TED2010
Cheryl Hayashi: The magnificence of spider silk
Cheryl Hayashi: Det fantastiska spindelsilket
Filmed:
Readability: 4.6
889,997 views
Cheryl Hayashi forskar kring spindelsilke, ett av naturens mest högpresterande material. Varje spindelart kan producera upp till 7 olika sorters silke. Hur gör de? Hayashi ger en förklaring på DNA-nivå – och visar oss sedan hur detta superstarka, superflexibla material kan inspirera.
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
Jag är här för att sprida budskapet
00:18
magnificence of spiders
1
3000
2000
om hur fantastiska spindlar är
00:20
and how much we can learn from them.
2
5000
3000
och hur mycket vi kan lära oss av dem.
00:23
Spiders are truly global citizens.
3
8000
2000
Spindlar är verkligen världsmedborgare.
00:25
You can find spiders in nearly
4
10000
2000
Man kan hitta spindlar i stort sett
00:27
every terrestrial habitat.
5
12000
2000
alla jordens olika habitat.
00:29
This red dot marks
6
14000
2000
Den röda pricken är
00:31
the Great Basin of North America,
7
16000
2000
Great Basin i nordamerika,
00:33
and I'm involved with an alpine biodiversity
8
18000
2000
och jag är med i ett projekt om alpinbiologisk mångfald
00:35
project there with some collaborators.
9
20000
2000
i detta område tillsammans med några medarbetare.
00:37
Here's one of our field sites,
10
22000
2000
Här är en av våra fältstationer,
00:39
and just to give you a sense of perspective,
11
24000
2000
och, för att ge er lite perspektiv,
00:41
this little blue smudge here,
12
26000
2000
den lilla blå fläcken där,
00:43
that's one of my collaborators.
13
28000
2000
det är en av mina medarbetare.
00:45
This is a rugged and barren landscape,
14
30000
3000
Detta är ett klippigt och kargt landskap
00:48
yet there are quite a few spiders here.
15
33000
2000
ändå finns här en hel del spindlar.
00:50
Turning rocks over revealed this crab spider
16
35000
4000
Vi vände på några stenar och så hittade vi den här krabbspindeln
00:54
grappling with a beetle.
17
39000
2000
kämpandes med en skalbagge.
00:56
Spiders are not just everywhere,
18
41000
3000
Spindlar finns inte bara överallt
00:59
but they're extremely diverse.
19
44000
2000
de är också otroligt varierande.
01:01
There are over 40,000 described species
20
46000
3000
Det finns över 40.000 kända arter
01:04
of spiders.
21
49000
1000
spindlar.
01:05
To put that number into perspective,
22
50000
2000
För att sätta den siffran i perspektiv,
01:07
here's a graph comparing the 40,000
23
52000
2000
här är ett diagramm som jämför de 40.000
01:09
species of spiders
24
54000
2000
arterna spindlar
01:11
to the 400 species of primates.
25
56000
2000
med de 400 arterna primater.
01:13
There are two orders of magnitude more
26
58000
2000
Det finns alltså 100 gånger fler
01:15
spiders than primates.
27
60000
2000
spindelarter än primater.
01:17
Spiders are also extremely old.
28
62000
4000
Spindlar är också extremt gamla.
01:21
On the bottom here,
29
66000
2000
Nedtill här,
01:23
this is the geologic timescale,
30
68000
2000
detta är en geologisk tidsskala
01:25
and the numbers on it indicate millions
31
70000
2000
och siffrorna anger antal miljoner år
01:27
of years from the present, so the zero here,
32
72000
2000
från nutid, så nollan här
01:29
that would be today.
33
74000
2000
är idag.
01:31
So what this figure shows is that spiders
34
76000
3000
Vad den här bilden visar är att spindlar
01:34
date back to almost 380 million years.
35
79000
4000
har funnits i nästan 380 miljoner år.
01:38
To put that into perspective, this red
36
83000
2000
För att sätta det i perspektiv, det röda
01:40
vertical bar here marks the divergence time
37
85000
3000
lodräta strecket här täcker tidperioden
01:43
of humans from chimpanzees,
38
88000
3000
för människans utveckling från chimpansen
01:46
a mere seven million years ago.
39
91000
3000
för blott sju miljoner år sedan.
01:49
All spiders make silk
40
94000
2000
Alla spindlar producerar silke
01:51
at some point in their life.
41
96000
2000
vid någon punkt i sina liv.
