Cheryl Hayashi: The magnificence of spider silk

Cheryl Hayashi: So großartig ist Spinnenseide

158,434 views ・ 2011-12-07

TED


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Übersetzung: Nina Meinzer Lektorat: Alex Boos
00:16
I'm here to spread the word about the
0
16260
2000
Ich bin hier um zu berichten, wie
00:18
magnificence of spiders
1
18260
2000
großartig Spinnen sind
00:20
and how much we can learn from them.
2
20260
3000
und wie viel wir von ihnen lernen können.
00:23
Spiders are truly global citizens.
3
23260
2000
Spinnen sind echte Weltbürger.
00:25
You can find spiders in nearly
4
25260
2000
Man findet Spinnen in nahezu
00:27
every terrestrial habitat.
5
27260
2000
jedem Lebensraum an Land.
00:29
This red dot marks
6
29260
2000
Dieser rote Punkt markiert
00:31
the Great Basin of North America,
7
31260
2000
das Große Nordamerikanische Becken
00:33
and I'm involved with an alpine biodiversity
8
33260
2000
und ich gehöre zu einem Projekt zur
00:35
project there with some collaborators.
9
35260
2000
alpinen Biodiversität dort, zusammen mit einigen Kooperationspartnern.
00:37
Here's one of our field sites,
10
37260
2000
Hier ist einer unserer Forschungsplätze,
00:39
and just to give you a sense of perspective,
11
39260
2000
und um Euch einen Eindruck seiner Größe zu vermitteln,
00:41
this little blue smudge here,
12
41260
2000
dieser kleine blaue Fleck hier,
00:43
that's one of my collaborators.
13
43260
2000
das ist einer meiner Mitarbeiter.
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This is a rugged and barren landscape,
14
45260
3000
Dies ist eine felsige und karge Landschaft,
00:48
yet there are quite a few spiders here.
15
48260
2000
trotzdem gibt es hier einige Spinnen.
00:50
Turning rocks over revealed this crab spider
16
50260
4000
Beim Umdrehen von Steinen fand wir diese Krabbenspinne,
00:54
grappling with a beetle.
17
54260
2000
die einen Käfer packt.
00:56
Spiders are not just everywhere,
18
56260
3000
Spinnen gibt es nicht nur überall,
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but they're extremely diverse.
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59260
2000
sie sind auch extrem vielfältig.
01:01
There are over 40,000 described species
20
61260
3000
Es gibt über 40.000 beschriebene Arten
01:04
of spiders.
21
64260
1000
von Spinnen.
01:05
To put that number into perspective,
22
65260
2000
Um diese Zahl einordnen zu können,
01:07
here's a graph comparing the 40,000
23
67260
2000
ist hier eine Grafik, die die 40.000
01:09
species of spiders
24
69260
2000
Spinnenarten
01:11
to the 400 species of primates.
25
71260
2000
mit den 400 Arten von Primaten vergleicht.
01:13
There are two orders of magnitude more
26
73260
2000
Es gibt zwei Größenordnungen mehr
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spiders than primates.
27
75260
2000
Spinnen als Primaten.
01:17
Spiders are also extremely old.
28
77260
4000
Außerdem sind die Spinnen extrem alt.
01:21
On the bottom here,
29
81260
2000
Hier unten,
01:23
this is the geologic timescale,
30
83260
2000
das ist die geologische Zeitskala
01:25
and the numbers on it indicate millions
31
85260
2000
und die Zahlen entsprechen Millionen
01:27
of years from the present, so the zero here,
32
87260
2000
Jahren, gerechnet von der Gegenwart, also diese Null hier
01:29
that would be today.
33
89260
2000
entspricht dem Heute.
01:31
So what this figure shows is that spiders
34
91260
3000
Was dieses Diagramm veranschaulicht, ist dass es Spinnen
01:34
date back to almost 380 million years.
35
94260
4000
seit fast 380 Millionen Jahren gibt.
01:38
To put that into perspective, this red
36
98260
2000
Um einen Vergleich zu haben, diese rote
01:40
vertical bar here marks the divergence time
37
100260
3000
dieser vertikale Balken hier zeigt die Abspaltung
01:43
of humans from chimpanzees,
38
103260
3000
des Menschen vom Schimpansen,
01:46
a mere seven million years ago.
39
106260
3000
vor gerade einmal sieben Millionen Jahren.
01:49
All spiders make silk
40
109260
2000
All Spinnen stellen im Lauf
01:51
at some point in their life.
41
111260
2000
ihres Lebens Seide her.
01:53
Most spiders use copious amounts of silk,
42
113260
3000
Die meisten Spinnen verwenden unglaubliche Mengen an Seide,
01:56
and silk is essential to their survival
43
116260
2000
und Seide ist für sie unersetzlich für ihr Überleben
01:58
and reproduction.
