TED2010
Cheryl Hayashi: The magnificence of spider silk
Cheryl Hayashi: A csodálatos pókselyem
Filmed:
Readability: 4.6
889,997 views
Cheryl Hayashi kutatási területe a pókselyem, a természet egyik legsokoldalúbb anyaga. Különböző pókfajták akár hétféle selymet is elő tudnak állítani. Hogy hogyan? Hayashi a DNS-szintjén nyújt magyarázatot, s arra is kitér, hogy milyen felhasználási lehetőségeket sugall ez a rendkívül erős és sokoldalú anyag.
Cheryl Hayashi - Spider silk scientist
Cheryl Hayashi studies the delicate but terrifically strong silk threads that make up a spider's web, finding startling applications for human use. Full bio
Cheryl Hayashi studies the delicate but terrifically strong silk threads that make up a spider's web, finding startling applications for human use. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:16
I'm here to spread the word about the
0
1000
2000
Mai előadásom a pókokról szól.
00:18
magnificence of spiders
1
3000
2000
Csodálatos állatok,
00:20
and how much we can learn from them.
2
5000
3000
s rengeteget tanulhatunk tőlük.
00:23
Spiders are truly global citizens.
3
8000
2000
A pókok igazi világpolgárok.
00:25
You can find spiders in nearly
4
10000
2000
Szinte minden szárazföldi
00:27
every terrestrial habitat.
5
12000
2000
élőhelyen megtalálhatóak.
00:29
This red dot marks
6
14000
2000
Ez a piros folt
00:31
the Great Basin of North America,
7
16000
2000
az észak-amerikai Nagy-medencét jelzi.
00:33
and I'm involved with an alpine biodiversity
8
18000
2000
Egy ott működő biodiverzitás
00:35
project there with some collaborators.
9
20000
2000
projektben dolgozom kollégáimmal.
00:37
Here's one of our field sites,
10
22000
2000
A képen az egyik helyszínt láthatják.
00:39
and just to give you a sense of perspective,
11
24000
2000
S hogy a léptéket is érzékeltessem:
00:41
this little blue smudge here,
12
26000
2000
ez a kis kék folt középen
00:43
that's one of my collaborators.
13
28000
2000
az egyik kollégám kabátja.
00:45
This is a rugged and barren landscape,
14
30000
3000
Zord és meddő táj ez,
00:48
yet there are quite a few spiders here.
15
33000
2000
s mégis sok pókfajta él itt.
00:50
Turning rocks over revealed this crab spider
16
35000
4000
Az egyik szikladarab alatt
00:54
grappling with a beetle.
17
39000
2000
bogárral birkózó karolópókot találtunk.
00:56
Spiders are not just everywhere,
18
41000
3000
A pókok bárhol megélnek,
00:59
but they're extremely diverse.
19
44000
2000
és rendkívül sok fajuk van.
01:01
There are over 40,000 described species
20
46000
3000
Egészen pontosan több mint 40 000
01:04
of spiders.
21
49000
1000
pókfajt ismerünk.
01:05
To put that number into perspective,
22
50000
2000
Szemléltetésként a kép alatti
01:07
here's a graph comparing the 40,000
23
52000
2000
oszlopgrafikon összeveti
01:09
species of spiders
24
54000
2000
a 40 000 pókfajt a főemlősök
01:11
to the 400 species of primates.
25
56000
2000
400 fajának számával.
01:13
There are two orders of magnitude more
26
58000
2000
Két nagyságrenddel több
01:15
spiders than primates.
27
60000
2000
pókfajt ismerünk.
01:17
Spiders are also extremely old.
28
62000
4000
A pókok rendkívül régi faj.
01:21
On the bottom here,
29
66000
2000
A diagram alján
01:23
this is the geologic timescale,
30
68000
2000
a földtörténeti időskálát láthatják.
01:25
and the numbers on it indicate millions
31
70000
2000
A számok jelentől számított
01:27
of years from the present, so the zero here,
32
72000
2000
évmilliókat jelölnek.
01:29
that would be today.
33
74000
2000
A nulla pedig a jelent jelzi.
01:31
So what this figure shows is that spiders
34
76000
3000
Az ábra az mutatja, hogy a pókok
01:34
date back to almost 380 million years.
35
79000
4000
több, mint 380 millió évvel
ezelőtt jelentek meg a Földön.
ezelőtt jelentek meg a Földön.
01:38
To put that into perspective, this red
36
83000
2000
Összehasonlításképpen
01:40
vertical bar here marks the divergence time
37
85000
3000
ez a vörös függőleges vonal azt jelzi,
01:43
of humans from chimpanzees,
38
88000
3000
hogy mikor vált el az ember
a csimpánzfajoktól.
a csimpánzfajoktól.
