TED2010
Cheryl Hayashi: The magnificence of spider silk
Cheryl Hayashi: O esplendor da seda da aranha
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Cheryl Hayashi estuda a seda de aranha, um dos materiais da mais alta performance na natureza. Cada espécie de aranha pode produzir até 7 tipos muito diferentes de seda. Como elas fazem isso? Hayashi explica no nível do DNA -- então nos mostra como esse material muito forte e muito flexível pode ser inspirador.
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
Estou aqui para divulgar
00:18
magnificence of spiders
1
3000
2000
o esplendor das aranhas
00:20
and how much we can learn from them.
2
5000
3000
e quanto podemos aprender com elas.
00:23
Spiders are truly global citizens.
3
8000
2000
Aranhas são indivíduos realmente globais.
00:25
You can find spiders in nearly
4
10000
2000
Você pode encontrar aranhas em quase
00:27
every terrestrial habitat.
5
12000
2000
todo habitat terrestre.
00:29
This red dot marks
6
14000
2000
Este ponto vermelho assinala
00:31
the Great Basin of North America,
7
16000
2000
a Grande Bacia da América do Norte,
00:33
and I'm involved with an alpine biodiversity
8
18000
2000
e estou envolvida com um projeto sobre biodiversidade
00:35
project there with some collaborators.
9
20000
2000
em locais altos e montanhosos com alguns colaboradores.
00:37
Here's one of our field sites,
10
22000
2000
Eis aqui um de nossos campos,
00:39
and just to give you a sense of perspective,
11
24000
2000
e só para dar-lhes um sentido de perspectiva,
00:41
this little blue smudge here,
12
26000
2000
este pequeno borrão azul aqui,
00:43
that's one of my collaborators.
13
28000
2000
esse é um dos meus colaboradores.
00:45
This is a rugged and barren landscape,
14
30000
3000
Esta é uma paisagem acidentada e árida,
00:48
yet there are quite a few spiders here.
15
33000
2000
ainda assim há muitas aranhas aqui.
00:50
Turning rocks over revealed this crab spider
16
35000
4000
Revolver pedras revelou esta aranha caranguejeira
00:54
grappling with a beetle.
17
39000
2000
numa luta corpo a corpo com um besouro.
00:56
Spiders are not just everywhere,
18
41000
3000
As aranhas não só estão em todos os lugares
00:59
but they're extremely diverse.
19
44000
2000
mas também são extremamente diversas.
01:01
There are over 40,000 described species
20
46000
3000
Há mais de 40.000 espécies descritas
01:04
of spiders.
21
49000
1000
de aranhas.
01:05
To put that number into perspective,
22
50000
2000
Para colocar esse número em perspectiva
01:07
here's a graph comparing the 40,000
23
52000
2000
aqui está um gráfico comparando as 40.000
01:09
species of spiders
24
54000
2000
espécies de aranhas
01:11
to the 400 species of primates.
25
56000
2000
com as 400 espécies de primatas.
01:13
There are two orders of magnitude more
26
58000
2000
Há duas ordens de magnitude a mais
01:15
spiders than primates.
27
60000
2000
de aranhas que de primatas.
01:17
Spiders are also extremely old.
28
62000
4000
As aranhas também são extremamente velhas.
01:21
On the bottom here,
29
66000
2000
Aqui na base,
01:23
this is the geologic timescale,
30
68000
2000
esta é a escala geológica de tempo,
01:25
and the numbers on it indicate millions
31
70000
2000
e os números nela indicam milhões
01:27
of years from the present, so the zero here,
32
72000
2000
de anos do presente, assim o zero aqui
01:29
that would be today.
33
74000
2000
seria hoje.
01:31
So what this figure shows is that spiders
34
76000
3000
Portanto, o que este número demonstra é que as aranhas
01:34
date back to almost 380 million years.
35
79000
4000
datam de quase 380 milhões de anos atrás.
01:38
To put that into perspective, this red
36
83000
2000
Para colocar isso em perspectiva, esta barra
01:40
vertical bar here marks the divergence time
37
85000
3000
vertical vermelha aqui marca o tempo de divergência
01:43
of humans from chimpanzees,
38
88000
3000
entre humanos e chimpanzés,
01:46
a mere seven million years ago.
39
91000
3000
meros sete milhões de anos atrás.
01:49
All spiders make silk
40
94000
2000
Todas as aranhas produzem seda
01:51
at some point in their life.