44
118260
2000
und ihre Fortpflanzung
02:00
Even fossil spiders can make silk,
45
120260
2000
Sogar fossile Spinnen konnten Seide produzieren,
02:02
as we can see from this impression of
46
122260
2000
wie wir an diesem Abdruck einer
02:04
a spinneret on this fossil spider.
47
124260
3000
Spinndrüse bei diesem Spinnenfossil sehen können.
02:07
So this means that both spiders
48
127260
2000
Dies bedeutet nun, dass es sowohl Spinnen
02:09
and spider silk have been around
49
129260
2000
als auch Spinnenseide seit
02:11
for 380 million years.
50
131260
4000
380 Millionen Jahren gibt.
02:16
It doesn't take long from working with spiders
51
136260
3000
Es dauert nicht lang, wenn man mit Spinnen arbeitet,
02:19
to start noticing how essential silk is
52
139260
3000
bis man feststellt, wie essentiell Seide für
02:22
to just about every aspect of their life.
53
142260
3000
nahezu jeden Aspekt ihres Lebens ist.
02:25
Spiders use silk for many purposes, including
54
145260
3000
Spinnen verwenden Seide für viele Zwecke, unter anderem
02:28
the trailing safety dragline,
55
148260
2000
für den anhängenden Abseilfaden,
02:30
wrapping eggs for reproduction,
56
150260
3000
um Eier zur Fortpflanzung zu umhüllen,
02:33
protective retreats
57
153260
2000
für Schutzbauten
02:35
and catching prey.
58
155260
2000
und um Beute zu fangen.
02:37
There are many kinds of spider silk.
59
157260
2000
Es gibt viele Arten von Spinnenseide.
02:39
For example, this garden spider can make
60
159260
3000
Diese Gartenkreuzspinne, zum Beispiel kann
02:42
seven different kinds of silks.
61
162260
2000
sieben verschiedene Arten von Seide herstellen.
02:44
When you look at this orb web, you're actually
62
164260
2000
Wenn Ihr Euch dieses Radnetz anschaut, seht Ihr
02:46
seeing many types of silk fibers.
63
166260
3000
eigentlich verschiedene Arten von Seidenfäden.
02:49
The frame and radii of this web
64
169260
2000
Der Rahmen und die Radien
02:51
is made up of one type of silk,
65
171260
3000
bestehen aus einer Art Seide,
02:54
while the capture spiral is a composite
66
174260
2000
während die Fangspirale ein Gemisch
02:56
of two different silks:
67
176260
2000
aus zwei verschiedenen Seiden ist:
02:58
the filament and the sticky droplet.
68
178260
3000
aus dem Filament und dem Anheftepunkt.
03:01
How does an individual spider
69
181260
3000
Wie stellt eine einzelne Spinne
03:04
make so many kinds of silk?
70
184260
3000
so viele verschiedene Arten von Seide her?
03:07
To answer that, you have to look a lot closer
71
187260
2000
Um diese Frage zu beantworten, muss man sich die Region
03:09
at the spinneret region of a spider.
72
189260
2000
um die Spinndrüse einer Spinne genauer ansehen.
03:11
So silk comes out of the spinnerets, and for
73
191260
2000
Die Seide kommt nun also aus den Spinndrüsen, and für
03:13
those of us spider silk biologists, this is what
74
193260
2000
uns Spinnenseiden-Biologen, ist es dieses, was
03:15
we call the "business end" of the spider. (Laughter)
75
195260
2000
wir die "Mündung" der Spinne nennen. (Lachen)
03:17
We spend long days ...
76
197260
2000
Wir verbringen lange Tage ...
03:19
Hey! Don't laugh. That's my life.
77
199260
2000
Hey! Lacht nicht. Das ist mein Leben.
03:21
(Laughter)
78
201260
2000
(Lachen)
03:23
We spend long days and nights
79
203260
2000
Wir verbringen lange Tage und Nächte damit,
03:25
staring at this part of the spider.
80
205260
3000
auf diesen Teil der Spinne zu starren.
03:28
And this is what we see.
81
208260
2000
Und wir sehen Folgendes.
03:30
You can see multiple fibers
82
210260
2000
Man kann verschiedene Fäden
03:32
coming out of the spinnerets, because
83
212260
3000
aus den Spinndrüsen kommen sehen, weil
03:35
each spinneret has many spigots on it.
84
215260
3000
jede Spinndrüse mehrere Spinnwarzen trägt.
