TED2010
Cheryl Hayashi: The magnificence of spider silk
Cheryl Hayashi: De pracht van spinrag
Filmed:
Readability: 4.6
889,997 views
Cheryl Hayashi bestudeert spinrag, een van de meest hoogperformante materialen in de natuur. Elke soort spin kan maximaal 7 zeer verschillende soorten rag maken. Hoe doen ze het? Hayashi verklaart het op DNA-niveau -- en toont ons dan aan tot wat dit supersterke, superflexibele materiaal kan inspireren.
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
Ik ben hier om te praten
00:18
magnificence of spiders
1
3000
2000
over de pracht van spinnen
00:20
and how much we can learn from them.
2
5000
3000
en hoeveel we van hen kunnen leren.
00:23
Spiders are truly global citizens.
3
8000
2000
Spinnen zijn echte wereldburgers.
00:25
You can find spiders in nearly
4
10000
2000
Je kunt spinnen in bijna
00:27
every terrestrial habitat.
5
12000
2000
elke aardse habitat aantreffen.
00:29
This red dot marks
6
14000
2000
Deze rode stip markeert
00:31
the Great Basin of North America,
7
16000
2000
het Grote Bekken van Noord-Amerika.
00:33
and I'm involved with an alpine biodiversity
8
18000
2000
Ik ben daar met een aantal medewerkers
00:35
project there with some collaborators.
9
20000
2000
bezig met een project van alpine biodiversiteit.
00:37
Here's one of our field sites,
10
22000
2000
Hier is een van onze veldsites.
00:39
and just to give you a sense of perspective,
11
24000
2000
Om jullie een gevoel van perspectief te geven:
00:41
this little blue smudge here,
12
26000
2000
dit blauwe stipje
00:43
that's one of my collaborators.
13
28000
2000
is een van mijn medewerkers.
00:45
This is a rugged and barren landscape,
14
30000
3000
Dit is een ruig en kaal landschap,
00:48
yet there are quite a few spiders here.
15
33000
2000
toch vind je hier nogal wat spinnen.
00:50
Turning rocks over revealed this crab spider
16
35000
4000
Onder de stenen vonden we deze krabspin
00:54
grappling with a beetle.
17
39000
2000
in gevecht met een kever.
00:56
Spiders are not just everywhere,
18
41000
3000
Spinnen vind je niet alleen overal,
00:59
but they're extremely diverse.
19
44000
2000
maar ze zijn ook zeer divers.
01:01
There are over 40,000 described species
20
46000
3000
Er zijn meer dan 40.000 soorten spinnen beschreven.
01:04
of spiders.
21
49000
1000
Er zijn meer dan 40.000 soorten spinnen beschreven.
01:05
To put that number into perspective,
22
50000
2000
Om dat aantal wat in perspectief te zetten:
01:07
here's a graph comparing the 40,000
23
52000
2000
hier is een grafiek die
01:09
species of spiders
24
54000
2000
de 40.000 soorten spinnen
01:11
to the 400 species of primates.
25
56000
2000
vergelijkt met de 400 soorten primaten.
01:13
There are two orders of magnitude more
26
58000
2000
Het aantal spinnen is een 100 keer groter
01:15
spiders than primates.
27
60000
2000
dan het aantal primaten.
01:17
Spiders are also extremely old.
28
62000
4000
Spinnen zijn ook zeer oud.
01:21
On the bottom here,
29
66000
2000
Onderaan zie je
01:23
this is the geologic timescale,
30
68000
2000
de geologische tijdschaal.
01:25
and the numbers on it indicate millions
31
70000
2000
De getallen erop geven de miljoenen jaren
01:27
of years from the present, so the zero here,
32
72000
2000
vóór het heden aan.
01:29
that would be today.
33
74000
2000
De nul hier geeft het heden aan.
01:31
So what this figure shows is that spiders
34
76000
3000
Deze figuur laat zien dat spinnen
01:34
date back to almost 380 million years.
35
79000
4000
al bijna 380 miljoen jaar bestaan.
01:38
To put that into perspective, this red
36
83000
2000
De rode verticale streep
01:40
vertical bar here marks the divergence time
37
85000
3000
markeert de tijd
01:43
of humans from chimpanzees,
38
88000
3000
dat mensen en chimpansees
01:46
a mere seven million years ago.
39
91000
3000
evolueerden als aparte soorten.
01:49
All spiders make silk
40
94000
2000
Alle spinnen maken
01:51
at some point in their life.
41
96000
2000
ooit in hun leven rag.