01:46
a mere seven million years ago.
39
91000
3000
Tehát mindössze hétmillió éve.
01:49
All spiders make silk
40
94000
2000
Minden pókfaj sző pókselymet
01:51
at some point in their life.
41
96000
2000
az élete során.
01:53
Most spiders use copious amounts of silk,
42
98000
3000
Szinte minden pókfaj
temérdek pókselymet használ,
temérdek pókselymet használ,
01:56
and silk is essential to their survival
43
101000
2000
mert a pókselyem
túlélésük és szaporodásuk
túlélésük és szaporodásuk
01:58
and reproduction.
44
103000
2000
alapvető feltétele.
02:00
Even fossil spiders can make silk,
45
105000
2000
Már az őspókok is szőttek pókselymet.
02:02
as we can see from this impression of
46
107000
2000
Ezen a kövületen jól látszódnak
02:04
a spinneret on this fossil spider.
47
109000
3000
a kitüremkedő fonószemölcsök.
02:07
So this means that both spiders
48
112000
2000
Tehát a pókok
02:09
and spider silk have been around
49
114000
2000
és a pókselyem is
02:11
for 380 million years.
50
116000
4000
több, mint 380 millió éve létezik.
02:16
It doesn't take long from working with spiders
51
121000
3000
A pókászok gyorsan felfigyelnek arra,
02:19
to start noticing how essential silk is
52
124000
3000
hogy a pókselyem nélkülözhetetlen
02:22
to just about every aspect of their life.
53
127000
3000
a pókok életének minden területén.
02:25
Spiders use silk for many purposes, including
54
130000
3000
A pókok sokféleképpen
használják a pókselymet.
használják a pókselymet.
02:28
the trailing safety dragline,
55
133000
2000
Például biztonsági kötélnek,
02:30
wrapping eggs for reproduction,
56
135000
3000
de ebbe csomagolják petéiket is,
02:33
protective retreats
57
138000
2000
fészket készítenek belőle pihenőhelynek
02:35
and catching prey.
58
140000
2000
és pókselyemmel vadásznak.
02:37
There are many kinds of spider silk.
59
142000
2000
Sokféle pókselyem létezik.
02:39
For example, this garden spider can make
60
144000
3000
Ez a keresztespók például
02:42
seven different kinds of silks.
61
147000
2000
hétféle selymet tud előállítani.
02:44
When you look at this orb web, you're actually
62
149000
2000
Ha megnézik ezt a kerekhálót,
02:46
seeing many types of silk fibers.
63
151000
3000
nem is sejthetik,
de többféle selyemszálat látnak.
de többféle selyemszálat látnak.
02:49
The frame and radii of this web
64
154000
2000
Hálója keretét és küllőit
02:51
is made up of one type of silk,
65
156000
3000
egy bizonyos selyemből szőtte a pók,
02:54
while the capture spiral is a composite
66
159000
2000
míg a zsákmányfogásra szolgáló
02:56
of two different silks:
67
161000
2000
fogóspirál kétfélét is tartalmaz:
02:58
the filament and the sticky droplet.
68
163000
3000
magát a szálat, és a ragacs-cseppeket.
03:01
How does an individual spider
69
166000
3000
Hogyan képes egyetlen pók
03:04
make so many kinds of silk?
70
169000
3000
többféle selyem előállítására?
03:07
To answer that, you have to look a lot closer
71
172000
2000
Erre a kérdésre úgy találunk választ,
03:09
at the spinneret region of a spider.
72
174000
2000
ha közelről megnézzük a fonószemölcseiket.
03:11
So silk comes out of the spinnerets, and for
73
176000
2000
Ezekből buggyan elő a selyem.
03:13
those of us spider silk biologists, this is what
74
178000
2000
Mi, pókászok a potrohot ezért csak
03:15
we call the "business end" of the spider. (Laughter)
75
180000
2000
a pók "serény felének" nevezzük.
(Nevetés)
(Nevetés)
03:17
We spend long days ...
76
182000
2000
Hosszú napokon keresztül...
03:19
Hey! Don't laugh. That's my life.
77
184000
2000
Min nevetnek? Nekem ez az életem.
03:21
(Laughter)
78
186000
2000
(Nevetés)
03:23
We spend long days and nights
79
188000
2000
Hosszú napokon és éjszakákon keresztül
03:25
staring at this part of the spider.
80
190000
3000
mustráljuk a pókok hátsó fertályát,
03:28
And this is what we see.
81
193000
2000
és a következőket állapíthatjuk meg.
