TED2010
Cheryl Hayashi: The magnificence of spider silk
Cheryl Hayashi: La magnifica seta del ragno
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Cheryl Hayashi studia la seta prodotta dal ragno, uno dei materiali naturali a più alta efficienza. Ogni specie di ragno ne può produrre fino a 7 tipi diversi. Come ci riescono? La Hayashi ce ne spiega il funzionamento a livello di DNA - e poi descrive alcune idee per l'utilizzo di questo materiale incredibilmente flessibile e resistente.
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
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00:16
I'm here to spread the word about the
0
1000
2000
Mi trovo qui per parlare a tutti
00:18
magnificence of spiders
1
3000
2000
della magnificenza dei ragni
00:20
and how much we can learn from them.
2
5000
3000
e di quanto possiamo imparare da loro.
00:23
Spiders are truly global citizens.
3
8000
2000
I ragni sono dei veri cittadini globali.
00:25
You can find spiders in nearly
4
10000
2000
Se ne trovano esemplari in quasi
00:27
every terrestrial habitat.
5
12000
2000
tutti gli habitat terrestri.
00:29
This red dot marks
6
14000
2000
Questo puntino rosso indica
00:31
the Great Basin of North America,
7
16000
2000
il Grande Bacino del Nord America,
00:33
and I'm involved with an alpine biodiversity
8
18000
2000
dove sto lavorando con alcuni collaboratori
00:35
project there with some collaborators.
9
20000
2000
a un progetto di biodiversità alpina.
00:37
Here's one of our field sites,
10
22000
2000
Qui vedete una nostra postazione,
00:39
and just to give you a sense of perspective,
11
24000
2000
e tanto per darvi un'idea della prospettiva,
00:41
this little blue smudge here,
12
26000
2000
questa macchiolina qui
00:43
that's one of my collaborators.
13
28000
2000
è uno dei miei collaboratori.
00:45
This is a rugged and barren landscape,
14
30000
3000
E' un paesaggio aspro e brullo,
00:48
yet there are quite a few spiders here.
15
33000
2000
eppure qui vivono alcuni tipi di ragni.
00:50
Turning rocks over revealed this crab spider
16
35000
4000
Sollevando una pietra c'era questo ragno granchio
00:54
grappling with a beetle.
17
39000
2000
alle prese con un coleottero.
00:56
Spiders are not just everywhere,
18
41000
3000
I ragni non si trovano dappertutto,
00:59
but they're extremely diverse.
19
44000
2000
ma ne esistono specie molto diverse.
01:01
There are over 40,000 described species
20
46000
3000
Esistono più di 40.000 specie catalogate
01:04
of spiders.
21
49000
1000
fino ad oggi.
01:05
To put that number into perspective,
22
50000
2000
Per darvi un'idea,
01:07
here's a graph comparing the 40,000
23
52000
2000
ecco un grafico che raffronta le 40.000
01:09
species of spiders
24
54000
2000
specie di ragni
01:11
to the 400 species of primates.
25
56000
2000
con le 400 dei primati.
01:13
There are two orders of magnitude more
26
58000
2000
I ragni hanno due ordini di magnitudine
01:15
spiders than primates.
27
60000
2000
in più dei primati.
01:17
Spiders are also extremely old.
28
62000
4000
I ragni sono anche molto antichi.
01:21
On the bottom here,
29
66000
2000
Qui in basso
01:23
this is the geologic timescale,
30
68000
2000
c'è la cronistoria geologica;
01:25
and the numbers on it indicate millions
31
70000
2000
i numeri indicano milioni di anni
01:27
of years from the present, so the zero here,
32
72000
2000
fino al presente, e lo zero
01:29
that would be today.
33
74000
2000
è oggi.
01:31
So what this figure shows is that spiders
34
76000
3000
Questa cifra mostra che i ragni
01:34
date back to almost 380 million years.
35
79000
4000
risalgono a quasi 380 milioni di anni fa.
01:38
To put that into perspective, this red
36
83000
2000
Per capire, questa linea rossa verticale
01:40
vertical bar here marks the divergence time
37
85000
3000
segna il punto di separazione
01:43
of humans from chimpanzees,
38
88000
3000
degli umani dagli scimpanzé,
01:46
a mere seven million years ago.