01:53
Most spiders use copious amounts of silk,
42
98000
3000
De meeste spinnen
gebruiken overvloedige hoeveelheden rag.
gebruiken overvloedige hoeveelheden rag.
01:56
and silk is essential to their survival
43
101000
2000
Spinrag is essentieel voor hun voortbestaan
01:58
and reproduction.
44
103000
2000
en voortplanting.
02:00
Even fossil spiders can make silk,
45
105000
2000
Zelfs fossiele spinnen konden spinrag maken,
02:02
as we can see from this impression of
46
107000
2000
zoals we kunnen zien op deze afdruk van
02:04
a spinneret on this fossil spider.
47
109000
3000
een spintepel van een fossiele spin.
02:07
So this means that both spiders
48
112000
2000
Dat betekent dat zowel spinnen
02:09
and spider silk have been around
49
114000
2000
als spinrag
02:11
for 380 million years.
50
116000
4000
al 380 miljoen jaar bestaan.
02:16
It doesn't take long from working with spiders
51
121000
3000
Je hoeft niet lang met spinnen te werken
02:19
to start noticing how essential silk is
52
124000
3000
om te merken hoe essentieel spinrag
02:22
to just about every aspect of their life.
53
127000
3000
voor ongeveer elk aspect van hun leven is.
02:25
Spiders use silk for many purposes, including
54
130000
3000
Spinnen gebruiken rag voor vele doeleinden,
02:28
the trailing safety dragline,
55
133000
2000
zoals de zwevende veiligheidsdraad,
02:30
wrapping eggs for reproduction,
56
135000
3000
het inpakken van eieren voor de voortplanting,
02:33
protective retreats
57
138000
2000
zich in veiligheid brengen
02:35
and catching prey.
58
140000
2000
en het vangen van prooi.
02:37
There are many kinds of spider silk.
59
142000
2000
Er zijn vele soorten spinrag.
02:39
For example, this garden spider can make
60
144000
3000
Deze tuinspin kan bijvoorbeeld
02:42
seven different kinds of silks.
61
147000
2000
zeven verschillende soorten rag maken.
02:44
When you look at this orb web, you're actually
62
149000
2000
Als je naar dit web kijkt,
02:46
seeing many types of silk fibers.
63
151000
3000
zie je vele soorten ragvezels.
02:49
The frame and radii of this web
64
154000
2000
Het frame en de stralen van dit web
02:51
is made up of one type of silk,
65
156000
3000
bestaan uit één soort rag,
02:54
while the capture spiral is a composite
66
159000
2000
terwijl de vangspiraal een composiet is
02:56
of two different silks:
67
161000
2000
van twee verschillende soorten rag:
02:58
the filament and the sticky droplet.
68
163000
3000
de draad en de kleverige druppel.
03:01
How does an individual spider
69
166000
3000
Hoe maakt één spin
03:04
make so many kinds of silk?
70
169000
3000
zoveel soorten rag?
03:07
To answer that, you have to look a lot closer
71
172000
2000
Om daarop te antwoorden moet je
03:09
at the spinneret region of a spider.
72
174000
2000
de spinstreek van een spin wat naderbij bekijken.
03:11
So silk comes out of the spinnerets, and for
73
176000
2000
Spinrag komt uit de spintepels en
03:13
those of us spider silk biologists, this is what
74
178000
2000
wij spinragbiologen noemen dat
03:15
we call the "business end" of the spider. (Laughter)
75
180000
2000
de ‘zakelijke kant’ van de spin. (Gelach)
03:17
We spend long days ...
76
182000
2000
We spenderen lange dagen ...
03:19
Hey! Don't laugh. That's my life.
77
184000
2000
Niet lachen. Het is mijn broodwinning.
03:21
(Laughter)
78
186000
2000
(Gelach)
03:23
We spend long days and nights
79
188000
2000
We brengen lange dagen en nachten door
03:25
staring at this part of the spider.
80
190000
3000
met het staren naar dit deel van de spin.
03:28
And this is what we see.
81
193000
2000
Dit zien we.
03:30
You can see multiple fibers
82
195000
2000
Je kunt meerdere vezels
03:32
coming out of the spinnerets, because
83
197000
3000
uit de spintepels zien komen,
03:35
each spinneret has many spigots on it.
84
200000
3000
omdat elke spintepel meerdere spindoppen heeft.
03:38
Each of these silk fibers exits from the spigot,
85
203000
3000
Alle ragvezels komen uit zo’n spindop.
03:41
and if you were to trace the fiber back
86
206000
2000
Binnen in de spin
03:43
into the spider, what you would find is that
87
208000
3000
is elke spindop
03:46
each spigot connects to its own individual
88
211000
2000
verbonden met zijn eigen ragklier.
