TED2010
Cheryl Hayashi: The magnificence of spider silk
셰릴 하야시: 거미줄의 놀라운 세계
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셰릴 하야시는 자연계에서 가장 놀라운 성능을 가진 소재 중 하나인 거미줄을 연구합니다. 각각의 거미종들은 최대 7종류의 다양한 거미줄을 만들어 내는데요. 과연 어떻게 만들어 내는 것일까요? 하야시는 DNA 수준에서 이를 설명하고 이 강하고 유연한 소재가 우리에게 얼마나 영감을 줄 수 있는지를 보여 줍니다.
Cheryl Hayashi - Spider silk scientist
Cheryl Hayashi studies the delicate but terrifically strong silk threads that make up a spider's web, finding startling applications for human use. Full bio
Cheryl Hayashi studies the delicate but terrifically strong silk threads that make up a spider's web, finding startling applications for human use. Full bio
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00:16
I'm here to spread the word about the
0
1000
2000
저는 거미들의 아주 놀라운 능력에 대해
00:18
magnificence of spiders
1
3000
2000
말씀드리려고 왔습니다.
00:20
and how much we can learn from them.
2
5000
3000
그리고 거미로부터 배울 수 있는것들이 얼마나 많은지에 대해서도 말입니다.
00:23
Spiders are truly global citizens.
3
8000
2000
거미는 진정한 글로벌 시민입니다.
00:25
You can find spiders in nearly
4
10000
2000
지구상의 거의 모든 서식지에서
00:27
every terrestrial habitat.
5
12000
2000
거미를 찾을 수 있습니다.
00:29
This red dot marks
6
14000
2000
여기 보시는 붉은 점들은
00:31
the Great Basin of North America,
7
16000
2000
북미지역의 대평야지대를 나타냅니다
00:33
and I'm involved with an alpine biodiversity
8
18000
2000
저는 산악지대 자연생태계에서의 다양성 연구 프로젝트를
00:35
project there with some collaborators.
9
20000
2000
동료들과 함께 수행하고 있습니다.
00:37
Here's one of our field sites,
10
22000
2000
여기가 저희 연구 현장 중 하나입니다.
00:39
and just to give you a sense of perspective,
11
24000
2000
어떤 곳인지 잠깐 설명 드리자면
00:41
this little blue smudge here,
12
26000
2000
여기 희미하게 보이는 푸른 점이
00:43
that's one of my collaborators.
13
28000
2000
저의 동료 중 한 분입니다.
00:45
This is a rugged and barren landscape,
14
30000
3000
거칠고 황량한 풍광입니다.
00:48
yet there are quite a few spiders here.
15
33000
2000
하지만 여기에서도 거미종들이 사는데요.
00:50
Turning rocks over revealed this crab spider
16
35000
4000
바위를 들춰 보면 게거미들이
00:54
grappling with a beetle.
17
39000
2000
딱정벌레들과 싸우고 있는 것을 볼 수 있습니다.
00:56
Spiders are not just everywhere,
18
41000
3000
거미들이 모든 곳에 사는 것은 아닙니다만,
00:59
but they're extremely diverse.
19
44000
2000
그러나 정말 다양하게 분포하고 있습니다.
01:01
There are over 40,000 described species
20
46000
3000
지구상에는 4만여종의 거미가
01:04
of spiders.
21
49000
1000
살고 있답니다.
01:05
To put that number into perspective,
22
50000
2000
다른 시각에서 이 숫자를 보기 위해
01:07
here's a graph comparing the 40,000
23
52000
2000
여기 4만여종의 거미를 비교하기 위한
01:09
species of spiders
24
54000
2000
그래프를 보겠습니다
01:11
to the 400 species of primates.
25
56000
2000
400 여종의 영장류하고 비교해 보죠.
01:13
There are two orders of magnitude more
26
58000
2000
영장류와 거미류를 비교하면
01:15
spiders than primates.
27
60000
2000
두자릿수나 차이가 납니다.
01:17
Spiders are also extremely old.
28
62000
4000
거미들은 정말 오래된 종입니다.
01:21
On the bottom here,
29
66000
2000
여기 이 바닥을 보시면,
01:23
this is the geologic timescale,
30
68000
2000
여기에 지질학적인 시간표가 있습니다.
01:25
and the numbers on it indicate millions
31
70000
2000
여기 이 숫자들은 현재로부터
01:27
of years from the present, so the zero here,
32
72000
2000
몇 백만년 전인지를 보여줍니다. 그래서 여기 있는 숫자 0은
01:29
that would be today.
33
74000
2000
바로 현재를 말하고 있지요.
01:31
So what this figure shows is that spiders
34
76000
3000
여기를 보시면 거미들은
01:34
date back to almost 380 million years.