03:30
You can see multiple fibers
82
195000
2000
A fonószemölccsel többféle
03:32
coming out of the spinnerets, because
83
197000
3000
selyemszálat tud előállítani,
03:35
each spinneret has many spigots on it.
84
200000
3000
mert mindegyiken sok kis cséve van.
03:38
Each of these silk fibers exits from the spigot,
85
203000
3000
Mindegyik szál egy-egy csévéből jön,
03:41
and if you were to trace the fiber back
86
206000
2000
s ha megpróbáljuk útját visszafelé,
03:43
into the spider, what you would find is that
87
208000
3000
a potroh felé követni, azt vesszük észre,
03:46
each spigot connects to its own individual
88
211000
2000
hogy mindegyik cséve egy-egy
03:48
silk gland. A silk gland kind of looks like a sac
89
213000
3000
szövőmirigyhez vezet. Maga a mirigy
03:51
with a lot of silk proteins stuck inside.
90
216000
3000
kis zsákra hasonlít,
és sok fehérje lapul benne.
és sok fehérje lapul benne.
03:54
So if you ever have the opportunity to dissect
91
219000
2000
Ha egyszer lehetőségük nyílik
03:56
an orb-web-weaving spider,
92
221000
2000
egy kerekhálós pók felboncolására,
03:58
and I hope you do,
93
223000
2000
– remélem, valóban akad rá alkalmuk –,
04:00
what you would find is a bounty
94
225000
3000
sok-sok gyönyörű, áttetsző
04:03
of beautiful, translucent silk glands.
95
228000
3000
szövőmirigyre bukkanhatnak
a pók potrohának belsejében.
a pók potrohának belsejében.
04:06
Inside each spider, there are hundreds
96
231000
2000
Több száz, néha akár
04:08
of silk glands, sometimes thousands.
97
233000
3000
több ezer ilyen mirigyre.
04:11
These can be grouped into seven categories.
98
236000
3000
Ezeket hét kategóriára oszthatjuk.
04:14
They differ by size, shape,
99
239000
2000
Méretük, formájuk
04:16
and sometimes even color.
100
241000
2000
és színük különbözik.
04:18
In an orb-web-weaving spider,
101
243000
2000
Egy kerekhálós pók
04:20
you can find seven types of silk glands,
102
245000
2000
hétféle szövőmiriggyel rendelkezik.
04:22
and what I have depicted here in this picture,
103
247000
2000
A következő ábrán láthatják őket,
04:24
let's start at the one o'clock position,
104
249000
3000
kezdjük, mondjuk, egy óránál:
04:27
there's tubuliform silk glands, which are used
105
252000
2000
ott hengeres szövőmirigyeket láthatnak.
04:29
to make the outer silk of an egg sac.
106
254000
2000
A selymükből a petecsomag burka készül.
04:31
There's the aggregate and flagelliform silk
107
256000
2000
Továbbá az összetett ostorszerű mirigyek,
04:33
glands which combine to make the sticky
108
258000
2000
melyek selyme együttesen
04:35
capture spiral of an orb web.
109
260000
3000
a ragacsos zsákmányfogó spirált képezi.
04:38
Pyriform silk glands make the attachment
110
263000
2000
A körte alakú szövőmirigyek
04:40
cement -- that's the silk that's used to adhere
111
265000
3000
a kötőcementet választják ki.
Ez a selyem rögzíti
Ez a selyem rögzíti
04:43
silk lines to a substrate.
112
268000
3000
a selyemszálakat az alaphoz.
04:46
There's also aciniform silk,
113
271000
2000
A bogyóformájú mirigy selymébe
04:48
which is used to wrap prey.
114
273000
2000
csomagolják a pókok a zsákmányukat.
04:50
Minor ampullate silk is used in web construction.
115
275000
2000
A kis öblös mirigy selyme a hálószövésnél
04:52
And the most studied silk line
116
277000
2000
játszik nagy szerepet. A legtöbbet azonban
04:54
of them all: major ampullate silk.
117
279000
2000
a nagy öblös mirigy selymét
tanulmányozzuk.
tanulmányozzuk.
04:56
This is the silk that's used to make the frame
118
281000
2000
Ez a selyem alkotja a háló keretét
04:58
and radii of an orb web, and also
119
283000
3000
és küllőit, valamint
05:01
the safety trailing dragline.
120
286000
3000
a biztonsági köteleket is.
05:04
But what, exactly, is spider silk?
121
289000
3000
De tulajdonképpen mi a pókselyem?
05:08
Spider silk is almost entirely protein.
122
293000
3000
Szinte kizárólag fehérjéből áll.