03:48
silk gland. A silk gland kind of looks like a sac
89
213000
3000
Een ragklier is een zak
03:51
with a lot of silk proteins stuck inside.
90
216000
3000
met een hoop rag-eiwitten.
03:54
So if you ever have the opportunity to dissect
91
219000
2000
Als je ooit de kans krijgt om
03:56
an orb-web-weaving spider,
92
221000
2000
een wielwebwevende spin te ontleden,
03:58
and I hope you do,
93
223000
2000
- en ik hoop dat voor je -
04:00
what you would find is a bounty
94
225000
3000
vindt je een hoop
04:03
of beautiful, translucent silk glands.
95
228000
3000
prachtige, doorschijnende ragklieren.
04:06
Inside each spider, there are hundreds
96
231000
2000
In elke spin zijn er honderden,
04:08
of silk glands, sometimes thousands.
97
233000
3000
soms duizenden.
04:11
These can be grouped into seven categories.
98
236000
3000
Ze kunnen worden gegroepeerd in zeven categorieën.
04:14
They differ by size, shape,
99
239000
2000
Ze verschillen in grootte, in vorm
04:16
and sometimes even color.
100
241000
2000
en soms zelfs in kleur.
04:18
In an orb-web-weaving spider,
101
243000
2000
In een wielwebwevende spin
04:20
you can find seven types of silk glands,
102
245000
2000
vind je zeven soorten spinragklieren.
04:22
and what I have depicted here in this picture,
103
247000
2000
Laten we op dit beeld
04:24
let's start at the one o'clock position,
104
249000
3000
op de één-uur-positie starten:
04:27
there's tubuliform silk glands, which are used
105
252000
2000
dat zijn buisvormige spinklieren, die worden gebruikt
04:29
to make the outer silk of an egg sac.
106
254000
2000
om het buitenste rag van een eizak te maken.
04:31
There's the aggregate and flagelliform silk
107
256000
2000
Daar is het aggregaat en de zweepvormige spinklieren
04:33
glands which combine to make the sticky
108
258000
2000
die samen de kleverige
04:35
capture spiral of an orb web.
109
260000
3000
vangspiraal van een wielweb maken.
04:38
Pyriform silk glands make the attachment
110
263000
2000
Peervormige spinklieren maken de kleefstof
04:40
cement -- that's the silk that's used to adhere
111
265000
3000
- dat is het spinrag dat gebruikt wordt om
04:43
silk lines to a substrate.
112
268000
3000
ragdraden aan een substraat te hechten.
04:46
There's also aciniform silk,
113
271000
2000
Er is ook aciniform rag,
04:48
which is used to wrap prey.
114
273000
2000
dat wordt gebruikt om prooi in te wikkelen.
04:50
Minor ampullate silk is used in web construction.
115
275000
2000
Klein flesvormig rag wordt gebruikt voor webconstructie.
04:52
And the most studied silk line
116
277000
2000
De meest bestudeerde ragdraad
04:54
of them all: major ampullate silk.
117
279000
2000
van allen: groot flesvormig rag.
04:56
This is the silk that's used to make the frame
118
281000
2000
Dat is het spinrag dat gebruikt wordt om het frame te maken,
04:58
and radii of an orb web, and also
119
283000
3000
de stralen van een wielweb
05:01
the safety trailing dragline.
120
286000
3000
en ook de zwevende veiligheidsdraad.
05:04
But what, exactly, is spider silk?
121
289000
3000
Maar wat is spinrag precies?
05:08
Spider silk is almost entirely protein.
122
293000
3000
Spinrag is bijna alleen maar eiwit.
05:11
Nearly all of these proteins can be explained
123
296000
2000
Bijna al deze eiwitten
kunnen worden afgeleid
kunnen worden afgeleid
05:13
by a single gene family,
124
298000
3000
uit één enkele genfamilie.
05:16
so this means that the diversity of silk types
125
301000
2000
Dit betekent dat de diversiteit
05:18
we see today is encoded by one gene family,
126
303000
5000
van de huidige soorten rag
gecodeerd is door één genfamilie.
gecodeerd is door één genfamilie.
05:23
so presumably the original spider ancestor
127
308000
3000
De vermoedelijke
oorspronkelijke spinvoorouder
oorspronkelijke spinvoorouder
05:26
made one kind of silk,
128
311000
2000
maakte één soort rag.