35
79000
4000
거의 3억8천만년전으로 거슬러 올라가야합니다.
01:38
To put that into perspective, this red
36
83000
2000
다른 시각으로 보자면 여기 붉은 수직선은
01:40
vertical bar here marks the divergence time
37
85000
3000
침팬지로부터 인간이 분화되어 나온
01:43
of humans from chimpanzees,
38
88000
3000
시간을 말합니다.
01:46
a mere seven million years ago.
39
91000
3000
단지 7백만년전입니다.
01:49
All spiders make silk
40
94000
2000
모든 거미들이 거미줄을
01:51
at some point in their life.
41
96000
2000
일생중 어떤 시기에 만들어 냅니다.
01:53
Most spiders use copious amounts of silk,
42
98000
3000
대부분의 거미들은 엄청난 양의 거미줄을 사용합니다.
01:56
and silk is essential to their survival
43
101000
2000
거미줄은 그들 생존과 번식에서
01:58
and reproduction.
44
103000
2000
가장 중요한 것입니다.
02:00
Even fossil spiders can make silk,
45
105000
2000
화석으로 남은 거미도 거미줄을 만들었습니다.
02:02
as we can see from this impression of
46
107000
2000
보시다시피
02:04
a spinneret on this fossil spider.
47
109000
3000
화석이 된 거미의 방적돌기가 보이시죠.
02:07
So this means that both spiders
48
112000
2000
이것은 거미나
02:09
and spider silk have been around
49
114000
2000
거미줄이나 최소 3억8천만년
02:11
for 380 million years.
50
116000
4000
전부터 있어 왔다는 것입니다.
02:16
It doesn't take long from working with spiders
51
121000
3000
거미에 대해 연구하다보면
02:19
to start noticing how essential silk is
52
124000
3000
거미줄이 얼마나 거미의 삶에서 중요한것인지
02:22
to just about every aspect of their life.
53
127000
3000
금방 알 수가 있습니다
02:25
Spiders use silk for many purposes, including
54
130000
3000
거미들은 거미줄을 여러가지 목적으로 사용하는데요
02:28
the trailing safety dragline,
55
133000
2000
이동하기 위한 안전선으로 쓰거나
02:30
wrapping eggs for reproduction,
56
135000
3000
번식을 위해 알들을 싸메거나
02:33
protective retreats
57
138000
2000
방어 수단으로 사용하거나
02:35
and catching prey.
58
140000
2000
먹이를 잡는데도 사용합니다.
02:37
There are many kinds of spider silk.
59
142000
2000
사실 거미줄은 여러가지가 있답니다.
02:39
For example, this garden spider can make
60
144000
3000
예를 들어 정원거미는
02:42
seven different kinds of silks.
61
147000
2000
7가지 종류의 거미줄을 만들어 냅니다.
02:44
When you look at this orb web, you're actually
62
149000
2000
여러분이 거미줄이 쳐진걸 보신다면 사실
02:46
seeing many types of silk fibers.
63
151000
3000
여러 종류의 거미줄 섬유를 보고 계신겁니다.
02:49
The frame and radii of this web
64
154000
2000
외곽과 동심원을 만든
02:51
is made up of one type of silk,
65
156000
3000
거미줄은 한가지 종류입니다.
02:54
while the capture spiral is a composite
66
159000
2000
포획을 위한 소용돌이 선은
02:56
of two different silks:
67
161000
2000
두가지 종류가 합쳐져 만들어 집니다.
02:58
the filament and the sticky droplet.
68
163000
3000
필라먼트와 끈적한 점액이지요
03:01
How does an individual spider
69
166000
3000
어떻게 단 한종류의 거미에서
03:04
make so many kinds of silk?
70
169000
3000
이렇게 많은 거미줄 종류를 만들수 있는 걸까요?
03:07
To answer that, you have to look a lot closer
71
172000
2000
답을 찾기 위해 우리는 좀 더 다가서서
03:09
at the spinneret region of a spider.
72
174000
2000
거미줄의 방적돌기 부분을 잘 살펴봐야 합니다.
03:11
So silk comes out of the spinnerets, and for
73
176000
2000
거미줄은 방적돌기에서 나오는데
03:13
those of us spider silk biologists, this is what
74
178000
2000
저희 거미와 거미줄을 연구하는 생물학자들은
03:15
we call the "business end" of the spider. (Laughter)
75
180000
2000
거미들의 총구("Business end")이라고 합니다.(웃음)
03:17
We spend long days ...
76
182000
2000
우리는 아주 많은 시간을...
03:19
Hey! Don't laugh. That's my life.
77
184000
2000
헤이! 웃지 마세요. 이게 제 삶이에요.
03:21
(Laughter)
78
186000
2000
(웃음)
03:23
We spend long days and nights
79
188000
2000
우리는 아주 많은 밤 낮을
03:25
staring at this part of the spider.