01:53
Most spiders use copious amounts of silk,
42
98000
3000
De flesta spindlar använder sig av stora mängder silke
01:56
and silk is essential to their survival
43
101000
2000
och silket spelar en ytterst viktig roll i deras överlevnad
01:58
and reproduction.
44
103000
2000
och förökning.
02:00
Even fossil spiders can make silk,
45
105000
2000
Till och med spindelfossiler kan producera silke
02:02
as we can see from this impression of
46
107000
2000
vilket vi kan se på det här avtrycket av
02:04
a spinneret on this fossil spider.
47
109000
3000
en spinnvårta på den här spindelfossilen.
02:07
So this means that both spiders
48
112000
2000
Detta betyder alltså att både spindlar
02:09
and spider silk have been around
49
114000
2000
och spindelsilke har funnits
02:11
for 380 million years.
50
116000
4000
i 380 miljoner år.
02:16
It doesn't take long from working with spiders
51
121000
3000
Man behöver inte jobba länge med spindlar
02:19
to start noticing how essential silk is
52
124000
3000
för att lägga märke till hur oumbärligt silket är
02:22
to just about every aspect of their life.
53
127000
3000
i så gott som varje aspekt av deras liv.
02:25
Spiders use silk for many purposes, including
54
130000
3000
Spindlar använder silke för många olika ändamål, till
02:28
the trailing safety dragline,
55
133000
2000
den efterhängande ankartråden
02:30
wrapping eggs for reproduction,
56
135000
3000
för att slå in ägg vid förökning,
02:33
protective retreats
57
138000
2000
att skydda sig
02:35
and catching prey.
58
140000
2000
och för att fånga byte.
02:37
There are many kinds of spider silk.
59
142000
2000
Det finns många typer av spindelsilke.
02:39
For example, this garden spider can make
60
144000
3000
Den här trädgårdsspindeln kan till exempel
02:42
seven different kinds of silks.
61
147000
2000
producera 7 olika sorters silke.
02:44
When you look at this orb web, you're actually
62
149000
2000
När ni tittar på den det här runda nätet
02:46
seeing many types of silk fibers.
63
151000
3000
ser ni i själva verket många sorters silkesfibrer.
02:49
The frame and radii of this web
64
154000
2000
Ramen och radierna i det här nätet
02:51
is made up of one type of silk,
65
156000
3000
utgörs av en sorts silke,
02:54
while the capture spiral is a composite
66
159000
2000
medan fångstspiralen utgörs av en komposit
02:56
of two different silks:
67
161000
2000
av två olika sorter silke:
02:58
the filament and the sticky droplet.
68
163000
3000
filamentet och den klibbiga lilla droppen.
03:01
How does an individual spider
69
166000
3000
Hur kan en enda spindel
03:04
make so many kinds of silk?
70
169000
3000
producera så många sorter silke?
03:07
To answer that, you have to look a lot closer
71
172000
2000
För att kunna svara på det måste man ta en närmare titt
03:09
at the spinneret region of a spider.
72
174000
2000
på spindelns spinnvårta.
03:11
So silk comes out of the spinnerets, and for
73
176000
2000
Silket kommer alltså ur spinnvårtorna, och för
03:13
those of us spider silk biologists, this is what
74
178000
2000
oss biologer som sysslar med spindelsilke, så är detta
03:15
we call the "business end" of the spider. (Laughter)
75
180000
2000
det vi kallar spindelns "business"-sida. (Skratt)
03:17
We spend long days ...
76
182000
2000
Vi spenderar långa dagar...
03:19
Hey! Don't laugh. That's my life.
77
184000
2000
Skratta inte. Detta är mitt liv.
03:21
(Laughter)
78
186000
2000
(Skratt)
03:23
We spend long days and nights
79
188000
2000
Vi spenderar långa dagar och nätter
03:25
staring at this part of the spider.
80
190000
3000
med att stirra på den här delen av spindeln.
03:28
And this is what we see.
81
193000
2000
Och detta är vad vi ser.
03:30
You can see multiple fibers
82
195000
2000
Man kan se flera fibrer
03:32
coming out of the spinnerets, because
83
197000
3000
komma ifrån vårtorna, eftersom
03:35
each spinneret has many spigots on it.
84
200000
3000
varje vårta har flera små tappar på sig.