05:28
and over the last 380 million years,
129
313000
3000
In de afgelopen 380 miljoen jaar
05:31
that one silk gene has duplicated
130
316000
3000
werd dat ene rag-gen gedupliceerd,
05:34
and then diverged, specialized,
131
319000
3000
vervolgens divergeerde
en specialiseerde
en specialiseerde
05:37
over and over and over again, to get
132
322000
3000
het telkens weer
05:40
the large variety of flavors of spider silks
133
325000
2000
tot de grote verscheidenheid
van soorten spinrag
van soorten spinrag
05:42
that we have today.
134
327000
3000
die we vandaag zien.
05:45
There are several features that all these silks
135
330000
2000
Er zijn verschillende kenmerken
die al deze soorten rag
die al deze soorten rag
05:47
have in common. They all have a common
136
332000
2000
gemeen hebben. Ze hebben allemaal
een gemeenschappelijk ontwerp.
een gemeenschappelijk ontwerp.
05:49
design, such as they're all very long --
137
334000
2000
Ze zijn bijvoorbeeld
allemaal erg lang
allemaal erg lang
05:51
they're sort of outlandishly long
138
336000
3000
- buitengewoon lang -
05:54
compared to other proteins.
139
339000
2000
in vergelijking met andere eiwitten.
05:56
They're very repetitive, and they're very rich
140
341000
3000
Ze zijn erg repetitief en zeer rijk
05:59
in the amino acids glycine and alanine.
141
344000
3000
aan de aminozuren glycine en alanine.
06:02
To give you an idea of what
142
347000
2000
Om jullie een idee te geven van hoe
06:04
a spider silk protein looks like,
143
349000
2000
een spinrageiwit eruit ziet:
06:06
this is a dragline silk protein,
144
351000
2000
dit is een proteïne van een trekdraad,
06:08
it's just a portion of it,
145
353000
2000
alleen maar een deel ervan,
06:10
from the black widow spider.
146
355000
2000
van de zwarte-weduwespin.
06:12
This is the kind of sequence that I love
147
357000
2000
Van dit soort sequenties
ben ik helemaal weg.
ben ik helemaal weg.
06:14
looking at day and night. (Laughter)
148
359000
3000
Ik kan er dag en nacht naar kijken. (Gelach)
06:17
So what you're seeing here is the one letter
149
362000
2000
Wat je hier ziet is
de één-letterafkorting
de één-letterafkorting
06:19
abbreviation for amino acids, and I've colored
150
364000
2000
voor aminozuren.
06:21
in the glycines with green,
151
366000
2000
Glycines zijn met groen aangegeven.
06:23
and the alanines in red, and so
152
368000
2000
Alanines met rood.
06:25
you can see it's just a lot of G's and A's.
153
370000
3000
Je kan zien dat er veel G's en A's zijn.
06:28
You can also see that there's a lot of short
154
373000
3000
Je kunt ook zien dat er veel korte
06:31
sequence motifs that repeat over and over
155
376000
3000
sequenties zijn
die steeds weer terugkeren.
die steeds weer terugkeren.
06:34
and over again, so for example there's a lot of
156
379000
2000
Zo zijn er bijvoorbeeld veel
06:36
what we call polyalanines, or iterated A's,
157
381000
3000
polyalanines of herhaalde A's, AAAAA.
06:39
AAAAA. There's GGQ. There's GGY.
158
384000
4000
Hier is GGQ. En ook GGY.
06:43
You can think of these short motifs
159
388000
2000
Je kan deze korte,
zich herhalende motieven
zich herhalende motieven
06:45
that repeat over and over again as words,
160
390000
3000
als woorden zien
06:48
and these words occur in sentences.
161
393000
3000
en dat deze woorden samen zinnen vormen.
06:51
So for example this would be one sentence,
162
396000
3000
Dit zou bijvoorbeeld een zin zijn.
06:54
and you would get this sort of green region
163
399000
2000
Dit groene gebied
06:56
and the red polyalanine, that repeats
164
401000
2000
en het rode polyalanine,
06:58
over and over and over again,
165
403000
2000
dat zich telkens weer herhaalt.
07:00
and you can have that hundreds and
166
405000
2000
Dat kan zich vele
07:02
hundreds and hundreds of times within
167
407000
2000
honderden keren binnen
07:04
an individual silk molecule.
168
409000
2000
een individueel spinragmolecuul herhalen.
07:06
Silks made by the same spider can have
169
411000
2000
Ragsoorten van eenzelfde spin
07:08
dramatically different repeat sequences.
170
413000
3000
kunnen enorm verschillende
herhalende sequenties hebben.
herhalende sequenties hebben.
