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

Why you should listen

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

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

Cheryl Hayashi: The magnificence of spider silk

Cheryl Hayashi: La magnificencia de la seda de araña

Filmed:
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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.
- 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

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00:16
I'm here to spreaduntado the wordpalabra about the
0
1000
2000
Estoy aquí para difundir el mensaje sobre
00:18
magnificencemagnificencia of spidersarañas
1
3000
2000
la magnificencia de las arañas
00:20
and how much we can learnaprender from them.
2
5000
3000
y lo mucho que podemos aprender de ellas.
00:23
SpidersArañas are trulyverdaderamente globalglobal citizenslos ciudadanos.
3
8000
2000
Las arañas son verdaderas ciudadanas globales.
00:25
You can find spidersarañas in nearlycasi
4
10000
2000
Se pueden encontrar arañas en casi todos
00:27
everycada terrestrialterrestre habitathabitat.
5
12000
2000
los hábitats terrestres.
00:29
This redrojo dotpunto marksmarcas
6
14000
2000
Este punto rojo señala
00:31
the Great BasinCuenca of Northnorte AmericaAmerica,
7
16000
2000
la Gran Cuenca de América del Norte,
00:33
and I'm involvedinvolucrado with an alpinealpino biodiversitybiodiversidad
8
18000
2000
y allí estoy involucrada en un proyecto sobre
00:35
projectproyecto there with some collaboratorscolaboradores.
9
20000
2000
biodiversidad alpina, con algunos colaboradores.
00:37
Here'sAquí está one of our fieldcampo sitessitios,
10
22000
2000
Aquí tenemos uno de nuestros campos,
00:39
and just to give you a sensesentido of perspectiveperspectiva,
11
24000
2000
y solo para darles un sentido de perspectiva,
00:41
this little blueazul smudgemancha here,
12
26000
2000
esta pequeña mancha azul aquí,
00:43
that's one of my collaboratorscolaboradores.
13
28000
2000
es uno de mis colaboradores.
00:45
This is a ruggedescabroso and barrenestéril landscapepaisaje,
14
30000
3000
Es un paisaje agreste y árido,
00:48
yettodavía there are quitebastante a fewpocos spidersarañas here.
15
33000
2000
aún así aquí hay unas cuantas arañas.
00:50
TurningTorneado rocksrocas over revealedrevelado this crabcangrejo spideraraña
16
35000
4000
Al mover las piedras apareció esta araña cangrejo
00:54
grapplingaferramiento with a beetleescarabajo.
17
39000
2000
enfrentándose con un escarabajo.
00:56
SpidersArañas are not just everywhereen todos lados,
18
41000
3000
Las arañas no solo están en todas partes,
00:59
but they're extremelyextremadamente diversediverso.
19
44000
2000
sino que existe una gran diversidad.
01:01
There are over 40,000 describeddescrito speciesespecies
20
46000
3000
Hay más de 40.000 especies de arañas
01:04
of spidersarañas.
21
49000
1000
descritas.
01:05
To put that numbernúmero into perspectiveperspectiva,
22
50000
2000
Para poner ese número en perspectiva,
01:07
here'saquí está a graphgrafico comparingcomparando the 40,000
23
52000
2000
aquí muestro un gráfico que compara las 40.000
01:09
speciesespecies of spidersarañas
24
54000
2000
especies de arañas
01:11
to the 400 speciesespecies of primatesprimates.
25
56000
2000
con las 400 especies de primates.
01:13
There are two orderspedidos of magnitudemagnitud more
26
58000
2000
Hay dos órdenes de magnitud más
01:15
spidersarañas than primatesprimates.
27
60000
2000
de arañas que de primates.
01:17
SpidersArañas are alsoademás extremelyextremadamente oldantiguo.
28
62000
4000
Las arañas también son extremadamente arcaicas.
01:21
On the bottomfondo here,
29
66000
2000
Aquí abajo,
01:23
this is the geologicgeológico timescaleescala de tiempo,
30
68000
2000
vemos la escala de tiempo geológico,
01:25
and the numbersnúmeros on it indicateindicar millionsmillones
31
70000
2000
y los números indican millones
01:27
of yearsaños from the presentpresente, so the zerocero here,
32
72000
2000
de años desde el presente, así que la zona cero de aquí,
01:29
that would be todayhoy.
33
74000
2000
sería hoy.
01:31
So what this figurefigura showsmuestra is that spidersarañas
34
76000
3000
Lo que esta figura muestra es que las arañas
01:34
datefecha back to almostcasi 380 millionmillón yearsaños.
35
79000
4000
se remontan a casi 380 millones de años.
01:38
To put that into perspectiveperspectiva, this redrojo
36
83000
2000
Para poner eso en perspectiva, esta barra vertical de color rojo
01:40
verticalvertical barbar here marksmarcas the divergencedivergencia time
37
85000
3000
muestra la divergencia de tiempo
01:43
of humanshumanos from chimpanzeeschimpancés,
38
88000
3000
de los humanos desde los chimpancés,
01:46
a meremero sevensiete millionmillón yearsaños agohace.
39
91000
3000
a tan solo siete millones de años atrás.
01:49
All spidersarañas make silkseda
40
94000
2000
Todas las arañas hacen seda
01:51
at some pointpunto in theirsu life.
41
96000
2000
en algún momento de sus vidas.