41
96000
2000
num certo momento em suas vidas.
01:53
Most spiders use copious amounts of silk,
42
98000
3000
A maioria das aranhas usa quantias abundantes de seda,
01:56
and silk is essential to their survival
43
101000
2000
e a seda é essencial para a sobrevivência
01:58
and reproduction.
44
103000
2000
e a reprodução delas.
02:00
Even fossil spiders can make silk,
45
105000
2000
Os fósseis de aranhas também podiam produzir seda,
02:02
as we can see from this impression of
46
107000
2000
como podemos observar nessa impressão de
02:04
a spinneret on this fossil spider.
47
109000
3000
um órgão produtor de fio nesse fóssil de aranha.
02:07
So this means that both spiders
48
112000
2000
Assim, isso significa que tanto as aranhas
02:09
and spider silk have been around
49
114000
2000
quanto a seda das aranhas têm estado por aí
02:11
for 380 million years.
50
116000
4000
por 380 milhões de anos.
02:16
It doesn't take long from working with spiders
51
121000
3000
Não se leva muito tempo trabalhando com aranhas
02:19
to start noticing how essential silk is
52
124000
3000
para começar a notar quão essencial é a seda
02:22
to just about every aspect of their life.
53
127000
3000
para quase todos os aspectos da vida delas.
02:25
Spiders use silk for many purposes, including
54
130000
3000
As aranhas usam a seda para muitos propósitos, incluindo
02:28
the trailing safety dragline,
55
133000
2000
o fio de segurança ou linha de reboque,
02:30
wrapping eggs for reproduction,
56
135000
3000
envolver ovos na reprodução,
02:33
protective retreats
57
138000
2000
refúgios para proteção
02:35
and catching prey.
58
140000
2000
e apanhar presas.
02:37
There are many kinds of spider silk.
59
142000
2000
Há muitos tipos de seda de aranha.
02:39
For example, this garden spider can make
60
144000
3000
Por exemplo, esta aranha de jardim pode produzir
02:42
seven different kinds of silks.
61
147000
2000
sete tipos diferentes de sedas.
02:44
When you look at this orb web, you're actually
62
149000
2000
Quando você olha para esta teia, na verdade
02:46
seeing many types of silk fibers.
63
151000
3000
você está vendo muitos tipos de fibras de seda.
02:49
The frame and radii of this web
64
154000
2000
A estrutura e os raios desta teia
02:51
is made up of one type of silk,
65
156000
3000
são feitos de um tipo de seda,
02:54
while the capture spiral is a composite
66
159000
2000
enquanto que a espiral de captura é um composto
02:56
of two different silks:
67
161000
2000
de duas sedas diferentes:
02:58
the filament and the sticky droplet.
68
163000
3000
o filamento e a gotícula viscosa.
03:01
How does an individual spider
69
166000
3000
Como uma única aranha produz
03:04
make so many kinds of silk?
70
169000
3000
tantos tipos de seda?
03:07
To answer that, you have to look a lot closer
71
172000
2000
Para responder a isso, você tem que olhar muito perto
03:09
at the spinneret region of a spider.
72
174000
2000
na região do órgão produtor de fio de uma aranha.
03:11
So silk comes out of the spinnerets, and for
73
176000
2000
Bem, a seda é expelida pelo órgão produtor de fio, e para nós,
03:13
those of us spider silk biologists, this is what
74
178000
2000
biólogos que estudamos a seda de aranha, isso é o que
03:15
we call the "business end" of the spider. (Laughter)
75
180000
2000
chamamos de "fim de negócio" da aranha. (Risadas)
03:17
We spend long days ...
76
182000
2000
Passamos muitos dias...
03:19
Hey! Don't laugh. That's my life.
77
184000
2000
Ei! Não riam. Isto é minha vida.
03:21
(Laughter)
78
186000
2000
(Risadas)
03:23
We spend long days and nights
79
188000
2000
Passamos muitos dias e noites
03:25
staring at this part of the spider.
80
190000
3000
olhando fixamente essa parte da aranha.
03:28
And this is what we see.
81
193000
2000
E isso é o que vemos.
03:30
You can see multiple fibers
82
195000
2000
Você pode ver fibras múltiplas
03:32
coming out of the spinnerets, because
83
197000
3000
surgindo dos órgãos produtores de fio, porque
03:35
each spinneret has many spigots on it.