03:38
Each of these silk fibers exits from the spigot,
85
218260
3000
Jeder dieser Seidenfäden kommt aus der Spinnwarze
03:41
and if you were to trace the fiber back
86
221260
2000
und wenn man die Fäden zurück
03:43
into the spider, what you would find is that
87
223260
3000
in die Spinne verfolgen würde, würde man sehen, dass
03:46
each spigot connects to its own individual
88
226260
2000
jede Spinnwarze mit ihrer eigenen individuellen
03:48
silk gland. A silk gland kind of looks like a sac
89
228260
3000
Seidendrüse verbunden ist. Eine Seidendrüse sieht in etwa aus wie ein Sack,
03:51
with a lot of silk proteins stuck inside.
90
231260
3000
in dem sich eine Menge Seidenprotein befindet.
03:54
So if you ever have the opportunity to dissect
91
234260
2000
Also wenn Ihr jemals die Gelegenheit habt, eine
03:56
an orb-web-weaving spider,
92
236260
2000
Radnetzspinne zu sezieren,
03:58
and I hope you do,
93
238260
2000
und ich hoffe das,
04:00
what you would find is a bounty
94
240260
3000
werdet Ihr Unmengen
04:03
of beautiful, translucent silk glands.
95
243260
3000
schöner, durchsichtiger Seidendrüsen finden.
04:06
Inside each spider, there are hundreds
96
246260
2000
In jeder Spinne gibt es hunderte
04:08
of silk glands, sometimes thousands.
97
248260
3000
Seidendrüsen, manchmal sogar tausende.
04:11
These can be grouped into seven categories.
98
251260
3000
Man kann diese in sieben Kategorien zusammenfassen.
04:14
They differ by size, shape,
99
254260
2000
Sie unterscheiden sich in Größe, Form
04:16
and sometimes even color.
100
256260
2000
und manchmal sogar Farbe.
04:18
In an orb-web-weaving spider,
101
258260
2000
In einer Radnetzspinne
04:20
you can find seven types of silk glands,
102
260260
2000
kann man sieben Arten von Seidendrüsen finden,
04:22
and what I have depicted here in this picture,
103
262260
2000
und das habe ich in diesem Bild skizziert,
04:24
let's start at the one o'clock position,
104
264260
3000
fangen wir mit der Ein-Uhr-Position an,
04:27
there's tubuliform silk glands, which are used
105
267260
2000
es gibt tubuliforme Seidendrüsen, welche dazu dienen
04:29
to make the outer silk of an egg sac.
106
269260
2000
die äußere Seidenhülle eines Eisacks herzustellen.
04:31
There's the aggregate and flagelliform silk
107
271260
2000
Es gibt aggregieren und flagelliform Seidendrüsen,
04:33
glands which combine to make the sticky
108
273260
2000
die gemeinsam die klebrige
04:35
capture spiral of an orb web.
109
275260
3000
Fangspirale eines Radnetzes bilden.
04:38
Pyriform silk glands make the attachment
110
278260
2000
Birnenförmige Seidendrüsen stellen den
04:40
cement -- that's the silk that's used to adhere
111
280260
3000
Anheftezement her -- das ist die Seide, die benutzt wird, um
04:43
silk lines to a substrate.
112
283260
3000
Seidenfäden an einem Untergrund zu befestigen.
04:46
There's also aciniform silk,
113
286260
2000
Außerdem gibt es aciniforme Seide,
04:48
which is used to wrap prey.
114
288260
2000
die verwendet wird, um Beute einzuhüllen.
04:50
Minor ampullate silk is used in web construction.
115
290260
2000
Die Seide aus den kleineren Ampullendrüsen wird für den Netzbau eingesetzt.
04:52
And the most studied silk line
116
292260
2000
Und die am besten untersuchte Seidenart
04:54
of them all: major ampullate silk.
117
294260
2000
von allen: die Seide der großen Ampullendrüse.
04:56
This is the silk that's used to make the frame
118
296260
2000
Das ist die Seide, aus der der Rahmen
04:58
and radii of an orb web, and also
119
298260
3000
und die Radien eines Radnetzes gemacht sind, und auch
05:01
the safety trailing dragline.
120
301260
3000
der Abseilfaden.
05:04
But what, exactly, is spider silk?
121
304260
3000
Aber was genau ist eigentlich Spinnenseide?
05:08
Spider silk is almost entirely protein.
122
308260
3000
Spinnenseide besteht fast vollständig aus Protein.