01:53
MostMás spidersarañas use copiouscopioso amountscantidades of silkseda,
42
98000
3000
La mayoría de arañas usan grandes cantidades de seda,
01:56
and silkseda is essentialesencial to theirsu survivalsupervivencia
43
101000
2000
y la seda es esencial para su supervivencia
01:58
and reproductionreproducción.
44
103000
2000
y reproducción.
02:00
Even fossilfósil spidersarañas can make silkseda,
45
105000
2000
Incluso las arañas fósiles producían seda,
02:02
as we can see from this impressionimpresión of
46
107000
2000
como podemos ver en esta imagen
02:04
a spinneretpezón hilador on this fossilfósil spideraraña.
47
109000
3000
de una hilera de esta araña fósil.
02:07
So this meansmedio that bothambos spidersarañas
48
112000
2000
Eso significa que ambas, arañas y seda de araña,
02:09
and spideraraña silkseda have been around
49
114000
2000
han existido
02:11
for 380 millionmillón yearsaños.
50
116000
4000
desde hace 380 millones de años.
02:16
It doesn't take long from workingtrabajando with spidersarañas
51
121000
3000
Tras empezar a trabajar con arañas, no se necesita mucho tiempo,
02:19
to startcomienzo noticingnotar how essentialesencial silkseda is
52
124000
3000
para notar lo esencial que es la seda
02:22
to just about everycada aspectaspecto of theirsu life.
53
127000
3000
para casi todos los aspectos de sus vidas.
02:25
SpidersArañas use silkseda for manymuchos purposespropósitos, includingincluso
54
130000
3000
Las arañas usan la seda para múltiples propósitos,
02:28
the trailingarrastrando safetyla seguridad draglinedragalina,
55
133000
2000
Incluido para hacer la red de amarre,
02:30
wrappingenvase eggshuevos for reproductionreproducción,
56
135000
3000
así como envolver los huevos para la reproducción
02:33
protectiveprotector retreatsretiros
57
138000
2000
con fines protectores
02:35
and catchingatractivo preypresa.
58
140000
2000
y para atrapar presas.
02:37
There are manymuchos kindsclases of spideraraña silkseda.
59
142000
2000
Hay muchos tipos de seda de araña.
02:39
For exampleejemplo, this gardenjardín spideraraña can make
60
144000
3000
Por ejemplo, esta araña de jardín puede hacer
02:42
sevensiete differentdiferente kindsclases of silksgorra y chaquetilla de jockey.
61
147000
2000
siete tipos diferentes de seda.
02:44
When you look at this orborbe webweb, you're actuallyactualmente
62
149000
2000
Cuando miran esta tela de araña, en realidad ven
02:46
seeingviendo manymuchos typestipos of silkseda fibersfibras.
63
151000
3000
muchos tipos de fibras de seda.
02:49
The framemarco and radiiradios of this webweb
64
154000
2000
El marco y los radios de esta tela de araña
02:51
is madehecho up of one typetipo of silkseda,
65
156000
3000
se componen de un solo tipo de seda,
02:54
while the capturecapturar spiralespiral is a compositecompuesto
66
159000
2000
mientras que la espiral de captura está compuesta
02:56
of two differentdiferente silksgorra y chaquetilla de jockey:
67
161000
2000
de dos sedas diferentes:
02:58
the filamentfilamento and the stickypegajoso dropletgotita.
68
163000
3000
el filamento y la gota pegajosa.
03:01
How does an individualindividual spideraraña
69
166000
3000
¿Cómo una sola araña produce
03:04
make so manymuchos kindsclases of silkseda?
70
169000
3000
tantos tipos de seda?
03:07
To answerresponder that, you have to look a lot closercerca
71
172000
2000
Para responder, tienen que mirar mucho más de cerca
03:09
at the spinneretpezón hilador regionregión of a spideraraña.
72
174000
2000
en la región de la hilera de una araña.
03:11
So silkseda comesproviene out of the spinneretshileras, and for
73
176000
2000
Entonces la seda sale de las hileras, y para
03:13
those of us spideraraña silkseda biologistsbiólogos, this is what
74
178000
2000
nosotros los biólogos de seda de arañas, esto es lo que
03:15
we call the "businessnegocio endfin" of the spideraraña. (LaughterRisa)
75
180000
2000
llamamos "el fin del negocio" de la araña. (Risas)
03:17
We spendgastar long daysdías ...
76
182000
2000
Pasamos largos días...
03:19
Hey! Don't laughrisa. That's my life.
77
184000
2000
Pero, no se rían. Esa es mi vida.
03:21
(LaughterRisa)
78
186000
2000
(Risas)
03:23
We spendgastar long daysdías and nightsnoches
79
188000
2000
Pasamos largos días y noches
03:25
staringcurioso at this partparte of the spideraraña.
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 multiplemúltiple fibersfibras
82
195000
2000
Se pueden ver múltiples fibras
03:32
comingviniendo out of the spinneretshileras, because
83
197000
3000
saliendo de las hileras, porque
03:35
eachcada spinneretpezón hilador has manymuchos spigotsespigas on it.
84
200000
3000
cada hilera tiene muchas espigas.
03:38
EachCada of these silkseda fibersfibras exitssalidas from the spigotespiga,
85
203000
3000
Cada una de estas fibras de seda existe desde la espiga,
03:41
and if you were to tracerastro the fiberfibra back
86
206000
2000
y si siguieran el rastro de la fibra
03:43
into the spideraraña, what you would find is that
87
208000
3000
hasta la araña, lo que encontrarán es que
03:46
eachcada spigotespiga connectsconecta to its ownpropio individualindividual
88
211000
2000
cada espiga se conecta con su propia
03:48
silkseda glandglándula. A silkseda glandglándula kindtipo of looksmiradas like a sacsaco
89
213000
3000
glándula de seda. Una glándula de seda se ve como un saco
03:51
with a lot of silkseda proteinsproteínas stuckatascado insidedentro.