39
91000
3000
appena sette milioni di anni orsono.
01:49
All spiders make silk
40
94000
2000
Tutti i ragni producono seta
01:51
at some point in their life.
41
96000
2000
prima o poi nella loro vita.
01:53
Most spiders use copious amounts of silk,
42
98000
3000
La maggior parte ne usa in abbondanza,
01:56
and silk is essential to their survival
43
101000
2000
e la seta è essenziale per la loro sopravvivenza
01:58
and reproduction.
44
103000
2000
e la loro riproduzione.
02:00
Even fossil spiders can make silk,
45
105000
2000
Ne producevano anche anticamente,
02:02
as we can see from this impression of
46
107000
2000
come possiamo vedere dalle ghiandole sericigene
02:04
a spinneret on this fossil spider.
47
109000
3000
di questo fossile.
02:07
So this means that both spiders
48
112000
2000
Questo vuol dire che sia i ragni
02:09
and spider silk have been around
49
114000
2000
che la loro seta hanno abitato la terra
02:11
for 380 million years.
50
116000
4000
per 380 milioni di anni.
02:16
It doesn't take long from working with spiders
51
121000
3000
Se lavorate coi ragni non ci metterete molto a capire
02:19
to start noticing how essential silk is
52
124000
3000
quanto la seta sia essenziale
02:22
to just about every aspect of their life.
53
127000
3000
in quasi tutti gli aspetti della loro vita.
02:25
Spiders use silk for many purposes, including
54
130000
3000
I ragni la usano per molti scopi,
02:28
the trailing safety dragline,
55
133000
2000
tra cui la tessitura di sicurezza,
02:30
wrapping eggs for reproduction,
56
135000
3000
per avviluppare le proprie uova,
02:33
protective retreats
57
138000
2000
per la creazione di rifugi
02:35
and catching prey.
58
140000
2000
e per catturare le prede.
02:37
There are many kinds of spider silk.
59
142000
2000
Ci sono molti tipi di seta.
02:39
For example, this garden spider can make
60
144000
3000
Ad esempio, il ragno giardiniere ne può
02:42
seven different kinds of silks.
61
147000
2000
produrre sette diversi tipi.
02:44
When you look at this orb web, you're actually
62
149000
2000
In questa ragnatela 'a sfera' o circolare potete vedere
02:46
seeing many types of silk fibers.
63
151000
3000
molti tipi di fibra di seta.
02:49
The frame and radii of this web
64
154000
2000
La struttura di base e i raggi della tela
02:51
is made up of one type of silk,
65
156000
3000
sono costituiti da un tipo di seta,
02:54
while the capture spiral is a composite
66
159000
2000
mentre la spirale per la cattura è composta
02:56
of two different silks:
67
161000
2000
da due tipi diversi di seta:
02:58
the filament and the sticky droplet.
68
163000
3000
il filamento e le micro-gocce vischiose.
03:01
How does an individual spider
69
166000
3000
Ma come può un singolo ragno
03:04
make so many kinds of silk?
70
169000
3000
produrre sete così diverse?
03:07
To answer that, you have to look a lot closer
71
172000
2000
Per capirlo bisogna osservare da vicino
03:09
at the spinneret region of a spider.
72
174000
2000
la zona delle filiere del ragno.
03:11
So silk comes out of the spinnerets, and for
73
176000
2000
Dunque la seta fuoriesce da queste ghiandole,
03:13
those of us spider silk biologists, this is what
74
178000
2000
che noi biologi della seta chiamiamo
03:15
we call the "business end" of the spider. (Laughter)
75
180000
2000
'la parte operativa' del ragno. (Risate)
03:17
We spend long days ...
76
182000
2000
Le nostre giornate sono molto lunghe...
03:19
Hey! Don't laugh. That's my life.
77
184000
2000
Ehi! non ridete. Sto parlando della mia vita.
03:21
(Laughter)
78
186000
2000
(Risate)
03:23
We spend long days and nights
79
188000
2000
Passiamo giorni e notti ad osservare
03:25
staring at this part of the spider.
80
190000
3000
questa parte del ragno.
03:28
And this is what we see.
81
193000
2000
Ed ecco ciò che vediamo.
03:30
You can see multiple fibers
82
195000
2000
Potete vedere molte fibre
03:32
coming out of the spinnerets, because
83
197000
3000
secrete dalle filiere, perché ogni
03:35
each spinneret has many spigots on it.