03:38
Each of these silk fibers exits from the spigot,
85
203000
3000
Varje silkesfiber kommer ur en sådan tapp
03:41
and if you were to trace the fiber back
86
206000
2000
och om man skulle följa fibertråden
03:43
into the spider, what you would find is that
87
208000
3000
in i spindeln, så ser man att
03:46
each spigot connects to its own individual
88
211000
2000
varje tapp har sin egen individuella
03:48
silk gland. A silk gland kind of looks like a sac
89
213000
3000
silkeskörtel. En silkeskörtel ser ut lite som en säck
03:51
with a lot of silk proteins stuck inside.
90
216000
3000
med en massa silkesproteiner i.
03:54
So if you ever have the opportunity to dissect
91
219000
2000
Så om ni någon gång får möjlighet att dissekera
03:56
an orb-web-weaving spider,
92
221000
2000
en spindel som spinner runda nät,
03:58
and I hope you do,
93
223000
2000
och det hoppas jag att ni får,
04:00
what you would find is a bounty
94
225000
3000
så kommer ni hitta en massa
04:03
of beautiful, translucent silk glands.
95
228000
3000
vackra, halvgenomskinliga silkeskörtlar.
04:06
Inside each spider, there are hundreds
96
231000
2000
Inuti varje spindel finns hundratals
04:08
of silk glands, sometimes thousands.
97
233000
3000
silkeskörtlar, ibland tusentals.
04:11
These can be grouped into seven categories.
98
236000
3000
Dessa kan grupperas i sju kategorier.
04:14
They differ by size, shape,
99
239000
2000
De skiljer sig åt vad gäller storlek, form,
04:16
and sometimes even color.
100
241000
2000
och ibland även färg.
04:18
In an orb-web-weaving spider,
101
243000
2000
I en spindel som spinner runda nät
04:20
you can find seven types of silk glands,
102
245000
2000
hittar man sju olika typer av silkeskörtlar
04:22
and what I have depicted here in this picture,
103
247000
2000
och det som jag visar på den här bilden
04:24
let's start at the one o'clock position,
104
249000
3000
om man börjar klockan 1,
04:27
there's tubuliform silk glands, which are used
105
252000
2000
är tubformade silkeskörtlar, vilka
04:29
to make the outer silk of an egg sac.
106
254000
2000
används för att det yttre silket på en äggsäck.
04:31
There's the aggregate and flagelliform silk
107
256000
2000
Här är silket för dropparna och de flagellumliknande
04:33
glands which combine to make the sticky
108
258000
2000
silkeskörtlarna som kombineras för att skapa den klibbiga
04:35
capture spiral of an orb web.
109
260000
3000
fångstspiralen i ett nät.
04:38
Pyriform silk glands make the attachment
110
263000
2000
De pyriforma silkeskörtlarna skapar
04:40
cement -- that's the silk that's used to adhere
111
265000
3000
fästfundamentet – alltså silket som används för att fästa
04:43
silk lines to a substrate.
112
268000
3000
silkestrådar på fästytan.
04:46
There's also aciniform silk,
113
271000
2000
Det finns också aciniformt silke
04:48
which is used to wrap prey.
114
273000
2000
vilket används för att linda in byten.
04:50
Minor ampullate silk is used in web construction.
115
275000
2000
Litet ampullsilke används vid nätkonstruktion.
04:52
And the most studied silk line
116
277000
2000
Och det mest studerade silket
04:54
of them all: major ampullate silk.
117
279000
2000
av dem alla: det större ampullsilket.
04:56
This is the silk that's used to make the frame
118
281000
2000
Det är silket som används för att göra ramen
04:58
and radii of an orb web, and also
119
283000
3000
och radierna i nätet, men används också
05:01
the safety trailing dragline.
120
286000
3000
till ankartråden.
05:04
But what, exactly, is spider silk?
121
289000
3000
Men vad är spindelsilke mer exakt?
05:08
Spider silk is almost entirely protein.
122
293000
3000
Spindelsilke består nästan helt och hållet av proteiner.