90
216000
3000
con muchas proteínas de seda dentro.
03:54
So if you ever have the opportunityoportunidad to dissectdisecar
91
219000
2000
Así, si tienen la oportunidad de analizar
03:56
an orb-web-weavingorb-web-weaving spideraraña,
92
221000
2000
un tejido de tela de araña
03:58
and I hopeesperanza you do,
93
223000
2000
y espero que la tengan,
04:00
what you would find is a bountygenerosidad
94
225000
3000
lo que encontrarán es una abundancia
04:03
of beautifulhermosa, translucenttranslúcido silkseda glandsglándulas.
95
228000
3000
de hermosas y translucientes glándulas de seda.
04:06
InsideDentro eachcada spideraraña, there are hundredscientos
96
231000
2000
Dentro de cada araña, hay cientos
04:08
of silkseda glandsglándulas, sometimesa veces thousandsmiles.
97
233000
3000
de glándulas de seda, a veces miles.
04:11
These can be groupedagrupado into sevensiete categoriescategorías.
98
236000
3000
Pueden agruparse en siete categorías.
04:14
They differdiferir de by sizetamaño, shapeforma,
99
239000
2000
Difieren en tamaño, forma,
04:16
and sometimesa veces even colorcolor.
100
241000
2000
y a veces hasta en color.
04:18
In an orb-web-weavingorb-web-weaving spideraraña,
101
243000
2000
En un tejido de tela de araña,
04:20
you can find sevensiete typestipos of silkseda glandsglándulas,
102
245000
2000
pueden encontrarse siete tipos de glándulas de seda,
04:22
and what I have depictedrepresentado here in this pictureimagen,
103
247000
2000
y lo que he descrito en esta foto,
04:24
let's startcomienzo at the one o'clocken punto positionposición,
104
249000
3000
empecemos en la posición de la una en punto,
04:27
there's tubuliformtubuliforme silkseda glandsglándulas, whichcual are used
105
252000
2000
hay glándulas tubuliformes usadas
04:29
to make the outerexterior silkseda of an egghuevo sacsaco.
106
254000
2000
para hacer la seda externa de un saco de huevos.
04:31
There's the aggregateagregar and flagelliformflagelliforme silkseda
107
256000
2000
Hay glándulas de seda flageliformes y las agregadas
04:33
glandsglándulas whichcual combinecombinar to make the stickypegajoso
108
258000
2000
que se combinan para hacer la espiral
04:35
capturecapturar spiralespiral of an orborbe webweb.
109
260000
3000
pegajosa de captura de una telaraña.
04:38
PyriformPyriform silkseda glandsglándulas make the attachmentadjunto archivo
110
263000
2000
Las glándulas piriformes hacen el cemento de
04:40
cementcemento -- that's the silkseda that's used to adhereadherirse
111
265000
3000
unión, es la seda que se usa para adherir
04:43
silkseda lineslíneas to a substratesubstrato.
112
268000
3000
las líneas de seda a un substrato.
04:46
There's alsoademás aciniformaciniforme silkseda,
113
271000
2000
También hay seda aciniforme
04:48
whichcual is used to wrapenvolver preypresa.
114
273000
2000
usada para envolver la presa.
04:50
MinorMenor ampullateampullar silkseda is used in webweb constructionconstrucción.
115
275000
2000
La seda ampulácea menor se usa en la construcción de la tela.
04:52
And the mostmás studiedestudió silkseda linelínea
116
277000
2000
Y la línea de seda más estudiada
04:54
of them all: majormayor ampullateampullar silkseda.
117
279000
2000
de todas: la seda ampulácea mayor.
04:56
This is the silkseda that's used to make the framemarco
118
281000
2000
Es la seda que se utiliza para hacer el marco
04:58
and radiiradios of an orborbe webweb, and alsoademás
119
283000
3000
y los radios de una telaraña, y también
05:01
the safetyla seguridad trailingarrastrando draglinedragalina.
120
286000
3000
la red de amarre.
05:04
But what, exactlyexactamente, is spideraraña silkseda?
121
289000
3000
Pero, ¿qué es exactamente la seda de araña?
05:08
SpiderAraña silkseda is almostcasi entirelyenteramente proteinproteína.
122
293000
3000
La seda de araña se compone casi íntegramente de proteínas.
05:11
NearlyCasi all of these proteinsproteínas can be explainedexplicado
123
296000
2000
Casi todas esas proteínas se explican
05:13
by a singlesoltero genegene familyfamilia,
124
298000
3000
por una familia de genes individuales,
05:16
so this meansmedio that the diversitydiversidad of silkseda typestipos
125
301000
2000
lo que significa que la diversidad de los tipos de seda
05:18
we see todayhoy is encodedcodificado by one genegene familyfamilia,
126
303000
5000
que vemos hoy se codifican en una familia de genes,
05:23
so presumablypresumiblemente the originaloriginal spideraraña ancestorantepasado
127
308000
3000
así que probablemente la araña ancestro original
05:26
madehecho one kindtipo of silkseda,
128
311000
2000
produjo un tipo de seda,
05:28
and over the last 380 millionmillón yearsaños,
129
313000
3000
y en los últimos 380 millones de años,
05:31
that one silkseda genegene has duplicatedduplicado
130
316000
3000
ese gen de seda se ha duplicado
05:34
and then divergeddivergido, specializedespecializado,
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 largegrande varietyvariedad of flavorssabores of spideraraña silksgorra y chaquetilla de jockey
133
325000
2000
la gran variedad de clases de seda de araña
05:42
that we have todayhoy.