84
200000
3000
filiera dispone di molti fusuli (ugelli).
03:38
Each of these silk fibers exits from the spigot,
85
203000
3000
Tutte queste fibre escono dagli ugelli,
03:41
and if you were to trace the fiber back
86
206000
2000
e se poteste fare il percorso inverso
03:43
into the spider, what you would find is that
87
208000
3000
vedreste che ogni ugello
03:46
each spigot connects to its own individual
88
211000
2000
è collegato alla propria ghiandola serica.
03:48
silk gland. A silk gland kind of looks like a sac
89
213000
3000
Questa ghiandola assomiglia a un sacchetto
03:51
with a lot of silk proteins stuck inside.
90
216000
3000
contenente molte proteine della seta.
03:54
So if you ever have the opportunity to dissect
91
219000
2000
Perciò se avrete occasione di fare la dissezione
03:56
an orb-web-weaving spider,
92
221000
2000
di un ragno che costruisce tele circolari,
03:58
and I hope you do,
93
223000
2000
e spero che lo facciate,
04:00
what you would find is a bounty
94
225000
3000
quello che troverete è un'abbondanza
04:03
of beautiful, translucent silk glands.
95
228000
3000
di bellissime e traslucide ghiandole della seta.
04:06
Inside each spider, there are hundreds
96
231000
2000
Ogni ragno ne possiede
04:08
of silk glands, sometimes thousands.
97
233000
3000
a centinaia, talvolta a migliaia.
04:11
These can be grouped into seven categories.
98
236000
3000
Le possiamo raggruppare in sette categorie.
04:14
They differ by size, shape,
99
239000
2000
Differiscono per dimensione, forma
04:16
and sometimes even color.
100
241000
2000
e talvolta anche per colore.
04:18
In an orb-web-weaving spider,
101
243000
2000
In un ragno che produce tele circolari
04:20
you can find seven types of silk glands,
102
245000
2000
se ne trovano sette tipi diversi,
04:22
and what I have depicted here in this picture,
103
247000
2000
e in questa immagine potete vedere,
04:24
let's start at the one o'clock position,
104
249000
3000
cominciando a ore una,
04:27
there's tubuliform silk glands, which are used
105
252000
2000
le ghiandole tubuliformi, usate
04:29
to make the outer silk of an egg sac.
106
254000
2000
per realizzare sacche da uova.
04:31
There's the aggregate and flagelliform silk
107
256000
2000
E poi le ghiandole aggregate e flagelliformi
04:33
glands which combine to make the sticky
108
258000
2000
che si combinano per creare la spirale viscosa
04:35
capture spiral of an orb web.
109
260000
3000
per catturare le prede.
04:38
Pyriform silk glands make the attachment
110
263000
2000
Le ghiandole piriformi servono per creare
04:40
cement -- that's the silk that's used to adhere
111
265000
3000
il cemento - cioè la seta che serve a far aderire
04:43
silk lines to a substrate.
112
268000
3000
i filamenti a un substrato.
04:46
There's also aciniform silk,
113
271000
2000
E anche le ghiandole della seta aciniforme,
04:48
which is used to wrap prey.
114
273000
2000
usata per avviluppare la preda.
04:50
Minor ampullate silk is used in web construction.
115
275000
2000
La seta ampollacea minore è usata per tessere la tela.
04:52
And the most studied silk line
116
277000
2000
E poi quella che si studia maggiormente:
04:54
of them all: major ampullate silk.
117
279000
2000
la seta ampollacea maggiore.
04:56
This is the silk that's used to make the frame
118
281000
2000
E' quella usata per la struttura principale e
04:58
and radii of an orb web, and also
119
283000
3000
per i raggi della tela circolare, e anche
05:01
the safety trailing dragline.
120
286000
3000
per la tessitura di sicurezza.
05:04
But what, exactly, is spider silk?
121
289000
3000
Ma cos'è esattamente la tela di ragno?
05:08
Spider silk is almost entirely protein.
122
293000
3000
E' fatta quasi interamente di proteine.
