Cheryl Hayashi: The magnificence of spider silk

چری هایاشی:عظمت تار عنکبوت

158,712 views

2011-12-07 ・ TED


New videos

Cheryl Hayashi: The magnificence of spider silk

چری هایاشی:عظمت تار عنکبوت

158,712 views ・ 2011-12-07

TED


لطفا برای پخش فیلم روی زیرنویس انگلیسی زیر دوبار کلیک کنید.

Translator: Mohammad Reza Minoosepehr Reviewer: Maral Salehi
00:16
I'm here to spread the word about the
0
16260
2000
من اينجام تا از حقيقتي درباره
00:18
magnificence of spiders
1
18260
2000
عظمت عنكبوت ها صحبت كنم
00:20
and how much we can learn from them.
2
20260
3000
و اينكه تا چه حد مي توان از آنها آموخت.
00:23
Spiders are truly global citizens.
3
23260
2000
عنكبوت ها واقعا در همه جاي زمين ساكن هستند.
00:25
You can find spiders in nearly
4
25260
2000
شما عنكبوت ها را تقريبا
00:27
every terrestrial habitat.
5
27260
2000
در همه جاي كره خاكي مي تونيد پيدا كنيد.
00:29
This red dot marks
6
29260
2000
اين نقطه قرمز رنگ
00:31
the Great Basin of North America,
7
31260
2000
منطقه " گرت بسين" در شمال آمريكا رو نشون ميده.
00:33
and I'm involved with an alpine biodiversity
8
33260
2000
منم با تعدادي از همكارام در اونجا
00:35
project there with some collaborators.
9
35260
2000
مشغول انجام يه پروژه متنوع زيستي هستم .
00:37
Here's one of our field sites,
10
37260
2000
اينجا يكي از مكان هاي تحقيقي ماست
00:39
and just to give you a sense of perspective,
11
39260
2000
و براي اينكه نمايي از اين مكان رو به شما نشون بدم
00:41
this little blue smudge here,
12
41260
2000
اين نقطه آبي كوچولو اينجا
00:43
that's one of my collaborators.
13
43260
2000
يكي از همكارامه.
00:45
This is a rugged and barren landscape,
14
45260
3000
اينجا يك زمين باير و سنگلاخ است،
00:48
yet there are quite a few spiders here.
15
48260
2000
با اين وجود چند تا عنكبوت اينجا هستند.
00:50
Turning rocks over revealed this crab spider
16
50260
4000
با برگرداندن سنگ اين عنكبوت خرچنگي رو مي بينيد
00:54
grappling with a beetle.
17
54260
2000
كه يه سوسك رو شكار كرده.
00:56
Spiders are not just everywhere,
18
56260
3000
عنكبوت ها نه تنها در همه جا هستند
00:59
but they're extremely diverse.
19
59260
2000
بلكه بي نهايت متنوع هم هستند.
01:01
There are over 40,000 described species
20
61260
3000
تا كنون حدود بيش از چهل هزار نوع عنكبوت
01:04
of spiders.
21
64260
1000
شناخته شده است.
01:05
To put that number into perspective,
22
65260
2000
اگه اين عدد رو درون نمودار بذاريم
01:07
here's a graph comparing the 40,000
23
67260
2000
اين نمودار مقايسه اي چهل هزار
01:09
species of spiders
24
69260
2000
نوع عنكبوت با
01:11
to the 400 species of primates.
25
71260
2000
چهارصد نوع اوليه عنكبوت ها است.
01:13
There are two orders of magnitude more
26
73260
2000
در مقايسه با نوع هاي اوليه دو رديف بيشتر
01:15
spiders than primates.
27
75260
2000
از انواع عنكبوت ها اينجا وجود داره.
01:17
Spiders are also extremely old.
28
77260
4000
عنكبوت ها در عين حال قدمت زيادي هم دارند.
01:21
On the bottom here,
29
81260
2000
در انتهاي اين نمودار
01:23
this is the geologic timescale,
30
83260
2000
معيار زماني زمين شناسي رو مي بينيد
01:25
