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: Čudo paukove svile

Filmed:
889,997 views

Cheril Hayashi proučava paukovu svilu, jedan od najboljih prirodnih materijala. Svaki pojedini pauk pravi do 7 različitih vrsta svile. Kako to rade? Hayashi objašnjava na razini DNK -- onda pokazuje kako taj super-snažan, super-rastezljiv materijal može inspirirati.
- Spider silk scientist
Cheryl Hayashi studies the delicate but terrifically strong silk threads that make up a spider's web, finding startling applications for human use. Full bio

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

00:16
I'm here to spreadširenje the wordriječ about the
0
1000
2000
Ovdje sam kako bih vas upoznala
00:18
magnificenceveličanstvenost of spiderspauci
1
3000
2000
sa veličanstvenim paucima,
00:20
and how much we can learnnaučiti from them.
2
5000
3000
i s time koliko od njih možemo naučiti.
00:23
SpidersPauci are trulyuistinu globalglobalno citizensgrađani.
3
8000
2000
Pauci su istinski stanovnici čitave zemlje.
00:25
You can find spiderspauci in nearlyskoro
4
10000
2000
Možete ih pronaći
00:27
everysvaki terrestrialZemaljski habitatstanište.
5
12000
2000
gotovo svugdje.
00:29
This redcrvena dottočka marksoznake
6
14000
2000
Ova zelena točka označava
00:31
the Great BasinSave of NorthSjever AmericaAmerika,
7
16000
2000
pustinju Great Basin - Sjeverna Amerika,
00:33
and I'm involvedumiješan with an alpinealpski biodiversitybiološke raznolikosti
8
18000
2000
povezana sam s tom biološkom raznolikošću
00:35
projectprojekt there with some collaboratorssuradnici.
9
20000
2000
u projektu koji dijelim sa suradnicima.
00:37
Here'sOvdje je one of our fieldpolje sitesstranice,
10
22000
2000
Ovdje je jedna od naših točaka
00:39
and just to give you a senseosjećaj of perspectiveperspektiva,
11
24000
2000
i samo kako bih vam to dočarala,
00:41
this little blueplava smudgemazati here,
12
26000
2000
ova mala točkica ovdje
00:43
that's one of my collaboratorssuradnici.
13
28000
2000
to je jedan od mojih suradnika.
00:45
This is a ruggedhrapav and barrenjalov landscapepejzaž,
14
30000
3000
To je grub i jalov kraj
00:48
yetjoš there are quitedosta a fewnekoliko spiderspauci here.
15
33000
2000
ali unatoč tome, tu opstaje podosta paukova.
00:50
TurningOkretanje rocksstijene over revealedobjavio this crabRakovica spiderpauk
16
35000
4000
Preokretanje kamenja otkriva pauka rakovicu
00:54
grapplingbori with a beetlebuba.
17
39000
2000
kako se hrva s bubom.
00:56
SpidersPauci are not just everywheresvugdje, posvuda,
18
41000
3000
Pauci nisu baš svugdje,
00:59
but they're extremelykrajnje diversedrugačiji.
19
44000
2000
ali su vrlo rasprostranjeni.
01:01
There are over 40,000 describedopisan speciesvrsta
20
46000
3000
Postoji više od 40.000 opisanih vrsta
01:04
of spiderspauci.
21
49000
1000
pauka.
01:05
To put that numberbroj into perspectiveperspektiva,
22
50000
2000
Kako bi to vidjeli s drugog kuta,
01:07
here'sevo a graphgrafikon comparinguspoređivanje the 40,000
23
52000
2000
ovdje graf uspoređuje 40.000
01:09
speciesvrsta of spiderspauci
24
54000
2000
vrsta pauka
01:11
to the 400 speciesvrsta of primatesprimati.
25
56000
2000
sa 400 vrsta primata.
01:13
There are two ordersnarudžbe of magnitudeveličina more
26
58000
2000
Postoji dva vrijednosna reda više
01:15
spiderspauci than primatesprimati.
27
60000
2000
paukova nego primata.
01:17
SpidersPauci are alsotakođer extremelykrajnje oldstar.
28
62000
4000
Pauci su ujedno i veoma stari.
01:21
On the bottomdno here,
29
66000
2000
Ovdje pri dnu,
01:23
this is the geologicgeološki timescaleVremenska skala,
30
68000
2000
ovo je geološka vremenska skala,
01:25
and the numbersbrojevi on it indicatenaznačiti millionsmilijuni
31
70000
2000
a brojevi na njoj prikazuju milijune
01:27
of yearsgodina from the presentpredstaviti, so the zeronula here,
32
72000
2000
godina od sadašnjosti, tako ova nula ovdje
01:29
that would be todaydanas.
33
74000
2000
označava danas.
01:31
So what this figurelik showspokazuje is that spiderspauci
34
76000
3000
Možemo vidjeti da pauci
01:34
datedatum back to almostskoro 380 millionmilijuna yearsgodina.
35
79000
4000
datiraju skoro 380 milijuna godina u prošlost.
01:38
To put that into perspectiveperspektiva, this redcrvena
36
83000
2000
Kako bi to pojasnili, ova crvena
01:40
verticalvertikala barbar here marksoznake the divergencedivergencija time
37
85000
3000
vertikala označava vremensku razliku
01:43
of humansljudi from chimpanzeesčimpanze,
38
88000
3000
razvoja čovjeka iz čimpanze
01:46
a merepuki sevensedam millionmilijuna yearsgodina agoprije.
39
91000
3000
prije približno sedam milijuna godina.
01:49
All spiderspauci make silksvila
40
94000
2000
Svi pauci prave svilu
01:51
at some pointtočka in theirnjihov life.