05:11
Nearly all of these proteins can be explained
123
296000
2000
E quasi tutte provengono da una singola
05:13
by a single gene family,
124
298000
3000
famiglia genetica,
05:16
so this means that the diversity of silk types
125
301000
2000
che vuol dire che la diversità dei tipi di seta
05:18
we see today is encoded by one gene family,
126
303000
5000
che abbiamo oggi ha lo stesso codice genetico,
05:23
so presumably the original spider ancestor
127
308000
3000
e dunque presumibilmente un antenato comune
05:26
made one kind of silk,
128
311000
2000
secerneva solo un tipo di seta,
05:28
and over the last 380 million years,
129
313000
3000
e in questi 380 milioni di anni
05:31
that one silk gene has duplicated
130
316000
3000
quel singolo gene si è duplicato
05:34
and then diverged, specialized,
131
319000
3000
e diversificato, specializzandosi,
05:37
over and over and over again, to get
132
322000
3000
più e più volte, ottenendo
05:40
the large variety of flavors of spider silks
133
325000
2000
la grande varietà di sete
05:42
that we have today.
134
327000
3000
che abbiamo oggi.
05:45
There are several features that all these silks
135
330000
2000
Tutte queste sete hanno delle caratteristiche
05:47
have in common. They all have a common
136
332000
2000
in comune. Hanno tutte la stessa impostazione,
05:49
design, such as they're all very long --
137
334000
2000
ad esempio sono tutte molto lunghe -
05:51
they're sort of outlandishly long
138
336000
3000
sono insolitamente lunghe,
05:54
compared to other proteins.
139
339000
2000
se confrontate con altre proteine.
05:56
They're very repetitive, and they're very rich
140
341000
3000
Sono molto ripetitive ed estremamente ricche
05:59
in the amino acids glycine and alanine.
141
344000
3000
degli aminoacidi glicina e alanina.
06:02
To give you an idea of what
142
347000
2000
Per darvi un'idea di come
06:04
a spider silk protein looks like,
143
349000
2000
è fatta una proteina della seta,
06:06
this is a dragline silk protein,
144
351000
2000
questa è la proteina del filo di sicurezza,
06:08
it's just a portion of it,
145
353000
2000
di una piccola porzione,
06:10
from the black widow spider.
146
355000
2000
quello della vedova nera.
06:12
This is the kind of sequence that I love
147
357000
2000
Questo è il tipo di sequenza
06:14
looking at day and night. (Laughter)
148
359000
3000
che non mi stanco mai di guardare. (Risate)
06:17
So what you're seeing here is the one letter
149
362000
2000
Quella che vedete è la lettera che indica
06:19
abbreviation for amino acids, and I've colored
150
364000
2000
gli aminoacidi, e io ho contrassegnato
06:21
in the glycines with green,
151
366000
2000
la glicina con il colore verde,
06:23
and the alanines in red, and so
152
368000
2000
l'analina con il rosso,
06:25
you can see it's just a lot of G's and A's.
153
370000
3000
e vedete che abbiamo molte G e molte A.
06:28
You can also see that there's a lot of short
154
373000
3000
Potete anche vedere che ci sono
06:31
sequence motifs that repeat over and over
155
376000
3000
molte sequenze brevi che si ripetono varie volte,
06:34
and over again, so for example there's a lot of
156
379000
2000
e così vediamo ad esempio
06:36
what we call polyalanines, or iterated A's,
157
381000
3000
molte polialanine, o ripetizioni di A,
06:39
AAAAA. There's GGQ. There's GGY.
158
384000
4000
AAAAA. Qui le GGQ. E poi le GGY.
06:43
You can think of these short motifs
159
388000
2000
Potete immaginare queste brevi sequenze
06:45
that repeat over and over again as words,
160
390000
3000
che si ripetono come delle parole,
06:48
and these words occur in sentences.
161
393000
3000
e le parole formano parti di frasi.
06:51
So for example this would be one sentence,
162
396000
3000
Ad esempio questa sarebbe una frase,
06:54
and you would get this sort of green region
163
399000
2000
con questa zona verde e quella rossa
06:56
and the red polyalanine, that repeats
164
401000
2000
delle polialanine che si ripete
06:58
over and over and over again,
165
403000
2000
più e più volte,
07:00
and you can have that hundreds and
166
405000
2000
e questo può accadere per centinaia
07:02
hundreds and hundreds of times within
167
407000
2000
e centinaia di volte, all'interno
07:04
an individual silk molecule.
