TED2010
Cheryl Hayashi: The magnificence of spider silk
Cheryl Hayashi: La magnificencia de la seda de araña
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Cheryl Hayashi estudia la seda de araña, uno de los materiales de mayor rendimiento de la naturaleza. Cada especie de araña puede producir hasta 7 tipos diferentes de seda. ¿Cómo lo hacen? Hayashi lo explica a nivel de ADN; luego nos muestra cómo este material superfuerte y superflexible puede inspirarnos.
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
Estoy aquí para difundir el mensaje sobre
00:18
magnificence of spiders
1
3000
2000
la magnificencia de las arañas
00:20
and how much we can learn from them.
2
5000
3000
y lo mucho que podemos aprender de ellas.
00:23
Spiders are truly global citizens.
3
8000
2000
Las arañas son verdaderas ciudadanas globales.
00:25
You can find spiders in nearly
4
10000
2000
Se pueden encontrar arañas en casi todos
00:27
every terrestrial habitat.
5
12000
2000
los hábitats terrestres.
00:29
This red dot marks
6
14000
2000
Este punto rojo señala
00:31
the Great Basin of North America,
7
16000
2000
la Gran Cuenca de América del Norte,
00:33
and I'm involved with an alpine biodiversity
8
18000
2000
y allí estoy involucrada en un proyecto sobre
00:35
project there with some collaborators.
9
20000
2000
biodiversidad alpina, con algunos colaboradores.
00:37
Here's one of our field sites,
10
22000
2000
Aquí tenemos uno de nuestros campos,
00:39
and just to give you a sense of perspective,
11
24000
2000
y solo para darles un sentido de perspectiva,
00:41
this little blue smudge here,
12
26000
2000
esta pequeña mancha azul aquí,
00:43
that's one of my collaborators.
13
28000
2000
es uno de mis colaboradores.
00:45
This is a rugged and barren landscape,
14
30000
3000
Es un paisaje agreste y árido,
00:48
yet there are quite a few spiders here.
15
33000
2000
aún así aquí hay unas cuantas arañas.
00:50
Turning rocks over revealed this crab spider
16
35000
4000
Al mover las piedras apareció esta araña cangrejo
00:54
grappling with a beetle.
17
39000
2000
enfrentándose con un escarabajo.
00:56
Spiders are not just everywhere,
18
41000
3000
Las arañas no solo están en todas partes,
00:59
but they're extremely diverse.
19
44000
2000
sino que existe una gran diversidad.
01:01
There are over 40,000 described species
20
46000
3000
Hay más de 40.000 especies de arañas
01:04
of spiders.
21
49000
1000
descritas.
01:05
To put that number into perspective,
22
50000
2000
Para poner ese número en perspectiva,
01:07
here's a graph comparing the 40,000
23
52000
2000
aquí muestro un gráfico que compara las 40.000
01:09
species of spiders
24
54000
2000
especies de arañas
01:11
to the 400 species of primates.
25
56000
2000
con las 400 especies de primates.
01:13
There are two orders of magnitude more
26
58000
2000
Hay dos órdenes de magnitud más
01:15
spiders than primates.
27
60000
2000
de arañas que de primates.
01:17
Spiders are also extremely old.
28
62000
4000
Las arañas también son extremadamente arcaicas.
01:21
On the bottom here,
29
66000
2000
Aquí abajo,
01:23
this is the geologic timescale,
30
68000
2000
vemos la escala de tiempo geológico,
01:25
and the numbers on it indicate millions
31
70000
2000
y los números indican millones
01:27
of years from the present, so the zero here,
32
72000
2000
de años desde el presente, así que la zona cero de aquí,
01:29
that would be today.
33
74000
2000
sería hoy.
01:31
So what this figure shows is that spiders
34
76000
3000
Lo que esta figura muestra es que las arañas
01:34
date back to almost 380 million years.
35
79000
4000
se remontan a casi 380 millones de años.
01:38
To put that into perspective, this red
36
83000
2000
Para poner eso en perspectiva, esta barra vertical de color rojo
01:40
vertical bar here marks the divergence time
37
85000
3000
muestra la divergencia de tiempo
01:43
of humans from chimpanzees,
38
88000
3000
de los humanos desde los chimpancés,
01:46
a mere seven million years ago.
39
91000
3000
a tan solo siete millones de años atrás.