84
200000
3000
cada fieira tem muitas fusulas.
03:38
Each of these silk fibers exits from the spigot,
85
203000
3000
Cada uma dessas fibras de seda provém de uma fusula,
03:41
and if you were to trace the fiber back
86
206000
2000
e se você rastreasse a fibra de volta
03:43
into the spider, what you would find is that
87
208000
3000
na aranha, o que você encontraria é que
03:46
each spigot connects to its own individual
88
211000
2000
cada fusula se conecta a uma única
03:48
silk gland. A silk gland kind of looks like a sac
89
213000
3000
glândula de seda. Uma glândula de seda se parece com um saco
03:51
with a lot of silk proteins stuck inside.
90
216000
3000
com muitas proteínas de seda armazenadas.
03:54
So if you ever have the opportunity to dissect
91
219000
2000
Então se tiverem a oportunidade de dissecar
03:56
an orb-web-weaving spider,
92
221000
2000
uma aranha que tece teia orbicular,
03:58
and I hope you do,
93
223000
2000
e espero que tenham,
04:00
what you would find is a bounty
94
225000
3000
o que vocês encontrariam é uma quantidade
04:03
of beautiful, translucent silk glands.
95
228000
3000
de glândulas de seda lindas e translúcidas.
04:06
Inside each spider, there are hundreds
96
231000
2000
Dentro de cada aranha, há centenas
04:08
of silk glands, sometimes thousands.
97
233000
3000
de glândulas de seda, às vezes milhares.
04:11
These can be grouped into seven categories.
98
236000
3000
Elas podem ser agrupadas em sete categorias.
04:14
They differ by size, shape,
99
239000
2000
Elas diferem no tamanho, no formato
04:16
and sometimes even color.
100
241000
2000
e, às vezes, até mesmo na cor.
04:18
In an orb-web-weaving spider,
101
243000
2000
Numa aranha que tece teia orbicular,
04:20
you can find seven types of silk glands,
102
245000
2000
você pode encontrar sete tipos de glândulas de seda,
04:22
and what I have depicted here in this picture,
103
247000
2000
que descrevi nesta figura,
04:24
let's start at the one o'clock position,
104
249000
3000
vamos começar na posição uma hora,
04:27
there's tubuliform silk glands, which are used
105
252000
2000
há glândulas de seda tubuliformes, que são usadas
04:29
to make the outer silk of an egg sac.
106
254000
2000
para fazer o envoltório exterior dos ovos.
04:31
There's the aggregate and flagelliform silk
107
256000
2000
Há as glândulas agregadas e flageliformes
04:33
glands which combine to make the sticky
108
258000
2000
que se combinam para fazer a espiral
04:35
capture spiral of an orb web.
109
260000
3000
de captura viscosa em uma teia orbicular.
04:38
Pyriform silk glands make the attachment
110
263000
2000
As glândulas periformes produzem a substância
04:40
cement -- that's the silk that's used to adhere
111
265000
3000
glutinosa - que é a seda usada para fixar
04:43
silk lines to a substrate.
112
268000
3000
as linhas de seda a um substrato.
04:46
There's also aciniform silk,
113
271000
2000
Há também a seda aciniforme,
04:48
which is used to wrap prey.
114
273000
2000
que é usada para envolver a presa.
04:50
Minor ampullate silk is used in web construction.
115
275000
2000
A seda ampuliforme menor é usada na construção da teia.
04:52
And the most studied silk line
116
277000
2000
E a linha de seda mais estudada
04:54
of them all: major ampullate silk.
117
279000
2000
de todas: a seda ampuliforme maior.
04:56
This is the silk that's used to make the frame
118
281000
2000
Esta é a seda usada para fazer a estrutura
04:58
and radii of an orb web, and also
119
283000
3000
e os raios da teia e também
05:01
the safety trailing dragline.
120
286000
3000
o fio de segurança ou linha de reboque.
05:04
But what, exactly, is spider silk?
121
289000
3000
Mas o que é, exatamente, a seda de aranha?
05:08
Spider silk is almost entirely protein.
122
293000
3000
A seda de aranha é quase totalmente proteína.