168
409000
2000
di una singola molecola della seta.
07:06
Silks made by the same spider can have
169
411000
2000
Sete prodotte dallo stesso ragno possono avere
07:08
dramatically different repeat sequences.
170
413000
3000
sequenze che si ripetono in modi molto diversi.
07:11
At the top of the screen, you're seeing
171
416000
3000
In alto potete vedere l'unità di ripetizione
07:14
the repeat unit from the dragline silk
172
419000
3000
della tessitura di sicurezza
07:17
of a garden argiope spider.
173
422000
3000
del ragno argiope dei giardini.
07:20
It's short. And on the bottom,
174
425000
2000
E' corta. E in basso
07:22
this is the repeat sequence for the
175
427000
2000
c'è la sequenza ripetuta della sacca
07:24
egg case, or tubuliform silk protein,
176
429000
2000
delle uova, la proteina tubuliforme,
07:26
for the exact same spider. And you can see
177
431000
3000
sempre dello stesso ragno. E potete constatare
07:29
how dramatically different
178
434000
2000
quanto differiscano queste proteine
07:31
these silk proteins are -- so this is
179
436000
3000
- dunque questa è la bellezza
07:34
sort of the beauty of the diversification
180
439000
2000
della diversificazione della famiglia
07:36
of the spider silk gene family.
181
441000
2000
di geni del ragno.
07:38
You can see that the repeat units differ
182
443000
2000
Potete vedere come le unità che vengono ripetute
07:40
in length. They also differ in sequence.
183
445000
2000
differiscano in lunghezza e in sequenza.
07:42
So I've colored in the glycines again
184
447000
2000
E, di nuovo, ho colorato la glicina
07:44
in green, alanine in red, and the serines,
185
449000
3000
in verde, l'alanina in rosso, e la serina,
07:47
the letter S, in purple. And you can see
186
452000
3000
con la lettera S, in viola. Vedete
07:50
that the top repeat unit can be explained
187
455000
2000
come l'unità superiore venga espressa
07:52
almost entirely by green and red,
188
457000
3000
quasi totalmente in verde e rosso,
07:55
and the bottom repeat unit has
189
460000
2000
mentre quella in basso
07:57
a substantial amount of purple.
190
462000
2000
contiene molto viola.
07:59
What silk biologists do is we try to relate
191
464000
3000
Quello che facciamo noi biologi della seta
08:02
these sequences, these amino acid
192
467000
2000
è cercare di mettere in relazione le sequenze
08:04
sequences, to the mechanical properties
193
469000
2000
di aminoacidi con le proprietà meccaniche
08:06
of the silk fibers.
194
471000
2000
delle fibre della seta.
08:08
Now, it's really convenient that spiders use their silk
195
473000
3000
E' davvero un bene che i ragni usino la seta solo quando
08:11
completely outside their body.
196
476000
2000
è estromessa completamente dal corpo.
08:13
This makes testing spider silk really, really
197
478000
2000
Questo rende gli esperimenti molto, molto
08:15
easy to do in the laboratory, because
198
480000
2000
semplici da svolgere in laboratorio, dato che,
08:17
we're actually, you know, testing it in air
199
482000
3000
come sapete, si possono svolgere in ambiente
08:20
that's exactly the environment that
200
485000
2000
aperto, identico a quello in cui i ragni
08:22
spiders are using their silk proteins.
201
487000
2000
usano le loro proteine della seta.
08:24
So this makes quantifying silk properties by
202
489000
2000
E questo rende agevole quantificare
08:26
methods such as tensile testing, which is
203
491000
2000
le proteine della seta con metodi come quello della tensione,
08:28
basically, you know, tugging on one end
204
493000
2000
che consiste nell'allungare
08:30
of the fiber, very amenable.
205
495000
3000
l'estremità della fibra.
08:33
Here are stress-strain curves
206
498000
3000
Queste sono le curve di stress
08:36
generated by tensile testing
207
501000
2000
generate dai test di tensione,
08:38
five fibers made by the same spider.
208
503000
3000
cinque fibre prodotte dallo stesso ragno.
08:41
So what you can see here is that
209
506000
3000
Qui vedete che le cinque fibre
08:44
the five fibers have different behaviors.