01:49
All spiders make silk
40
94000
2000
Todas las arañas hacen seda
01:51
at some point in their life.
41
96000
2000
en algún momento de sus vidas.
01:53
Most spiders use copious amounts of silk,
42
98000
3000
La mayoría de arañas usan grandes cantidades de seda,
01:56
and silk is essential to their survival
43
101000
2000
y la seda es esencial para su supervivencia
01:58
and reproduction.
44
103000
2000
y reproducción.
02:00
Even fossil spiders can make silk,
45
105000
2000
Incluso las arañas fósiles producían seda,
02:02
as we can see from this impression of
46
107000
2000
como podemos ver en esta imagen
02:04
a spinneret on this fossil spider.
47
109000
3000
de una hilera de esta araña fósil.
02:07
So this means that both spiders
48
112000
2000
Eso significa que ambas, arañas y seda de araña,
02:09
and spider silk have been around
49
114000
2000
han existido
02:11
for 380 million years.
50
116000
4000
desde hace 380 millones de años.
02:16
It doesn't take long from working with spiders
51
121000
3000
Tras empezar a trabajar con arañas, no se necesita mucho tiempo,
02:19
to start noticing how essential silk is
52
124000
3000
para notar lo esencial que es la seda
02:22
to just about every aspect of their life.
53
127000
3000
para casi todos los aspectos de sus vidas.
02:25
Spiders use silk for many purposes, including
54
130000
3000
Las arañas usan la seda para múltiples propósitos,
02:28
the trailing safety dragline,
55
133000
2000
Incluido para hacer la red de amarre,
02:30
wrapping eggs for reproduction,
56
135000
3000
así como envolver los huevos para la reproducción
02:33
protective retreats
57
138000
2000
con fines protectores
02:35
and catching prey.
58
140000
2000
y para atrapar presas.
02:37
There are many kinds of spider silk.
59
142000
2000
Hay muchos tipos de seda de araña.
02:39
For example, this garden spider can make
60
144000
3000
Por ejemplo, esta araña de jardín puede hacer
02:42
seven different kinds of silks.
61
147000
2000
siete tipos diferentes de seda.
02:44
When you look at this orb web, you're actually
62
149000
2000
Cuando miran esta tela de araña, en realidad ven
02:46
seeing many types of silk fibers.
63
151000
3000
muchos tipos de fibras de seda.
02:49
The frame and radii of this web
64
154000
2000
El marco y los radios de esta tela de araña
02:51
is made up of one type of silk,
65
156000
3000
se componen de un solo tipo de seda,
02:54
while the capture spiral is a composite
66
159000
2000
mientras que la espiral de captura está compuesta
02:56
of two different silks:
67
161000
2000
de dos sedas diferentes:
02:58
the filament and the sticky droplet.
68
163000
3000
el filamento y la gota pegajosa.
03:01
How does an individual spider
69
166000
3000
¿Cómo una sola araña produce
03:04
make so many kinds of silk?
70
169000
3000
tantos tipos de seda?
03:07
To answer that, you have to look a lot closer
71
172000
2000
Para responder, tienen que mirar mucho más de cerca
03:09
at the spinneret region of a spider.
72
174000
2000
en la región de la hilera de una araña.
03:11
So silk comes out of the spinnerets, and for
73
176000
2000
Entonces la seda sale de las hileras, y para
03:13
those of us spider silk biologists, this is what
74
178000
2000
nosotros los biólogos de seda de arañas, esto es lo que
03:15
we call the "business end" of the spider. (Laughter)
75
180000
2000
llamamos "el fin del negocio" de la araña. (Risas)
03:17
We spend long days ...
76
182000
2000
Pasamos largos días...
03:19
Hey! Don't laugh. That's my life.
77
184000
2000
Pero, no se rían. Esa es mi vida.
03:21
(Laughter)
78
186000
2000
(Risas)
03:23
We spend long days and nights
79
188000
2000
Pasamos largos días y noches
03:25
staring at this part of the spider.
80
190000
3000
observando esta parte de la araña.
03:28
And this is what we see.
81
193000
2000
Y esto es lo que vemos.
03:30
You can see multiple fibers
82
195000
2000
Se pueden ver múltiples fibras
03:32
coming out of the spinnerets, because
83
197000
3000
saliendo de las hileras, porque
03:35
each spinneret has many spigots on it.