05:11
Nearly all of these proteins can be explained
123
296000
2000
Nästan alla av dessa proteiner kan förklaras
05:13
by a single gene family,
124
298000
3000
av en enda genfamilj,
05:16
so this means that the diversity of silk types
125
301000
2000
så det betyder att alla de olika typer av silke
05:18
we see today is encoded by one gene family,
126
303000
5000
vi ser idag är kodade i en enda genfamilj,
05:23
so presumably the original spider ancestor
127
308000
3000
så förmodligen producerade spindelförfadern
05:26
made one kind of silk,
128
311000
2000
en sorts silke,
05:28
and over the last 380 million years,
129
313000
3000
och under de senaste 380 miljoner åren
05:31
that one silk gene has duplicated
130
316000
3000
har den silkesgenen fördubblats
05:34
and then diverged, specialized,
131
319000
3000
och sedan förgrenats, specialiserats
05:37
over and over and over again, to get
132
322000
3000
om och om igen för att få
05:40
the large variety of flavors of spider silks
133
325000
2000
den stora variation av olika sorters silke
05:42
that we have today.
134
327000
3000
vi ser idag.
05:45
There are several features that all these silks
135
330000
2000
Det finns flera egenskaper som alla de här silkestyperna
05:47
have in common. They all have a common
136
332000
2000
har gemensamt. De har alla en gemensam
05:49
design, such as they're all very long --
137
334000
2000
design, som till exempel att de alla är väldigt långa –
05:51
they're sort of outlandishly long
138
336000
3000
de är faktiskt besynnerligt långa
05:54
compared to other proteins.
139
339000
2000
jämfört med andra proteiener.
05:56
They're very repetitive, and they're very rich
140
341000
3000
De är väldigt repetitiva och mycket rika
05:59
in the amino acids glycine and alanine.
141
344000
3000
på aminosyrorna glycin och alanin.
06:02
To give you an idea of what
142
347000
2000
För att ge er en bild av hur
06:04
a spider silk protein looks like,
143
349000
2000
ett spindelsilkesprotein ser ut;
06:06
this is a dragline silk protein,
144
351000
2000
detta är ett ankartrådssprotein,
06:08
it's just a portion of it,
145
353000
2000
det är bara en bit av det,
06:10
from the black widow spider.
146
355000
2000
från "Svarta änkan".
06:12
This is the kind of sequence that I love
147
357000
2000
Detta är den sortens sekvens jag älskar
06:14
looking at day and night. (Laughter)
148
359000
3000
att titta på dag och natt. (Skratt)
06:17
So what you're seeing here is the one letter
149
362000
2000
Det ni ser här är enbokstavsförkortningarna
06:19
abbreviation for amino acids, and I've colored
150
364000
2000
för de olika aminosyrorna, och jag har färgat
06:21
in the glycines with green,
151
366000
2000
glycinet grönt
06:23
and the alanines in red, and so
152
368000
2000
och alaninet rött och som ni kan se
06:25
you can see it's just a lot of G's and A's.
153
370000
3000
är det bara en massa G:n och A:n.
06:28
You can also see that there's a lot of short
154
373000
3000
Ni kan också se att det är fullt med små korta
06:31
sequence motifs that repeat over and over
155
376000
3000
sekvensmotiv som återupprepas
06:34
and over again, so for example there's a lot of
156
379000
2000
om och om igen, till exempel finns det en massa
06:36
what we call polyalanines, or iterated A's,
157
381000
3000
av det vi kallar polyalaniner, eller upprepade A:n,
06:39
AAAAA. There's GGQ. There's GGY.
158
384000
4000
AAAA. Där är GGQ. Där är GGY.
06:43
You can think of these short motifs
159
388000
2000
Man kan se dessa små motiv,
06:45
that repeat over and over again as words,
160
390000
3000
som upprepas om och om igen, som ord
06:48
and these words occur in sentences.
161
393000
3000
och dessa ord ingår i meningar.
06:51
So for example this would be one sentence,
162
396000
3000
Detta, till exempel, skulle alltså vara en mening,
06:54
and you would get this sort of green region
163
399000
2000
och man skulle få den här typen av gröna områden
06:56
and the red polyalanine, that repeats
164
401000
2000
och det röda polyalaninet, som upprepas
06:58
over and over and over again,
165
403000
2000
om och om och om igen,
07:00
and you can have that hundreds and
166
405000
2000
och man kan ha detta hundratals
07:02
hundreds and hundreds of times within
167
407000
2000
och åter hundratals gånger i
07:04
an individual silk molecule.
168
409000
2000
en enda silkesmolekyl.
07:06
Silks made by the same spider can have
169
411000
2000
Olika silkessorter från en och samma spindel
07:08
dramatically different repeat sequences.
170
413000
3000
kan ha väldigt olika upprepningsmönster.