210
509000
3000
hanno comportamenti diversi.
08:47
Specifically, if you look on the vertical axis,
211
512000
2000
In particolare, l'asse verticale indica
08:49
that's stress. If you look at the maximum
212
514000
3000
lo stress. Il valore massimo
08:52
stress value for each of these fibers,
213
517000
2000
per ognuna della cinque fibre
08:54
you can see that there's a lot of variation,
214
519000
3000
varia sensibilmente,
08:57
and in fact dragline, or major ampullate silk,
215
522000
3000
e difatti il filo di sicurezza, costituito da seta ampollacea,
09:00
is the strongest of these fibers.
216
525000
2000
è il più resistente di tutte.
09:02
We think that's because the dragline silk,
217
527000
3000
Forse perché questo tipo di seta,
09:05
which is used to make the frame and radii
218
530000
3000
usato per la struttura di base e i raggi della tela,
09:08
for a web, needs to be very strong.
219
533000
2000
deve essere molto robusto.
09:10
On the other hand, if you were to look at
220
535000
2000
D'altro canto se si osservano le prove di fatica -
09:12
strain -- this is how much a fiber can be
221
537000
2000
ossia quanto una fibra possa essere allungata -
09:14
extended -- if you look at the maximum value
222
539000
2000
se guardiamo i valori massimi, nuovamente,
09:16
here, again, there's a lot of variation
223
541000
3000
vediamo che c'è molta differenza,
09:19
and the clear winner is flagelliform,
224
544000
2000
e la vincitrice è la fibra flagelliforme,
09:21
or the capture spiral filament.
225
546000
2000
che serve a catturare le prede.
09:23
In fact, this flagelliform fiber can
226
548000
2000
Infatti questa fibra si può estendere
09:25
actually stretch over twice its original length.
227
550000
4000
fino al doppio della propria lunghezza.
09:29
So silk fibers vary in their strength
228
554000
3000
Dunque le fibre della seta variano in
09:32
and also their extensibility.
229
557000
2000
robustezza ed estensibilità.
09:34
In the case of the capture spiral,
230
559000
2000
Nel caso della spirale,
09:36
it needs to be so stretchy to absorb
231
561000
2000
deve essere molto flessibile per assorbire
09:38
the impact of flying prey.
232
563000
2000
l'impatto di una preda in volo.
09:40
If it wasn't able to stretch so much, then
233
565000
2000
Se non avesse avuto queste caratteristiche,
09:42
basically when an insect hit the web,
234
567000
2000
se fosse stata colpita da un insetto
09:44
it would just trampoline right off of it.
235
569000
2000
questo sarebbe rimbalzato altrove.
09:46
So if the web was made entirely out of
236
571000
2000
Cos,ì se l'intera tela fosse composta solamente
09:48
dragline silk, an insect is very likely to just
237
573000
3000
dal filo di sicurezza, un insetto molto probabilmente
09:51
bounce right off. But by having really, really
238
576000
2000
ne verrebbe respinto. Ma con una struttura
09:53
stretchy capture spiral silk, the web is actually
239
578000
2000
molto flessibile, la tela è in grado
09:55
able to absorb the impact
240
580000
2000
di assorbire l'impatto
09:57
of that intercepted prey.
241
582000
3000
della preda intercettata.
10:00
There's quite a bit of variation within
242
585000
2000
C'è molta varietà tra le fibre
10:02
the fibers that an individual spider can make.
243
587000
3000
che un ragno può generare.
10:05
We call that the tool kit of a spider.
244
590000
3000
La chiamiamo la cassetta degli attrezzi del ragno,
10:08
That's what the spider has
245
593000
2000
quello che serve al ragno
10:10
to interact with their environment.
246
595000
2000
per interagire con l'ambiente.
10:12
But how about variation among spider
247
597000
2000
E cosa possiamo dire delle varianti
10:14
species, so looking at one type of silk
248
599000
2000
tra le specie, se osserviamo uno dei tipi di seta
10:16
and looking at different species of spiders?
249
601000
3000
e osserviamo le diverse specie di ragni?
10:19
This is an area that's largely unexplored
250
604000
2000
Questa è un'area non ancora molto esplorata,
10:21
but here's a little bit of data I can show you.
251
606000
4000
ma riesco comunque a darvi alcuni dati.