84
200000
3000
cada hilera tiene muchas espigas.
03:38
Each of these silk fibers exits from the spigot,
85
203000
3000
Cada una de estas fibras de seda existe desde la espiga,
03:41
and if you were to trace the fiber back
86
206000
2000
y si siguieran el rastro de la fibra
03:43
into the spider, what you would find is that
87
208000
3000
hasta la araña, lo que encontrarán es que
03:46
each spigot connects to its own individual
88
211000
2000
cada espiga se conecta con su propia
03:48
silk gland. A silk gland kind of looks like a sac
89
213000
3000
glándula de seda. Una glándula de seda se ve como un saco
03:51
with a lot of silk proteins stuck inside.
90
216000
3000
con muchas proteínas de seda dentro.
03:54
So if you ever have the opportunity to dissect
91
219000
2000
Así, si tienen la oportunidad de analizar
03:56
an orb-web-weaving spider,
92
221000
2000
un tejido de tela de araña
03:58
and I hope you do,
93
223000
2000
y espero que la tengan,
04:00
what you would find is a bounty
94
225000
3000
lo que encontrarán es una abundancia
04:03
of beautiful, translucent silk glands.
95
228000
3000
de hermosas y translucientes glándulas de seda.
04:06
Inside each spider, there are hundreds
96
231000
2000
Dentro de cada araña, hay cientos
04:08
of silk glands, sometimes thousands.
97
233000
3000
de glándulas de seda, a veces miles.
04:11
These can be grouped into seven categories.
98
236000
3000
Pueden agruparse en siete categorías.
04:14
They differ by size, shape,
99
239000
2000
Difieren en tamaño, forma,
04:16
and sometimes even color.
100
241000
2000
y a veces hasta en color.
04:18
In an orb-web-weaving spider,
101
243000
2000
En un tejido de tela de araña,
04:20
you can find seven types of silk glands,
102
245000
2000
pueden encontrarse siete tipos de glándulas de seda,
04:22
and what I have depicted here in this picture,
103
247000
2000
y lo que he descrito en esta foto,
04:24
let's start at the one o'clock position,
104
249000
3000
empecemos en la posición de la una en punto,
04:27
there's tubuliform silk glands, which are used
105
252000
2000
hay glándulas tubuliformes usadas
04:29
to make the outer silk of an egg sac.
106
254000
2000
para hacer la seda externa de un saco de huevos.
04:31
There's the aggregate and flagelliform silk
107
256000
2000
Hay glándulas de seda flageliformes y las agregadas
04:33
glands which combine to make the sticky
108
258000
2000
que se combinan para hacer la espiral
04:35
capture spiral of an orb web.
109
260000
3000
pegajosa de captura de una telaraña.
04:38
Pyriform silk glands make the attachment
110
263000
2000
Las glándulas piriformes hacen el cemento de
04:40
cement -- that's the silk that's used to adhere
111
265000
3000
unión, es la seda que se usa para adherir
04:43
silk lines to a substrate.
112
268000
3000
las líneas de seda a un substrato.
04:46
There's also aciniform silk,
113
271000
2000
También hay seda aciniforme
04:48
which is used to wrap prey.
114
273000
2000
usada para envolver la presa.
04:50
Minor ampullate silk is used in web construction.
115
275000
2000
La seda ampulácea menor se usa en la construcción de la tela.
04:52
And the most studied silk line
116
277000
2000
Y la línea de seda más estudiada
04:54
of them all: major ampullate silk.
117
279000
2000
de todas: la seda ampulácea mayor.
04:56
This is the silk that's used to make the frame
118
281000
2000
Es la seda que se utiliza para hacer el marco
04:58
and radii of an orb web, and also
119
283000
3000
y los radios de una telaraña, y también
05:01
the safety trailing dragline.
120
286000
3000
la red de amarre.
05:04
But what, exactly, is spider silk?
121
289000
3000
Pero, ¿qué es exactamente la seda de araña?
05:08
Spider silk is almost entirely protein.
122
293000
3000
La seda de araña se compone casi íntegramente de proteínas.