41
96000
2000
u nekom trenutku svog života.
01:53
MostVećina spiderspauci use copiousobilne amountsiznosi of silksvila,
42
98000
3000
Većina pauka koristi obilne količine svile,
01:56
and silksvila is essentialosnovni to theirnjihov survivalopstanak
43
101000
2000
i ta je svila važna za njihovo preživljavanje
01:58
and reproductionreprodukcija.
44
103000
2000
i reprodukciju.
02:00
Even fossilfosil spiderspauci can make silksvila,
45
105000
2000
Čak i fosilizirani pauci prave svilu,
02:02
as we can see from this impressionutisak of
46
107000
2000
kako to i prikazuje ova fotografija
02:04
a spinneretspinneret on this fossilfosil spiderpauk.
47
109000
3000
bradavice fosiliziranog pauka.
02:07
So this meanssredstva that bothoba spiderspauci
48
112000
2000
To znači da su i pauci
02:09
and spiderpauk silksvila have been around
49
114000
2000
i njihova svila svuda okolo nas
02:11
for 380 millionmilijuna yearsgodina.
50
116000
4000
već otprilike 380 milijuna godina.
02:16
It doesn't take long from workingrad with spiderspauci
51
121000
3000
Nije potrebno puno raditi s paucima
02:19
to startpočetak noticingprimjećujući how essentialosnovni silksvila is
52
124000
3000
da bi se uvidjela koliko je svila važna
02:22
to just about everysvaki aspectaspekt of theirnjihov life.
53
127000
3000
u svakom aspektu njihovog života.
02:25
SpidersPauci use silksvila for manymnogi purposessvrhe, includinguključujući
54
130000
3000
Koriste je za mnoge svrhe, ukljućujući
02:28
the trailingkoji se penje safetysigurnosni draglinekod tebe,
55
133000
2000
postavljanje sigurnosne linije,
02:30
wrappingomatanje eggsjaja for reproductionreprodukcija,
56
135000
3000
zamatanje jajašaca za reprodukciju,
02:33
protectivezaštitni retreatsvježbe
57
138000
2000
zaštitu
02:35
and catchinglov preyplijen.
58
140000
2000
i lov.
02:37
There are manymnogi kindsvrste of spiderpauk silksvila.
59
142000
2000
Postoji mnogo vrsta svile.
02:39
For exampleprimjer, this gardenvrt spiderpauk can make
60
144000
3000
Na primjer, ovaj vrtni pauk izrađuje
02:42
sevensedam differentdrugačiji kindsvrste of silkssvile.
61
147000
2000
sedam različitih vrsta.
02:44
When you look at this orbkugla webmreža, you're actuallyzapravo
62
149000
2000
Kada pogledate ovu kuglastu mrežu, gledate u
02:46
seeingvidim manymnogi typesvrste of silksvila fibersvlakna.
63
151000
3000
mnogo tipova svilenih niti.
02:49
The frameokvir and radiiradijusa of this webmreža
64
154000
2000
Okvir i polumjer ove mreže
02:51
is madenapravljen up of one typetip of silksvila,
65
156000
3000
izrađeni su od jednog tipa svile,
02:54
while the captureuhvatiti spiralspirala is a compositemješavina
66
159000
2000
dok je spirala nastala spajanjem
02:56
of two differentdrugačiji silkssvile:
67
161000
2000
dva različita tipa svile:
02:58
the filamentžarna nit and the stickyljepljiv dropletkapljica.
68
163000
3000
niti i ljepljive kapljice.
03:01
How does an individualpojedinac spiderpauk
69
166000
3000
Kako jedan jedini pauk
03:04
make so manymnogi kindsvrste of silksvila?
70
169000
3000
može napraviti toliko vrsta svile?
03:07
To answerodgovor that, you have to look a lot closerbliže
71
172000
2000
Da bismo odgovorili na to potrebno je pobliže pogledati
03:09
at the spinneretspinneret regionregija of a spiderpauk.
72
174000
2000
područje bradavice.
03:11
So silksvila comesdolazi out of the spinneretspredive mlaznice, and for
73
176000
2000
Tako svila izlazi iz bradavice, i za nas
03:13
those of us spiderpauk silksvila biologistsbiolozi, this is what
74
178000
2000
biologe paukove svile, to je ono što nazivamo
03:15
we call the "businessPoslovni endkraj" of the spiderpauk. (LaughterSmijeh)
75
180000
2000
paukov "kraj poslovanja". (Smijeh)
03:17
We spendprovesti long daysdana ...
76
182000
2000
Provodimo duge dane ...
03:19
Hey! Don't laughsmijeh. That's my life.
77
184000
2000
EJ! Nemojte se smijati. To je moj život.
03:21
(LaughterSmijeh)
78
186000
2000
(Smijeh)
03:23
We spendprovesti long daysdana and nightsnoću
79
188000
2000
Provodimo duge dane i noći
03:25
staringzurenje at this partdio of the spiderpauk.
80
190000
3000
na ovom dijelu pauka.
03:28
And this is what we see.
81
193000
2000
I ovo je što mi vidimo.
03:30
You can see multiplevišekratnik fibersvlakna
82
195000
2000
Možete vidjeti mnoštvo niti
03:32
comingdolazak out of the spinneretspredive mlaznice, because
83
197000
3000
koje izlaze iz bradavice jer
03:35
eachsvaki spinneretspinneret has manymnogi spigotsspigots on it.
84
200000
3000
svaka bradavica na sebi ima mnoštvo kanalića.