05:11
Nearly all of these proteins can be explained
123
296000
2000
Quase todas essas proteínas podem ser explicadas
05:13
by a single gene family,
124
298000
3000
por uma única família de genes,
05:16
so this means that the diversity of silk types
125
301000
2000
portanto isso significa que a diversidade de tipos de seda
05:18
we see today is encoded by one gene family,
126
303000
5000
que vemos hoje é codificada por uma família de genes,
05:23
so presumably the original spider ancestor
127
308000
3000
daí, presumivelmente, o ancestral de origem da aranha
05:26
made one kind of silk,
128
311000
2000
fazia um tipo de seda,
05:28
and over the last 380 million years,
129
313000
3000
e, ao longo dos últimos 380 milhões de anos,
05:31
that one silk gene has duplicated
130
316000
3000
esse gene da seda duplicou-se
05:34
and then diverged, specialized,
131
319000
3000
e a seguir diversificou-se, especializou-se,
05:37
over and over and over again, to get
132
322000
3000
muitas e muitas vezes, para obter
05:40
the large variety of flavors of spider silks
133
325000
2000
a grande variedade de tipos de sedas de aranha
05:42
that we have today.
134
327000
3000
que temos hoje.
05:45
There are several features that all these silks
135
330000
2000
Há várias características que todas essas sedas
05:47
have in common. They all have a common
136
332000
2000
têm em comum. Todas elas têm um desenho
05:49
design, such as they're all very long --
137
334000
2000
comum, por exemplo, elas são muito longas --
05:51
they're sort of outlandishly long
138
336000
3000
elas são peculiarmente longas
05:54
compared to other proteins.
139
339000
2000
comparadas a outras proteínas.
05:56
They're very repetitive, and they're very rich
140
341000
3000
São muito repetitivas e muito ricas
05:59
in the amino acids glycine and alanine.
141
344000
3000
nos aminoácidos glicina e alanina.
06:02
To give you an idea of what
142
347000
2000
Para dar-lhes uma ideia de como
06:04
a spider silk protein looks like,
143
349000
2000
a proteína da seda de aranha se parece,
06:06
this is a dragline silk protein,
144
351000
2000
esta é uma proteína do fio de segurança,
06:08
it's just a portion of it,
145
353000
2000
apenas uma parte dela,
06:10
from the black widow spider.
146
355000
2000
da viúva negra.
06:12
This is the kind of sequence that I love
147
357000
2000
Este é o tipo de sequência que adoro
06:14
looking at day and night. (Laughter)
148
359000
3000
ficar olhando dia e noite. (Risadas)
06:17
So what you're seeing here is the one letter
149
362000
2000
Então, o que você vê aqui é uma letra
06:19
abbreviation for amino acids, and I've colored
150
364000
2000
de abreviação para os aminoácidos, e colori
06:21
in the glycines with green,
151
366000
2000
as glicinas em verde
06:23
and the alanines in red, and so
152
368000
2000
e as alaninas em vermelho, e desta forma
06:25
you can see it's just a lot of G's and A's.
153
370000
3000
você vê apenas muitos Gês e As.
06:28
You can also see that there's a lot of short
154
373000
3000
Você também pode ver que há muitas sequências
06:31
sequence motifs that repeat over and over
155
376000
3000
curtas de motivos que se repetem várias
06:34
and over again, so for example there's a lot of
156
379000
2000
vezes, assim, por exemplo, há muito do
06:36
what we call polyalanines, or iterated A's,
157
381000
3000
que chamamos polialaninas, ou As reiterados,
06:39
AAAAA. There's GGQ. There's GGY.
158
384000
4000
AAAAA. Existe GGQ. Existe GGY.
06:43
You can think of these short motifs
159
388000
2000
Você pode imaginar esses motivos curtos
06:45
that repeat over and over again as words,
160
390000
3000
que se repetem várias vezes como palavras,
06:48
and these words occur in sentences.
161
393000
3000
e essas palavras ocorrem em sentenças.
06:51
So for example this would be one sentence,
162
396000
3000
Daí, por exemplo, esta seria uma sentença,
06:54
and you would get this sort of green region
163
399000
2000
e você teria esse tipo de região verde
06:56
and the red polyalanine, that repeats
164
401000
2000
e a polialanina vermelha, que se repetem
06:58
over and over and over again,
165
403000
2000
muitas vezes,
07:00
and you can have that hundreds and
166
405000
2000
e você pode ter isso centenas
07:02
hundreds and hundreds of times within
167
407000
2000
e centenas de vezes dentro
07:04
an individual silk molecule.