05:11
Nearly all of these proteins can be explained
123
311260
2000
Nahezu all diese Proteine können anhand
05:13
by a single gene family,
124
313260
3000
einer einzigen Genfamilie erklärt werden,
05:16
so this means that the diversity of silk types
125
316260
2000
das heißt also, dass die Vielfalt von Seidenarten,
05:18
we see today is encoded by one gene family,
126
318260
5000
die wir heute sehen, in einer einzigen Genfamilie verschlüsselt ist,
05:23
so presumably the original spider ancestor
127
323260
3000
sodass, vermutlich, die ersten Spinnenvorfahren
05:26
made one kind of silk,
128
326260
2000
nur eine Art von Seide herstellten,
05:28
and over the last 380 million years,
129
328260
3000
und dass sich das Seidengen im Lauf der letzten
05:31
that one silk gene has duplicated
130
331260
3000
380 Millionen Jahre repiliziert
05:34
and then diverged, specialized,
131
334260
3000
und dann diversifiziert und spezialisiert hat,
05:37
over and over and over again, to get
132
337260
3000
immer und immer und immer wieder, um
05:40
the large variety of flavors of spider silks
133
340260
2000
die vielfältigen Ausprägungen von Spinnenseide zu bedingen,
05:42
that we have today.
134
342260
3000
wie wir sie heute vorfinden.
05:45
There are several features that all these silks
135
345260
2000
Einige Merkmale haben all diese Seidenarten
05:47
have in common. They all have a common
136
347260
2000
gemeinsam. Sie haben alle ein gemeinsames
05:49
design, such as they're all very long --
137
349260
2000
Design, z.B. sind sie alle sehr lang --
05:51
they're sort of outlandishly long
138
351260
3000
irgendwie überirdisch lang
05:54
compared to other proteins.
139
354260
2000
im Vergleich zu anderen Proteinen.
05:56
They're very repetitive, and they're very rich
140
356260
3000
Sie wiederholen sich oft und haben große Anteile
05:59
in the amino acids glycine and alanine.
141
359260
3000
an den Aminosäuren Glycin und Alanin.
06:02
To give you an idea of what
142
362260
2000
Um Euch einen Eindruck zu vermitteln,
06:04
a spider silk protein looks like,
143
364260
2000
wie ein Spinnenseidenprotein aussieht,
06:06
this is a dragline silk protein,
144
366260
2000
ist hier ein Protein der Abseilfaden-Seide,
06:08
it's just a portion of it,
145
368260
2000
es ist nur ein Abschnitt,
06:10
from the black widow spider.
146
370260
2000
und stammt von der Schwarten Witwe.
06:12
This is the kind of sequence that I love
147
372260
2000
Das ist die Art von Sequenz, die ich
06:14
looking at day and night. (Laughter)
148
374260
3000
unheimlich gerne Tag und Nacht anschaue. (Lachen)
06:17
So what you're seeing here is the one letter
149
377260
2000
Also, was Ihr hier seht, sin Abkürzungen aus
06:19
abbreviation for amino acids, and I've colored
150
379260
2000
einzelnen Buchstaben für Aminosäuren, und ich habe
06:21
in the glycines with green,
151
381260
2000
die Glycine grün eingefärbt,
06:23
and the alanines in red, and so
152
383260
2000
und die Alanine rot, sodass
06:25
you can see it's just a lot of G's and A's.
153
385260
3000
Ihr sehen könnt, dass es einfach viele G's und A's sind.
06:28
You can also see that there's a lot of short
154
388260
3000
Außerdem seht Ihr, dass es viele kurze
06:31
sequence motifs that repeat over and over
155
391260
3000
Sequenzmotive gibt, die sich immer und immer
06:34
and over again, so for example there's a lot of
156
394260
2000
wieder wiederholen, z.B. gibt es viele
06:36
what we call polyalanines, or iterated A's,
157
396260
3000
was wir Polyalanine nennen, einfach wiederholte A's,
06:39
AAAAA. There's GGQ. There's GGY.
158
399260
4000
AAAA. Es gibt GGQ. Und GGY.
06:43
You can think of these short motifs
159
403260
2000
Man kann sich diese kurzen Motive,
06:45
that repeat over and over again as words,
160
405260
3000
die immer wieder auftreten, als Wörter vorstellen,
06:48
and these words occur in sentences.
161
408260
3000
und diese Wörter bilden Sätzen.
06:51
So for example this would be one sentence,
162
411260
3000
So wäre das z.B. ein Satz,
06:54
and you would get this sort of green region
163
414260
2000
und man bekäme diesen grünen Bereich bekommen
06:56
and the red polyalanine, that repeats
164
416260
2000
und das rote Polyalanin, das sich
06:58
over and over and over again,
165
418260
2000
immer und immer wiederholt,
07:00
and you can have that hundreds and
166
420260
2000
und das kann hunderte und
07:02
hundreds and hundreds of times within
167
422260
2000
aberhunderte Male innerhalb
07:04
an individual silk molecule.
168
424260
2000
einem einzigen Seidenmolekül vorkommen.
07:06
Silks made by the same spider can have
169
426260
2000
Seiden, die von derselben Spinne produziert werden, können
07:08
dramatically different repeat sequences.