05:11
Nearly all of these proteins can be explained
123
296000
2000
Casi todas esas proteínas se explican
05:13
by a single gene family,
124
298000
3000
por una familia de genes individuales,
05:16
so this means that the diversity of silk types
125
301000
2000
lo que significa que la diversidad de los tipos de seda
05:18
we see today is encoded by one gene family,
126
303000
5000
que vemos hoy se codifican en una familia de genes,
05:23
so presumably the original spider ancestor
127
308000
3000
así que probablemente la araña ancestro original
05:26
made one kind of silk,
128
311000
2000
produjo un tipo de seda,
05:28
and over the last 380 million years,
129
313000
3000
y en los últimos 380 millones de años,
05:31
that one silk gene has duplicated
130
316000
3000
ese gen de seda se ha duplicado
05:34
and then diverged, specialized,
131
319000
3000
y luego dividido, especializado,
05:37
over and over and over again, to get
132
322000
3000
una y otra vez, para obtener
05:40
the large variety of flavors of spider silks
133
325000
2000
la gran variedad de clases de seda de araña
05:42
that we have today.
134
327000
3000
que tenemos hoy.
05:45
There are several features that all these silks
135
330000
2000
Existen varias características que todas esas sedas
05:47
have in common. They all have a common
136
332000
2000
tienen en común. Todas tienen un
05:49
design, such as they're all very long --
137
334000
2000
diseño común, como por ejemplo, que son todas muy largas,
05:51
they're sort of outlandishly long
138
336000
3000
considerablemente largas
05:54
compared to other proteins.
139
339000
2000
comparadas con otras proteínas.
05:56
They're very repetitive, and they're very rich
140
341000
3000
Son muy repetitivas y muy ricas
05:59
in the amino acids glycine and alanine.
141
344000
3000
en los aminoácidos glicina y alanina.
06:02
To give you an idea of what
142
347000
2000
Para darles una idea de cómo es
06:04
a spider silk protein looks like,
143
349000
2000
la proteína de la seda de araña,
06:06
this is a dragline silk protein,
144
351000
2000
esta es la la proteína de la seda de amarre,
06:08
it's just a portion of it,
145
353000
2000
es solo una porción,
06:10
from the black widow spider.
146
355000
2000
proveniente de la araña viuda negra.
06:12
This is the kind of sequence that I love
147
357000
2000
Es la clase de secuencia que me encanta
06:14
looking at day and night. (Laughter)
148
359000
3000
mirar día y noche. (Risas)
06:17
So what you're seeing here is the one letter
149
362000
2000
Así que lo que ven aquí es la abreviación
06:19
abbreviation for amino acids, and I've colored
150
364000
2000
para aminoácidos en una sola letra, y he coloreado
06:21
in the glycines with green,
151
366000
2000
las glicinas de verde,
06:23
and the alanines in red, and so
152
368000
2000
y las alaninas de rojo, por eso
06:25
you can see it's just a lot of G's and A's.
153
370000
3000
se ven muchas Ges y Aes.
06:28
You can also see that there's a lot of short
154
373000
3000
Se ven también muchos elementos de
06:31
sequence motifs that repeat over and over
155
376000
3000
secuencias cortas que se repiten una y otra vez
06:34
and over again, so for example there's a lot of
156
379000
2000
así que por ejemplo hay mucho de
06:36
what we call polyalanines, or iterated A's,
157
381000
3000
lo que llamamos polialaninas, o Aes reiteradas,
06:39
AAAAA. There's GGQ. There's GGY.
158
384000
4000
AAAAA. Hay GGQ. Hay GGY.
06:43
You can think of these short motifs
159
388000
2000
Pueden pensar en estos elementos cortos
06:45
that repeat over and over again as words,
160
390000
3000
que se repiten una y otra vez como palabras,
06:48
and these words occur in sentences.
161
393000
3000
y estas palabras aparecen en oraciones.
06:51
So for example this would be one sentence,
162
396000
3000
Por ejemplo, ésta sería una oración,
06:54
and you would get this sort of green region
163
399000
2000
y obtendrían esta región verde
06:56
and the red polyalanine, that repeats
164
401000
2000
y la polialanina roja, que se repite
06:58
over and over and over again,
165
403000
2000
una y otra vez,
07:00
and you can have that hundreds and
166
405000
2000
y pueden tener esos cientos y
07:02
hundreds and hundreds of times within
167
407000
2000
cientos y cientos de veces en
07:04
an individual silk molecule.
168
409000
2000
una sola molécula de seda.