134
327000
3000
que tenemos hoy.
05:45
There are severalvarios featurescaracteristicas that all these silksgorra y chaquetilla de jockey
135
330000
2000
Existen varias características que todas esas sedas
05:47
have in commoncomún. They all have a commoncomún
136
332000
2000
tienen en común. Todas tienen un
05:49
designdiseño, suchtal as they're all very long --
137
334000
2000
diseño común, como por ejemplo, que son todas muy largas,
05:51
they're sortordenar of outlandishlyextravagantemente long
138
336000
3000
considerablemente largas
05:54
comparedcomparado to other proteinsproteínas.
139
339000
2000
comparadas con otras proteínas.
05:56
They're very repetitiverepetitivo, and they're very richRico
140
341000
3000
Son muy repetitivas y muy ricas
05:59
in the aminoaminado acidsácidos glycineglicina and alaninealanina.
141
344000
3000
en los aminoácidos glicina y alanina.
06:02
To give you an ideaidea of what
142
347000
2000
Para darles una idea de cómo es
06:04
a spideraraña silkseda proteinproteína looksmiradas like,
143
349000
2000
la proteína de la seda de araña,
06:06
this is a draglinedragalina silkseda proteinproteína,
144
351000
2000
esta es la la proteína de la seda de amarre,
06:08
it's just a portionparte of it,
145
353000
2000
es solo una porción,
06:10
from the blacknegro widowVdo spideraraña.
146
355000
2000
proveniente de la araña viuda negra.
06:12
This is the kindtipo of sequencesecuencia that I love
147
357000
2000
Es la clase de secuencia que me encanta
06:14
looking at day and night. (LaughterRisa)
148
359000
3000
mirar día y noche. (Risas)
06:17
So what you're seeingviendo here is the one lettercarta
149
362000
2000
Así que lo que ven aquí es la abreviación
06:19
abbreviationabreviatura for aminoaminado acidsácidos, and I've coloredde colores
150
364000
2000
para aminoácidos en una sola letra, y he coloreado
06:21
in the glycinesglicinas with greenverde,
151
366000
2000
las glicinas de verde,
06:23
and the alaninesalanines in redrojo, and so
152
368000
2000
y las alaninas de rojo, por eso
06:25
you can see it's just a lot of G'sG's and A'sComo.
153
370000
3000
se ven muchas Ges y Aes.
06:28
You can alsoademás see that there's a lot of shortcorto
154
373000
3000
Se ven también muchos elementos de
06:31
sequencesecuencia motifsmotivos that repeatrepetir over and over
155
376000
3000
secuencias cortas que se repiten una y otra vez
06:34
and over again, so for exampleejemplo there's a lot of
156
379000
2000
así que por ejemplo hay mucho de
06:36
what we call polyalaninespolialaninas, or iteratediterado A'sComo,
157
381000
3000
lo que llamamos polialaninas, o Aes reiteradas,
06:39
AAAAAAAAAA. There's GGQGGQ. There's GGYGGY.
158
384000
4000
AAAAA. Hay GGQ. Hay GGY.
06:43
You can think of these shortcorto motifsmotivos
159
388000
2000
Pueden pensar en estos elementos cortos
06:45
that repeatrepetir over and over again as wordspalabras,
160
390000
3000
que se repiten una y otra vez como palabras,
06:48
and these wordspalabras occurocurrir in sentencesfrases.
161
393000
3000
y estas palabras aparecen en oraciones.
06:51
So for exampleejemplo this would be one sentencefrase,
162
396000
3000
Por ejemplo, ésta sería una oración,
06:54
and you would get this sortordenar of greenverde regionregión
163
399000
2000
y obtendrían esta región verde
06:56
and the redrojo polyalaninepolialanina, that repeatsrepeticiones
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 hundredscientos and
166
405000
2000
y pueden tener esos cientos y
07:02
hundredscientos and hundredscientos of timesveces withindentro
167
407000
2000
cientos y cientos de veces en
07:04
an individualindividual silkseda moleculemolécula.
168
409000
2000
una sola molécula de seda.
07:06
SilksGorra y chaquetilla de jockey madehecho by the samemismo spideraraña can have
169
411000
2000
Las sedas producidas por la misma araña pueden tener
07:08
dramaticallydramáticamente differentdiferente repeatrepetir sequencessecuencias.
170
413000
3000
secuencias de repetición drásticamente diferentes.
07:11
At the topparte superior of the screenpantalla, you're seeingviendo
171
416000
3000
En la parte superior de la pantalla, ven
07:14
the repeatrepetir unitunidad from the draglinedragalina silkseda
172
419000
3000
la unidad de repetición de la seda del hilo de amarre
07:17
of a gardenjardín argiopeargiope spideraraña.
173
422000
3000
de una araña de jardín Argiope.