05:11
Nearly all of these proteins can be explained
123
296000
2000
Szinte mindegyik ilyen selyemfehérje
05:13
by a single gene family,
124
298000
3000
egyetlen géncsaládra vezethető vissza.
05:16
so this means that the diversity of silk types
125
301000
2000
Ez azt jelenti, hogy a ma ismert sokféle
05:18
we see today is encoded by one gene family,
126
303000
5000
selymet egyetlen géncsalád kódolja.
05:23
so presumably the original spider ancestor
127
308000
3000
Tehát, valószínűleg az őspókok
05:26
made one kind of silk,
128
311000
2000
egyféle selymet készítettek.
05:28
and over the last 380 million years,
129
313000
3000
A 380 millió évnyi fejlődés alatt
05:31
that one silk gene has duplicated
130
316000
3000
ez a selyemgén megduplázódott,
05:34
and then diverged, specialized,
131
319000
3000
majd mutálódott, specializálódott,
05:37
over and over and over again, to get
132
322000
3000
újra és újra, mindaddig,
05:40
the large variety of flavors of spider silks
133
325000
2000
amíg a ma ismert sokféle
05:42
that we have today.
134
327000
3000
különböző pókselyem létre nem jött.
05:45
There are several features that all these silks
135
330000
2000
Sok közös tulajdonságuk van
05:47
have in common. They all have a common
136
332000
2000
a pókselymeknek. Például
05:49
design, such as they're all very long --
137
334000
2000
az alapszerkezetük. A bennük található
05:51
they're sort of outlandishly long
138
336000
3000
fehérjék mondhatni szokatlanul hosszúak
05:54
compared to other proteins.
139
339000
2000
a többi fehérjéhez képest.
05:56
They're very repetitive, and they're very rich
140
341000
3000
Gazdagok glicinben és alaninben,
05:59
in the amino acids glycine and alanine.
141
344000
3000
szinte csak e két aminosav
06:02
To give you an idea of what
142
347000
2000
ismétlődéséből állnak. Hogy érzékeltessem,
06:04
a spider silk protein looks like,
143
349000
2000
a pókselyem-fehérje szerkezetét,
06:06
this is a dragline silk protein,
144
351000
2000
itt egy biztonsági kötelet láthatnak.
06:08
it's just a portion of it,
145
353000
2000
Pontosabban, csak a részletét.
06:10
from the black widow spider.
146
355000
2000
Konkrétan egy fekete özvegy selymét.
06:12
This is the kind of sequence that I love
147
357000
2000
Ez az ám a nekem való szekvencia!
06:14
looking at day and night. (Laughter)
148
359000
3000
Éjjel-nappal tudnám nézni! (Nevetés)
06:17
So what you're seeing here is the one letter
149
362000
2000
Az ábrán minden aminosav
06:19
abbreviation for amino acids, and I've colored
150
364000
2000
egy-egy betűvel és színnel van jelölve.
06:21
in the glycines with green,
151
366000
2000
A glicinek zöldek,
06:23
and the alanines in red, and so
152
368000
2000
az alaninok pirosak, s így jól látszik,
06:25
you can see it's just a lot of G's and A's.
153
370000
3000
hogy csak G-ből és A-ból áll a fehérje.
06:28
You can also see that there's a lot of short
154
373000
3000
Azt is megfigyelhetik, hogy sok-sok
06:31
sequence motifs that repeat over and over
155
376000
3000
rövid szekvencia ismétlődik újra és újra.
06:34
and over again, so for example there's a lot of
156
379000
2000
Például, egészen sok
06:36
what we call polyalanines, or iterated A's,
157
381000
3000
polialanin van, vagy ún. iterált alanin,
06:39
AAAAA. There's GGQ. There's GGY.
158
384000
4000
AAAAA. Vagy pl GGQ. Amott pedig GGY.
06:43
You can think of these short motifs
159
388000
2000
Ezek a rövidebb szekvenciák,
06:45
that repeat over and over again as words,
160
390000
3000
kicsit olyanok, mint a szavak,
06:48
and these words occur in sentences.
161
393000
3000
amelyek mondatokká állnak össze.
06:51
So for example this would be one sentence,
162
396000
3000
Pl. ez a szekvencia itt olyan,
mint egy mondat,
mint egy mondat,
06:54
and you would get this sort of green region
163
399000
2000
és egy pókselyemfehérjén belül
06:56
and the red polyalanine, that repeats
164
401000
2000
az ilyen zöld és piros régiók
06:58
over and over and over again,
165
403000
2000
váltakoznak és ismétlődnek,
07:00
and you can have that hundreds and
166
405000
2000
akár százszor is, vagy tízezerszer,
07:02
hundreds and hundreds of times within
167
407000
2000
akár egyetlen
07:04
an individual silk molecule.