03:38
EachSvaki of these silksvila fibersvlakna exitsizlaze from the spigotslavina,
85
203000
3000
Svako vlakno svile izlazi iz tih kanalića,
03:41
and if you were to tracetrag the fibervlakno back
86
206000
2000
i kada bismo mogli slijediti niti
03:43
into the spiderpauk, what you would find is that
87
208000
3000
u unutrašnjost pauka, ono što bi tamo pronašli je da
03:46
eachsvaki spigotslavina connectsspaja to its ownvlastiti individualpojedinac
88
211000
2000
svaki kanalić ima svoju vlastitu
03:48
silksvila glandžlijezda. A silksvila glandžlijezda kindljubazan of looksizgled like a sacSAC
89
213000
3000
žlijezdu. Žlijezdu koja podsjeća na vreću
03:51
with a lot of silksvila proteinsproteini stucku škripcu insideiznutra.
90
216000
3000
s mnoštvom proteina svile.
03:54
So if you ever have the opportunityprilika to dissectsecirati
91
219000
2000
Ako ste ikada imali priliku secirati
03:56
an orb-web-weavingkugla-web-tkanje spiderpauk,
92
221000
2000
paukovu kuglastu mrežu,
03:58
and I hopenada you do,
93
223000
2000
a nadam se da jeste,
04:00
what you would find is a bountynagrada
94
225000
3000
našli ste izdašnost
04:03
of beautifullijep, translucentprozračan silksvila glandsžlijezde.
95
228000
3000
ljepote, prozračne žlijezde svile.
04:06
InsideUnutar eachsvaki spiderpauk, there are hundredsstotine
96
231000
2000
U svakom pauku su stotine
04:08
of silksvila glandsžlijezde, sometimesponekad thousandstisuća.
97
233000
3000
pa i tisuće tih žlijezda.
04:11
These can be groupedgrupirane into sevensedam categorieskategorije.
98
236000
3000
Mogu se svrstati u sedam kategorija.
04:14
They differrazlikuju by sizeveličina, shapeoblik,
99
239000
2000
Razlikuju se veličinom, oblikom,
04:16
and sometimesponekad even colorboja.
100
241000
2000
a katkada čak i bojom.
04:18
In an orb-web-weavingkugla-web-tkanje spiderpauk,
101
243000
2000
Unutar Kuglasto-mrežnog pauka,
04:20
you can find sevensedam typesvrste of silksvila glandsžlijezde,
102
245000
2000
možete pronaći sedam vrsta žlijezda za svilu,
04:22
and what I have depictedopisan here in this pictureslika,
103
247000
2000
i ono što sam primijetila na ovoj fotografiji,
04:24
let's startpočetak at the one o'clocksati positionpoložaj,
104
249000
3000
počnimo s pozicijom "jedan sat",
04:27
there's tubuliformtubuliform silksvila glandsžlijezde, whichkoji are used
105
252000
2000
tu su žlijezde u obliku tube koje proizvode
04:29
to make the outervanjski silksvila of an eggjaje sacSAC.
106
254000
2000
vanjski dio svile na jajašcima.
04:31
There's the aggregateskupina and flagelliformflagelliform silksvila
107
256000
2000
Tu je agregat i (flageliform) svilne žlijezde
04:33
glandsžlijezde whichkoji combinekombinirati to make the stickyljepljiv
108
258000
2000
koje u kombinaciji daju ljepljivu
04:35
captureuhvatiti spiralspirala of an orbkugla webmreža.
109
260000
3000
spiralu kuglaste mreže.
04:38
PyriformPyriform silksvila glandsžlijezde make the attachmentvezanost
110
263000
2000
Pyriformne žlijezde svile stvaraju neku vrstu cementa --
04:40
cementcement -- that's the silksvila that's used to adhereu skladu
111
265000
3000
to je vrsta svile koja služi pridržavanju
04:43
silksvila lineslinije to a substratesupstrat.
112
268000
3000
svile za podlogu.
04:46
There's alsotakođer aciniformaciniform silksvila,
113
271000
2000
Postoji i acinformna svila,
04:48
whichkoji is used to wrapomotati preyplijen.
114
273000
2000
koja služi za omatanje plijena.
04:50
MinorManje ampullateampullate silksvila is used in webmreža constructionizgradnja.
115
275000
2000
Manja (ampulate) svila koristi se u konstrukciji mreže.
04:52
And the mostnajviše studiedstudirao silksvila linecrta
116
277000
2000
I najproučavanija nit svile
04:54
of them all: majorglavni ampullateampullate silksvila.
117
279000
2000
od svih drugih: velika (ampulate) svila.
04:56
This is the silksvila that's used to make the frameokvir
118
281000
2000
To je svila za izradu okvira
04:58
and radiiradijusa of an orbkugla webmreža, and alsotakođer
119
283000
3000
i polumjera kuglaste mreže, kao i za
05:01
the safetysigurnosni trailingkoji se penje draglinekod tebe.
120
286000
3000
povlačenje sigurnosne linije.
05:04
But what, exactlytočno, is spiderpauk silksvila?
121
289000
3000
Ali što je zapravo paukova svila?
05:08
SpiderPauk silksvila is almostskoro entirelypotpuno proteinprotein.
122
293000
3000
Ona je skoro u potpunosti protein.
