792000
3000
מכל אמצעי מיגון שקיים היום.
13:30
In addition to these biomimetic
321
795000
3000
בנוסף ליישומים הביוממטיים הללו
13:33
applications of spider silks,
322
798000
2000
בקורי העכביש,
13:35
personally, I find studying spider silks
323
800000
4000
באופן אישי, אני מוצאת שלחקור קורי עכביש
13:39
just fascinating in and of itself.
324
804000
3000
זה פשוט מרתק בפני עצמו.
13:42
I love when I'm in the laboratory,
325
807000
4000
אני אוהבת כשאני במעבדה,
13:46
a new spider silk sequence comes in.
326
811000
3000
ומגיע רצף חדש של קורי עכביש.
13:49
That's just the best. (Laughter)
327
814000
3000
זה פשוט החלק הכי טוב. (צחוק)
13:52
It's like the spiders are sharing
328
817000
3000
זה כאילו שהעכבישים חולקים איתי
13:55
an ancient secret with me, and that's why
329
820000
2000
סוד עתיק, וזו הסיבה
13:57
I'm going to spend the rest of my life
330
822000
2000
שאני אבלה את שארית חיי
13:59
studying spider silk.
331
824000
2000
בחקר קורי עכביש.
14:01
The next time you see a spider web,
332
826000
3000
בפעם הבאה שאתם רואים רשת קורי עכביש,
14:04
please, pause and look a little closer.
333
829000
3000
אנא, עצרו והביטו קצת יותר מקרוב.
14:07
You'll be seeing one of the most
334
832000
2000
אתם תראו את אחד מהחומרים
14:09
high-performance materials known to man.
335
834000
3000
בעלי הביצועים הגבוהים ביותר הידועים לאדם.
14:12
To borrow from the writings
336
837000
2000
ואם נצטט מן הכתבים
14:14
of a spider named Charlotte,
337
839000
3000
של עכבישה בשם שרלוט,
14:17
silk is terrific.
338
842000
2000
קורים הם נפלאים.
14:19
Thank you. (Applause)
339
844000
3000
תודה. (מחיאות כפיים)
14:22
(Applause)
340
847000
1000
(מחיאות כפיים)
ABOUT THE SPEAKER
Cheryl Hayashi - Spider silk scientistCheryl 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.
Cheryl Hayashi | Speaker | TED.com