168
409000
2000
pókselyem-molekulában.
07:06
Silks made by the same spider can have
169
411000
2000
Ugyanazon pók által szőtt fonálszálak is
07:08
dramatically different repeat sequences.
170
413000
3000
teljesen eltérő szekvenciákból állhatnak.
07:11
At the top of the screen, you're seeing
171
416000
3000
A képernyő tetején
07:14
the repeat unit from the dragline silk
172
419000
3000
egy darázspók biztonsági kötelének
07:17
of a garden argiope spider.
173
422000
3000
ismétlődő szekvenciáit látják.
07:20
It's short. And on the bottom,
174
425000
2000
Rövid szekvencia. Alul pedig,
07:22
this is the repeat sequence for the
175
427000
2000
ugyanazon példány
07:24
egg case, or tubuliform silk protein,
176
429000
2000
petecsomagburkának fehérjéjét,
07:26
for the exact same spider. And you can see
177
431000
3000
azaz a hengerszerű mirigy selymét.
07:29
how dramatically different
178
434000
2000
Mennyire radikálisan különbözőek
07:31
these silk proteins are -- so this is
179
436000
3000
ezek a pókselyemfehérjék!
07:34
sort of the beauty of the diversification
180
439000
2000
Számomra ez a pókselymet kódoló géncsalád
07:36
of the spider silk gene family.
181
441000
2000
sokféleségének legszebbje.
Látják: az ismétlődő egységek hossza
07:38
You can see that the repeat units differ
182
443000
2000
07:40
in length. They also differ in sequence.
183
445000
2000
különböző. De a szekvenciáké is.
07:42
So I've colored in the glycines again
184
447000
2000
Ismét zöldre színeztem a glicineket,
07:44
in green, alanine in red, and the serines,
185
449000
3000
az alaninokat pirosra, a szerineket
07:47
the letter S, in purple. And you can see
186
452000
3000
pedig, amit az S betű jelöl, lilára.
07:50
that the top repeat unit can be explained
187
455000
2000
Figyeljék meg, hogy a felső ismétlődő
07:52
almost entirely by green and red,
188
457000
3000
szekvencia szinte
csak zöldből és pirosból áll,
csak zöldből és pirosból áll,
07:55
and the bottom repeat unit has
189
460000
2000
míg az alsóban van
07:57
a substantial amount of purple.
190
462000
2000
egy jó nagy adag lila is.
07:59
What silk biologists do is we try to relate
191
464000
3000
Mi, selyembiológusok
a fehérjeszekvenciák szerkezete
08:02
these sequences, these amino acid
192
467000
2000
08:04
sequences, to the mechanical properties
193
469000
2000
és a fonál mechanikai tulajdonságai
08:06
of the silk fibers.
194
471000
2000
közti összefüggéseket keressük.
08:08
Now, it's really convenient that spiders use their silk
195
473000
3000
Kapóra jön nekünk, hogy a pókok
08:11
completely outside their body.
196
476000
2000
a selymüket testükön kívül használják fel.
08:13
This makes testing spider silk really, really
197
478000
2000
így rendkívül egyszerű
08:15
easy to do in the laboratory, because
198
480000
2000
laboratóriumban kísérletezni velük.
08:17
we're actually, you know, testing it in air
199
482000
3000
Pont ugyanolyan körülmények
08:20
that's exactly the environment that
200
485000
2000
között, mint a természetben,
08:22
spiders are using their silk proteins.
201
487000
2000
ahol a pókok a selymet használják.
08:24
So this makes quantifying silk properties by
202
489000
2000
Emiatt rendkívül könnyen meghatározhatjuk
08:26
methods such as tensile testing, which is
203
491000
2000
a pókselymet mennyiségileg,
08:28
basically, you know, tugging on one end
204
493000
2000
például szakító-szilárdság szempontjából,
08:30
of the fiber, very amenable.
205
495000
3000
ami nagyjából azt jelenti,
hogy húzzuk a szál egyik végét.
hogy húzzuk a szál egyik végét.
08:33
Here are stress-strain curves
206
498000
3000
Az ábrán görbéket láthatnak,
08:36
generated by tensile testing
207
501000
2000
ugyanazon pók ötféle selymének
08:38
five fibers made by the same spider.
208
503000
3000
szakítószilárdságát mutatja.
08:41
So what you can see here is that
209
506000
3000
Megfigyelhetik, hogy mind az ötféle
08:44
the five fibers have different behaviors.
210
509000
3000
selyem máshogy viselkedik.