80
190000
3000
거미의 이 부분을 살펴 보내는데 보냅니다.
03:28
And this is what we see.
81
193000
2000
이게 우리가 보는 부분이지요.
03:30
You can see multiple fibers
82
195000
2000
여러 섬유들이 보이시죠.
03:32
coming out of the spinnerets, because
83
197000
3000
방적돌기에서 나오고 있습니다.
03:35
each spinneret has many spigots on it.
84
200000
3000
각각의 방적돌기는 많은 토사관을 가지고 있습니다.
03:38
Each of these silk fibers exits from the spigot,
85
203000
3000
각각의 거미줄 섬유는 이 토사관으로부터 나오지요.
03:41
and if you were to trace the fiber back
86
206000
2000
이 섬유를 다시 추적해 들어가서
03:43
into the spider, what you would find is that
87
208000
3000
거미안을 살펴보면
03:46
each spigot connects to its own individual
88
211000
2000
각각의 토사관은 각각 독립된
03:48
silk gland. A silk gland kind of looks like a sac
89
213000
3000
거미줄 분비샘을 가지고 각각의 분비샘은
03:51
with a lot of silk proteins stuck inside.
90
216000
3000
내부에 많은 거미줄 단백질을 지니고 있습니다.
03:54
So if you ever have the opportunity to dissect
91
219000
2000
만약 거미집을 만드는 거미를
03:56
an orb-web-weaving spider,
92
221000
2000
해부해 볼 기회가 있다면,
03:58
and I hope you do,
93
223000
2000
꼭 해보세요.
04:00
what you would find is a bounty
94
225000
3000
풍부하고 아름다운
04:03
of beautiful, translucent silk glands.
95
228000
3000
반투명의 거미줄 분비샘을
04:06
Inside each spider, there are hundreds
96
231000
2000
볼 수 있을 겁니다. 수백개의
04:08
of silk glands, sometimes thousands.
97
233000
3000
때로는 수천개의 분비샘이 있습니다.
04:11
These can be grouped into seven categories.
98
236000
3000
일곱개의 카테고리로 구분할 수있는데요.
04:14
They differ by size, shape,
99
239000
2000
크기나 모양으로 구분됩니다.
04:16
and sometimes even color.
100
241000
2000
그리고 색깔로도 구분되지요.
04:18
In an orb-web-weaving spider,
101
243000
2000
거미집을 치는 형태의 거미에는
04:20
you can find seven types of silk glands,
102
245000
2000
7가지 타입의 거미줄 분비샘을 볼 수 있습니다.
04:22
and what I have depicted here in this picture,
103
247000
2000
여기 이 사진을 보시죠.
04:24
let's start at the one o'clock position,
104
249000
3000
한시 방향 부터 보시면
04:27
there's tubuliform silk glands, which are used
105
252000
2000
튜브모양의 거미줄 분비샘이 있는데
04:29
to make the outer silk of an egg sac.
106
254000
2000
알주머니를 만드는 거미줄을 만들어 냅니다.
04:31
There's the aggregate and flagelliform silk
107
256000
2000
그리고 취장선사와 편장선사 분비샘에서는
04:33
glands which combine to make the sticky
108
258000
2000
동그랗게 나선형 포획 거미집을 만드는
04:35
capture spiral of an orb web.
109
260000
3000
끈적한 물질을 분출해 냅니다.
04:38
Pyriform silk glands make the attachment
110
263000
2000
서양배모양의 분비샘은 접착제 성분을
04:40
cement -- that's the silk that's used to adhere
111
265000
3000
성분을 만들어 거미줄이 서로 달라 붙을 수
04:43
silk lines to a substrate.
112
268000
3000
굵은 줄을 만들게 합니다.
04:46
There's also aciniform silk,
113
271000
2000
여기 포도송이 모양 거미줄은
04:48
which is used to wrap prey.
114
273000
2000
먹잇감을 포획할때 쓰지요
04:50
Minor ampullate silk is used in web construction.
115
275000
2000
소호장선사(小壺狀腺絲) 거미줄은 거미집 건설 재료입니다.
04:52
And the most studied silk line
116
277000
2000
가장 많이 연구하는 거미줄은
04:54
of them all: major ampullate silk.
117
279000
2000
대호상선사(大壺狀腺絲) 거미줄입니다.
04:56
This is the silk that's used to make the frame
118
281000
2000
거미줄을 칠 때 뼈대를 만드는 데 사용하고
04:58
and radii of an orb web, and also
119
283000
3000
둥글게 쳐진 거미집의 둘레를 만듭니다.
05:01
the safety trailing dragline.
120
286000
3000
그리고 이동을 위한 안전선이기도 하지요.
05:04
But what, exactly, is spider silk?