05:11
NearlyGotovo all of these proteinsproteini can be explainedobjašnjen
123
296000
2000
Gotovo svi ti proteini mogu se objasniti
05:13
by a singlesingl genegen familyobitelj,
124
298000
3000
jednom genskom linijom,
05:16
so this meanssredstva that the diversityraznovrsnost of silksvila typesvrste
125
301000
2000
što znači da raznolikost vrsta svile
05:18
we see todaydanas is encodedkodirani by one genegen familyobitelj,
126
303000
5000
koju smo vidjeli dekodira jedna grupa gena,
05:23
so presumablyvjerojatno the originalizvornik spiderpauk ancestorpredak
127
308000
3000
pa je vjerojatno paukov predak
05:26
madenapravljen one kindljubazan of silksvila,
128
311000
2000
stvarao samo jednu vrstu svile,
05:28
and over the last 380 millionmilijuna yearsgodina,
129
313000
3000
i tijekom posljednjih 380 milijuna godina,
05:31
that one silksvila genegen has duplicateddvostruki
130
316000
3000
taj jedan gen se umnožio
05:34
and then divergeddiverged, specializedspecijalizirani,
131
319000
3000
razdijelio, specijalizirao,
05:37
over and over and over again, to get
132
322000
3000
opet i opet iznova, ne bi li se naposlijetku
05:40
the largeveliki varietyraznolikost of flavorsokusa of spiderpauk silkssvile
133
325000
2000
dobila ogromna raznolikost nijansi paukove svile
05:42
that we have todaydanas.
134
327000
3000
koje poznajemo danas.
05:45
There are severalnekoliko featuresznačajke that all these silkssvile
135
330000
2000
Nekoliko je značajki zajedničko
05:47
have in commonzajednička. They all have a commonzajednička
136
332000
2000
svakoj svili. Svima je zajednički
05:49
designdizajn, suchtakav as they're all very long --
137
334000
2000
dizajn, sve su veoma duge --
05:51
they're sortvrsta of outlandishlyoutlandishly long
138
336000
3000
tako su izvanzemaljski duge
05:54
comparedu odnosu to other proteinsproteini.
139
339000
2000
usporedivši ih s drugim proteinima.
05:56
They're very repetitivekoji se ponavljaju, and they're very richbogat
140
341000
3000
Ponavljaju se i bogate su
05:59
in the aminoamino acidskiselina glycineglicin and alaninealanin.
141
344000
3000
aminokiselinama glicina i alanina.
06:02
To give you an ideaideja of what
142
347000
2000
Kako bih vam dočarala
06:04
a spiderpauk silksvila proteinprotein looksizgled like,
143
349000
2000
kako izgleda protein paukove svile
06:06
this is a draglinekod tebe silksvila proteinprotein,
144
351000
2000
ovo je protein svile koja se povlači,
06:08
it's just a portiondio of it,
145
353000
2000
samo mali dio,
06:10
from the blackcrno widowudovica spiderpauk.
146
355000
2000
pripada crnoj udovici.
06:12
This is the kindljubazan of sequenceslijed that I love
147
357000
2000
To je ono što volim promatrati
06:14
looking at day and night. (LaughterSmijeh)
148
359000
3000
cijele dane i noći. (Smijeh)
06:17
So what you're seeingvidim here is the one letterpismo
149
362000
2000
Ovo u što gledamo je skraćeno pismo
06:19
abbreviationskraćenica for aminoamino acidskiselina, and I've coloredobojen
150
364000
2000
aminokiselina, a ja sam obojila
06:21
in the glycinesGlycines with greenzelena,
151
366000
2000
glicerine zelenom,
06:23
and the alaninesalanines in redcrvena, and so
152
368000
2000
a alanine crvenom, i sada
06:25
you can see it's just a lot of G'sG and A'sČlana.
153
370000
3000
možete vidjeti samo mnoštvo G i A oblika.
06:28
You can alsotakođer see that there's a lot of shortkratak
154
373000
3000
Također možete vidjeti mnoštvo kratkih
06:31
sequenceslijed motifsmotivi that repeatponoviti over and over
155
376000
3000
ponavljajućih sekvenci koje se ponavljaju
06:34
and over again, so for exampleprimjer there's a lot of
156
379000
2000
u nedogled, na primjer tu ima mnogo
06:36
what we call polyalaninespolyalanines, or iteratedponovljena A'sČlana,
157
381000
3000
kako ih mi zovemo polialanina, ili iritirajućih A,
06:39
AAAAAAAAAA. There's GGQGGQ. There's GGYGGY.
158
384000
4000
AAAAA. Tu je GGQ. Ovdje GGY.
06:43
You can think of these shortkratak motifsmotivi
159
388000
2000
Možete misliti na ove motive
06:45
that repeatponoviti over and over again as wordsriječi,
160
390000
3000
koji se neprestano ponavljaju poput riječi,
06:48
and these wordsriječi occurdoći in sentencesrečenice.
161
393000
3000
a te riječi tvore rečenice.
06:51
So for exampleprimjer this would be one sentencekazna,
162
396000
3000
Na primjer ovo bi bila jedna rečenica,
06:54
and you would get this sortvrsta of greenzelena regionregija
163
399000
2000
i dobili bi ovakvu vrstu zelenog područja
06:56
and the redcrvena polyalaninepolyalanine, that repeatsponavlja
164
401000
2000
i crvenih polialanina, to se ponavlja
06:58
over and over and over again,
165
403000
2000
u nedogled,
07:00
and you can have that hundredsstotine and
166
405000
2000
i to možete dobiti tisuće i
07:02
hundredsstotine and hundredsstotine of timesputa withinunutar
167
407000
2000
tisuće i tisuće puta
07:04
an individualpojedinac silksvila moleculemolekula.
168
409000
2000
iz jedne jedine molekule svile.
07:06
SilksSvile madenapravljen by the sameisti spiderpauk can have
169
411000
2000
Svila koju je napravio isti pauk može imati
07:08
dramaticallydramatično differentdrugačiji repeatponoviti sequencessekvence.
170
413000
3000
vrlo različite sekvence ponavljanja.
07:11
At the topvrh of the screenzaslon, you're seeingvidim
171
416000
3000
Na vrhu ekrana možete vidjeti
07:14
the repeatponoviti unitjedinica from the draglinekod tebe silksvila
172
419000
3000
ponavljajuću jedinicu svile koju povlači
07:17
of a gardenvrt argiopeargiope spiderpauk.