170
428260
3000
unheimlich verschiedene Wiederholsequenzen aufweisen.
07:11
At the top of the screen, you're seeing
171
431260
3000
Oben im Bild, seht Ihr
07:14
the repeat unit from the dragline silk
172
434260
3000
die Wiederholeinheit für den Abseilfaden
07:17
of a garden argiope spider.
173
437260
3000
einer Wespenspinne.
07:20
It's short. And on the bottom,
174
440260
2000
Sie ist kurz. Und unten im Bild,
07:22
this is the repeat sequence for the
175
442260
2000
das ist die Wiederholsequenz für den
07:24
egg case, or tubuliform silk protein,
176
444260
2000
Eikokon, oder das tubuliforme Seidenprotein,
07:26
for the exact same spider. And you can see
177
446260
3000
von der exakt selben Spinne. Und Ihr seht,
07:29
how dramatically different
178
449260
2000
wie unglaublich unterschiedlich
07:31
these silk proteins are -- so this is
179
451260
3000
diese beiden Seidenproteine sind -- nun das ist
07:34
sort of the beauty of the diversification
180
454260
2000
die Art von Schönheit der Diversifizierung
07:36
of the spider silk gene family.
181
456260
2000
innerhalb der Spinnenseiden-Genfamilie.
07:38
You can see that the repeat units differ
182
458260
2000
Ihr seht, dass sich die Wiederholeinheiten in ihrer
07:40
in length. They also differ in sequence.
183
460260
2000
Länge unterscheiden. Aber sie unterscheiden sich auch in der Abfolge.
07:42
So I've colored in the glycines again
184
462260
2000
Deshalb habe ich die Glycine wieder grün
07:44
in green, alanine in red, and the serines,
185
464260
3000
und die Alanine rot eingefärbt, und die Serine –
07:47
the letter S, in purple. And you can see
186
467260
3000
das ist der Buchstabe S – lila. Und Ihr seht,
07:50
that the top repeat unit can be explained
187
470260
2000
dass die obere Einheit fast vollständig aus
07:52
almost entirely by green and red,
188
472260
3000
Grün und Rot zusammengestzt werden kann,
07:55
and the bottom repeat unit has
189
475260
2000
während die untere Einheit einen
07:57
a substantial amount of purple.
190
477260
2000
substantiellen Anteil Lila aufweist.
07:59
What silk biologists do is we try to relate
191
479260
3000
Wir Seidenbiologen versuchen nun, diese
08:02
these sequences, these amino acid
192
482260
2000
Abfolgen, diese Aminosäuresequenzen
08:04
sequences, to the mechanical properties
193
484260
2000
mit den mechanischen Eigenschaften
08:06
of the silk fibers.
194
486260
2000
der Seidenfäden in Verbindung zu setzen.
08:08
Now, it's really convenient that spiders use their silk
195
488260
3000
Nun ist es wirklich praktisch, dass Spinnen ihre Seide
08:11
completely outside their body.
196
491260
2000
vollständig außerhalb ihres Körpers nutzen.
08:13
This makes testing spider silk really, really
197
493260
2000
Das macht es wirklich, wirklich einfach, Spinnenseide
08:15
easy to do in the laboratory, because
198
495260
2000
im Labor zu untersuchen, weil
08:17
we're actually, you know, testing it in air
199
497260
3000
wir tatsächlich, also, sie in Luft zu untersuchen
08:20
that's exactly the environment that
200
500260
2000
das ist genau die Umgebung, in der
08:22
spiders are using their silk proteins.
201
502260
2000
Spinnen ihre Seidenproteine wirklich nutzen.
08:24
So this makes quantifying silk properties by
202
504260
2000
Das macht es so gut zugänglich, die Eigenschaften der Seide
08:26
methods such as tensile testing, which is
203
506260
2000
anhand von Methoden wie Dehnungsversuchen, das ist
08:28
basically, you know, tugging on one end
204
508260
2000
im Wesentlichn, an einem Ende
08:30
of the fiber, very amenable.
205
510260
3000
der Faser zu ziehen.
08:33
Here are stress-strain curves
206
513260
3000
Das sind Spannungs-Dehnungs-Kennlinien
08:36
generated by tensile testing
207
516260
2000
aus Dehnungsversuchen an
08:38
five fibers made by the same spider.
208
518260
3000
fünf von derselben Spinne produzierten Fäden.
08:41
So what you can see here is that
209
521260
3000
Was man daran sieht, ist, das
08:44
the five fibers have different behaviors.
210
524260
3000
die fünf Fasern unterschiedliches Verhalten zeigen.