121
289000
3000
그런데 정말 거미줄이란 무엇일까요?
05:08
Spider silk is almost entirely protein.
122
293000
3000
거미줄은 거의 완전히 단백질로 만들어졌습니다.
05:11
Nearly all of these proteins can be explained
123
296000
2000
거의 모든 단백질 성분들은
05:13
by a single gene family,
124
298000
3000
하나의 유전자 군으로 설명될 수 있습니다.
05:16
so this means that the diversity of silk types
125
301000
2000
이말은 오늘날 볼 수 있는 이렇게 다양한 거미줄 종류들이
05:18
we see today is encoded by one gene family,
126
303000
5000
하나의 유전자 군에서 만들어 진다는 것입니다.
05:23
so presumably the original spider ancestor
127
308000
3000
그래서 아마도 원래의 거미 조상은
05:26
made one kind of silk,
128
311000
2000
한 종류의 거미줄을 만들었고
05:28
and over the last 380 million years,
129
313000
3000
3억8천만년이 지나는 동안
05:31
that one silk gene has duplicated
130
316000
3000
그 하나의 거미줄 유전자가 복제되면서
05:34
and then diverged, specialized,
131
319000
3000
다양화되고 전문화하는 과정이
05:37
over and over and over again, to get
132
322000
3000
계속 반복 되면서
05:40
the large variety of flavors of spider silks
133
325000
2000
대단히 다양한 종류의 거미줄로
05:42
that we have today.
134
327000
3000
오늘까지 발전된 것입니다
05:45
There are several features that all these silks
135
330000
2000
이렇게 다양한 거미줄 모두가 공통으로 가지는
05:47
have in common. They all have a common
136
332000
2000
특징이 있는데 그것은 모두
05:49
design, such as they're all very long --
137
334000
2000
굉장히 길다라는 것입니다.
05:51
they're sort of outlandishly long
138
336000
3000
다른 단백질과 비교하면
05:54
compared to other proteins.
139
339000
2000
특이하게도 엄청나게 긴데요.
05:56
They're very repetitive, and they're very rich
140
341000
3000
아미노산 글리신과 알라닌이
05:59
in the amino acids glycine and alanine.
141
344000
3000
계속 반복되는 구조를 가지고 있습니다.
06:02
To give you an idea of what
142
347000
2000
거미줄의 단백질이 어떤
06:04
a spider silk protein looks like,
143
349000
2000
구조로 생겼는지 보여드리자면
06:06
this is a dragline silk protein,
144
351000
2000
이것은 이동용 안전선 거미줄 단백질입니다.
06:08
it's just a portion of it,
145
353000
2000
검은과부거미로부터 얻은
06:10
from the black widow spider.
146
355000
2000
일부입니다.
06:12
This is the kind of sequence that I love
147
357000
2000
이건 제가 밤낮으로 즐겨 보는
06:14
looking at day and night. (Laughter)
148
359000
3000
연속형태중 하나인데요 (웃음)
06:17
So what you're seeing here is the one letter
149
362000
2000
여기 보시는 것은 아미노산들의
06:19
abbreviation for amino acids, and I've colored
150
364000
2000
글자 하나로 표현된 것들입니다.
06:21
in the glycines with green,
151
366000
2000
녹색 글리신으로 착색된것입니다.
06:23
and the alanines in red, and so
152
368000
2000
알나닌은 붉게 보이고요
06:25
you can see it's just a lot of G's and A's.
153
370000
3000
그래서 여기 보이는 건 아주 많은 G와 A들입니다.
06:28
You can also see that there's a lot of short
154
373000
3000
또 여기 아주 많은 짧은 연속 모티브를 가진 부분이
06:31
sequence motifs that repeat over and over
155
376000
3000
계속 반복을 거듭하는 것을 볼 수 있습니다.
06:34
and over again, so for example there's a lot of
156
379000
2000
그래서 이것은 하나의 예로써 아주 많은
06:36
what we call polyalanines, or iterated A's,
157
381000
3000
폴리알라닌 혹은 반복된 A라고 부르는 것들입니다.
06:39
AAAAA. There's GGQ. There's GGY.
158
384000
4000
AAAAA 이고 거기에 GGQ가 있고 GGY가 있지요.
06:43
You can think of these short motifs
159
388000
2000
그래서 마치 단어를 만드는 것처럼
06:45
that repeat over and over again as words,
160
390000
3000
이런 짧은 모티브들이 계속 반복되어 나타납니다.
06:48
and these words occur in sentences.
161
393000
3000
그리고 이 단어들은 문장을 만들어 냅니다.
06:51
So for example this would be one sentence,
162
396000
3000
그래서 여기 이 예에서 이건 하나의 문장입니다.