07:20
It's shortcorto. And on the bottomfondo,
174
425000
2000
Es corta. Y abajo,
07:22
this is the repeatrepetir sequencesecuencia for the
175
427000
2000
la secuencia de repetición para
07:24
egghuevo casecaso, or tubuliformtubuliforme silkseda proteinproteína,
176
429000
2000
el caso del huevo, o la proteína tubuliforme de la seda,
07:26
for the exactexacto samemismo spideraraña. And you can see
177
431000
3000
de la misma araña. Y pueden ver
07:29
how dramaticallydramáticamente differentdiferente
178
434000
2000
cuán radicalmente diferentes
07:31
these silkseda proteinsproteínas are -- so this is
179
436000
3000
son estas proteínas de seda; ésta es
07:34
sortordenar of the beautybelleza of the diversificationdiversificación
180
439000
2000
la belleza de la diversificación
07:36
of the spideraraña silkseda genegene familyfamilia.
181
441000
2000
de la familia genética de la seda de araña.
07:38
You can see that the repeatrepetir unitsunidades differdiferir de
182
443000
2000
Pueden ver que las unidades de repetición difieren
07:40
in lengthlongitud. They alsoademás differdiferir de in sequencesecuencia.
183
445000
2000
en duración. También difieren en secuencia.
07:42
So I've coloredde colores in the glycinesglicinas again
184
447000
2000
Así que he coloreado las glicinas otra vez
07:44
in greenverde, alaninealanina in redrojo, and the serinesserines,
185
449000
3000
en verde, alaninas en rojo, y las serinas,
07:47
the lettercarta S, in purplepúrpura. And you can see
186
452000
3000
la letra S, en morado. Y pueden ver
07:50
that the topparte superior repeatrepetir unitunidad can be explainedexplicado
187
455000
2000
que la unidad de repetición en la parte superior puede
07:52
almostcasi entirelyenteramente by greenverde and redrojo,
188
457000
3000
explicarse enteramente por el verde y el rojo,
07:55
and the bottomfondo repeatrepetir unitunidad has
189
460000
2000
y la unidad de repetición tiene
07:57
a substantialsustancial amountcantidad of purplepúrpura.
190
462000
2000
una cantidad sustanciosa de morado.
07:59
What silkseda biologistsbiólogos do is we try to relaterelacionar
191
464000
3000
Lo que los biólogos de seda hacemos es tratar de relacionar
08:02
these sequencessecuencias, these aminoaminado acidácido
192
467000
2000
estas secuencias de
08:04
sequencessecuencias, to the mechanicalmecánico propertiespropiedades
193
469000
2000
aminoácidos, a las propiedades mecánicas
08:06
of the silkseda fibersfibras.
194
471000
2000
de las fibras de seda.
08:08
Now, it's really convenientconveniente that spidersarañas use theirsu silkseda
195
473000
3000
Así que, es muy conveniente que las arañas usen su seda
08:11
completelycompletamente outsidefuera de theirsu bodycuerpo.
196
476000
2000
completamente fuera del cuerpo.
08:13
This makeshace testingpruebas spideraraña silkseda really, really
197
478000
2000
Esto hace que las pruebas de seda de araña sean muy fáciles
08:15
easyfácil to do in the laboratorylaboratorio, because
198
480000
2000
de hacer en el laboratorio, porque
08:17
we're actuallyactualmente, you know, testingpruebas it in airaire
199
482000
3000
las probamos en el aire, ya saben,
08:20
that's exactlyexactamente the environmentambiente that
200
485000
2000
es exactamente el ambiente en que
08:22
spidersarañas are usingutilizando theirsu silkseda proteinsproteínas.
201
487000
2000
las arañas usan sus proteínas de seda.
08:24
So this makeshace quantifyingcuantificando silkseda propertiespropiedades by
202
489000
2000
Esto hace que la cuantificación las propiedades de la seda
08:26
methodsmétodos suchtal as tensilede tensión testingpruebas, whichcual is
203
491000
2000
a través de métodos tales como ensayos de tracción,
08:28
basicallybásicamente, you know, tuggingtirando on one endfin
204
493000
2000
que básicamente es tirar de un extremo
08:30
of the fiberfibra, very amenabledócil.
205
495000
3000
de la fibra sea muy favorable.
08:33
Here are stress-straintensión-deformación curvescurvas
206
498000
3000
Aquí hay curvas de tensión-deformación
08:36
generatedgenerado by tensilede tensión testingpruebas
207
501000
2000
generadas por los ensayos de tracción
08:38
fivecinco fibersfibras madehecho by the samemismo spideraraña.
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 fivecinco fibersfibras have differentdiferente behaviorscomportamientos.
210
509000
3000
las cinco fibras tienen diferentes comportamientos.
08:47
SpecificallyEspecíficamente, if you look on the verticalvertical axiseje,
211
512000
2000
Específicamente, si miran los ejes verticales,
08:49
that's stressestrés. If you look at the maximummáximo
212
514000
3000
eso es estrés. Si miran el valor máximo
08:52
stressestrés valuevalor for eachcada of these fibersfibras,
213
517000
2000
de estrés para cada una de estas fibras,
08:54
you can see that there's a lot of variationvariación,
214
519000
3000
verán que hay mucha variación,
08:57
and in facthecho draglinedragalina, or majormayor ampullateampullar silkseda,
215
522000
3000
y de hecho la seda del hilo de amarre, o seda ampulácea mayor,
09:00
is the strongestmás fuerte of these fibersfibras.
216
525000
2000
es la más fuerte de estas fibras.