07:11
At the top of the screen, you're seeing
171
416000
3000
Bovenaan het scherm zien jullie
07:14
the repeat unit from the dragline silk
172
419000
3000
de repeterende eenheid van trekdraadrag
07:17
of a garden argiope spider.
173
422000
3000
van de Argiope tuinspin.
07:20
It's short. And on the bottom,
174
425000
2000
Het is kort.
07:22
this is the repeat sequence for the
175
427000
2000
Onderaan zie je de herhalingssequentie
07:24
egg case, or tubuliform silk protein,
176
429000
2000
voor de eizak, of tubuliform ragproteïne,
07:26
for the exact same spider. And you can see
177
431000
3000
van exact dezelfde spin.
07:29
how dramatically different
178
434000
2000
Je kunt zien
hoe enorm verschillend
hoe enorm verschillend
07:31
these silk proteins are -- so this is
179
436000
3000
deze rag-eiwitten zijn.
07:34
sort of the beauty of the diversification
180
439000
2000
Dit toont de schoonheid
van de diversificatie
van de diversificatie
07:36
of the spider silk gene family.
181
441000
2000
van de spinrag-genfamilie.
07:38
You can see that the repeat units differ
182
443000
2000
De zich herhalende eenheden
verschillen in lengte.
verschillen in lengte.
07:40
in length. They also differ in sequence.
183
445000
2000
Ze verschillen ook
in volgorde.
in volgorde.
07:42
So I've colored in the glycines again
184
447000
2000
Ik heb de glycines weer
07:44
in green, alanine in red, and the serines,
185
449000
3000
groen gekleurd, de alanines rood
07:47
the letter S, in purple. And you can see
186
452000
3000
en de serines, de letter S, paars.
07:50
that the top repeat unit can be explained
187
455000
2000
Je kunt zien
dat de bovenste repeterende eenheid
dat de bovenste repeterende eenheid
07:52
almost entirely by green and red,
188
457000
3000
bijna volledig uit groen en rood bestaat
07:55
and the bottom repeat unit has
189
460000
2000
en de onderste repeterende eenheid bestaat
07:57
a substantial amount of purple.
190
462000
2000
vooral uit paars.
07:59
What silk biologists do is we try to relate
191
464000
3000
Wij spinragbiologen proberen
08:02
these sequences, these amino acid
192
467000
2000
deze sequenties,
deze aminozuursequenties
deze aminozuursequenties
08:04
sequences, to the mechanical properties
193
469000
2000
te relateren
aan de mechanische eigenschappen
aan de mechanische eigenschappen
08:06
of the silk fibers.
194
471000
2000
van de spinragvezels.
08:08
Now, it's really convenient that spiders use their silk
195
473000
3000
Nu komt het goed uit
dat spinnen hun rag
dat spinnen hun rag
08:11
completely outside their body.
196
476000
2000
alleen maar uitwendig aanwenden.
08:13
This makes testing spider silk really, really
197
478000
2000
Dit maakt het testen van spinrag
08:15
easy to do in the laboratory, because
198
480000
2000
echt eenvoudig om te doen
in het laboratorium,
in het laboratorium,
08:17
we're actually, you know, testing it in air
199
482000
3000
omdat we het testen in lucht,
08:20
that's exactly the environment that
200
485000
2000
precies de omgeving waarin
08:22
spiders are using their silk proteins.
201
487000
2000
spinnen hun spinrag-eiwitten gebruiken.
08:24
So this makes quantifying silk properties by
202
489000
2000
Dit maakt de kwantificering
van de rag-eigenschappen
van de rag-eigenschappen
08:26
methods such as tensile testing, which is
203
491000
2000
door methoden als trekonderzoek
08:28
basically, you know, tugging on one end
204
493000
2000
- het uitrekken van de vezel -
08:30
of the fiber, very amenable.
205
495000
3000
zeer gemakkelijk.
08:33
Here are stress-strain curves
206
498000
3000
Hier zijn de spanning-rekcurves
08:36
generated by tensile testing
207
501000
2000
van vijf vezels
08:38
five fibers made by the same spider.
208
503000
3000
afkomstig van dezelfde spin.
08:41
So what you can see here is that
209
506000
3000
Je kunt zien dat
08:44
the five fibers have different behaviors.
210
509000
3000
de vijf vezels
zich verschillend gedragen.
zich verschillend gedragen.
08:47
Specifically, if you look on the vertical axis,
211
512000
2000
Op de verticale as
08:49
that's stress. If you look at the maximum
212
514000
3000
staat de rekspanning.
De maximale rekwaarde
De maximale rekwaarde
08:52
stress value for each of these fibers,
213
517000
2000
voor elk van deze vezels
08:54
you can see that there's a lot of variation,
214
519000
3000
varieert sterk.