10:25
This is the comparison of the toughness
252
610000
2000
Questa è la comparazione di robustezza
10:27
of the dragline spilk spun
253
612000
2000
del filo di sicurezza
10:29
by 21 species of spiders.
254
614000
2000
di 21 specie di ragni.
10:31
Some of them are orb-weaving spiders and
255
616000
2000
Alcuni tessono tele circolari
10:33
some of them are non-orb-weaving spiders.
256
618000
3000
e altri non lo fanno.
10:36
It's been hypothesized that
257
621000
2000
Si è ipotizzato che il primo tipo,
10:38
orb-weaving spiders, like this argiope here,
258
623000
3000
come ad esempio l'argiope che vedete,
10:41
should have the toughest dragline silks
259
626000
2000
dovessero produrre la seta più robusta
10:43
because they must intercept flying prey.
260
628000
3000
dato che devono intercettare prede in volo.
10:46
What you see here on this toughness graph
261
631000
3000
Ciò che vedete in questo diagramma di robustezza
10:49
is the higher the black dot is on the graph,
262
634000
2000
è che più è in alto il puntino nero
10:51
the higher the toughness.
263
636000
2000
maggiore è la robustezza.
10:53
The 21 species are indicated here by this
264
638000
3000
Le 21 specie sono qui indicate tramite
10:56
phylogeny, this evolutionary tree, that shows
265
641000
3000
la filogenia, l'albero dell'evoluzione, che mostra
10:59
their genetic relationships, and I've colored
266
644000
2000
le relazioni genetiche, in cui ho colorato
11:01
in yellow the orb-web-weaving spiders.
267
646000
3000
in giallo i ragni tessitori di tele circolari.
11:04
If you look right here at the two red arrows,
268
649000
3000
Se osservate le due frecce rosse,
11:07
they point to the toughness values
269
652000
3000
esse indicano i valori di robustezza dei fili
11:10
for the draglines of nephila clavipes and
270
655000
2000
della nephila clavipes
11:12
araneus diadematus.
271
657000
2000
e dell'araneus diadematus.
11:14
These are the two species of spiders
272
659000
2000
Sono le due specie di ragni
11:16
for which the vast majority of time and money
273
661000
3000
su cui si sono investiti più tempo e denaro
11:19
on synthetic spider silk research has been
274
664000
3000
per riuscire a replicarne le proteine della seta
11:22
to replicate their dragline silk proteins.
275
667000
3000
e creare così una seta sintetica.
11:25
Yet, their draglines are not the toughest.
276
670000
4000
Eppure queste fibre non sono le più resistenti.
11:29
In fact, the toughest dragline in this survey
277
674000
3000
Infatti la più robusta individuata dall'analisi
11:32
is this one right here in this white region,
278
677000
3000
è quella che si trova in quest'area bianca,
11:35
a non orb-web-weaving spider.
279
680000
2000
quella di un ragno non tessitore.
11:37
This is the dragline spun by scytodes,
280
682000
2000
Si tratta del filo secreto dallo scytodes,
11:39
the spitting spider.
281
684000
2000
o ragno sputatore.
11:41
Scytodes doesn't use a web at all
282
686000
3000
Lo scytodes non fa uso di tele
11:44
to catch prey. Instead, scytodes
283
689000
2000
per la cattura della preda.
11:46
sort of lurks around and waits for prey
284
691000
3000
Invece, si apposta e aspetta che la preda
11:49
to get close to it, and then immobilizes prey
285
694000
3000
gli si avvicini, e poi l'immobilizza spruzzandogli
11:52
by spraying a silk-like venom onto that insect.
286
697000
4000
addosso un veleno serico.
11:56
Think of hunting with silly string.
287
701000
3000
Come cacciare con lo spray di stelle filanti.
11:59
That's how scytodes forages.
288
704000
3000
E' così che si procura da vivere.
12:02
We don't really know why scytodes
289
707000
2000
Non sappiamo davvero perché lo scytodes
12:04
needs such a tough dragline,
290
709000
3000
abbia bisogno di un filo tanto robusto,
12:07
but it's unexpected results like this that make
291
712000
3000
ma sono i risultati imprevisti come questo che rendono
12:10
bio-prospecting so exciting and worthwhile.