09:02
We think that's because the draglinedragalina silkseda,
217
527000
3000
Pensamos que es porque la seda del hilo de amarre,
09:05
whichcual is used to make the framemarco and radiiradios
218
530000
3000
usada para hacer marcos y radios
09:08
for a webweb, needsnecesariamente to be very strongfuerte.
219
533000
2000
para una tela de araña, debe ser fuerte.
09:10
On the other handmano, if you were to look at
220
535000
2000
Por otro lado, si miraran la tensión,
09:12
straintensión -- this is how much a fiberfibra can be
221
537000
2000
esto es, lo mucho que una fibra puede
09:14
extendedextendido -- if you look at the maximummáximo valuevalor
222
539000
2000
extenderse, si miran el valor máximo
09:16
here, again, there's a lot of variationvariación
223
541000
3000
aquí, nuevamente, hay mucha variación
09:19
and the clearclaro winnerganador is flagelliformflagelliforme,
224
544000
2000
y el ganador claramente es el flageliforme,
09:21
or the capturecapturar spiralespiral filamentfilamento.
225
546000
2000
o el filamento de la espiral de captura.
09:23
In facthecho, this flagelliformflagelliforme fiberfibra can
226
548000
2000
De hecho, esta fibra flageliforme puede
09:25
actuallyactualmente stretchtramo over twicedos veces its originaloriginal lengthlongitud.
227
550000
4000
estirarse el doble de su longitud original.
09:29
So silkseda fibersfibras varyvariar in theirsu strengthfuerza
228
554000
3000
Así que las fibras de seda varían en su fuerza
09:32
and alsoademás theirsu extensibilityextensibilidad.
229
557000
2000
y también en su extensibilidad.
09:34
In the casecaso of the capturecapturar spiralespiral,
230
559000
2000
En el caso de la espiral de captura,
09:36
it needsnecesariamente to be so stretchyelástico to absorbabsorber
231
561000
2000
debe ser muy elástica para absorber
09:38
the impactimpacto of flyingvolador preypresa.
232
563000
2000
el impacto de presas voladoras.
09:40
If it wasn'tno fue ablepoder to stretchtramo so much, then
233
565000
2000
Si no fuera capaz de estirarse tanto, entonces
09:42
basicallybásicamente when an insectinsecto hitgolpear the webweb,
234
567000
2000
básicamente cuando un insecto impactara contra
09:44
it would just trampolinetrampolín right off of it.
235
569000
2000
la tela de araña, simplemente saltaría fuera de ella.
09:46
So if the webweb was madehecho entirelyenteramente out of
236
571000
2000
Así que si la tela de araña se hiciera enteramente de
09:48
draglinedragalina silkseda, an insectinsecto is very likelyprobable to just
237
573000
3000
seda de hilo de amarre, un insecto probablemente
09:51
bouncerebotar right off. But by havingteniendo really, really
238
576000
2000
rebotaría enseguida. Pero siendo una espiral
09:53
stretchyelástico capturecapturar spiralespiral silkseda, the webweb is actuallyactualmente
239
578000
2000
de captura muy elástica, la tela de araña es
09:55
ablepoder to absorbabsorber the impactimpacto
240
580000
2000
capaz de absorber el impacto
09:57
of that interceptedinterceptado preypresa.
241
582000
3000
de la presa interceptada.
10:00
There's quitebastante a bitpoco of variationvariación withindentro
242
585000
2000
Hay bastante variación entre
10:02
the fibersfibras that an individualindividual spideraraña can make.
243
587000
3000
las fibras que una sola araña puede producir.
10:05
We call that the toolherramienta kitequipo of a spideraraña.
244
590000
3000
Llamamos eso el kit de herramientas de una araña.
10:08
That's what the spideraraña has
245
593000
2000
Lo que la araña tiene
10:10
to interactinteractuar with theirsu environmentambiente.
246
595000
2000
para interactuar con su ambiente.
10:12
But how about variationvariación amongentre spideraraña
247
597000
2000
Pero, ¿qué pasa con la variación entre las especies
10:14
speciesespecies, so looking at one typetipo of silkseda
248
599000
2000
de arañas, si se observa un tipo de seda
10:16
and looking at differentdiferente speciesespecies of spidersarañas?
249
601000
3000
y diferentes especies de seda?
10:19
This is an areazona that's largelyen gran parte unexploredinexplorado
250
604000
2000
Esta es un área en gran parte inexplorada
10:21
but here'saquí está a little bitpoco of datadatos I can showespectáculo you.
251
606000
4000
pero aquí hay un poco de información que les mostraré.
10:25
This is the comparisoncomparación of the toughnesstenacidad
252
610000
2000
Esta es la comparación de la resistencia
10:27
of the draglinedragalina spilkspilk spunhilado
253
612000
2000
de la seda del hilo de amarre tejida
10:29
by 21 speciesespecies of spidersarañas.
254
614000
2000
por 21 especies de arañas.
10:31
Some of them are orb-weavingorb-weaving spidersarañas and
255
616000
2000
Algunas son arañas tejedoras y
10:33
some of them are non-orb-weavingtejido no orbital spidersarañas.
256
618000
3000
algunas no son arañas tejedoras.
10:36
It's been hypothesizedhipotetizado that
257
621000
2000
Se ha especulado que
10:38
orb-weavingorb-weaving spidersarañas, like this argiopeargiope here,
258
623000
3000
las arañas tejedoras, como la Argiope aquí,
10:41
should have the toughestel más duro draglinedragalina silksgorra y chaquetilla de jockey
259
626000
2000
deberían tener las sedas del hilo de amarre más resistentes
10:43
because they mustdebe interceptinterceptar flyingvolador preypresa.