08:47
Specifically, if you look on the vertical axis,
211
527260
2000
Insbesondere, wenn man die Hochachse anschaut,
08:49
that's stress. If you look at the maximum
212
529260
3000
das ist dieSpannung. Wenn man auf den maximalen Betrag
08:52
stress value for each of these fibers,
213
532260
2000
der Spannung für jede dieser Fasern nimmt,
08:54
you can see that there's a lot of variation,
214
534260
3000
erkennt man, dass sie sich stark unterscheiden,
08:57
and in fact dragline, or major ampullate silk,
215
537260
3000
und dass, in der Tat, der Abseilfaden, oder Seide der großen Ampullendrüse,
09:00
is the strongest of these fibers.
216
540260
2000
die stärkste dieser Fasern ist.
09:02
We think that's because the dragline silk,
217
542260
3000
Wir glauben, dass ist weil die Abseilfaden-Seide,
09:05
which is used to make the frame and radii
218
545260
3000
die verwendet wird um Rahmen und Gerüst
09:08
for a web, needs to be very strong.
219
548260
2000
für ein Netz zu fertigen, sehr kräftig sein muss.
09:10
On the other hand, if you were to look at
220
550260
2000
Andererseits, wenn man die Dehnung
09:12
strain -- this is how much a fiber can be
221
552260
2000
nimmt -- d.h. wie weit eine Faser
09:14
extended -- if you look at the maximum value
222
554260
2000
verlängert werden kann -- wenn man sich hier die
09:16
here, again, there's a lot of variation
223
556260
3000
Maximalwerte ansieht, gibt es wiederum große Unterschiede
09:19
and the clear winner is flagelliform,
224
559260
2000
und der klare Sieger ist die birnenförmige,
09:21
or the capture spiral filament.
225
561260
2000
bzw. die Fäden der Fangspirale.
09:23
In fact, this flagelliform fiber can
226
563260
2000
Tatsächlich kann diese Faser auf
09:25
actually stretch over twice its original length.
227
565260
4000
über das Doppelte ihrer ursprünglichen Länge gedehnt werden.
09:29
So silk fibers vary in their strength
228
569260
3000
Seidenfasern unterscheiden sich also in ihrer Stärke
09:32
and also their extensibility.
229
572260
2000
und auch in ihrer Dehnbarkeit.
09:34
In the case of the capture spiral,
230
574260
2000
Im Fall der Fangspirale
09:36
it needs to be so stretchy to absorb
231
576260
2000
muss sie dehnbar sein, um den
09:38
the impact of flying prey.
232
578260
2000
Impuls eines fliegenden Beutetiers aufzunehmen.
09:40
If it wasn't able to stretch so much, then
233
580260
2000
Wenn sie nicht so flexibel wäre, dann
09:42
basically when an insect hit the web,
234
582260
2000
würde im Grunde, wenn ein Insekt das Netz trifft,
09:44
it would just trampoline right off of it.
235
584260
2000
dieses wie von einem Trampolin einfach zurückgeworfen werden.
09:46
So if the web was made entirely out of
236
586260
2000
Wenn das Netz also vollständig aus
09:48
dragline silk, an insect is very likely to just
237
588260
3000
Abseilfaden-Seide bestünde, wäre es sehr wahrscheinlich,
09:51
bounce right off. But by having really, really
238
591260
2000
dass ein Insekt einfach abprallt. Aber indem es die unheimlich
09:53
stretchy capture spiral silk, the web is actually
239
593260
2000
dehnbare Fangspiralseide verwendet, kann das Netz
09:55
able to absorb the impact
240
595260
2000
den Aufprall der erwischten Beute
09:57
of that intercepted prey.
241
597260
3000
tatsächlich abfangen.
10:00
There's quite a bit of variation within
242
600260
2000
Die Fasern, die eine einzelne Spinne herstellen kann,
10:02
the fibers that an individual spider can make.
243
602260
3000
sind schon ziemlich vielfältig.
10:05
We call that the tool kit of a spider.
244
605260
3000
Wir nennen das den Werkzeugkasten der Spinne.
10:08
That's what the spider has
245
608260
2000
Damit kann die Spinne
10:10
to interact with their environment.
246
610260
2000
mit ihrer Umgebung interagieren.
10:12
But how about variation among spider
247
612260
2000
Aber wie sieht es mit Unterschieden zwischen verschiedenen
10:14
species, so looking at one type of silk
248
614260
2000
Spinnenarten aus, also wenn man eine Art von Seide betrachtet
10:16
and looking at different species of spiders?
249
616260
3000
und diese bei verschiedenen Spinnenarten vergleicht?
10:19
This is an area that's largely unexplored
250
619260
2000
Dieses Feld ist weitgehend unerforscht,
10:21
but here's a little bit of data I can show you.
251
621260
4000
aber es gibt ein paar Daten, die ich Euch zeigen kann.