08:47
Specifically, if you look on the vertical axis,
211
512000
2000
A függőleges tengely például
08:49
that's stress. If you look at the maximum
212
514000
3000
a feszültséget jelöli. Figyeljék meg,
08:52
stress value for each of these fibers,
213
517000
2000
hogy a maximális feszültség értéke
08:54
you can see that there's a lot of variation,
214
519000
3000
mindegyik selyem esetében más.
08:57
and in fact dragline, or major ampullate silk,
215
522000
3000
A biztonsági kötelek pókfonala,
09:00
is the strongest of these fibers.
216
525000
2000
a nagy öblös mirigy selyme a legerősebb.
09:02
We think that's because the dragline silk,
217
527000
3000
Úgy véljük, azért van ez így,
09:05
which is used to make the frame and radii
218
530000
3000
mert a háló keretét és küllőit alkotó
09:08
for a web, needs to be very strong.
219
533000
2000
selyemnek erősnek kell lennie.
09:10
On the other hand, if you were to look at
220
535000
2000
Ha azonban a terhelést nézik,
09:12
strain -- this is how much a fiber can be
221
537000
2000
tehát azt, hogy mennyit tud nyúlni
09:14
extended -- if you look at the maximum value
222
539000
2000
egy adott szál –, a maximális
09:16
here, again, there's a lot of variation
223
541000
3000
értékek itt is sokfélék.
09:19
and the clear winner is flagelliform,
224
544000
2000
Itt viszont a fogóspirált alkotó
09:21
or the capture spiral filament.
225
546000
2000
ostorszerű mirigy selyme a legerősebb.
09:23
In fact, this flagelliform fiber can
226
548000
2000
Ez a fajta pókselyem eredeti hosszának
09:25
actually stretch over twice its original length.
227
550000
4000
akár kétszeresére is nyúlhat.
09:29
So silk fibers vary in their strength
228
554000
3000
Tehát a pókselymek szakítószilárdsága
09:32
and also their extensibility.
229
557000
2000
és rugalmassága is változó.
09:34
In the case of the capture spiral,
230
559000
2000
A fogóspirálnak rugalmasnak kell lennie,
09:36
it needs to be so stretchy to absorb
231
561000
2000
hogy elbírja
a becsapódó zsákmány erejét.
09:38
the impact of flying prey.
232
563000
2000
Ha nem lenne ennyire nyúlékony,
09:40
If it wasn't able to stretch so much, then
233
565000
2000
akkor a becsapódó rovar egyszerűen
09:42
basically when an insect hit the web,
234
567000
2000
09:44
it would just trampoline right off of it.
235
569000
2000
lepattanna róla.
09:46
So if the web was made entirely out of
236
571000
2000
Ha a háló csak biztonsági kötélből állna,
09:48
dragline silk, an insect is very likely to just
237
573000
3000
akkor a rovar egyszerűen lepattanna.
09:51
bounce right off. But by having really, really
238
576000
2000
De a zsákmányfogó spirál pókselyme
09:53
stretchy capture spiral silk, the web is actually
239
578000
2000
annyira nyúlékony, hogy a háló
09:55
able to absorb the impact
240
580000
2000
elbírja az elfogott zsákmány
09:57
of that intercepted prey.
241
582000
3000
becsapódásának a hatását.
10:00
There's quite a bit of variation within
242
585000
2000
Még az ugyanazon pók által készített
10:02
the fibers that an individual spider can make.
243
587000
3000
selymek is rendkívül változatosak.
10:05
We call that the tool kit of a spider.
244
590000
3000
Ezt nevezzük a pók eszközkészletének.
10:08
That's what the spider has
245
593000
2000
Azok tartoznak ide, melyekkel a pók
10:10
to interact with their environment.
246
595000
2000
a környezetével érintkezik.
De vajon ugyanilyen
10:12
But how about variation among spider
247
597000
2000
változatosak-e a különböző
10:14
species, so looking at one type of silk
248
599000
2000
10:16
and looking at different species of spiders?
249
601000
3000
pókfajok selymei is?
10:19
This is an area that's largely unexplored
250
604000
2000
Erről a területről csak
10:21
but here's a little bit of data I can show you.
251
606000
4000
kevés adat áll a rendelkezésünkre.
10:25
This is the comparison of the toughness
252
610000
2000
Ez az ábra huszonegyféle pók
10:27
of the dragline spilk spun
253
612000
2000
biztonsági kötelének erejét
10:29
by 21 species of spiders.
254
614000
2000
hasonlítja össze.
10:31
Some of them are orb-weaving spiders and
255
616000
2000
Van köztük kerekhálós pók,
10:33
some of them are non-orb-weaving spiders.
256
618000
3000
és néhány más hálókészítő pók is.