260
628000
3000
porque interceptan las presas voladoras.
10:46
What you see here on this toughnesstenacidad graphgrafico
261
631000
3000
Lo que ven aquí en este gráfico de dureza
10:49
is the highermayor the blacknegro dotpunto is on the graphgrafico,
262
634000
2000
es que mientras más alto está el punto negro
10:51
the highermayor the toughnesstenacidad.
263
636000
2000
en el gráfico, hay más dureza.
10:53
The 21 speciesespecies are indicatedindicado here by this
264
638000
3000
Las 21 especies están indicadas por esta
10:56
phylogenyfilogenia, this evolutionaryevolutivo treeárbol, that showsmuestra
265
641000
3000
filogenia, este árbol evolutivo, que muestra
10:59
theirsu geneticgenético relationshipsrelaciones, and I've coloredde colores
266
644000
2000
sus relaciones genéticas, y he coloreado
11:01
in yellowamarillo the orb-web-weavingorb-web-weaving spidersarañas.
267
646000
3000
en amarillo las arañas tejedoras.
11:04
If you look right here at the two redrojo arrowsflechas,
268
649000
3000
Si miran las dos flechas rojas,
11:07
they pointpunto to the toughnesstenacidad valuesvalores
269
652000
3000
señalan los valores de dureza
11:10
for the draglinesdragalinas of nephilaNephila clavipesClavipes and
270
655000
2000
del hilo de amarre de la nephila clavipes y
11:12
araneusAraneus diadematusDiadematus.
271
657000
2000
de la araneus diadematus.
11:14
These are the two speciesespecies of spidersarañas
272
659000
2000
Estas son dos especies de arañas
11:16
for whichcual the vastvasto majoritymayoria of time and moneydinero
273
661000
3000
en las que, la mayor parte del tiempo y dinero
11:19
on syntheticsintético spideraraña silkseda researchinvestigación has been
274
664000
3000
invertido en investigaciones sobre la seda de araña sintética,
11:22
to replicatereproducir exactamente theirsu draglinedragalina silkseda proteinsproteínas.
275
667000
3000
ha sido para imitar las proteínas de la seda del hilo de amarre.
11:25
YetTodavía, theirsu draglinesdragalinas are not the toughestel más duro.
276
670000
4000
Aún así, sus hilos de amarre no son los más fuertes.
11:29
In facthecho, the toughestel más duro draglinedragalina in this surveyencuesta
277
674000
3000
De hecho, el hilo de amarre más resistente en esta encuesta,
11:32
is this one right here in this whiteblanco regionregión,
278
677000
3000
está aquí en la región blanca,
11:35
a nonno orb-web-weavingorb-web-weaving spideraraña.
279
680000
2000
una araña no tejedora.
11:37
This is the draglinedragalina spunhilado by scytodesScytodes,
280
682000
2000
Es el hilo de amarre tejido por las scytodes,
11:39
the spittingescupir spideraraña.
281
684000
2000
la araña escupidora.
11:41
ScytodesScytodes doesn't use a webweb at all
282
686000
3000
Las scytodes no usan una tela de araña
11:44
to catchcaptura preypresa. InsteadEn lugar, scytodesScytodes
283
689000
2000
para atrapar sus presas. En cambio, las scytodes
11:46
sortordenar of lurksacecha around and waitsmurga for preypresa
284
691000
3000
acechan y esperan a que sus presas
11:49
to get closecerca to it, and then immobilizesinmoviliza preypresa
285
694000
3000
se acerquen a ellas, y luego las inmovilizan
11:52
by sprayingfumigación a silk-likecomo la seda venomveneno ontosobre that insectinsecto.
286
697000
4000
rociándoles un veneno similar a la seda.
11:56
Think of huntingcaza with sillytonto stringcuerda.
287
701000
3000
Piensen en cazar con una cuerda tonta.
11:59
That's how scytodesScytodes foragespor edades.
288
704000
3000
Así es como las scytodes buscan comida.
12:02
We don't really know why scytodesScytodes
289
707000
2000
Realmente no sabemos por qué las scytodes
12:04
needsnecesariamente suchtal a toughdifícil draglinedragalina,
290
709000
3000
necesitan un hilo de amarre tan fuerte,
12:07
but it's unexpectedinesperado resultsresultados like this that make
291
712000
3000
pero son resultados inesperados como éste, lo que hace
12:10
bio-prospectingbioprospección so excitingemocionante and worthwhilevale la pena.
292
715000
4000
tan excitante y valiosa la bioprospección.
12:14
It freeslibre us from the constraintsrestricciones
293
719000
2000
Nos libera de las limitaciones
12:16
of our imaginationimaginación.
294
721000
2000
de nuestra imaginación.
12:18
Now I'm going to markmarca on
295
723000
2000
Ahora marcaré
12:20
the toughnesstenacidad valuesvalores for nylonnylon fiberfibra,
296
725000
3000
los valores más resistentes de la fibra de nailon,
12:23
bombyxbombyx -- or domesticateddomesticado silkwormgusano de seda silkseda --
297
728000
3000
fibroína, seda de los gusanos de seda de granja,
12:26
woollana, KevlarKevlar, and carboncarbón fibersfibras.
298
731000
3000
lana, Kevlar y fibras de carbono.