and the numbers on it indicate millions
31
85260
2000
اعداد روي آن نمايانگر ميليونها سال پيش
01:27
of years from the present, so the zero here,
32
87260
2000
تا زمان حال است. ،نقطه صفر در اينجا
01:29
that would be today.
33
89260
2000
زمان حال رو نشان ميده.
01:31
So what this figure shows is that spiders
34
91260
3000
بنابراين آنچه كه اين نمودار نشون ميده اينه كه
01:34
date back to almost 380 million years.
35
94260
4000
قدمت عنكبوت ها تقريبا به 380 ميليون سال پيش بر ميگرده.
01:38
To put that into perspective, this red
36
98260
2000
با گذاشتن اين عدد در نمودار [متوجه طول قدمت آنها ميشيم]
01:40
vertical bar here marks the divergence time
37
100260
3000
اين ستون عمودي قرمز در اينجا زمان جدايي
01:43
of humans from chimpanzees,
38
103260
3000
نسل انسان از شامپانزه رو نشون ميده،
01:46
a mere seven million years ago.
39
106260
3000
که صرفا به هفت ميليون سال پيش برميگرده.
01:49
All spiders make silk
40
109260
2000
همه عنكبوتها در دوران مختلفي
01:51
at some point in their life.
41
111260
2000
از زندگي شان تار درست ميكنند.
01:53
Most spiders use copious amounts of silk,
42
113260
3000
بسياري از آنها مقادير زيادي تار درست ميكنند
01:56
and silk is essential to their survival
43
116260
2000
و تار براي بقا و توليد مثل آنها
01:58
and reproduction.
44
118260
2000
نقشي حياتي دارد.
02:00
Even fossil spiders can make silk,
45
120260
2000
حتي عنكبوت هاي فسيل شده ميتونن تار بسازن،
02:02
as we can see from this impression of
46
122260
2000
چنانكه در اين تصوير نمايي از
02:04
a spinneret on this fossil spider.
47
124260
3000
آثار اندام تار ساز عنكبوت رو ميتونيد ببينيد.
02:07
So this means that both spiders
48
127260
2000
اين بدين معني است كه هم عنكبوتها
02:09
and spider silk have been around
49
129260
2000
و هم تار عنكبوتها در حدود
02:11
for 380 million years.
50
131260
4000
380 ميليون سال قدمت دارند.
02:16
It doesn't take long from working with spiders
51
136260
3000
از زمان شروع كار با عنكبوتها چيزي طول نمي كشه
02:19
to start noticing how essential silk is
52
139260
3000
تا متوجه بشيد كه تار عنكبوت تا چه
02:22
to just about every aspect of their life.
53
142260
3000
در تمام وجوه زندگي آنها حياتي است.
02:25
Spiders use silk for many purposes, including
54
145260
3000
عنكبوت ها از تار براي مقاصد مختلفي استفاده مي كنند،
02:28
the trailing safety dragline,
55
148260
2000
مثلا يک شبكه ايمني،
02:30
wrapping eggs for reproduction,
56
150260
3000
پوشاندن تخم ها براي توليد مثل،
02:33
protective retreats
57
153260
2000
اقدامات حفاظتي
02:35
and catching prey.
58
155260
2000
و به دام انداختن طعمه .
02:37
There are many kinds of spider silk.
59
157260
2000
تار عنكبوت انواع متفاوتي دارد.
02:39
For example, this garden spider can make
60
159260
3000
مثلا اين عنكبوت باغچه قادره
02:42
seven different kinds of silks.
61
162260
2000
هفت نوع تار مختلف توليد كنه.
02:44
When you look at this orb web, you're actually
62
164260
2000
وقتي به حلقه هاي اين تار نگاه مي كنيد، مي تونيد
02:46
seeing many types of silk fibers.
63
166260
3000
در واقع انواع متفاوتي از فيبرهاي تار رو ببينيد.
02:49