07:06
Silks made by the same spider can have
169
411000
2000
Las sedas producidas por la misma araña pueden tener
07:08
dramatically different repeat sequences.
170
413000
3000
secuencias de repetición drásticamente diferentes.
07:11
At the top of the screen, you're seeing
171
416000
3000
En la parte superior de la pantalla, ven
07:14
the repeat unit from the dragline silk
172
419000
3000
la unidad de repetición de la seda del hilo de amarre
07:17
of a garden argiope spider.
173
422000
3000
de una araña de jardín Argiope.
07:20
It's short. And on the bottom,
174
425000
2000
Es corta. Y abajo,
07:22
this is the repeat sequence for the
175
427000
2000
la secuencia de repetición para
07:24
egg case, or tubuliform silk protein,
176
429000
2000
el caso del huevo, o la proteína tubuliforme de la seda,
07:26
for the exact same spider. And you can see
177
431000
3000
de la misma araña. Y pueden ver
07:29
how dramatically different
178
434000
2000
cuán radicalmente diferentes
07:31
these silk proteins are -- so this is
179
436000
3000
son estas proteínas de seda; ésta es
07:34
sort of the beauty of the diversification
180
439000
2000
la belleza de la diversificación
07:36
of the spider silk gene family.
181
441000
2000
de la familia genética de la seda de araña.
07:38
You can see that the repeat units differ
182
443000
2000
Pueden ver que las unidades de repetición difieren
07:40
in length. They also differ in sequence.
183
445000
2000
en duración. También difieren en secuencia.
07:42
So I've colored in the glycines again
184
447000
2000
Así que he coloreado las glicinas otra vez
07:44
in green, alanine in red, and the serines,
185
449000
3000
en verde, alaninas en rojo, y las serinas,
07:47
the letter S, in purple. And you can see
186
452000
3000
la letra S, en morado. Y pueden ver
07:50
that the top repeat unit can be explained
187
455000
2000
que la unidad de repetición en la parte superior puede
07:52
almost entirely by green and red,
188
457000
3000
explicarse enteramente por el verde y el rojo,
07:55
and the bottom repeat unit has
189
460000
2000
y la unidad de repetición tiene
07:57
a substantial amount of purple.
190
462000
2000
una cantidad sustanciosa de morado.
07:59
What silk biologists do is we try to relate
191
464000
3000
Lo que los biólogos de seda hacemos es tratar de relacionar
08:02
these sequences, these amino acid
192
467000
2000
estas secuencias de
08:04
sequences, to the mechanical properties
193
469000
2000
aminoácidos, a las propiedades mecánicas
08:06
of the silk fibers.
194
471000
2000
de las fibras de seda.
08:08
Now, it's really convenient that spiders use their silk
195
473000
3000
Así que, es muy conveniente que las arañas usen su seda
08:11
completely outside their body.
196
476000
2000
completamente fuera del cuerpo.
08:13
This makes testing spider silk really, really
197
478000
2000
Esto hace que las pruebas de seda de araña sean muy fáciles
08:15
easy to do in the laboratory, because
198
480000
2000
de hacer en el laboratorio, porque
08:17
we're actually, you know, testing it in air
199
482000
3000
las probamos en el aire, ya saben,
08:20
that's exactly the environment that
200
485000
2000
es exactamente el ambiente en que
08:22
spiders are using their silk proteins.
201
487000
2000
las arañas usan sus proteínas de seda.
08:24
So this makes quantifying silk properties by
202
489000
2000
Esto hace que la cuantificación las propiedades de la seda
08:26
methods such as tensile testing, which is
203
491000
2000
a través de métodos tales como ensayos de tracción,
08:28
basically, you know, tugging on one end
204
493000
2000
que básicamente es tirar de un extremo
08:30
of the fiber, very amenable.
205
495000
3000
de la fibra sea muy favorable.
08:33
Here are stress-strain curves
206
498000
3000
Aquí hay curvas de tensión-deformación
08:36
generated by tensile testing
207
501000
2000
generadas por los ensayos de tracción
08:38
five fibers made by the same spider.
208
503000
3000
de cinco fibras producidas por la misma araña.
08:41
So what you can see here is that
209
506000
3000
Así que lo que pueden ver aquí es que
08:44
the five fibers have different behaviors.
210
509000
3000
las cinco fibras tienen diferentes comportamientos.