12:29
And what you can see is that nearlycasi
299
734000
2000
Y lo que ven es que casi todos
12:31
all the spideraraña draglinesdragalinas surpasssuperar them.
300
736000
2000
los hilos de amarre de las arañas los sobrepasan.
12:33
It's the combinationcombinación of strengthfuerza, extensibilityextensibilidad
301
738000
4000
Es la combinación de fuerza, extensibilidad
12:37
and toughnesstenacidad that makeshace spideraraña silkseda so
302
742000
3000
y resistencia que hacen a la seda de araña tan
12:40
specialespecial, and that has attractedatraído the attentionatención
303
745000
3000
especial, lo que ha atraído la atención
12:43
of biomimeticistsbiomimeticistas, so people that turngiro
304
748000
3000
de los biomimeticistas, las personas que
12:46
to naturenaturaleza to try to find newnuevo solutionssoluciones.
305
751000
3000
recurren a la naturaleza para encontrar nuevas soluciones.
12:49
And the strengthfuerza, extensibilityextensibilidad and toughnesstenacidad
306
754000
3000
Y la fuerza, extensibilidad y resistencia
12:52
of spideraraña silksgorra y chaquetilla de jockey combinedconjunto with the facthecho that
307
757000
3000
de las sedas de arañas combinadas con el hecho de que
12:55
silksgorra y chaquetilla de jockey do not elicitobtener an immuneinmune responserespuesta,
308
760000
3000
las sedas no provocan una respuesta inmune,
12:58
have attractedatraído a lot of interestinteresar in the use
309
763000
3000
ha atraído gran interés en el uso
13:01
of spideraraña silksgorra y chaquetilla de jockey in biomedicalbiomédica applicationsaplicaciones,
310
766000
2000
de la seda de araña en aplicaciones biomédicas,
13:03
for exampleejemplo, as a componentcomponente of
311
768000
2000
por ejemplo, como componente de
13:05
artificialartificial tendonstendones, for servingservicio as
312
770000
3000
tendones artificiales, para servir como
13:08
guidesguías to regrowvolver a crecer nervesnervios, and for
313
773000
4000
guías para regenerar nervios, y para
13:12
scaffoldsandamios for tissuetejido growthcrecimiento.
314
777000
3000
las estructuras para el crecimiento del tejido.
13:15
SpiderAraña silksgorra y chaquetilla de jockey alsoademás have a lot of potentialpotencial
315
780000
3000
Las sedas de arañas también tienen mucho potencial
13:18
for theirsu anti-ballisticantibalístico capabilitiescapacidades.
316
783000
2000
por su capacidad antibalística.
13:20
SilksGorra y chaquetilla de jockey could be incorporatedincorporado into bodycuerpo
317
785000
2000
La seda podría incorporarse en el cuerpo
13:22
and equipmentequipo armorarmadura that would be more
318
787000
3000
y en el equipo de una armadura que sería más
13:25
lightweightligero and flexibleflexible
319
790000
2000
ligera y flexible
13:27
than any armorarmadura availabledisponible todayhoy.
320
792000
3000
que cualquier armadura disponible hoy en día.
13:30
In additionadición to these biomimeticbiomimético
321
795000
3000
Además de estas aplicaciones biomiméticas
13:33
applicationsaplicaciones of spideraraña silksgorra y chaquetilla de jockey,
322
798000
2000
de las sedas de arañas,
13:35
personallypersonalmente, I find studyingestudiando spideraraña silksgorra y chaquetilla de jockey
323
800000
4000
personalmente pienso que estudiar las sedas
13:39
just fascinatingfascinante in and of itselfsí mismo.
324
804000
3000
de arañas es fascinante.
13:42
I love when I'm in the laboratorylaboratorio,
325
807000
4000
Me encanta cuando estoy en el laboratorio,
13:46
a newnuevo spideraraña silkseda sequencesecuencia comesproviene in.
326
811000
3000
y aparece una nueva secuencia de seda.
13:49
That's just the bestmejor. (LaughterRisa)
327
814000
3000
Es lo mejor. (Risas)
13:52
It's like the spidersarañas are sharingcompartiendo
328
817000
3000
Es como si las arañas estuvieran compartiendo
13:55
an ancientantiguo secretsecreto with me, and that's why
329
820000
2000
un secreto antiguo conmigo, y es por eso
13:57
I'm going to spendgastar the restdescanso of my life
330
822000
2000
que pasaré el resto de mi vida
13:59
studyingestudiando spideraraña silkseda.
331
824000
2000
estudiando la seda de araña.
14:01
The nextsiguiente time you see a spideraraña webweb,
332
826000
3000
La próxima vez que vean una tela de araña,
14:04
please, pausepausa and look a little closercerca.
333
829000
3000
por favor, deténganse y mírenla un poco más de cerca.
14:07
You'llUsted be seeingviendo one of the mostmás
334
832000
2000
Verán uno de los materiales
14:09
high-performancealto rendimiento materialsmateriales knownconocido to man.
335
834000
3000
de mejor funcionamiento conocidos por el ser humano.
14:12
To borrowpedir prestado from the writingsescrituras
336
837000
2000
Tomando prestado de los escritos
14:14
of a spideraraña namedllamado CharlotteCharlotte,
337
839000
3000
de una araña llamada Charlotte,
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silkseda is terrificestupendo.
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la seda es genial.
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Thank you. (ApplauseAplausos)
339
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Gracias. (Aplausos)
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(ApplauseAplausos)
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(Aplausos)

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

Why you should listen

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

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