10:36
It's been hypothesized that
257
621000
2000
Volt olyan feltételezés, mely szerint
10:38
orb-weaving spiders, like this argiope here,
258
623000
3000
a kerekhálós pókok hálójában kellene
10:41
should have the toughest dragline silks
259
626000
2000
a legerősebb biztonsági kötélnek lennie,
10:43
because they must intercept flying prey.
260
628000
3000
mert repülő zsákmányt kell elfogniuk.
10:46
What you see here on this toughness graph
261
631000
3000
Ezen az erősséget ábrázoló
diagramon minél magasabban van
10:49
is the higher the black dot is on the graph,
262
634000
2000
10:51
the higher the toughness.
263
636000
2000
a fekete pont,
annál erősebb a selyemfonál.
annál erősebb a selyemfonál.
10:53
The 21 species are indicated here by this
264
638000
3000
A huszonegy fajt ez a törzsfejlődési ábra,
10:56
phylogeny, this evolutionary tree, that shows
265
641000
3000
azaz evolúciós törzsfa mutatja,
10:59
their genetic relationships, and I've colored
266
644000
2000
ezen láthatók a genetikai kapcsolatok is.
11:01
in yellow the orb-web-weaving spiders.
267
646000
3000
A kerekhálós pókokat sárgával jelöltem.
11:04
If you look right here at the two red arrows,
268
649000
3000
Ez a két piros nyíl
11:07
they point to the toughness values
269
652000
3000
az aranyhálós keresztespók és
a koronás keresztespók
a koronás keresztespók
11:10
for the draglines of nephila clavipes and
270
655000
2000
biztonsági köteléhez kapcsolódó
11:12
araneus diadematus.
271
657000
2000
értékekre mutat.
11:14
These are the two species of spiders
272
659000
2000
A szintetikus pókselyem előállítására
11:16
for which the vast majority of time and money
273
661000
3000
fordított idő és pénz többsége
11:19
on synthetic spider silk research has been
274
664000
3000
e két faj selymének
11:22
to replicate their dragline silk proteins.
275
667000
3000
mesterséges előállítására ment el.
11:25
Yet, their draglines are not the toughest.
276
670000
4000
Azonban nem ezek a fonalak a legerősebbek.
11:29
In fact, the toughest dragline in this survey
277
674000
3000
E szerint a felmérés szerint,
itt a fehér területen látjuk,
itt a fehér területen látjuk,
11:32
is this one right here in this white region,
278
677000
3000
a legerősebb pókfonalat
11:35
a non orb-web-weaving spider.
279
680000
2000
nem kerekhálós pók készíti.
11:37
This is the dragline spun by scytodes,
280
682000
2000
A fajt csupaszpóknak hívják,
11:39
the spitting spider.
281
684000
2000
angol beceneve "köpködő pók".
11:41
Scytodes doesn't use a web at all
282
686000
3000
A csupaszpók egyáltalán nem sző hálót.
11:44
to catch prey. Instead, scytodes
283
689000
2000
Helyette elrejtőzik, és arra vár,
11:46
sort of lurks around and waits for prey
284
691000
3000
hogy közel kerülhessen
11:49
to get close to it, and then immobilizes prey
285
694000
3000
a zsákmányához, majd selyemszerű
11:52
by spraying a silk-like venom onto that insect.
286
697000
4000
méreggel befújja.
11:56
Think of hunting with silly string.
287
701000
3000
Kicsit olyan, mint a Pókember stratégiája,
11:59
That's how scytodes forages.
288
704000
3000
aki ellenfeleit hálóval fogja el.
12:02
We don't really know why scytodes
289
707000
2000
Azt nem tudjuk, hogy a csupaszpók
12:04
needs such a tough dragline,
290
709000
3000
miért sző ennyire erős fonalat.
12:07
but it's unexpected results like this that make
291
712000
3000
De pontosan e váratlan eredmények miatt
12:10
bio-prospecting so exciting and worthwhile.
292
715000
4000
ennyire izgalmas és értékes a biokutatás.
12:14
It frees us from the constraints
293
719000
2000
Felszabadítja
12:16
of our imagination.
294
721000
2000
a képzeletünket.
12:18
Now I'm going to mark on
295
723000
2000
Összehasonlításképpen
12:20
the toughness values for nylon fiber,
296
725000
3000
berajzolom most a nejlonszál,
12:23
bombyx -- or domesticated silkworm silk --
297
728000
3000
a bombyx – a házi selyemhernyó selyme –,
12:26
wool, Kevlar, and carbon fibers.
298
731000
3000
a gyapjú, a kevlár és a szénszál
szilárdsági értékeit is.
szilárdsági értékeit is.