10:25
This is the comparison of the toughness
252
625260
2000
Dies zeigt den Vergleich der Festigkeit
10:27
of the dragline spilk spun
253
627260
2000
von Abseilfadenseide, die von
10:29
by 21 species of spiders.
254
629260
2000
21 verschiedenen Spinnenarten gesponnen wurde.
10:31
Some of them are orb-weaving spiders and
255
631260
2000
Einige davon sind Radnetzspinnen und
10:33
some of them are non-orb-weaving spiders.
256
633260
3000
einige sind Spinnen, die keine Netze bauen.
10:36
It's been hypothesized that
257
636260
2000
Es wurde vermutet, dass
10:38
orb-weaving spiders, like this argiope here,
258
638260
3000
Radnetzspinnen, wie diese Wespenspinne hier,
10:41
should have the toughest dragline silks
259
641260
2000
die steifste Abseilfadenseide haben sollten,
10:43
because they must intercept flying prey.
260
643260
3000
weil sie fliegende Beutetiere abfangen muss.
10:46
What you see here on this toughness graph
261
646260
3000
Was Ihr in diesem Festigkeitsdiagramm seht,
10:49
is the higher the black dot is on the graph,
262
649260
2000
ist, je weiter oben der schwarze Punkt auf dem Diagramm ist,
10:51
the higher the toughness.
263
651260
2000
desto fester.
10:53
The 21 species are indicated here by this
264
653260
3000
Die 21 Arten sind in dieser Phylogenie dargestellt,
10:56
phylogeny, this evolutionary tree, that shows
265
656260
3000
in diesem Evolutionsbaum, der ihre genetische
10:59
their genetic relationships, and I've colored
266
659260
2000
Verwandtschaft darstellt, und ich habe
11:01
in yellow the orb-web-weaving spiders.
267
661260
3000
die Radnetzspinnen gelb gefärbt.
11:04
If you look right here at the two red arrows,
268
664260
3000
Wenn Ihr genau diese beiden roten Pfeile nehmt,
11:07
they point to the toughness values
269
667260
3000
diese zeigen die Festigkeitsdaten
11:10
for the draglines of nephila clavipes and
270
670260
2000
für die Abseilfäden von Nephila Clavipes und
11:12
araneus diadematus.
271
672260
2000
Araneus Diademtus.
11:14
These are the two species of spiders
272
674260
2000
Das sind die beiden Spinnenarten,
11:16
for which the vast majority of time and money
273
676260
3000
für die der Großteil an Zeit und Geld
11:19
on synthetic spider silk research has been
274
679260
3000
in der Forschung zu synthetischer Spinnenseide dafür verwendet wurde,
11:22
to replicate their dragline silk proteins.
275
682260
3000
ihre Abseilfadenproteine nachzuahmen.
11:25
Yet, their draglines are not the toughest.
276
685260
4000
Dabei sind ihre Abseilfäden nicht einmal die stärksten.
11:29
In fact, the toughest dragline in this survey
277
689260
3000
Tatsächlich, ist der steifste Abseilfaden in dieser Untersuchung
11:32
is this one right here in this white region,
278
692260
3000
diese hier in diesem weißen Bereich,
11:35
a non orb-web-weaving spider.
279
695260
2000
eine Spinne, die keine Netze baut.
11:37
This is the dragline spun by scytodes,
280
697260
2000
Dies ist der Abseilfaden von Scytodes,
11:39
the spitting spider.
281
699260
2000
der Speispinne.
11:41
Scytodes doesn't use a web at all
282
701260
3000
Scytodes verwendet überhaupt kein Netz
11:44
to catch prey. Instead, scytodes
283
704260
2000
um Beute zu fangen. Statt dessen, lauert
11:46
sort of lurks around and waits for prey
284
706260
3000
Scytodes und wartet, dass die Beute
11:49
to get close to it, and then immobilizes prey
285
709260
3000
nah genug heran kommt, und betäubt sie dann,
11:52
by spraying a silk-like venom onto that insect.
286
712260
4000
indem sie ein seidenartiges Gift auf das Insekt sprüht.
11:56
Think of hunting with silly string.
287
716260
3000
Stellt Euch das vor wie Jagen mit Sprühkonfetti.
11:59
That's how scytodes forages.
288
719260
3000
So erlegt Scytodes ihre Beute.
12:02
We don't really know why scytodes
289
722260
2000
Wir wissen nicht, warum die Speispinne
12:04
needs such a tough dragline,
290
724260
3000
einen so festen Abseilfaden braucht,
12:07
but it's unexpected results like this that make
291
727260
3000
aber unerwartete Ergebnisse wie dieses, machen
12:10
bio-prospecting so exciting and worthwhile.