292
715000
4000
l'esplorazione della biodiversità entusiasmante e importante.
12:14
It frees us from the constraints
293
719000
2000
Ci libera dai limiti
12:16
of our imagination.
294
721000
2000
della nostra immaginazione.
12:18
Now I'm going to mark on
295
723000
2000
Ora vi mostrerò
12:20
the toughness values for nylon fiber,
296
725000
3000
i valori di robustezza della fibra di nylon,
12:23
bombyx -- or domesticated silkworm silk --
297
728000
3000
del bombice - o baco da seta -
12:26
wool, Kevlar, and carbon fibers.
298
731000
3000
della lana, del kevlar, e delle fibre di carbonio.
12:29
And what you can see is that nearly
299
734000
2000
E potete vedere che quasi tutte
12:31
all the spider draglines surpass them.
300
736000
2000
le fibre del ragno le superano.
12:33
It's the combination of strength, extensibility
301
738000
4000
E' la combinazione di forza, estensibilità
12:37
and toughness that makes spider silk so
302
742000
3000
e robustezza che rende la seta del ragno
12:40
special, and that has attracted the attention
303
745000
3000
così speciale, cosa che ha attirato l'attenzione
12:43
of biomimeticists, so people that turn
304
748000
3000
degli specialisti di biomimetica, che sondano
12:46
to nature to try to find new solutions.
305
751000
3000
la natura alla ricerca di nuove soluzioni.
12:49
And the strength, extensibility and toughness
306
754000
3000
E forza, estensibilità e robustezza
12:52
of spider silks combined with the fact that
307
757000
3000
della seta, unite al fatto che la seta
12:55
silks do not elicit an immune response,
308
760000
3000
non causa risposte immunitarie,
12:58
have attracted a lot of interest in the use
309
763000
3000
hanno attirato molto interesse per l'impiego
13:01
of spider silks in biomedical applications,
310
766000
2000
della seta in applicazioni biomediche,
13:03
for example, as a component of
311
768000
2000
ad esempio come componente
13:05
artificial tendons, for serving as
312
770000
3000
di tendini artificiali, come guide
13:08
guides to regrow nerves, and for
313
773000
4000
per la ricrescita di nervi
13:12
scaffolds for tissue growth.
314
777000
3000
e per strutture per la crescita di tessuti.
13:15
Spider silks also have a lot of potential
315
780000
3000
La seta ha anche un notevole potenziale
13:18
for their anti-ballistic capabilities.
316
783000
2000
per la caratteristiche anti balistiche.
13:20
Silks could be incorporated into body
317
785000
2000
La seta potrebbe essere utilizzata
13:22
and equipment armor that would be more
318
787000
3000
per giubbotti anti proiettile, che diverrebbero
13:25
lightweight and flexible
319
790000
2000
più leggeri e flessibili
13:27
than any armor available today.
320
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di qualsiasi altro giubbotto sul mercato.
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In addition to these biomimetic
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Oltre a queste applicazioni
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applications of spider silks,
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di biomimetica della seta,
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personally, I find studying spider silks
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io trovo che lo studio
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just fascinating in and of itself.
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della seta sia già affascinante di per sé.
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I love when I'm in the laboratory,
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Gioisco quando in laboratorio riesco
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a new spider silk sequence comes in.
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a identificare una nuova sequenza della seta.
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That's just the best. (Laughter)
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E' semplicemente il massimo. (Risate)
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It's like the spiders are sharing
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E' come se i ragni condividessero con me
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an ancient secret with me, and that's why
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un antico segreto, ed è per questo
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I'm going to spend the rest of my life
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che intendo trascorrere il resto della mia vita
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studying spider silk.
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a studiare la seta del ragno.
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The next time you see a spider web,
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La prossima volta che vi imbatterete in una ragnatela,
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please, pause and look a little closer.
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per piacere fermatevi e guardatela da vicino.
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You'll be seeing one of the most
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Vedrete uno dei materiali più
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high-performance materials known to man.
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più straordinari conosciuti dall'uomo.
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To borrow from the writings
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Per dirla con l'espressione
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of a spider named Charlotte,
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di un ragno di nome Carlotta,
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silk is terrific.
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la seta è strabiliante.
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Thank you. (Applause)
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Grazie. (Applausi)
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(Applause)
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(Applausi)
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