06:54
and you would get this sort of green region
163
399000
2000
여기 녹색 지역을 과
06:56
and the red polyalanine, that repeats
164
401000
2000
붉은 폴리알라닌이 반복 되고
06:58
over and over and over again,
165
403000
2000
계속 계속 계속 반복을 거듭하지요.
07:00
and you can have that hundreds and
166
405000
2000
그래서 하나의 거미줄 분자에는
07:02
hundreds and hundreds of times within
167
407000
2000
수백번에 걸쳐 또 다시 수백번을 곱하고 곱하여
07:04
an individual silk molecule.
168
409000
2000
이런 구조가 있게 됩니다.
07:06
Silks made by the same spider can have
169
411000
2000
그래서 같은 거미가 만드는 거미줄도
07:08
dramatically different repeat sequences.
170
413000
3000
드라마틱할 정도로 아주 다른 연결구조를 반복해 만들어 낼 수 있고
07:11
At the top of the screen, you're seeing
171
416000
3000
여기 화면 위에 보이듯이
07:14
the repeat unit from the dragline silk
172
419000
3000
이동용 거미줄로 부터 반복되는 단위가
07:17
of a garden argiope spider.
173
422000
3000
정원거미로 부터 만들어 질 수 있는 것입니다.
07:20
It's short. And on the bottom,
174
425000
2000
이것은 짧은 것이고요. 그리고 아래에
07:22
this is the repeat sequence for the
175
427000
2000
이 반복 구조는
07:24
egg case, or tubuliform silk protein,
176
429000
2000
알집을 위한 것이거나 관장선사의 단백질입니다.
07:26
for the exact same spider. And you can see
177
431000
3000
동일한 거미로 부터 나온 것이지요. 여러분은
07:29
how dramatically different
178
434000
2000
이렇게 얼마나 드라마틱하게 다양한
07:31
these silk proteins are -- so this is
179
436000
3000
거미줄 단백줄이 있고 이것이
07:34
sort of the beauty of the diversification
180
439000
2000
거미의 거미줄 유전자군의
07:36
of the spider silk gene family.
181
441000
2000
아름다운 다양성을 가지게 합니다.
07:38
You can see that the repeat units differ
182
443000
2000
길이에 따라 이 반복되는 단위가
07:40
in length. They also differ in sequence.
183
445000
2000
달라짐을 알 수 있습니다. 또한 반복구조에 의해 다릅니다.
07:42
So I've colored in the glycines again
184
447000
2000
그래서 여기 다시 착색했는데요.
07:44
in green, alanine in red, and the serines,
185
449000
3000
알라닌은 붉은 색이고요. 세린은
07:47
the letter S, in purple. And you can see
186
452000
3000
S이고 보라색입니다. 여기서
07:50
that the top repeat unit can be explained
187
455000
2000
가장 위의 반복구조가 설명되고 있습니다.
07:52
almost entirely by green and red,
188
457000
3000
거의 완전히 녹색과 붉은색이지요.
07:55
and the bottom repeat unit has
189
460000
2000
그리고 바닥에서 반복되는 단위는
07:57
a substantial amount of purple.
190
462000
2000
보라색이 아주 많이 보입니다.
07:59
What silk biologists do is we try to relate
191
464000
3000
거미줄 생물학자들이 시도하는 일은
08:02
these sequences, these amino acid
192
467000
2000
이러한 반복구조에 관련해서 이런 아미노산들이
08:04
sequences, to the mechanical properties
193
469000
2000
어떻게 거미줄 섬유의 기계적인 성질을
08:06
of the silk fibers.
194
471000
2000
만들어 내는 가에 대한 것입니다.
08:08
Now, it's really convenient that spiders use their silk
195
473000
3000
그래서 거미의 몸 완전히 밖에서
08:11
completely outside their body.
196
476000
2000
거미가 거미줄을 이용하는 것이 정말 편리한 것입니다.
08:13
This makes testing spider silk really, really
197
478000
2000
이것은 거미줄을 실험실에서 테스트해보는
08:15
easy to do in the laboratory, because
198
480000
2000
것을 아주 쉽게 할 수 있게 합니다.
08:17
we're actually, you know, testing it in air
199
482000
3000
왜냐하면 우리는 실제로 이걸 공중에서 테스트하는데
08:20
that's exactly the environment that
200
485000
2000
거미들이 거미줄 단백질을 이용하는
08:22
spiders are using their silk proteins.
201
487000
2000
환경과 동일하게 하는 것입니다.
08:24
So this makes quantifying silk properties by
202
489000
2000
장력 테스트 같은 방법들에 의해
08:26
methods such as tensile testing, which is
203
491000
2000
우리는 거미줄의 물성을 측정할 수 있습니다.
08:28
basically, you know, tugging on one end
204
493000
2000
기본적으로 아시다 시피 한쪽 섬유끝은
08:30
of the fiber, very amenable.