08:47
Specifically, if you look on the vertical axis,
211
512000
2000
Específicamente, si miran los ejes verticales,
08:49
that's stress. If you look at the maximum
212
514000
3000
eso es estrés. Si miran el valor máximo
08:52
stress value for each of these fibers,
213
517000
2000
de estrés para cada una de estas fibras,
08:54
you can see that there's a lot of variation,
214
519000
3000
verán que hay mucha variación,
08:57
and in fact dragline, or major ampullate silk,
215
522000
3000
y de hecho la seda del hilo de amarre, o seda ampulácea mayor,
09:00
is the strongest of these fibers.
216
525000
2000
es la más fuerte de estas fibras.
09:02
We think that's because the dragline silk,
217
527000
3000
Pensamos que es porque la seda del hilo de amarre,
09:05
which is used to make the frame and radii
218
530000
3000
usada para hacer marcos y radios
09:08
for a web, needs to be very strong.
219
533000
2000
para una tela de araña, debe ser fuerte.
09:10
On the other hand, if you were to look at
220
535000
2000
Por otro lado, si miraran la tensión,
09:12
strain -- this is how much a fiber can be
221
537000
2000
esto es, lo mucho que una fibra puede
09:14
extended -- if you look at the maximum value
222
539000
2000
extenderse, si miran el valor máximo
09:16
here, again, there's a lot of variation
223
541000
3000
aquí, nuevamente, hay mucha variación
09:19
and the clear winner is flagelliform,
224
544000
2000
y el ganador claramente es el flageliforme,
09:21
or the capture spiral filament.
225
546000
2000
o el filamento de la espiral de captura.
09:23
In fact, this flagelliform fiber can
226
548000
2000
De hecho, esta fibra flageliforme puede
09:25
actually stretch over twice its original length.
227
550000
4000
estirarse el doble de su longitud original.
09:29
So silk fibers vary in their strength
228
554000
3000
Así que las fibras de seda varían en su fuerza
09:32
and also their extensibility.
229
557000
2000
y también en su extensibilidad.
09:34
In the case of the capture spiral,
230
559000
2000
En el caso de la espiral de captura,
09:36
it needs to be so stretchy to absorb
231
561000
2000
debe ser muy elástica para absorber
09:38
the impact of flying prey.
232
563000
2000
el impacto de presas voladoras.
09:40
If it wasn't able to stretch so much, then
233
565000
2000
Si no fuera capaz de estirarse tanto, entonces
09:42
basically when an insect hit the web,
234
567000
2000
básicamente cuando un insecto impactara contra
09:44
it would just trampoline right off of it.
235
569000
2000
la tela de araña, simplemente saltaría fuera de ella.
09:46
So if the web was made entirely out of
236
571000
2000
Así que si la tela de araña se hiciera enteramente de
09:48
dragline silk, an insect is very likely to just
237
573000
3000
seda de hilo de amarre, un insecto probablemente
09:51
bounce right off. But by having really, really
238
576000
2000
rebotaría enseguida. Pero siendo una espiral
09:53
stretchy capture spiral silk, the web is actually
239
578000
2000
de captura muy elástica, la tela de araña es
09:55
able to absorb the impact
240
580000
2000
capaz de absorber el impacto
09:57
of that intercepted prey.
241
582000
3000
de la presa interceptada.
10:00
There's quite a bit of variation within
242
585000
2000
Hay bastante variación entre
10:02
the fibers that an individual spider can make.
243
587000
3000
las fibras que una sola araña puede producir.
10:05
We call that the tool kit of a spider.
244
590000
3000
Llamamos eso el kit de herramientas de una araña.
10:08
That's what the spider has
245
593000
2000
Lo que la araña tiene
10:10
to interact with their environment.
246
595000
2000
para interactuar con su ambiente.
10:12
But how about variation among spider
247
597000
2000
Pero, ¿qué pasa con la variación entre las especies
10:14
species, so looking at one type of silk
248
599000
2000
de arañas, si se observa un tipo de seda
10:16
and looking at different species of spiders?
249
601000
3000
y diferentes especies de seda?
10:19
This is an area that's largely unexplored
250
604000
2000
Esta es un área en gran parte inexplorada
10:21
but here's a little bit of data I can show you.
251
606000
4000
pero aquí hay un poco de información que les mostraré.