173
422000
3000
vrtni pauk.
07:20
It's shortkratak. And on the bottomdno,
174
425000
2000
Kratka je. A na dnu je
07:22
this is the repeatponoviti sequenceslijed for the
175
427000
2000
ponavljajuća sekvenca za vrećicu
07:24
eggjaje casespis, or tubuliformtubuliform silksvila proteinprotein,
176
429000
2000
jajašaca, ili tubuliformni protein svile,
07:26
for the exacttočno sameisti spiderpauk. And you can see
177
431000
3000
za jednog te istog pauka. Možete vidjeti
07:29
how dramaticallydramatično differentdrugačiji
178
434000
2000
kako su strašno različiti
07:31
these silksvila proteinsproteini are -- so this is
179
436000
3000
ovi proteini svile -- to je
07:34
sortvrsta of the beautyljepota of the diversificationdiverzifikacija
180
439000
2000
ljepota raznolikosti
07:36
of the spiderpauk silksvila genegen familyobitelj.
181
441000
2000
genske grupe pauka.
07:38
You can see that the repeatponoviti unitsjedinice differrazlikuju
182
443000
2000
Ponavljajuće jedinice, kao što vidimo, razlikuju se
07:40
in lengthdužina. They alsotakođer differrazlikuju in sequenceslijed.
183
445000
2000
u dužini. Ali i u ponavljanju.
07:42
So I've coloredobojen in the glycinesGlycines again
184
447000
2000
Ponovno sam glicine obojala
07:44
in greenzelena, alaninealanin in redcrvena, and the serinesserines,
185
449000
3000
u zeleno, alanine u crveno i serine,
07:47
the letterpismo S, in purplepurpurna boja. And you can see
186
452000
3000
slova S, u ljubičasto. Sada možete vidjeti
07:50
that the topvrh repeatponoviti unitjedinica can be explainedobjašnjen
187
455000
2000
da se ponavljajuća jedinica može gotovo
07:52
almostskoro entirelypotpuno by greenzelena and redcrvena,
188
457000
3000
u potpunosti objasniti zelenom i crvenom,
07:55
and the bottomdno repeatponoviti unitjedinica has
189
460000
2000
dok donja ponavljajuća jedinica sadrži
07:57
a substantialznatan amountiznos of purplepurpurna boja.
190
462000
2000
znatnu količinu ljubičaste.
07:59
What silksvila biologistsbiolozi do is we try to relatepovezati
191
464000
3000
Biolozi svile pokušavaju povezati
08:02
these sequencessekvence, these aminoamino acidkiselina
192
467000
2000
te sekvence, sekvence te aminokiseline
08:04
sequencessekvence, to the mechanicalmehanički propertiesnekretnine
193
469000
2000
s mehaničkim svojstvima
08:06
of the silksvila fibersvlakna.
194
471000
2000
svilenih niti.
08:08
Now, it's really convenientzgodan that spiderspauci use theirnjihov silksvila
195
473000
3000
Uvjerljivo je da pauci koriste svoju svilu
08:11
completelypotpuno outsideizvan theirnjihov bodytijelo.
196
476000
2000
u potpunosti izvan svog tijela.
08:13
This makesmarke testingtestiranje spiderpauk silksvila really, really
197
478000
2000
To ispitivanje svile čini vrlo, vrlo
08:15
easylako to do in the laboratorylaboratorija, because
198
480000
2000
laganim u laboratoriju, a to je zbog toga što
08:17
we're actuallyzapravo, you know, testingtestiranje it in airzrak
199
482000
3000
je mi testiramo u zraku
08:20
that's exactlytočno the environmentokolina that
200
485000
2000
što je zapravo i okolina
08:22
spiderspauci are usingkoristeći theirnjihov silksvila proteinsproteini.
201
487000
2000
u kojoj i pauci koriste svoje proteine.
08:24
So this makesmarke quantifyingkvantificiranja silksvila propertiesnekretnine by
202
489000
2000
To umnožava svojstva svile
08:26
methodsmetode suchtakav as tensilevučni testingtestiranje, whichkoji is
203
491000
2000
metodama poput ispitivanja rastezljivosti, koja se
08:28
basicallyu osnovi, you know, tuggingvuče on one endkraj
204
493000
2000
temelji na potezanju za kraj
08:30
of the fibervlakno, very amenableodgovoran.
205
495000
3000
niti, i vrlo je pouzdana.
08:33
Here are stress-strainnaprezanja i deformacije curveskrivulje
206
498000
3000
Ovo su stresom-deformirane krivulje
08:36
generatedgeneriran by tensilevučni testingtestiranje
207
501000
2000
uzrokovane ispitom rastezljivosti
08:38
fivepet fibersvlakna madenapravljen by the sameisti spiderpauk.
208
503000
3000
petero niti napravljenih od strane jednog pauka.
08:41
So what you can see here is that
209
506000
3000
Ono što se ovdje može vidjeti je
08:44
the fivepet fibersvlakna have differentdrugačiji behaviorsponašanja.
210
509000
3000
različito ponašanje petero niti.
08:47
SpecificallyPosebno, if you look on the verticalvertikala axisos,
211
512000
2000
Ako pogledate ovu vertikalnu os,
08:49
that's stressstres. If you look at the maximummaksimum
212
514000
3000
to je stres. Ako pogledate gornju granicu
08:52
stressstres valuevrijednost for eachsvaki of these fibersvlakna,
213
517000
2000
stresa za svaku od ovih niti,
08:54
you can see that there's a lot of variationvarijacije,
214
519000
3000
vidjet ćete mnoštvo varijacija,
08:57
and in factčinjenica draglinekod tebe, or majorglavni ampullateampullate silksvila,
215
522000
3000
i čini se da je linijska nit, iliti glavna nit,
09:00
is the strongestnajjači of these fibersvlakna.