205
495000
3000
붙잡고 끌면 대단히 유연합니다.
08:33
Here are stress-strain curves
206
498000
3000
이것은 장력 테스트에 의해 얻어진
08:36
generated by tensile testing
207
501000
2000
스트레스 변형 그래프입니다.
08:38
five fibers made by the same spider.
208
503000
3000
5종의 섬유는 같은 거미에 의해 만들어 진 것입니다.
08:41
So what you can see here is that
209
506000
3000
자, 여기를 보시면
08:44
the five fibers have different behaviors.
210
509000
3000
이 다섯종의 섬유들이 서로 다른 성질을 가진것을 볼 수 있습니다.
08:47
Specifically, if you look on the vertical axis,
211
512000
2000
여기 수직축을 보시면
08:49
that's stress. If you look at the maximum
212
514000
3000
스트레스를 나타내는데, 여기 최대점을 보면
08:52
stress value for each of these fibers,
213
517000
2000
각 섬유들의 스트레스 값을 볼 수 있습니다.
08:54
you can see that there's a lot of variation,
214
519000
3000
보시다시피 차이가 많이 납니다.
08:57
and in fact dragline, or major ampullate silk,
215
522000
3000
특히 안전선 또는 대호장선사(大壺狀腺絲)가
09:00
is the strongest of these fibers.
216
525000
2000
이 섬유들 중 가장 튼튼합니다.
09:02
We think that's because the dragline silk,
217
527000
3000
저희는 그렇기 때문에 거미집의
09:05
which is used to make the frame and radii
218
530000
3000
뼈대와 틀을 만드는 안전선은
09:08
for a web, needs to be very strong.
219
533000
2000
가장 튼튼해야 한다고 봅니다.
09:10
On the other hand, if you were to look at
220
535000
2000
다른 한편으로는
09:12
strain -- this is how much a fiber can be
221
537000
2000
변형율인데 이것은 섬유가 얼마나
09:14
extended -- if you look at the maximum value
222
539000
2000
늘어날 수 있는가를 나타냅니다. 여기 최대치를 보시면
09:16
here, again, there's a lot of variation
223
541000
3000
또한 각각 다양한 모습을 볼 수 있는데
09:19
and the clear winner is flagelliform,
224
544000
2000
가장 뛰어난 것은 편장선사나
09:21
or the capture spiral filament.
225
546000
2000
아니면 포획용 나선 필라먼트입니다.
09:23
In fact, this flagelliform fiber can
226
548000
2000
사실 편장선사 섬유는 거의
09:25
actually stretch over twice its original length.
227
550000
4000
원래 길이의 두배나 늘어 날 수 있습니다.
09:29
So silk fibers vary in their strength
228
554000
3000
그래서 거미줄은 강함이라든가
09:32
and also their extensibility.
229
557000
2000
유연성 면에서 아주 다양합니다.
09:34
In the case of the capture spiral,
230
559000
2000
포획 거미줄의 경우에는
09:36
it needs to be so stretchy to absorb
231
561000
2000
날아다니다 잡힌 포획물이 주는
09:38
the impact of flying prey.
232
563000
2000
충격을 흡수할 정도로 늘어나야 합니다.
09:40
If it wasn't able to stretch so much, then
233
565000
2000
만약 그렇게 늘어나지 못하다면
09:42
basically when an insect hit the web,
234
567000
2000
어떤 곤충이 거미집에 부딪히면
09:44
it would just trampoline right off of it.
235
569000
2000
바로 트램폴린 처럼 튕겨져 나갈 겁니다.
09:46
So if the web was made entirely out of
236
571000
2000
그래서 만약 거미줄이 안전선으로 만들어 졌다면
09:48
dragline silk, an insect is very likely to just
237
573000
3000
곤충이 거미줄에 부딛혀도
09:51
bounce right off. But by having really, really
238
576000
2000
그냥 튕겨져 나가 버릴 겁니다. 그러나
09:53
stretchy capture spiral silk, the web is actually
239
578000
2000
포획사 처럼 쭉 늘어나는 소재는 거미집이
09:55
able to absorb the impact
240
580000
2000
충격을 흡수하고 포획된
09:57
of that intercepted prey.
241
582000
3000
먹잇감을 잡아 두는 역할을 할 수 있습니다.
10:00
There's quite a bit of variation within
242
585000
2000
이것은 각각의 거미가 만들수 있는 거미줄의
10:02
the fibers that an individual spider can make.
243
587000
3000
다양한 면면의 일부에 불과 합니다.
10:05
We call that the tool kit of a spider.
244
590000
3000
우리는 이걸 거미의 연장 세트라고 하지요.
10:08
That's what the spider has
245
593000
2000
이것은 거미들이 어떻게 환경과
10:10
to interact with their environment.