07:11
At the top of the screen, you're seeing
171
416000
3000
Längst upp på skärmen ser ni
07:14
the repeat unit from the dragline silk
172
419000
3000
en repetition från ankartrådsilket
07:17
of a garden argiope spider.
173
422000
3000
från en trädgårdsspindel av släktet Argiope.
07:20
It's short. And on the bottom,
174
425000
2000
Den är kort. Och nertill
07:22
this is the repeat sequence for the
175
427000
2000
är repetitionssekvensen för
07:24
egg case, or tubuliform silk protein,
176
429000
2000
äggsäcken, eller det tubformade silkesproteinet
07:26
for the exact same spider. And you can see
177
431000
3000
från exakt samma spindel. Och ni kan se
07:29
how dramatically different
178
434000
2000
hur otroligt olika
07:31
these silk proteins are -- so this is
179
436000
3000
dessa silkesprotein är – det är detta
07:34
sort of the beauty of the diversification
180
439000
2000
som är skönheten med
07:36
of the spider silk gene family.
181
441000
2000
silkesgenfamiljens diversifikation.
07:38
You can see that the repeat units differ
182
443000
2000
Man kan se hur repetitionerna skiljer sig
07:40
in length. They also differ in sequence.
183
445000
2000
i längd. De skiljer sig också i sekvens.
07:42
So I've colored in the glycines again
184
447000
2000
Även här har jag färgat glycinet
07:44
in green, alanine in red, and the serines,
185
449000
3000
grönt, alaninet rött och serinet,
07:47
the letter S, in purple. And you can see
186
452000
3000
bokstaven S, i lila. Och ni kan se
07:50
that the top repeat unit can be explained
187
455000
2000
att repetitionen ovantill kan beskrivas nästan
07:52
almost entirely by green and red,
188
457000
3000
helt och hållet med grönt och rött,
07:55
and the bottom repeat unit has
189
460000
2000
och att repetitionen nedtill
07:57
a substantial amount of purple.
190
462000
2000
har en betydande del lila.
07:59
What silk biologists do is we try to relate
191
464000
3000
Vad vi silkesbiologer försöker göra är att
08:02
these sequences, these amino acid
192
467000
2000
knyta dessa sekvenser, dessa sekvenser
08:04
sequences, to the mechanical properties
193
469000
2000
av aminosyror, till de mekaniska egenskaperna
08:06
of the silk fibers.
194
471000
2000
hos silkesfibrerna.
08:08
Now, it's really convenient that spiders use their silk
195
473000
3000
Det är synnerligen praktiskt att spindlar använder sitt silke
08:11
completely outside their body.
196
476000
2000
nästan uteslutande utanför sin kropp.
08:13
This makes testing spider silk really, really
197
478000
2000
Detta gör det mycket enkelt att testa spindelsilke
08:15
easy to do in the laboratory, because
198
480000
2000
i labbet, eftersom
08:17
we're actually, you know, testing it in air
199
482000
3000
vi då faktiskt testar det i luften,
08:20
that's exactly the environment that
200
485000
2000
alltså samma miljö
08:22
spiders are using their silk proteins.
201
487000
2000
som spindlarna själva använder sina silkesproteiner i.
08:24
So this makes quantifying silk properties by
202
489000
2000
Detta gör det enkelt att kvantifiera silkets egenskaper
08:26
methods such as tensile testing, which is
203
491000
2000
med metoder som testar draghållfastheten
08:28
basically, you know, tugging on one end
204
493000
2000
vilket ungefär går ut på att dra i ena änden
08:30
of the fiber, very amenable.
205
495000
3000
på fibern.
08:33
Here are stress-strain curves
206
498000
3000
Här är kurvorna som visar hållfastheten
08:36
generated by tensile testing
207
501000
2000
som vi fått fram genom att testa draghållfastheten
08:38
five fibers made by the same spider.
208
503000
3000
på fem olika fibrer från samma spindel.
08:41
So what you can see here is that
209
506000
3000
Det ni kan se här är att
08:44
the five fibers have different behaviors.
210
509000
3000
de fem fibrerna beter sig på olika sätt.
08:47
Specifically, if you look on the vertical axis,
211
512000
2000
Speciellt om ni tittar på den vertikala axeln,
08:49
that's stress. If you look at the maximum
212
514000
3000
den för spänning. Om ni tittar på det maximala
08:52
stress value for each of these fibers,
213
517000
2000
värdet för spänning för de olika fibrerna
08:54
you can see that there's a lot of variation,
214
519000
3000
så ser ni att det är stor variation,
08:57
and in fact dragline, or major ampullate silk,
215
522000
3000
och att ankartråden, eller storampull-silket
09:00
is the strongest of these fibers.