08:57
and in fact dragline, or major ampullate silk,
215
522000
3000
Trekdraad of groot flesvormig rag
09:00
is the strongest of these fibers.
216
525000
2000
is de sterkste van deze vezels.
09:02
We think that's because the dragline silk,
217
527000
3000
Wij denken dat
dat komt omdat het trekdraadrag,
dat komt omdat het trekdraadrag,
09:05
which is used to make the frame and radii
218
530000
3000
waarmee het frame en de stralen
van een web gemaakt wordt,
van een web gemaakt wordt,
09:08
for a web, needs to be very strong.
219
533000
2000
zeer sterk moet zijn.
09:10
On the other hand, if you were to look at
220
535000
2000
Als je anderzijds kijkt naar
09:12
strain -- this is how much a fiber can be
221
537000
2000
de rek - dit is hoeveel een vezel kan
09:14
extended -- if you look at the maximum value
222
539000
2000
uitrekken - als je naar de maximale waarde kijkt,
09:16
here, again, there's a lot of variation
223
541000
3000
zie je dat er veel variatie is
09:19
and the clear winner is flagelliform,
224
544000
2000
en de duidelijke winnaar de zweepvorm is
09:21
or the capture spiral filament.
225
546000
2000
of de draad voor de vangspiraal.
09:23
In fact, this flagelliform fiber can
226
548000
2000
Deze flagelliforme vezel kan
09:25
actually stretch over twice its original length.
227
550000
4000
tot tweemaal zijn oorspronkelijke lengte
worden uitgerekt.
worden uitgerekt.
09:29
So silk fibers vary in their strength
228
554000
3000
Spinragvezels variëren dus in sterkte
09:32
and also their extensibility.
229
557000
2000
en rekbaarheid.
09:34
In the case of the capture spiral,
230
559000
2000
De vangspiraal
09:36
it needs to be so stretchy to absorb
231
561000
2000
moet zo rekbaar zijn om de impact
09:38
the impact of flying prey.
232
563000
2000
van de aanvliegende prooi te absorberen.
09:40
If it wasn't able to stretch so much, then
233
565000
2000
Als het web niet zo rekbaar was, dan
09:42
basically when an insect hit the web,
234
567000
2000
zou een insect er weer
09:44
it would just trampoline right off of it.
235
569000
2000
‘afgetrampoliend’ worden.
09:46
So if the web was made entirely out of
236
571000
2000
Van een volledig van trekdraadrag
gemaakt web
gemaakt web
09:48
dragline silk, an insect is very likely to just
237
573000
3000
zou een insect waarschijnlijk gelijk weer
09:51
bounce right off. But by having really, really
238
576000
2000
afstuiteren. Door dat
09:53
stretchy capture spiral silk, the web is actually
239
578000
2000
uiterst rekbaar vangspiraalrag
09:55
able to absorb the impact
240
580000
2000
kan het web de impact
09:57
of that intercepted prey.
241
582000
3000
van de onderschepte prooi absorberen.
10:00
There's quite a bit of variation within
242
585000
2000
Er is nogal wat variatie tussen
10:02
the fibers that an individual spider can make.
243
587000
3000
de vezels die een individuele spin kan maken.
10:05
We call that the tool kit of a spider.
244
590000
3000
We noemen dat de gereedschapskist van de spin.
10:08
That's what the spider has
245
593000
2000
Of wat de spin nodig heeft
10:10
to interact with their environment.
246
595000
2000
voor interactie met zijn omgeving.
10:12
But how about variation among spider
247
597000
2000
Maar hoe zit het
met de variatie tussen de
met de variatie tussen de
10:14
species, so looking at one type of silk
248
599000
2000
spinnensoorten,
hoe verschilt het spinrag
hoe verschilt het spinrag
10:16
and looking at different species of spiders?
249
601000
3000
tussen verschillende soorten spinnen?
10:19
This is an area that's largely unexplored
250
604000
2000
Dit is een grotendeels onontgonnen gebied,
10:21
but here's a little bit of data I can show you.
251
606000
4000
maar hier kan ik al wat gegevens laten zien.
10:25
This is the comparison of the toughness
252
610000
2000
Dit is de vergelijking van de taaiheid
10:27
of the dragline spilk spun
253
612000
2000
van trekdraadrag
10:29
by 21 species of spiders.
254
614000
2000
van 21 soorten spinnen.
10:31
Some of them are orb-weaving spiders and
255
616000
2000
Sommigen zijn wielwebwevende spinnen en
10:33
some of them are non-orb-weaving spiders.