12:29
And what you can see is that nearly
299
734000
2000
Megfigyelhetik, hogy szinte
12:31
all the spider draglines surpass them.
300
736000
2000
bármelyik pókselyemszál sokkalta erősebb.
12:33
It's the combination of strength, extensibility
301
738000
4000
Ezért is ennyire különleges anyag.
12:37
and toughness that makes spider silk so
302
742000
3000
Egyszerre rugalmas, erős
és nagy szakítószilárdságú.
és nagy szakítószilárdságú.
12:40
special, and that has attracted the attention
303
745000
3000
Ezért figyeltek fel rá
12:43
of biomimeticists, so people that turn
304
748000
3000
a bionikusok, tehát azok a kutatók,
12:46
to nature to try to find new solutions.
305
751000
3000
akik az innovatív megoldásokat
a természetben keresik.
a természetben keresik.
12:49
And the strength, extensibility and toughness
306
754000
3000
Azonfelül, hogy a pókselyem
12:52
of spider silks combined with the fact that
307
757000
3000
erős, szilárd és rugalmas,
12:55
silks do not elicit an immune response,
308
760000
3000
nem vált ki immunreakciót sem.
12:58
have attracted a lot of interest in the use
309
763000
3000
Emiatt sokféle biomedikus
13:01
of spider silks in biomedical applications,
310
766000
2000
alkalmazása is lehetne.
13:03
for example, as a component of
311
768000
2000
Például, mesterséges inak
13:05
artificial tendons, for serving as
312
770000
3000
egyik fontos alapanyagává válhatna.
13:08
guides to regrow nerves, and for
313
773000
4000
De irányíthatná az idegek
újranövekedését is,
újranövekedését is,
13:12
scaffolds for tissue growth.
314
777000
3000
vagy mint a szövetek növekedését
szolgáló egyféle állványzat.
szolgáló egyféle állványzat.
13:15
Spider silks also have a lot of potential
315
780000
3000
A pókselymek fontosak
13:18
for their anti-ballistic capabilities.
316
783000
2000
golyóálló tulajdonságuk miatt is.
13:20
Silks could be incorporated into body
317
785000
2000
A pókselymet be lehetne építeni
13:22
and equipment armor that would be more
318
787000
3000
golyóálló viseletbe és burkolatokba,
13:25
lightweight and flexible
319
790000
2000
amelyek ezáltal könnyebbek és
13:27
than any armor available today.
320
792000
3000
rugalmasabbak lennének, mint
bármilyen ma kapható szövet.
bármilyen ma kapható szövet.
13:30
In addition to these biomimetic
321
795000
3000
Ezeken a biomimetikus
13:33
applications of spider silks,
322
798000
2000
alkalmazásokon túl számomra
13:35
personally, I find studying spider silks
323
800000
4000
a pókselyem tanulmányozása
13:39
just fascinating in and of itself.
324
804000
3000
önmagában is érdekfeszítő.
13:42
I love when I'm in the laboratory,
325
807000
4000
A legszebb pillanat az,
mikor épp a laborban ülök,
mikor épp a laborban ülök,
13:46
a new spider silk sequence comes in.
326
811000
3000
és egy új pókselyem
génszekvencia érkezik.
génszekvencia érkezik.
13:49
That's just the best. (Laughter)
327
814000
3000
Életem legszebb pillanatai ezek! (Nevetés)
13:52
It's like the spiders are sharing
328
817000
3000
Olyan, mintha a pókok
13:55
an ancient secret with me, and that's why
329
820000
2000
egy ősi titkot osztanának meg velem.
13:57
I'm going to spend the rest of my life
330
822000
2000
Ezért fogom én az életem hátralevő részét
13:59
studying spider silk.
331
824000
2000
pókselymek tanulmányozásával tölteni.
14:01
The next time you see a spider web,
332
826000
3000
Mikor legközelebb pókhálóra bukkannak,
14:04
please, pause and look a little closer.
333
829000
3000
kérem, álljanak meg egy pillanatra.
14:07
You'll be seeing one of the most
334
832000
2000
Nézzék meg közelebbről.
14:09
high-performance materials known to man.
335
834000
3000
A természet egyik legsokoldalúbb
anyagát szemlélik.
anyagát szemlélik.
14:12
To borrow from the writings
336
837000
2000
Ahogy Charlotte, a pók
14:14
of a spider named Charlotte,
337
839000
3000
is megírta:
14:17
silk is terrific.
338
842000
2000
a pókselyem csuda klassz.
Köszönöm a figyelmüket. (Taps)
14:19
Thank you. (Applause)
339
844000
3000
14:22
(Applause)
340
847000
1000
(Taps)
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