216
525000
2000
är den starkaste av dessa fibrer.
09:02
We think that's because the dragline silk,
217
527000
3000
Vi tror att detta beror på att ankartrådsilket,
09:05
which is used to make the frame and radii
218
530000
3000
vilket används för att göra ramen och radierna
09:08
for a web, needs to be very strong.
219
533000
2000
i nätet, behöver vara mycket starkt.
09:10
On the other hand, if you were to look at
220
535000
2000
Om man, å andra sidan, tittar på
09:12
strain -- this is how much a fiber can be
221
537000
2000
töjbarheten – detta är hur mycket en fiber
09:14
extended -- if you look at the maximum value
222
539000
2000
kan sträckas ut – om man tittar på det maximala värdet
09:16
here, again, there's a lot of variation
223
541000
3000
kan man även här se en stor variation
09:19
and the clear winner is flagelliform,
224
544000
2000
och den tydliga vinnaren är den flagellumformade fibern,
09:21
or the capture spiral filament.
225
546000
2000
eller fångstspiralens filament.
09:23
In fact, this flagelliform fiber can
226
548000
2000
Denna flagellumformade fiber kan i själva verket
09:25
actually stretch over twice its original length.
227
550000
4000
sträckas ut till två gånger sin utgångslängd.
09:29
So silk fibers vary in their strength
228
554000
3000
Silkesfibrer varierar alltså i styrka
09:32
and also their extensibility.
229
557000
2000
men också i töjbarhet.
09:34
In the case of the capture spiral,
230
559000
2000
Vad gäller fångstspiralen
09:36
it needs to be so stretchy to absorb
231
561000
2000
så måste den vara töjbar för att klara av
09:38
the impact of flying prey.
232
563000
2000
stöten av flygande byten.
09:40
If it wasn't able to stretch so much, then
233
565000
2000
Om det inte var så töjbart så skulle
09:42
basically when an insect hit the web,
234
567000
2000
insekter som träffade det bara studsa av igen som
09:44
it would just trampoline right off of it.
235
569000
2000
från en trampolin.
09:46
So if the web was made entirely out of
236
571000
2000
Så om nätet skulle vara gjort av
09:48
dragline silk, an insect is very likely to just
237
573000
3000
ankartrådsilke skulle insekter förmodligen
09:51
bounce right off. But by having really, really
238
576000
2000
bara studsa av igen. Men genom att ha riktigt riktigt
09:53
stretchy capture spiral silk, the web is actually
239
578000
2000
töjbart silke i fångstspiralen kan nätet
09:55
able to absorb the impact
240
580000
2000
absorbera stöten
09:57
of that intercepted prey.
241
582000
3000
från det fångade bytet.
10:00
There's quite a bit of variation within
242
585000
2000
Det finns stor variation mellan
10:02
the fibers that an individual spider can make.
243
587000
3000
de olika fibrer som en enskild spindel kan producera.
10:05
We call that the tool kit of a spider.
244
590000
3000
Vi kallar det spindelns verktygslåda.
10:08
That's what the spider has
245
593000
2000
Den är vad spindeln har
10:10
to interact with their environment.
246
595000
2000
för att kunna interagera med sin omgivning.
10:12
But how about variation among spider
247
597000
2000
Men hur är det med variationen mellan olika
10:14
species, so looking at one type of silk
248
599000
2000
spindelarter, om man alltså tittar på en sorts silke
10:16
and looking at different species of spiders?
249
601000
3000
hos olika spindelarter?
10:19
This is an area that's largely unexplored
250
604000
2000
Detta är ett till stor del outforskat område
10:21
but here's a little bit of data I can show you.
251
606000
4000
men här är lite data som jag kan visa er.
10:25
This is the comparison of the toughness
252
610000
2000
Detta är en jämförelse av
10:27
of the dragline spilk spun
253
612000
2000
ankartrådsilkets seghet
10:29
by 21 species of spiders.
254
614000
2000
hos 21 olika spindelarter.
10:31
Some of them are orb-weaving spiders and
255
616000
2000
Vissa av dem är spindlar som spinner runda nät
10:33
some of them are non-orb-weaving spiders.