256
618000
3000
anderen maken geen wielwebben.
10:36
It's been hypothesized that
257
621000
2000
Men ging ervan uit dat
10:38
orb-weaving spiders, like this argiope here,
258
623000
3000
wielwebwevende spinnen,
zoals Argiope hier,
zoals Argiope hier,
10:41
should have the toughest dragline silks
259
626000
2000
de sterkste trekdraden zouden maken
10:43
because they must intercept flying prey.
260
628000
3000
omdat ze vliegende prooien
moeten onderscheppen.
moeten onderscheppen.
10:46
What you see here on this toughness graph
261
631000
3000
Op deze taaiheidsgrafiek
10:49
is the higher the black dot is on the graph,
262
634000
2000
betekent hoe hoger,
10:51
the higher the toughness.
263
636000
2000
hoe taaier.
10:53
The 21 species are indicated here by this
264
638000
3000
De 21 soorten zijn hier aangegeven door deze
10:56
phylogeny, this evolutionary tree, that shows
265
641000
3000
fylogenie, deze evolutionaire boom, die
10:59
their genetic relationships, and I've colored
266
644000
2000
hun genetische relaties laat zien.
11:01
in yellow the orb-web-weaving spiders.
267
646000
3000
Ik heb de wielwebwevende spinnen geel gekleurd.
11:04
If you look right here at the two red arrows,
268
649000
3000
De twee rode pijlen
11:07
they point to the toughness values
269
652000
3000
geven de taaiheid aan
11:10
for the draglines of nephila clavipes and
270
655000
2000
voor de trekdraden van Nephila clavipes en
11:12
araneus diadematus.
271
657000
2000
Araneus diadematus.
11:14
These are the two species of spiders
272
659000
2000
Dit zijn de twee soorten spinnen
11:16
for which the vast majority of time and money
273
661000
3000
waaraan het meeste tijd
en geld is besteed
en geld is besteed
11:19
on synthetic spider silk research has been
274
664000
3000
voor onderzoek naar synthetisch spinrag
11:22
to replicate their dragline silk proteins.
275
667000
3000
om hun trekdraadrag-eiwitten te repliceren.
11:25
Yet, their draglines are not the toughest.
276
670000
4000
Toch zijn hun trekdraden niet de sterkste.
11:29
In fact, the toughest dragline in this survey
277
674000
3000
De sterkste trekdraad in dit onderzoek is
11:32
is this one right here in this white region,
278
677000
3000
deze hier in dit witte gebied,
11:35
a non orb-web-weaving spider.
279
680000
2000
een niet-wielwebwevende spin.
11:37
This is the dragline spun by scytodes,
280
682000
2000
Dit is de trekdraad
gesponnen door Scytodes,
gesponnen door Scytodes,
11:39
the spitting spider.
281
684000
2000
de spuwende spin.
11:41
Scytodes doesn't use a web at all
282
686000
3000
Scytodes maakt geen gebruik van een web
11:44
to catch prey. Instead, scytodes
283
689000
2000
bij het vangen van prooi.
In plaats daarvan
In plaats daarvan
11:46
sort of lurks around and waits for prey
284
691000
3000
loert en wacht Scytodes op prooi
11:49
to get close to it, and then immobilizes prey
285
694000
3000
om ze te benaderen
en verlamt dan de prooi
en verlamt dan de prooi
11:52
by spraying a silk-like venom onto that insect.
286
697000
4000
door een rag-achtig gif
op het insect te sproeien.
op het insect te sproeien.
11:56
Think of hunting with silly string.
287
701000
3000
Je kan het vergelijken
met jagen met serpentinespray.
met jagen met serpentinespray.
11:59
That's how scytodes forages.
288
704000
3000
Zo foerageert Scytodes.
12:02
We don't really know why scytodes
289
707000
2000
We weten niet echt waarom Scytodes
12:04
needs such a tough dragline,
290
709000
3000
zo’n een sterke trekdraad nodig heeft,
12:07
but it's unexpected results like this that make
291
712000
3000
maar zo’n onverwachte resultaten maken
12:10
bio-prospecting so exciting and worthwhile.
292
715000
4000
bioprospectie net zo spannend
en de moeite waard.
en de moeite waard.
12:14
It frees us from the constraints
293
719000
2000
Het bevrijdt ons van de beperkingen
12:16
of our imagination.
294
721000
2000
van onze verbeelding.