168
409000
2000
de uma única molécula de seda.
07:06
Silks made by the same spider can have
169
411000
2000
As sedas produzidas pela mesma aranha podem ter
07:08
dramatically different repeat sequences.
170
413000
3000
sequências de repetição muito diferentes.
07:11
At the top of the screen, you're seeing
171
416000
3000
No topo da tela, você vê
07:14
the repeat unit from the dragline silk
172
419000
3000
a unidade de repetição de seda do fio de segurança
07:17
of a garden argiope spider.
173
422000
3000
da aranha de jardim argiope.
07:20
It's short. And on the bottom,
174
425000
2000
É curta. E na base,
07:22
this is the repeat sequence for the
175
427000
2000
esta é a sequência de repetição para
07:24
egg case, or tubuliform silk protein,
176
429000
2000
o estojo de ovos, ou proteína de seda tubuliforme,
07:26
for the exact same spider. And you can see
177
431000
3000
para exatamente a mesma aranha. E você pode observar
07:29
how dramatically different
178
434000
2000
quão diferentes
07:31
these silk proteins are -- so this is
179
436000
3000
são essas proteínas de seda -- bem, este é
07:34
sort of the beauty of the diversification
180
439000
2000
um tipo de beleza da diversificação
07:36
of the spider silk gene family.
181
441000
2000
da família de genes da seda de aranha.
07:38
You can see that the repeat units differ
182
443000
2000
Você pode ver que as unidades de repetição diferem
07:40
in length. They also differ in sequence.
183
445000
2000
em comprimento. Elas também diferem na sequência.
07:42
So I've colored in the glycines again
184
447000
2000
Assim, colori novamente as glicinas
07:44
in green, alanine in red, and the serines,
185
449000
3000
em verde, alaninas em vermelho e serinas,
07:47
the letter S, in purple. And you can see
186
452000
3000
a letra S, em roxo. E você pode ver
07:50
that the top repeat unit can be explained
187
455000
2000
que a unidade de repetição no topo pode ser explicada
07:52
almost entirely by green and red,
188
457000
3000
quase inteiramente por verde e vermelho,
07:55
and the bottom repeat unit has
189
460000
2000
e a unidade de repetição na base tem
07:57
a substantial amount of purple.
190
462000
2000
uma quantia substancial de roxo.
07:59
What silk biologists do is we try to relate
191
464000
3000
O que os biólogos da seda fazem é tentarmos relacionar
08:02
these sequences, these amino acid
192
467000
2000
essas sequências, essas sequências de
08:04
sequences, to the mechanical properties
193
469000
2000
aminoácidos a propriedades mecânicas
08:06
of the silk fibers.
194
471000
2000
das fibras de seda.
08:08
Now, it's really convenient that spiders use their silk
195
473000
3000
Bem, é muito conveniente que as aranhas usem sua seda
08:11
completely outside their body.
196
476000
2000
completamente fora de seu corpo.
08:13
This makes testing spider silk really, really
197
478000
2000
Isso torna o testar a seda da aranha muito, muito
08:15
easy to do in the laboratory, because
198
480000
2000
fácil de fazer no laboratório, porque
08:17
we're actually, you know, testing it in air
199
482000
3000
estamos, na verdade, você sabe, testando-a no ar,
08:20
that's exactly the environment that
200
485000
2000
que é exatamente o ambiente em que
08:22
spiders are using their silk proteins.
201
487000
2000
as aranhas estão usando suas proteínas de seda.
08:24
So this makes quantifying silk properties by
202
489000
2000
Desta forma isso faz com que a quantificação das propriedades da seda por
08:26
methods such as tensile testing, which is
203
491000
2000
métodos como testes de tensão, que é
08:28
basically, you know, tugging on one end
204
493000
2000
basicamente, vocês sabem, puxar uma ponta
08:30
of the fiber, very amenable.
205
495000
3000
da fibra, muito levemente.
08:33
Here are stress-strain curves
206
498000
3000
Aqui estão as curvas de estresse de distensão
08:36
generated by tensile testing
207
501000
2000
geradas pelo teste de tensão de
08:38
five fibers made by the same spider.
208
503000
3000
cinco fibras produzidas pela mesma aranha.
08:41
So what you can see here is that
209
506000
3000
Assim, o que você pode ver aqui é que
08:44
the five fibers have different behaviors.
210
509000
3000
as cinco fibras têm diferentes comportamentos.