216
525000
2000
najjača među ovim nitima.
09:02
We think that's because the draglinekod tebe silksvila,
217
527000
3000
Mislimo da je to zbog toga što linijska nit,
09:05
whichkoji is used to make the frameokvir and radiiradijusa
218
530000
3000
koja se koristi za izradu okvira
09:08
for a webmreža, needspotrebe to be very strongjak.
219
533000
2000
i polumjera mreže, mora biti vrlo snažna.
09:10
On the other handruka, if you were to look at
220
535000
2000
Naprotiv, ako pogledate naprezanje
09:12
strainnaprezanje -- this is how much a fibervlakno can be
221
537000
2000
-- ovo je koliko nit može biti
09:14
extendedprodužen -- if you look at the maximummaksimum valuevrijednost
222
539000
2000
rastegnuta -- ako pogledate maksimalnu vrijednost
09:16
here, again, there's a lot of variationvarijacije
223
541000
3000
ovdje, ponovno postoji mnoštvo varijacija
09:19
and the clearčisto winnerpobjednik is flagelliformflagelliform,
224
544000
2000
i čisti je pobjednik flagelliform,
09:21
or the captureuhvatiti spiralspirala filamentžarna nit.
225
546000
2000
iliti spiralna nit za lov.
09:23
In factčinjenica, this flagelliformflagelliform fibervlakno can
226
548000
2000
U stvari, ova se nit zapravo
09:25
actuallyzapravo stretchrastezanje over twicedvaput its originalizvornik lengthdužina.
227
550000
4000
može rastegnuti dva puta više od svoje dužine.
09:29
So silksvila fibersvlakna varyvarirati in theirnjihov strengthsnaga
228
554000
3000
Tako svilene niti variraju i u snazi
09:32
and alsotakođer theirnjihov extensibilityProširivanje.
229
557000
2000
i rastezljivosti.
09:34
In the casespis of the captureuhvatiti spiralspirala,
230
559000
2000
U slučaju spirale za lov,
09:36
it needspotrebe to be so stretchyrastezljiva to absorbupiti
231
561000
2000
ona treba biti rastezljiva kako bi upila
09:38
the impactudar of flyingleteći preyplijen.
232
563000
2000
udarac letećeg plijena.
09:40
If it wasn'tnije ableu stanju to stretchrastezanje so much, then
233
565000
2000
Kada ne bi bila toliko rastezljiva, tada bi
09:42
basicallyu osnovi when an insectinsekt hithit the webmreža,
234
567000
2000
u trenutku kada se kukac s njom sudari,
09:44
it would just trampolinetrampolin right off of it.
235
569000
2000
jednostavno zbacila kukca sa sebe.
09:46
So if the webmreža was madenapravljen entirelypotpuno out of
236
571000
2000
Dakle, kada bi mreža bila u potpunosti napravljena
09:48
draglinekod tebe silksvila, an insectinsekt is very likelyVjerojatno to just
237
573000
3000
od linijske svile, kukac bi se vjerojatno od nje
09:51
bounceodskočiti right off. But by havingima really, really
238
576000
2000
odbio. Ali dok postoji vrlo, vrlo
09:53
stretchyrastezljiva captureuhvatiti spiralspirala silksvila, the webmreža is actuallyzapravo
239
578000
2000
rastezljiva spiralna svila, mreža je sposobna
09:55
ableu stanju to absorbupiti the impactudar
240
580000
2000
apsorbirati udarac
09:57
of that interceptedPresreli preyplijen.
241
582000
3000
tog čekanog plijena.
10:00
There's quitedosta a bitbit of variationvarijacije withinunutar
242
585000
2000
Postoje mnoge varijacije između
10:02
the fibersvlakna that an individualpojedinac spiderpauk can make.
243
587000
3000
niti koje stvara jedan pauk.
10:05
We call that the toolalat kitkomplet of a spiderpauk.
244
590000
3000
To možemo nazvati paukovim radnim setom.
10:08
That's what the spiderpauk has
245
593000
2000
To je ono što posjeduje pauk
10:10
to interactinterakcija with theirnjihov environmentokolina.
246
595000
2000
za interakciju s okolišem.
10:12
But how about variationvarijacije amongmeđu spiderpauk
247
597000
2000
Ali što je s razlikama među vrstama pauka
10:14
speciesvrsta, so looking at one typetip of silksvila
248
599000
2000
kada promatramo istu vrstu svile
10:16
and looking at differentdrugačiji speciesvrsta of spiderspauci?
249
601000
3000
ali među različitim vrstama?
10:19
This is an areapodručje that's largelyu velikoj mjeri unexploredneistražena
250
604000
2000
To je veoma neistraženo područje
10:21
but here'sevo a little bitbit of datapodaci I can showpokazati you.
251
606000
4000
ali postoje neki djelovi koje vam mogu pokazati.
10:25
This is the comparisonusporedba of the toughnessžilavost
252
610000
2000
Ovo je usporedba čvrstoće
10:27
of the draglinekod tebe spilkspilk spunpreden
253
612000
2000
linijske niti ispredenih
10:29
by 21 speciesvrsta of spiderspauci.
254
614000
2000
od strane 21 vrste paukova.
10:31
Some of them are orb-weavingkugla-tkanje spiderspauci and
255
616000
2000
Neki od njih su kuglastomrežni pauci,
10:33
some of them are non-orb-weavingtkanja-kugla spiderspauci.