10:25
This is the comparison of the toughness
252
610000
2000
Esta es la comparación de la resistencia
10:27
of the dragline spilk spun
253
612000
2000
de la seda del hilo de amarre tejida
10:29
by 21 species of spiders.
254
614000
2000
por 21 especies de arañas.
10:31
Some of them are orb-weaving spiders and
255
616000
2000
Algunas son arañas tejedoras y
10:33
some of them are non-orb-weaving spiders.
256
618000
3000
algunas no son arañas tejedoras.
10:36
It's been hypothesized that
257
621000
2000
Se ha especulado que
10:38
orb-weaving spiders, like this argiope here,
258
623000
3000
las arañas tejedoras, como la Argiope aquí,
10:41
should have the toughest dragline silks
259
626000
2000
deberían tener las sedas del hilo de amarre más resistentes
10:43
because they must intercept flying prey.
260
628000
3000
porque interceptan las presas voladoras.
10:46
What you see here on this toughness graph
261
631000
3000
Lo que ven aquí en este gráfico de dureza
10:49
is the higher the black dot is on the graph,
262
634000
2000
es que mientras más alto está el punto negro
10:51
the higher the toughness.
263
636000
2000
en el gráfico, hay más dureza.
10:53
The 21 species are indicated here by this
264
638000
3000
Las 21 especies están indicadas por esta
10:56
phylogeny, this evolutionary tree, that shows
265
641000
3000
filogenia, este árbol evolutivo, que muestra
10:59
their genetic relationships, and I've colored
266
644000
2000
sus relaciones genéticas, y he coloreado
11:01
in yellow the orb-web-weaving spiders.
267
646000
3000
en amarillo las arañas tejedoras.
11:04
If you look right here at the two red arrows,
268
649000
3000
Si miran las dos flechas rojas,
11:07
they point to the toughness values
269
652000
3000
señalan los valores de dureza
11:10
for the draglines of nephila clavipes and
270
655000
2000
del hilo de amarre de la nephila clavipes y
11:12
araneus diadematus.
271
657000
2000
de la araneus diadematus.
11:14
These are the two species of spiders
272
659000
2000
Estas son dos especies de arañas
11:16
for which the vast majority of time and money
273
661000
3000
en las que, la mayor parte del tiempo y dinero
11:19
on synthetic spider silk research has been
274
664000
3000
invertido en investigaciones sobre la seda de araña sintética,
11:22
to replicate their dragline silk proteins.
275
667000
3000
ha sido para imitar las proteínas de la seda del hilo de amarre.
11:25
Yet, their draglines are not the toughest.
276
670000
4000
Aún así, sus hilos de amarre no son los más fuertes.
11:29
In fact, the toughest dragline in this survey
277
674000
3000
De hecho, el hilo de amarre más resistente en esta encuesta,
11:32
is this one right here in this white region,
278
677000
3000
está aquí en la región blanca,
11:35
a non orb-web-weaving spider.
279
680000
2000
una araña no tejedora.
11:37
This is the dragline spun by scytodes,
280
682000
2000
Es el hilo de amarre tejido por las scytodes,
11:39
the spitting spider.
281
684000
2000
la araña escupidora.
11:41
Scytodes doesn't use a web at all
282
686000
3000
Las scytodes no usan una tela de araña
11:44
to catch prey. Instead, scytodes
283
689000
2000
para atrapar sus presas. En cambio, las scytodes
11:46
sort of lurks around and waits for prey
284
691000
3000
acechan y esperan a que sus presas
11:49
to get close to it, and then immobilizes prey
285
694000
3000
se acerquen a ellas, y luego las inmovilizan
11:52
by spraying a silk-like venom onto that insect.
286
697000
4000
rociándoles un veneno similar a la seda.
11:56
Think of hunting with silly string.
287
701000
3000
Piensen en cazar con una cuerda tonta.
11:59
That's how scytodes forages.
288
704000
3000
Así es como las scytodes buscan comida.
12:02
We don't really know why scytodes
289
707000
2000
Realmente no sabemos por qué las scytodes
12:04
needs such a tough dragline,
290
709000
3000
necesitan un hilo de amarre tan fuerte,
12:07
but it's unexpected results like this that make
291
712000
3000
pero son resultados inesperados como éste, lo que hace
12:10
bio-prospecting so exciting and worthwhile.