The frame and radii of this web
64
169260
2000
قالب اين شبكه
02:51
is made up of one type of silk,
65
171260
3000
از يك نوع تار ساخته شده
02:54
while the capture spiral is a composite
66
174260
2000
در حاليكه كه بدنه مارپيچي آن تركيبي از
02:56
of two different silks:
67
176260
2000
دو نوع تار متفاوت است:
02:58
the filament and the sticky droplet.
68
178260
3000
فيلامنت و قطره هاي چسبناك .
03:01
How does an individual spider
69
181260
3000
چطور يك عنكبوت به تنهايي
03:04
make so many kinds of silk?
70
184260
3000
اينهمه انواع متفاوت از تار رو درست مي كنه؟
03:07
To answer that, you have to look a lot closer
71
187260
2000
براي پيدا كردن جواب شما بايد نگاهي دقيقتر
03:09
at the spinneret region of a spider.
72
189260
2000
به منطقه تار ساز عنكبوت بندازيد.
03:11
So silk comes out of the spinnerets, and for
73
191260
2000
تار ها از قسمت تارساز بيرون مي آيند
03:13
those of us spider silk biologists, this is what
74
193260
2000
ما عنكبوت شناسان معمولا به اين قسمت مي گيم
03:15
we call the "business end" of the spider. (Laughter)
75
195260
2000
"اندام انتهايي فعال" عنكبوت. (خنده حضار)
03:17
We spend long days ...
76
197260
2000
ما روزهاي زيادي رو صرف كرديم ...
03:19
Hey! Don't laugh. That's my life.
77
199260
2000
نخنديد! اين زندگي منه .
03:21
(Laughter)
78
201260
2000
(خنده حضار)
03:23
We spend long days and nights
79
203260
2000
ما روزها و شبهاي زيادي رو صرف
03:25
staring at this part of the spider.
80
205260
3000
خيره شدن به اين قسمت از عنكبوت كرديم.
03:28
And this is what we see.
81
208260
2000
و اين چيزيه كه مي بينيم.
03:30
You can see multiple fibers
82
210260
2000
شما مي تونيد دسته هاي چندتايي فيبري
03:32
coming out of the spinnerets, because
83
212260
3000
كه از بخش تار ساز بيرون مي آيند رو ببينيد،
03:35
each spinneret has many spigots on it.
84
215260
3000
چرا كه هر بخش تارساز چندين برآمدگي داره.
03:38
Each of these silk fibers exits from the spigot,
85
218260
3000
هر كدوم از اين فيبرها از اين برآمدگي ها بيرون مي آيند
03:41
and if you were to trace the fiber back
86
221260
2000
و اگه رد فيبر ها رو تا درون شكم عنكبوت
03:43
into the spider, what you would find is that
87
223260
3000
دنبال كنيد ،چيزي كه مي بينيد اينه كه
03:46
each spigot connects to its own individual
88
226260
2000
اينه كه هر كدوم از اين برآمدگي ها به غده
03:48
silk gland. A silk gland kind of looks like a sac
89
228260
3000
تار ساز خودش وصل شده. يك غده تار ساز
03:51
with a lot of silk proteins stuck inside.
90
231260
3000
مثل كيسه اي مي مونه كه توش پر از پروتئين تاره.
03:54
So if you ever have the opportunity to dissect
91
234260
2000
بنابراين اگه زماني شانس بازكردن
03:56
an orb-web-weaving spider,
92
236260
2000
كيسه تارساز عنكبوت رو داشتيد
03:58
and I hope you do,
93
238260
2000
و اميدوارم كه داشته باشيد،
04:00
what you would find is a bounty
94
240260
3000
يك عالمه
04:03
of beautiful, translucent silk glands.
95
243260
3000
غده زيباي شفاف تارساز رو خواهيد ديد.
04:06
Inside each spider, there are hundreds
96
246260
2000
درون هر عنكبوت صدها و گاهي هزاران
04:08
of silk glands, sometimes thousands.