256
618000
3000
a neki ne.
10:36
It's been hypothesizedPretpostavili that
257
621000
2000
Pretpostavlja se da
10:38
orb-weavingkugla-tkanje spiderspauci, like this argiopeargiope here,
258
623000
3000
kuglastomrežni pauk, poput ove agriope,
10:41
should have the toughestnajteži draglinekod tebe silkssvile
259
626000
2000
imaju najjaču linijsku svilu
10:43
because they mustmora interceptpresresti flyingleteći preyplijen.
260
628000
3000
jer moraju savladati leteći plijen.
10:46
What you see here on this toughnessžilavost graphgrafikon
261
631000
3000
To što vidite na ovom grafu
10:49
is the higherviši the blackcrno dottočka is on the graphgrafikon,
262
634000
2000
je to da što je više ova crna točka
10:51
the higherviši the toughnessžilavost.
263
636000
2000
to je veća i snaga.
10:53
The 21 speciesvrsta are indicatednaznačeno here by this
264
638000
3000
21 vrsta prikazana je ovdje
10:56
phylogenyfilogenija, this evolutionaryevolucioni treedrvo, that showspokazuje
265
641000
3000
na ovom evolucijskom stablu koje prikazuje
10:59
theirnjihov geneticgenetski relationshipsodnosa, and I've coloredobojen
266
644000
2000
gensku povezanost, a ja sam obojala
11:01
in yellowžuta boja the orb-web-weavingkugla-web-tkanje spiderspauci.
267
646000
3000
u žuto orbitasto-mrežne pauke.
11:04
If you look right here at the two redcrvena arrowsstrelice,
268
649000
3000
Ako pogledate ovdje tu su dvije crvene strelice,
11:07
they pointtočka to the toughnessžilavost valuesvrijednosti
269
652000
3000
pokazuju vrijednosti snage
11:10
for the draglinesdraglines of nephilanephila clavipesclavipes and
270
655000
2000
linijske niti nephile clavipes i
11:12
araneusAraneus diadematusdiadematus.
271
657000
2000
araneusa diadematus.
11:14
These are the two speciesvrsta of spiderspauci
272
659000
2000
To su dvije vrste pauka
11:16
for whichkoji the vastogroman majorityvećina of time and moneynovac
273
661000
3000
za koje se potrošilo puno vremena i novca
11:19
on syntheticsintetski spiderpauk silksvila researchistraživanje has been
274
664000
3000
na istraživanje sintetičke svile
11:22
to replicateponoviti theirnjihov draglinekod tebe silksvila proteinsproteini.
275
667000
3000
ne bi li se replicirali proteini te linijske niti.
11:25
YetJoš, theirnjihov draglinesdraglines are not the toughestnajteži.
276
670000
4000
Da, njihove linijske niti nisu najsnažnije.
11:29
In factčinjenica, the toughestnajteži draglinekod tebe in this surveypregled
277
674000
3000
Zapravo, najčvršća linijska nit je
11:32
is this one right here in this whitebijela regionregija,
278
677000
3000
ova ovdje u ovom bijelom području,
11:35
a nonsobe orb-web-weavingkugla-web-tkanje spiderpauk.
279
680000
2000
pauka s mrežom koja nije u obliku orbite.
11:37
This is the draglinekod tebe spunpreden by scytodesscytodes,
280
682000
2000
To je linijska nit scitodesa,
11:39
the spittingpljuvanje spiderpauk.
281
684000
2000
pljuvajućeg pauka.
11:41
ScytodesScytodes doesn't use a webmreža at all
282
686000
3000
Scitodes ne koristi mrežu
11:44
to catchulov preyplijen. InsteadUmjesto toga, scytodesscytodes
283
689000
2000
za lov. Umjesto toga, scitodes
11:46
sortvrsta of lurksvreba around and waitsčeka for preyplijen
284
691000
3000
vreba okolo i čeka da mu se plijen
11:49
to get closeblizu to it, and then immobilizesimmobilizes preyplijen
285
694000
3000
sam približi, te ga zatim onesposobi
11:52
by sprayingprskanje a silk-likesvila, kao venomotrov ontona that insectinsekt.
286
697000
4000
prskajući na njega svilenkasti otrov.
11:56
Think of huntinglov with sillyglup stringniz.
287
701000
3000
Zamislite lov s ludom špagom.
11:59
That's how scytodesscytodes foragesvoluminozne krme.
288
704000
3000
Tako scitodes traži hranu.
12:02
We don't really know why scytodesscytodes
289
707000
2000
Ne znamo zapravo zašto on
12:04
needspotrebe suchtakav a toughtvrd draglinekod tebe,
290
709000
3000
treba toliko jaku linijsku nit,
12:07
but it's unexpectedneočekivan resultsrezultati like this that make
291
712000
3000
ali ovakvi zapanjujući rezultati čine naš rad
12:10
bio-prospectingbio ležišta so excitinguzbudljiv and worthwhilevrijedan truda.
292
715000
4000
tako zahvalnim i vrijednim.
12:14
It freesoslobađa us from the constraintsograničenja
293
719000
2000
Oslobađa nas ograničenja
12:16
of our imaginationmašta.
294
721000
2000
u maštanju.
12:18
Now I'm going to markocjena on
295
723000
2000
Sada ću obilježiti
12:20
the toughnessžilavost valuesvrijednosti for nylonnajlon fibervlakno,
296
725000
3000
najveću snagu najlonske niti,
12:23
bombyxBombyx -- or domesticatedpripitomljen silkwormslobodnom silksvila --
297
728000
3000
bombaž -- ili svila svilene bube --
12:26
woolvuna, KevlarKevlar, and carbonugljen fibersvlakna.