08:47
Specifically, if you look on the vertical axis,
211
512000
2000
Especificamente, se você observa o eixo vertical,
08:49
that's stress. If you look at the maximum
212
514000
3000
isso é estresse. Se você atenta para o valor máximo
08:52
stress value for each of these fibers,
213
517000
2000
de estresse para cada uma dessas fibras,
08:54
you can see that there's a lot of variation,
214
519000
3000
você pode ver que há muita variação,
08:57
and in fact dragline, or major ampullate silk,
215
522000
3000
e, de fato, o fio de segurança, ou a seda ampuliforme maior,
09:00
is the strongest of these fibers.
216
525000
2000
é a mais forte dessas fibras.
09:02
We think that's because the dragline silk,
217
527000
3000
Pensamos que é porque a seda do fio de segurança,
09:05
which is used to make the frame and radii
218
530000
3000
que é usada para fazer a estrutura e os raios
09:08
for a web, needs to be very strong.
219
533000
2000
da teia, precisa ser muito forte.
09:10
On the other hand, if you were to look at
220
535000
2000
Por outro lado, se você observar a
09:12
strain -- this is how much a fiber can be
221
537000
2000
distensão -- isso é o quanto uma fibra pode ser
09:14
extended -- if you look at the maximum value
222
539000
2000
estendida -- se você observa o valor máximo
09:16
here, again, there's a lot of variation
223
541000
3000
aqui, novamente, há muita variação
09:19
and the clear winner is flagelliform,
224
544000
2000
e a vencedora absoluta é a flageliforme,
09:21
or the capture spiral filament.
225
546000
2000
ou o filamento espiral de captura.
09:23
In fact, this flagelliform fiber can
226
548000
2000
Na verdade, esta fibra flageliforme pode
09:25
actually stretch over twice its original length.
227
550000
4000
realmente esticar até duas vezes seu comprimento original.
09:29
So silk fibers vary in their strength
228
554000
3000
Assim, as fibras de seda variam tanto na sua resistência
09:32
and also their extensibility.
229
557000
2000
quanto na sua extensibilidade.
09:34
In the case of the capture spiral,
230
559000
2000
No caso da espiral de captura,
09:36
it needs to be so stretchy to absorb
231
561000
2000
ela precisa ser tão elástica para absorver
09:38
the impact of flying prey.
232
563000
2000
o impacto da presa voadora.
09:40
If it wasn't able to stretch so much, then
233
565000
2000
Se ela não pudesse esticar-se tanto, então,
09:42
basically when an insect hit the web,
234
567000
2000
basicamente, quando um inseto atingisse a teia,
09:44
it would just trampoline right off of it.
235
569000
2000
ele seria lançado exatamente fora dela.
09:46
So if the web was made entirely out of
236
571000
2000
Portanto, se a rede fosse inteiramente feita da
09:48
dragline silk, an insect is very likely to just
237
573000
3000
seda do fio de segurança, é provável que o inseto
09:51
bounce right off. But by having really, really
238
576000
2000
quicasse fora. Mas porque tem uma espiral de captura
09:53
stretchy capture spiral silk, the web is actually
239
578000
2000
muito, muito elástica, a teia de fato é
09:55
able to absorb the impact
240
580000
2000
capaz de absorver o impacto
09:57
of that intercepted prey.
241
582000
3000
dessa presa interceptada.
10:00
There's quite a bit of variation within
242
585000
2000
Há alguma variação dentro
10:02
the fibers that an individual spider can make.
243
587000
3000
das fibras que uma única aranha pode produzir.
10:05
We call that the tool kit of a spider.
244
590000
3000
Chamamos a isso de caixa de ferramentas de uma aranha.
10:08
That's what the spider has
245
593000
2000
É por isso que a aranha tem
10:10
to interact with their environment.
246
595000
2000
que interagir com seu meio ambiente.
10:12
But how about variation among spider
247
597000
2000
E as variações entre as espécies de
10:14
species, so looking at one type of silk
248
599000
2000
aranhas, observar um tipo de seda
10:16
and looking at different species of spiders?
249
601000
3000
e observar diferentes espécies de aranhas?
10:19
This is an area that's largely unexplored
250
604000
2000
Essa é uma área que não é amplamente explorada,
10:21
but here's a little bit of data I can show you.
251
606000
4000
mas aqui estão alguns dados que posso mostrar-lhes.