246
595000
2000
서로 상호작용하는지를 보여줍니다.
10:12
But how about variation among spider
247
597000
2000
그러나 거미종들 사이의 차이는 어떨까요?
10:14
species, so looking at one type of silk
248
599000
2000
그래서 한종류의 거미줄을
10:16
and looking at different species of spiders?
249
601000
3000
다른종의 것과 비교하면 어떨까요?
10:19
This is an area that's largely unexplored
250
604000
2000
이 영역은 아직까지 많이 연구된 부분은 아닙니다.
10:21
but here's a little bit of data I can show you.
251
606000
4000
그러나 여기 살짝 자료를 보여 드릴 수 있습니다.
10:25
This is the comparison of the toughness
252
610000
2000
이것은 이동사 거미줄의 인성평가를
10:27
of the dragline spilk spun
253
612000
2000
비교한 표인데
10:29
by 21 species of spiders.
254
614000
2000
21개 거미종으로 부터 얻은 것입니다.
10:31
Some of them are orb-weaving spiders and
255
616000
2000
몇몇 종은 거미집을 짓는 종류이고
10:33
some of them are non-orb-weaving spiders.
256
618000
3000
다른 몇몇 종은 집을 짓지 않는 종류입니다.
10:36
It's been hypothesized that
257
621000
2000
이론에 따르면
10:38
orb-weaving spiders, like this argiope here,
258
623000
3000
아르지오페 같은 집짓는 거미들은
10:41
should have the toughest dragline silks
259
626000
2000
아주 강한 이동선을 가져야 합니다.
10:43
because they must intercept flying prey.
260
628000
3000
그래야 날라 다니는 먹잇감을 포획할 수 있을 테니까요.
10:46
What you see here on this toughness graph
261
631000
3000
여기보시는 인성 그래프
10:49
is the higher the black dot is on the graph,
262
634000
2000
그래프에서 검은 점들이 높이 있을 수록
10:51
the higher the toughness.
263
636000
2000
인성이 높다는 이야기 입니다.
10:53
The 21 species are indicated here by this
264
638000
3000
21종의 자료가 여기 보이는 데요.
10:56
phylogeny, this evolutionary tree, that shows
265
641000
3000
계통발생론적으로 여기 진화의 흐름을 보면
10:59
their genetic relationships, and I've colored
266
644000
2000
그들간 유전적 관계를 볼 수 있습니다.
11:01
in yellow the orb-web-weaving spiders.
267
646000
3000
노란색이 집짓는 거미들이고요
11:04
If you look right here at the two red arrows,
268
649000
3000
여기 두 붉은색 화실표를 보시면
11:07
they point to the toughness values
269
652000
3000
네필라 클라비페스의 이동선의
11:10
for the draglines of nephila clavipes and
270
655000
2000
인성 값을
11:12
araneus diadematus.
271
657000
2000
아라노이스 디아데마투스와 비교하고 있습니다.
11:14
These are the two species of spiders
272
659000
2000
이들 두종류의 거미들은
11:16
for which the vast majority of time and money
273
661000
3000
합성 거미줄 연구에서
11:19
on synthetic spider silk research has been
274
664000
3000
가장 시간과 돈을 많이 들여
11:22
to replicate their dragline silk proteins.
275
667000
3000
그들의 이동사 거미줄 단백질을 복제하려고 하고 있습니다.
11:25
Yet, their draglines are not the toughest.
276
670000
4000
하지만 그들의 이동사가 가장 인성이 강한것은 아닙니다.
11:29
In fact, the toughest dragline in this survey
277
674000
3000
사실 이 연구에서 가장 강한 이동사는
11:32
is this one right here in this white region,
278
677000
3000
여기 백색지역에 있습니다.
11:35
a non orb-web-weaving spider.
279
680000
2000
집을 짓지 않는 거미 종류이지요.
11:37
This is the dragline spun by scytodes,
280
682000
2000
이 이동사 거미줄은 사이토데스 일명
11:39
the spitting spider.
281
684000
2000
침뱉는 거미의 이동사입니다.
11:41
Scytodes doesn't use a web at all
282
686000
3000
사이토데스는 거미줄로 먹이를 잡지 않습니다.
11:44
to catch prey. Instead, scytodes
283
689000
2000
그 대신 사이토데스는
11:46
sort of lurks around and waits for prey
284
691000
3000
숨어 도사리며 먹이를 기다리다가
11:49
to get close to it, and then immobilizes prey
285
694000
3000
가까이오면 먹이를 못움직이게 끔
11:52
by spraying a silk-like venom onto that insect.
286
697000
4000
곤충에게 거미줄같은 독액을 분사합니다.
11:56
Think of hunting with silly string.
287
701000
3000
파티 때 쓰는 스프레이 같은 걸로 사냥하는 겁니다.