298
731000
3000
vuna, kevlar i karbonska vlakna.
12:29
And what you can see is that nearlyskoro
299
734000
2000
I kao što vidimo
12:31
all the spiderpauk draglinesdraglines surpassnadmašiti them.
300
736000
2000
paukove linijske niti sve ih nadmašuju.
12:33
It's the combinationkombinacija of strengthsnaga, extensibilityProširivanje
301
738000
4000
To je kombinacija snage, rastezljivosti
12:37
and toughnessžilavost that makesmarke spiderpauk silksvila so
302
742000
3000
i čvrstoće koja paukovu mrežu čini
12:40
specialposeban, and that has attractedprivukla je the attentionpažnja
303
745000
3000
tako posebnom, i to privlači pozornost
12:43
of biomimeticistsbiomimeticists, so people that turnskretanje
304
748000
3000
biomimetičara, tako da se ljudi
12:46
to naturepriroda to try to find newnovi solutionsrješenja.
305
751000
3000
okrenu prirodi u traženju novih mogućnosti.
12:49
And the strengthsnaga, extensibilityProširivanje and toughnessžilavost
306
754000
3000
Snaga, rastezljivost i čvrstoća
12:52
of spiderpauk silkssvile combinedkombinirana with the factčinjenica that
307
757000
3000
paukove svile u kombinaciji sa činjenicom da
12:55
silkssvile do not elicitizazvati an immuneimun responseodgovor,
308
760000
3000
svila ne izaziva nikakvu imunološku reakciju
12:58
have attractedprivukla je a lot of interestinteres in the use
309
763000
3000
potiče zanimanje i za korištenje
13:01
of spiderpauk silkssvile in biomedicalbiomedicinskih applicationsaplikacije,
310
766000
2000
paukove svile u biomedičkim aplikacijama,
13:03
for exampleprimjer, as a componentsastavni dio of
311
768000
2000
na primjer, kao dio
13:05
artificialUmjetna tendonstetiva, for servingservirati as
312
770000
3000
umjetne tetive, da služe kao
13:08
guidesVodiči to regrowregrow nervesživci, and for
313
773000
4000
vodići za ponovni uzgoj živaca, i kao
13:12
scaffoldsiznajmljivači for tissuetkivo growthrast.
314
777000
3000
pomoć za rast tkiva.
13:15
SpiderPauk silkssvile alsotakođer have a lot of potentialpotencijal
315
780000
3000
Paukova svila ima i ogromni potencijal
13:18
for theirnjihov anti-ballisticPostavi capabilitiessposobnosti.
316
783000
2000
zbog njihove antibalističke prirode.
13:20
SilksSvile could be incorporatedinkorporiran into bodytijelo
317
785000
2000
Svila bi mogla biti ostvarena kao tijelo
13:22
and equipmentoprema armoroklop that would be more
318
787000
3000
pa bi tako oprema i štitnici bili
13:25
lightweightlak and flexiblefleksibilno
319
790000
2000
mnogo lakši i fleksibilniji
13:27
than any armoroklop availabledostupno todaydanas.
320
792000
3000
nego što je to slučaj s današnjim oklopom.
13:30
In additiondodatak to these biomimeticbiomimetski
321
795000
3000
U izdanju ovih biometričkih
13:33
applicationsaplikacije of spiderpauk silkssvile,
322
798000
2000
novotarija od svile,
13:35
personallylično, I find studyingučenje spiderpauk silkssvile
323
800000
4000
osobno, paukovu svilu smatram
13:39
just fascinatingfascinantan in and of itselfsebe.
324
804000
3000
zanimljivom za proučavanje i isključivo zbog nje same.
13:42
I love when I'm in the laboratorylaboratorija,
325
807000
4000
Obožavam kada u laboratorij
13:46
a newnovi spiderpauk silksvila sequenceslijed comesdolazi in.
326
811000
3000
dolazi nova paukova svila.
13:49
That's just the bestnajbolje. (LaughterSmijeh)
327
814000
3000
To je jednostavno najbolje. (Smijeh)
13:52
It's like the spiderspauci are sharingdijeljenje
328
817000
3000
Volim kada pauci dijele
13:55
an ancientantički secrettajna with me, and that's why
329
820000
2000
svoje drevno znanje sa mnom, i to je ono
13:57
I'm going to spendprovesti the restodmor of my life
330
822000
2000
zbog čega ću cijeli život provesti
13:59
studyingučenje spiderpauk silksvila.
331
824000
2000
proučavajući paukovu svilu.
14:01
The nextSljedeći time you see a spiderpauk webmreža,
332
826000
3000
Kada sljedeći put ugledate paukovu mrežu,
14:04
please, pausepauza and look a little closerbliže.
333
829000
3000
molim vas, smirite se i pogledajte pobliže.
14:07
You'llVi ćete be seeingvidim one of the mostnajviše
334
832000
2000
Vidjet ćete najbolju
14:09
high-performancevisoke performanse materialsmaterijali knownznan to man.
335
834000
3000
izvedbu materijala ikada poznatih čovjeku.
14:12
To borrowposuditi from the writingsspisi
336
837000
2000
Posudivši to iz djela jednog
14:14
of a spiderpauk namedpod nazivom CharlotteCharlotte,
337
839000
3000
pauka zvanog Charlotte,
14:17
silksvila is terrificSjajno.
338
842000
2000
svila je nevjerojatna.
14:19
Thank you. (ApplausePljesak)
339
844000
3000
Hvala. (Pljesak)
14:22
(ApplausePljesak)
340
847000
1000
(Pljesak)
Translated by Damjan Kovač
Reviewed by Tilen Pigac - EFZG

▲Back to top

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

Why you should listen

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

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