10:25
This is the comparison of the toughness
252
610000
2000
Esta é a comparação da resistência
10:27
of the dragline spilk spun
253
612000
2000
da seda do fio de segurança produzido
10:29
by 21 species of spiders.
254
614000
2000
por 21 espécies de aranhas.
10:31
Some of them are orb-weaving spiders and
255
616000
2000
Algumas delas são aranhas com teias orbiculares e
10:33
some of them are non-orb-weaving spiders.
256
618000
3000
algumas delas são aranhas com teias não orbiculares.
10:36
It's been hypothesized that
257
621000
2000
Há a hipótese de que
10:38
orb-weaving spiders, like this argiope here,
258
623000
3000
aranhas com teias orbiculares, como esta argiope aqui,
10:41
should have the toughest dragline silks
259
626000
2000
teriam as sedas do fio de segurança mais resistentes
10:43
because they must intercept flying prey.
260
628000
3000
porque devem interceptar presas que voam.
10:46
What you see here on this toughness graph
261
631000
3000
O que você vê aqui nesse gráfico de resistência
10:49
is the higher the black dot is on the graph,
262
634000
2000
é que quanto mais alto o ponto negro no gráfico,
10:51
the higher the toughness.
263
636000
2000
maior a resistência.
10:53
The 21 species are indicated here by this
264
638000
3000
As 21 espécies estão indicadas aqui por esta
10:56
phylogeny, this evolutionary tree, that shows
265
641000
3000
filogenia, essa árvore evolucionária, que mostra
10:59
their genetic relationships, and I've colored
266
644000
2000
as relações genéticas delas, e colori
11:01
in yellow the orb-web-weaving spiders.
267
646000
3000
em amarelo as aranhas que tecem teias orbiculares.
11:04
If you look right here at the two red arrows,
268
649000
3000
Se você olhar exatamente aqui nessas duas flechas vermelhas,
11:07
they point to the toughness values
269
652000
3000
elas indicam os valores de resistência
11:10
for the draglines of nephila clavipes and
270
655000
2000
para os fios de segurança da nephila clavipes e
11:12
araneus diadematus.
271
657000
2000
da araneus diadematus.
11:14
These are the two species of spiders
272
659000
2000
Estas são as duas espécies de aranhas
11:16
for which the vast majority of time and money
273
661000
3000
para as quais se destina a maior parte do tempo e do dinheiro
11:19
on synthetic spider silk research has been
274
664000
3000
empregados na pesquisa de seda de aranha sintética
11:22
to replicate their dragline silk proteins.
275
667000
3000
para replicar as proteínas de seus fios de segurança.
11:25
Yet, their draglines are not the toughest.
276
670000
4000
Entretanto, seus fios de segurança não são os mais resistentes.
11:29
In fact, the toughest dragline in this survey
277
674000
3000
Na verdade, o fio de segurança mais resistente nesta pesquisa
11:32
is this one right here in this white region,
278
677000
3000
é este, exatamente aqui nessa região branca,
11:35
a non orb-web-weaving spider.
279
680000
2000
uma aranha que tece teia não orbicular.
11:37
This is the dragline spun by scytodes,
280
682000
2000
Este é o fio de segurança tecido pela scytodes,
11:39
the spitting spider.
281
684000
2000
a aranha cuspideira.
11:41
Scytodes doesn't use a web at all
282
686000
3000
A scytodes não usa a teia
11:44
to catch prey. Instead, scytodes
283
689000
2000
para apanhar presas. Ao contrário, a scytodes
11:46
sort of lurks around and waits for prey
284
691000
3000
meio que espreita e espera pela presa
11:49
to get close to it, and then immobilizes prey
285
694000
3000
para chegar perto dela, então, imobiliza a presa,
11:52
by spraying a silk-like venom onto that insect.
286
697000
4000
espalhando um veneno parecido com seda nesse inseto.
11:56
Think of hunting with silly string.
287
701000
3000
Pense em caçar com um corda de seda.
11:59
That's how scytodes forages.
288
704000
3000
É assim que a scytodes se abastece.
12:02
We don't really know why scytodes
289
707000
2000
Nós realmente não sabemos por que a scytodes
12:04
needs such a tough dragline,
290
709000
3000
precisa de um fio de segurança tão resistente,
12:07
but it's unexpected results like this that make
291
712000
3000
mas são resultados inesperados como este que fazem
12:10
bio-prospecting so exciting and worthwhile.