11:59
That's how scytodes forages.
288
704000
3000
이게 사이토데스가 먹이를 찾는 방법입니다.
12:02
We don't really know why scytodes
289
707000
2000
우리는 왜 사이토데스가 그렇게 강한
12:04
needs such a tough dragline,
290
709000
3000
이동선을 갖게 되었는지 알지 못합니다.
12:07
but it's unexpected results like this that make
291
712000
3000
그러나 이러한 예기치 못한 결과가
12:10
bio-prospecting so exciting and worthwhile.
292
715000
4000
생물학적 예측을 아주 흥미롭고 가치있게 만들어 줍니다.
12:14
It frees us from the constraints
293
719000
2000
우리의 상상력으로 부터 가진 제한을
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of our imagination.
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풀어 놓게 합니다.
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Now I'm going to mark on
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자 이제 나일론 섬유의 인성 값을
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the toughness values for nylon fiber,
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표시해 볼 까요.
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bombyx -- or domesticated silkworm silk --
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밤빅스나 사육된 누에고치 실,
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wool, Kevlar, and carbon fibers.
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울, 캐블러 그리고 탄소섬유들.
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And what you can see is that nearly
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여기 보시다시피
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all the spider draglines surpass them.
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거의 모든 거미 이동사가 이들 보다 우월합니다.
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It's the combination of strength, extensibility
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4000
이것은 거미줄의 강성, 연성, 인성을
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and toughness that makes spider silk so
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함께 보여 줍니다. 이것이 바로
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special, and that has attracted the attention
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거미줄이 얼마나 특별한 것이며
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of biomimeticists, so people that turn
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왜 생체모방연구자들의 관심을 끄는지, 또한 왜 사람들이
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to nature to try to find new solutions.
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자연으로부터 새로운 해결법을 찾으려 하는지를 설명합니다.
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And the strength, extensibility and toughness
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그리고 거미줄의 강성, 연성, 인성과 더불어
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of spider silks combined with the fact that
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거미줄이 가지고 있는 흥미로운 점 하나는
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silks do not elicit an immune response,
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거미줄은 항체반응을 불러 일으키지 않아
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have attracted a lot of interest in the use
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향후 생화학적 약품제조에 쓰일 수 있는
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of spider silks in biomedical applications,
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잠재력이 크다는 점이 매력적입니다.
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for example, as a component of
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예를 들어 인조 힘줄의 재료로
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artificial tendons, for serving as
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사용되어 신경이 다시 자라게끔
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guides to regrow nerves, and for
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이끌어주는 역할이 가능하며
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scaffolds for tissue growth.
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조직이 다시 자랄 수 있게 하는 비계 역할을 할 수 있습니다.
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Spider silks also have a lot of potential
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거미줄은 방탄능력에도 많은
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for their anti-ballistic capabilities.
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잠재력이 있습니다.
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Silks could be incorporated into body
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거미줄로 오늘날 쓰는 방탄복 보다
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and equipment armor that would be more
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가볍고 유연하여 몸에 부착 할 수 있는
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lightweight and flexible
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방어용 방탄복은
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than any armor available today.
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어떤 것보다 더 뛰어날 것입니다.
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In addition to these biomimetic
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795000
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이러한 거미줄을 이용한 생체 모방
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applications of spider silks,
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응용기술에다 덧붙여
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personally, I find studying spider silks
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개인적으로 제게 거미줄은
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just fascinating in and of itself.
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804000
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그 자체가 대단히 매혹적인 연구 주제입니다.
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I love when I'm in the laboratory,
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새로운 거미줄이 들어 올때면
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a new spider silk sequence comes in.
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연구실에 있는게 너무 즐겁답니다.
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That's just the best. (Laughter)
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3000
아주 최고에요(웃음)
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It's like the spiders are sharing
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마치 저랑 거미들이 아주 고대의 비밀을
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an ancient secret with me, and that's why
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나누는 것 같습니다.
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I'm going to spend the rest of my life
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822000
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그것이 제가 바로 남은 평생을 다 바쳐
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studying spider silk.
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거미를 연구하는 이유랍니다.
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The next time you see a spider web,
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다음에 거미집을 볼때면
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please, pause and look a little closer.
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잠시 서서 가까이 들여다 보세요
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You'll be seeing one of the most
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그러면 여러분은 인간에게 알려진
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high-performance materials known to man.
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가장 최고 성능의 소재를 보고 계신 겁니다.
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To borrow from the writings
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샬롯이라고 알려진 거미가 쓴 글을
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of a spider named Charlotte,
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빌려 말씀 드리자면
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silk is terrific.
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거미줄은 위대합니다.
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Thank you. (Applause)
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감사합니다.(박수)
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(Applause)
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1000
(박수)
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