292
730260
4000
die Suche in der Biologie so aufregend und lohnenswert.
12:14
It frees us from the constraints
293
734260
2000
Sie befreien uns von den Grenzen
12:16
of our imagination.
294
736260
2000
unserer Vorstellungskraft.
12:18
Now I'm going to mark on
295
738260
2000
Ich markiere nun im Festigkeitsdiagramm
12:20
the toughness values for nylon fiber,
296
740260
3000
die Werte für Nylonfaden,
12:23
bombyx -- or domesticated silkworm silk --
297
743260
3000
Bombyx -- Seide von gezüchteten Seidenspinnern --
12:26
wool, Kevlar, and carbon fibers.
298
746260
3000
Wolle, Kevlar und Karbonfaser.
12:29
And what you can see is that nearly
299
749260
2000
Und was Ihr seht, ist, dass fast alle
12:31
all the spider draglines surpass them.
300
751260
2000
von den Abseilfäden der Spinnen übertroffen werden.
12:33
It's the combination of strength, extensibility
301
753260
4000
Es ist die Kombination aus Stärke, Dehnbarkeit
12:37
and toughness that makes spider silk so
302
757260
3000
und Festigkeit, die Spinnenseide so
12:40
special, and that has attracted the attention
303
760260
3000
einzigartig macht, und Biomemetiker aufmerken
12:43
of biomimeticists, so people that turn
304
763260
3000
ließ – Leute, die versuchen, in der
12:46
to nature to try to find new solutions.
305
766260
3000
Natur neue Lösungsansätze zu finden.
12:49
And the strength, extensibility and toughness
306
769260
3000
Und die Stärke, Dehnbarkeit und Festigkeit
12:52
of spider silks combined with the fact that
307
772260
3000
von Spinnenseide, zusammen mit der Tatsache,
12:55
silks do not elicit an immune response,
308
775260
3000
dass Seide keine Immunreaktion hervorruft,
12:58
have attracted a lot of interest in the use
309
778260
3000
hat einiges Aufsehen erregt, in Bezug auf den Einsatz
13:01
of spider silks in biomedical applications,
310
781260
2000
von Spinnenseide in biomedizinischen Anwendungen,
13:03
for example, as a component of
311
783260
2000
z.B. als Bestandteil von
13:05
artificial tendons, for serving as
312
785260
3000
künstlichen Sehnen, oder als
13:08
guides to regrow nerves, and for
313
788260
4000
Orientierungshilfen, um Nerven nachwachsen zu lassen,
13:12
scaffolds for tissue growth.
314
792260
3000
und als Gerüste für das Gewebewachstum.
13:15
Spider silks also have a lot of potential
315
795260
3000
Außerdem haben Spinnenseiden ein hohes Potential
13:18
for their anti-ballistic capabilities.
316
798260
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aufgrund ihrer Fähigkeit zur Raketenabwehr.
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Silks could be incorporated into body
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Seide könnte in Panzerung für Körper und
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and equipment armor that would be more
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3000
Ausrüstung integriert werden, die sehr viel
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lightweight and flexible
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2000
leichter und flexibler wäre
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than any armor available today.
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3000
als jede heute erhältliche Panzerung.
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In addition to these biomimetic
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3000
Neben diesen biomimetischen
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applications of spider silks,
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2000
Anwendungen von Spinnenseide,
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personally, I find studying spider silks
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finde ich das Studium der Spinnenseide
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just fascinating in and of itself.
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um seiner selbst willen faszinierend.
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I love when I'm in the laboratory,
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4000
Ich liebe es, wenn ich im Labor bin,
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a new spider silk sequence comes in.
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und eine neue Spinnenseiden-Sequenz erhalte.
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That's just the best. (Laughter)
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Das ist einfach das Größte. (Lachen)
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It's like the spiders are sharing
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Es ist, als ob die Spinnen mir ein
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an ancient secret with me, and that's why
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uraltes Geheimnis verraten würden, und deshalb
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I'm going to spend the rest of my life
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werde ich den Rest meines Lebens damit verbringen,
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studying spider silk.
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Spinnenseide zu studieren.
14:01
The next time you see a spider web,
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3000
Das nächste Mal, wenn Ihr ein Spinnennetz seht,
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please, pause and look a little closer.
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bitte, haltet inne und schaut genauer hin.
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You'll be seeing one of the most
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2000
Ihr werdet eines der besten bekannten
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high-performance materials known to man.
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Höchstleistungsmaterialien sehen.
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To borrow from the writings
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Um die Werke einer Spinne
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of a spider named Charlotte,
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namens Charlotte zu zitieren,
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silk is terrific.
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Seide ist großartig.
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Thank you. (Applause)
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Danke sehr. (Applaus)
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(Applause)
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(Applaus)
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