292
715000
4000
a bioprospecção tão entusiasmante e valiosa.
12:14
It frees us from the constraints
293
719000
2000
Ela nos libera das limitações
12:16
of our imagination.
294
721000
2000
de nossa imaginação.
12:18
Now I'm going to mark on
295
723000
2000
Agora vou marcar
12:20
the toughness values for nylon fiber,
296
725000
3000
os valores de resistência para a fibra de náilon,
12:23
bombyx -- or domesticated silkworm silk --
297
728000
3000
bômbix -- ou seda do bicho-da-seda cultivado --
12:26
wool, Kevlar, and carbon fibers.
298
731000
3000
lã, Kevlar e fibras de carbono.
12:29
And what you can see is that nearly
299
734000
2000
E você pode ver que quase
12:31
all the spider draglines surpass them.
300
736000
2000
todos os fios de segurança das aranhas ultrapassam-nos.
12:33
It's the combination of strength, extensibility
301
738000
4000
É a combinação de força, extensibilidade
12:37
and toughness that makes spider silk so
302
742000
3000
e resistência que torna a seda da aranha tão
12:40
special, and that has attracted the attention
303
745000
3000
especial, e tem atraído a atenção
12:43
of biomimeticists, so people that turn
304
748000
3000
de biomimetistas, pessoas que se voltam
12:46
to nature to try to find new solutions.
305
751000
3000
para a natureza na tentativa de encontrar novas soluções.
12:49
And the strength, extensibility and toughness
306
754000
3000
E a força, extensibilidade e resistência
12:52
of spider silks combined with the fact that
307
757000
3000
das sedas da aranha combinadas com o fato de que
12:55
silks do not elicit an immune response,
308
760000
3000
sedas não provocam uma resposta imunológica,
12:58
have attracted a lot of interest in the use
309
763000
3000
atraíram muito o interesse no uso
13:01
of spider silks in biomedical applications,
310
766000
2000
das sedas de aranha em aplicações biomédicas,
13:03
for example, as a component of
311
768000
2000
por exemplo, como um componente de
13:05
artificial tendons, for serving as
312
770000
3000
tendões artificiais, para servir de
13:08
guides to regrow nerves, and for
313
773000
4000
guias na recuperação de nervos, e como
13:12
scaffolds for tissue growth.
314
777000
3000
armações para o crescimento de tecido.
13:15
Spider silks also have a lot of potential
315
780000
3000
As sedas das aranhas também têm muito potencial
13:18
for their anti-ballistic capabilities.
316
783000
2000
por suas propriedades antibalísticas.
13:20
Silks could be incorporated into body
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As sedas poderiam ser incorporadas ao corpo
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and equipment armor that would be more
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e ao equipamento de blindagem que seria mais
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lightweight and flexible
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leve e flexível
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than any armor available today.
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que qualquer blindagem disponível hoje.
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In addition to these biomimetic
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Em acréscimo a essas aplicações
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applications of spider silks,
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biomiméticas das sedas das aranhas,
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personally, I find studying spider silks
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pessoalmente, acho o estudo das sedas das aranhas
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just fascinating in and of itself.
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fascinante por si mesmo.
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I love when I'm in the laboratory,
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4000
Adoro quando estou no laboratório e
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a new spider silk sequence comes in.
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uma nova sequência de seda de aranha aparece.
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That's just the best. (Laughter)
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Isso é o máximo. (Risadas)
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It's like the spiders are sharing
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É como se as aranhas estivessem compartilhando
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an ancient secret with me, and that's why
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um segredo antigo comigo, e é por isso que
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I'm going to spend the rest of my life
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vou passar o resto de minha vida
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studying spider silk.
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estudando seda de aranha.
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The next time you see a spider web,
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Na próxima vez que você vir uma teia de aranha,
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please, pause and look a little closer.
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por favor, pare e olhe de perto.
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You'll be seeing one of the most
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Você estará observando um dos materiais
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high-performance materials known to man.
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de mais alto desempenho que o homem conhece.
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To borrow from the writings
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Tomando emprestado da literatura,
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of a spider named Charlotte,
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de uma aranha chamada Charlotte,
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silk is terrific.
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seda é sensacional.
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Thank you. (Applause)
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Obrigada. (Aplausos)
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(Applause)
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1000
(Aplausos)
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