12:18
Now I'm going to mark on
295
723000
2000
Nu ga ik het vergelijken met
12:20
the toughness values for nylon fiber,
296
725000
3000
de taaiheidswaarden voor nylon,
12:23
bombyx -- or domesticated silkworm silk --
297
728000
3000
bombyx - of zijde van de gedomesticeerde zijderups -
12:26
wool, Kevlar, and carbon fibers.
298
731000
3000
wol, Kevlar en koolstofvezels.
12:29
And what you can see is that nearly
299
734000
2000
Je kunt zien dat bijna
12:31
all the spider draglines surpass them.
300
736000
2000
alle spinnentrekdraden hen overtreffen.
12:33
It's the combination of strength, extensibility
301
738000
4000
Het is de combinatie van sterkte, rekbaarheid
12:37
and toughness that makes spider silk so
302
742000
3000
en taaiheid die spinrag
12:40
special, and that has attracted the attention
303
745000
3000
zo speciaal maakt. Dat heeft de aandacht getrokken
12:43
of biomimeticists, so people that turn
304
748000
3000
van biomimetici of mensen die in
12:46
to nature to try to find new solutions.
305
751000
3000
de natuur nieuwe oplossingen proberen te vinden.
12:49
And the strength, extensibility and toughness
306
754000
3000
De sterkte, rekbaarheid en taaiheid
12:52
of spider silks combined with the fact that
307
757000
3000
van spinrag in combinatie met het feit dat het
12:55
silks do not elicit an immune response,
308
760000
3000
geen immuunreactie uitlokt,
12:58
have attracted a lot of interest in the use
309
763000
3000
heeft veel interesse gewekt voor het gebruik
13:01
of spider silks in biomedical applications,
310
766000
2000
van spinrag bij biomedische toepassingen.
13:03
for example, as a component of
311
768000
2000
Bijvoorbeeld als onderdeel van
13:05
artificial tendons, for serving as
312
770000
3000
kunstmatige pezen,
13:08
guides to regrow nerves, and for
313
773000
4000
als gidsmateriaal
voor het laten teruggroeien van zenuwen
voor het laten teruggroeien van zenuwen
13:12
scaffolds for tissue growth.
314
777000
3000
en als sjablonen voor weefselgroei.
13:15
Spider silks also have a lot of potential
315
780000
3000
Spinrag heeft ook veel potentiaal
13:18
for their anti-ballistic capabilities.
316
783000
2000
voor antiballistische toepassingen.
13:20
Silks could be incorporated into body
317
785000
2000
Het kan worden verwerkt
13:22
and equipment armor that would be more
318
787000
3000
in lichaams- en apparatuurbescherming
13:25
lightweight and flexible
319
790000
2000
die lichter en flexibeler zou zijn
13:27
than any armor available today.
320
792000
3000
dan enige vandaag beschikbare bescherming.
13:30
In addition to these biomimetic
321
795000
3000
Naast deze biomimetische
13:33
applications of spider silks,
322
798000
2000
toepassingen van spinrag,
13:35
personally, I find studying spider silks
323
800000
4000
vind ik het bestuderen ervan
13:39
just fascinating in and of itself.
324
804000
3000
boeiend op zichzelf.
13:42
I love when I'm in the laboratory,
325
807000
4000
Ik hou ervan in het laboratorium
13:46
a new spider silk sequence comes in.
326
811000
3000
een nieuwe spinrag-sequentie te ontdekken.
13:49
That's just the best. (Laughter)
327
814000
3000
Altijd geweldig. (Gelach)
13:52
It's like the spiders are sharing
328
817000
3000
Het is net alsof de spinnen mij
13:55
an ancient secret with me, and that's why
329
820000
2000
een eeuwenoud geheim vertellen
13:57
I'm going to spend the rest of my life
330
822000
2000
en daarom ga ik de rest van mijn leven
13:59
studying spider silk.
331
824000
2000
wijden aan het bestuderen van spinrag.
14:01
The next time you see a spider web,
332
826000
3000
Als je nog eens een spinnenweb tegenkomt,
14:04
please, pause and look a little closer.
333
829000
3000
bekijk het dan even van dichterbij.
14:07
You'll be seeing one of the most
334
832000
2000
Je ziet dan een van de meest
14:09
high-performance materials known to man.
335
834000
3000
hoogperformante materialen die de mens kent.
14:12
To borrow from the writings
336
837000
2000
Uit de geschriften
14:14
of a spider named Charlotte,
337
839000
3000
van de spin Charlotte:
14:17
silk is terrific.
338
842000
2000
“Rag is geweldig!”
14:19
Thank you. (Applause)
339
844000
3000
Dank je. (Applaus)
14:22
(Applause)
340
847000
1000
(Applaus)
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