292
715000
4000
tan excitante y valiosa la bioprospección.
12:14
It frees us from the constraints
293
719000
2000
Nos libera de las limitaciones
12:16
of our imagination.
294
721000
2000
de nuestra imaginación.
12:18
Now I'm going to mark on
295
723000
2000
Ahora marcaré
12:20
the toughness values for nylon fiber,
296
725000
3000
los valores más resistentes de la fibra de nailon,
12:23
bombyx -- or domesticated silkworm silk --
297
728000
3000
fibroína, seda de los gusanos de seda de granja,
12:26
wool, Kevlar, and carbon fibers.
298
731000
3000
lana, Kevlar y fibras de carbono.
12:29
And what you can see is that nearly
299
734000
2000
Y lo que ven es que casi todos
12:31
all the spider draglines surpass them.
300
736000
2000
los hilos de amarre de las arañas los sobrepasan.
12:33
It's the combination of strength, extensibility
301
738000
4000
Es la combinación de fuerza, extensibilidad
12:37
and toughness that makes spider silk so
302
742000
3000
y resistencia que hacen a la seda de araña tan
12:40
special, and that has attracted the attention
303
745000
3000
especial, lo que ha atraído la atención
12:43
of biomimeticists, so people that turn
304
748000
3000
de los biomimeticistas, las personas que
12:46
to nature to try to find new solutions.
305
751000
3000
recurren a la naturaleza para encontrar nuevas soluciones.
12:49
And the strength, extensibility and toughness
306
754000
3000
Y la fuerza, extensibilidad y resistencia
12:52
of spider silks combined with the fact that
307
757000
3000
de las sedas de arañas combinadas con el hecho de que
12:55
silks do not elicit an immune response,
308
760000
3000
las sedas no provocan una respuesta inmune,
12:58
have attracted a lot of interest in the use
309
763000
3000
ha atraído gran interés en el uso
13:01
of spider silks in biomedical applications,
310
766000
2000
de la seda de araña en aplicaciones biomédicas,
13:03
for example, as a component of
311
768000
2000
por ejemplo, como componente de
13:05
artificial tendons, for serving as
312
770000
3000
tendones artificiales, para servir como
13:08
guides to regrow nerves, and for
313
773000
4000
guías para regenerar nervios, y para
13:12
scaffolds for tissue growth.
314
777000
3000
las estructuras para el crecimiento del tejido.
13:15
Spider silks also have a lot of potential
315
780000
3000
Las sedas de arañas también tienen mucho potencial
13:18
for their anti-ballistic capabilities.
316
783000
2000
por su capacidad antibalística.
13:20
Silks could be incorporated into body
317
785000
2000
La seda podría incorporarse en el cuerpo
13:22
and equipment armor that would be more
318
787000
3000
y en el equipo de una armadura que sería más
13:25
lightweight and flexible
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ligera y flexible
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than any armor available today.
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que cualquier armadura disponible hoy en día.
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In addition to these biomimetic
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Además de estas aplicaciones biomiméticas
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applications of spider silks,
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de las sedas de arañas,
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personally, I find studying spider silks
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personalmente pienso que estudiar las sedas
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just fascinating in and of itself.
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de arañas es fascinante.
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I love when I'm in the laboratory,
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Me encanta cuando estoy en el laboratorio,
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a new spider silk sequence comes in.
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y aparece una nueva secuencia de seda.
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That's just the best. (Laughter)
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Es lo mejor. (Risas)
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It's like the spiders are sharing
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Es como si las arañas estuvieran compartiendo
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an ancient secret with me, and that's why
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un secreto antiguo conmigo, y es por eso
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I'm going to spend the rest of my life
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que pasaré el resto de mi vida
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studying spider silk.
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estudiando la seda de araña.
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The next time you see a spider web,
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La próxima vez que vean una tela de araña,
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please, pause and look a little closer.
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por favor, deténganse y mírenla un poco más de cerca.
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You'll be seeing one of the most
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Verán uno de los materiales
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high-performance materials known to man.
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de mejor funcionamiento conocidos por el ser humano.
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To borrow from the writings
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Tomando prestado de los escritos
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of a spider named Charlotte,
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de una araña llamada Charlotte,
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silk is terrific.
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la seda es genial.
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Thank you. (Applause)
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Gracias. (Aplausos)
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(Aplausos)
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