256
618000
3000
och vissa är spindlar som spinner andra typer av nät.
10:36
It's been hypothesized that
257
621000
2000
Hypoteser har lagts fram att
10:38
orb-weaving spiders, like this argiope here,
258
623000
3000
de spindlar som spinner runda nät, som denna Argiope-spindel,
10:41
should have the toughest dragline silks
259
626000
2000
borde ha det segaste ankartrådsilket,
10:43
because they must intercept flying prey.
260
628000
3000
eftersom de måste fånga flygande byten.
10:46
What you see here on this toughness graph
261
631000
3000
Det ni ser här på det seghetsdiagrammet
10:49
is the higher the black dot is on the graph,
262
634000
2000
är att ju högre den svarta punkten är i diagrammet
10:51
the higher the toughness.
263
636000
2000
desto segare är det.
10:53
The 21 species are indicated here by this
264
638000
3000
De 21 olika arterna har här delats in
10:56
phylogeny, this evolutionary tree, that shows
265
641000
3000
fylogenetiskt, i detta evolutionära träd, som visar
10:59
their genetic relationships, and I've colored
266
644000
2000
deras genetiska släktband och jag har
11:01
in yellow the orb-web-weaving spiders.
267
646000
3000
färgat de spindlar som spinner runda nät i gult.
11:04
If you look right here at the two red arrows,
268
649000
3000
Om ni tittar här till höger på de två röda pilarna,
11:07
they point to the toughness values
269
652000
3000
så pekar de ut seghetsvärdena
11:10
for the draglines of nephila clavipes and
270
655000
2000
för ankartrådarna hos Nephila Clavipes och
11:12
araneus diadematus.
271
657000
2000
Araneus Diadematus.
11:14
These are the two species of spiders
272
659000
2000
Dessa är de två spindelarter
11:16
for which the vast majority of time and money
273
661000
3000
på vilka majoriteten av tid och pengar
11:19
on synthetic spider silk research has been
274
664000
3000
lagts ner på forskning för att få fram syntetiskt spindelsilke
11:22
to replicate their dragline silk proteins.
275
667000
3000
genom att replikera proteinerna i deras draglinjesilke.
11:25
Yet, their draglines are not the toughest.
276
670000
4000
Deras ankartrådar är dock inte de segaste.
11:29
In fact, the toughest dragline in this survey
277
674000
3000
I själva verket var den segaste draglinan i den här undersökningen
11:32
is this one right here in this white region,
278
677000
3000
den här till höger i det här vita området,
11:35
a non orb-web-weaving spider.
279
680000
2000
en spindel som inte spinner runda när.
11:37
This is the dragline spun by scytodes,
280
682000
2000
Det här är ankartråden hos en spindel av släktet scytodes,
11:39
the spitting spider.
281
684000
2000
den spottande spindeln.
11:41
Scytodes doesn't use a web at all
282
686000
3000
Dessa spindlar använder inte nät över huvud taget
11:44
to catch prey. Instead, scytodes
283
689000
2000
för att fånga byte. Istället kryper de liksom omkring
11:46
sort of lurks around and waits for prey
284
691000
3000
och väntar på bytet
11:49
to get close to it, and then immobilizes prey
285
694000
3000
för att komma nära det och sen immobiliserar de bytet
11:52
by spraying a silk-like venom onto that insect.
286
697000
4000
genom att spruta ett silkesliknande gift på insekten.
11:56
Think of hunting with silly string.
287
701000
3000
Ungefär som att jaga med "silly string".
11:59
That's how scytodes forages.
288
704000
3000
Det är så spottspindeln jagar byte.
12:02
We don't really know why scytodes
289
707000
2000
Vi vet egentligen inte varför spottspindlarna
12:04
needs such a tough dragline,
290
709000
3000
behöver en så seg ankartråd
12:07
but it's unexpected results like this that make
291
712000
3000
men det är oväntade resultat som dessa som gör
12:10
bio-prospecting so exciting and worthwhile.
292
715000
4000
bioprospektering så spännande och meningsfullt.
12:14
It frees us from the constraints
293
719000
2000
Det befriar oss från vår fantasis
12:16
of our imagination.
294
721000
2000
begränsningar.
12:18
Now I'm going to mark on
295
723000
2000
Nu lägger jag på
12:20
the toughness values for nylon fiber,
296
725000
3000
seghetsvärdena för nylonfiber,
12:23
bombyx -- or domesticated silkworm silk --
297
728000
3000
bombyx – eller silke från odlade silkesmaskar –
12:26
wool, Kevlar, and carbon fibers.
298
731000
3000
ylle, Kevlar och kolfiber.
12:29
And what you can see is that nearly
299
734000
2000
Och det ni kan se är att nästan
12:31
all the spider draglines surpass them.
300
736000
2000
alla spindelankartrådar överträffar dem.
12:33
It's the combination of strength, extensibility
301
738000
4000
Det är kombinationen av styrka, töjbarhet
12:37
and toughness that makes spider silk so
302
742000
3000
och seghet som gör spindelsilke så
12:40
special, and that has attracted the attention
303
745000
3000
speciellt och det har lockat till sig
12:43
of biomimeticists, so people that turn
304
748000
3000
biomemetiker, alltså människor som
12:46
to nature to try to find new solutions.
305
751000
3000
vänder sig till naturen för att hitta nya lösningar.
12:49
And the strength, extensibility and toughness
306
754000
3000
Och styrkan, töjbarheten och segheten
12:52
of spider silks combined with the fact that
307
757000
3000
hos spindelsilke tillsammans med faktumet
12:55
silks do not elicit an immune response,
308
760000
3000
att silke inte ger immunologiskt utslag
12:58
have attracted a lot of interest in the use
309
763000
3000
har lett till ett intresse för att använda
13:01
of spider silks in biomedical applications,
310
766000
2000
spindelsilke i biomedicinska tillämpningar,
13:03
for example, as a component of
311
768000
2000
till exempel som en komponent
13:05
artificial tendons, for serving as
312
770000
3000
i artificiella senor, för att fungera som
13:08
guides to regrow nerves, and for
313
773000
4000
guider vid nervåterväxt och som
13:12
scaffolds for tissue growth.
314
777000
3000
byggnadsställningar vid vävnadsväxt.
13:15
Spider silks also have a lot of potential
315
780000
3000
Spindelsilke har också stor potential
13:18
for their anti-ballistic capabilities.
316
783000
2000
på grund av dess antiballistiska egenskaper.
13:20
Silks could be incorporated into body
317
785000
2000
Olika silkestyper skulle kunna integreras
13:22
and equipment armor that would be more
318
787000
3000
i kropps- och utrustningsskydd som skulle vara
13:25
lightweight and flexible
319
790000
2000
lättare och mer flexibla
13:27
than any armor available today.
320
792000
3000
än någon skyddsutrustning idag.
13:30
In addition to these biomimetic
321
795000
3000
Utöver dessa biomemetiska
13:33
applications of spider silks,
322
798000
2000
tillämpningar av spindelsilke,
13:35
personally, I find studying spider silks
323
800000
4000
tycker jag personligen att spindelsilke
13:39
just fascinating in and of itself.
324
804000
3000
är fascinerade att studera i sig själv.
13:42
I love when I'm in the laboratory,
325
807000
4000
Jag älskar när jag är i labbet
13:46
a new spider silk sequence comes in.
326
811000
3000
och en ny spindelsilkessekvens kommer in.
13:49
That's just the best. (Laughter)
327
814000
3000
Det är det bästa. (Skratt)
13:52
It's like the spiders are sharing
328
817000
3000
Det är som om att spindlarna delar med sig av
13:55
an ancient secret with me, and that's why
329
820000
2000
en gammal hemlighet med mig och det är därför
13:57
I'm going to spend the rest of my life
330
822000
2000
jag kommer spendera resten av mitt liv
13:59
studying spider silk.
331
824000
2000
med att studera spindelsilke.
14:01
The next time you see a spider web,
332
826000
3000
Nästa gång ni ser ett spindelnät
14:04
please, pause and look a little closer.
333
829000
3000
snälla stanna upp och titta lite närmare.
14:07
You'll be seeing one of the most
334
832000
2000
Ni kommer se ett av de mest
14:09
high-performance materials known to man.
335
834000
3000
högpresterande material vi känner till.
14:12
To borrow from the writings
336
837000
2000
För att låna från böckerna
14:14
of a spider named Charlotte,
337
839000
3000
om en spindel vid namn Charlotte:
14:17
silk is terrific.
338
842000
2000
"Silke är fantastiskt."
14:19
Thank you. (Applause)
339
844000
3000
Tack! (Applåder)
14:22
(Applause)
340
847000
1000
(Applåder)
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