97
248260
3000
غده تار ساز وجود داره .
04:11
These can be grouped into seven categories.
98
251260
3000
اين غده ها رو ميشه به هفت دسته تقسيم كرد.
04:14
They differ by size, shape,
99
254260
2000
آنها از نظر اندازه، شكل،
04:16
and sometimes even color.
100
256260
2000
و حتي گاهي اوقات رنگ با هم فرق مي كنند.
04:18
In an orb-web-weaving spider,
101
258260
2000
در بخش تار ساز يك عنكبوت
04:20
you can find seven types of silk glands,
102
260260
2000
شما مي تونيد هفت نوع غده تار ساز رو ببينيد.
04:22
and what I have depicted here in this picture,
103
262260
2000
و اونچه كه من در اينجا به تصوير كشيده ام،
04:24
let's start at the one o'clock position,
104
264260
3000
از بالا سمت راست شروع ميكنم.
04:27
there's tubuliform silk glands, which are used
105
267260
2000
اينجا غده هاي توبولين شكل تار سازي هستن
04:29
to make the outer silk of an egg sac.
106
269260
2000
كه تار بخش بيروني كيسه تخم رو شكل ميدن.
04:31
There's the aggregate and flagelliform silk
107
271260
2000
اينها غدد تار ساز گره اي تاژك شكلي هستن
04:33
glands which combine to make the sticky
108
273260
2000
كه در تركيب با هم بخش چسبناك
04:35
capture spiral of an orb web.
109
275260
3000
تار عنكبوت رو مي سازند.
04:38
Pyriform silk glands make the attachment
110
278260
2000
غده تار ساز گلابي شكل قسمت سفت
04:40
cement -- that's the silk that's used to adhere
111
280260
3000
چسبناكي رو ميسازند كه تار با آنها
04:43
silk lines to a substrate.
112
283260
3000
به جاهاي مختلف مي تونه وصل بشه.
04:46
There's also aciniform silk,
113
286260
2000
در اينجا حتي غده خوشه اي هم هست
04:48
which is used to wrap prey.
114
288260
2000
كه براي به دام انداختن طعمه به كار ميره.
04:50
Minor ampullate silk is used in web construction.
115
290260
2000
در ساختار شبكه تار مجموع اين تارها به كار رفته.
04:52
And the most studied silk line
116
292260
2000
و تاري كه بيشترين مطالعه روش انجام گرفته
04:54
of them all: major ampullate silk.
117
294260
2000
تار شبكه است.
04:56
This is the silk that's used to make the frame
118
296260
2000
اين تاري است كه براي شكل دادن قالب
04:58
and radii of an orb web, and also
119
298260
3000
و مدارهاي شبكه تار به كار ميره، همچنين
05:01
the safety trailing dragline.
120
301260
3000
بخش حفاظتي تار رو هم شكل ميده.
05:04
But what, exactly, is spider silk?
121
304260
3000
اما تار عنكبوت دقيقا چيه؟
05:08
Spider silk is almost entirely protein.
122
308260
3000
تار عنكبوت تقريبا تماما پروتئينه.
05:11
Nearly all of these proteins can be explained
123
311260
2000
تقريبا تمام اين پروتئين ها رو ميشه
05:13
by a single gene family,
124
313260
3000
بوسيله ژن ها تشريح كرد،
05:16
so this means that the diversity of silk types
125
316260
2000
و اين به اين معني است كه تنوعي
05:18
we see today is encoded by one gene family,
126
318260
5000
كه امروز در تار عنكبوت مي بينيم، بوسيله ژن ها
05:23
so presumably the original spider ancestor
127
323260
3000
رمز گشايي شده اند، اينجوري احتمالا
05:26
made one kind of silk,
128
326260
2000
اجداد عنكبوت ها يك نوع تار
05:28
and over the last 380 million years,
129
328260
3000
درست مي كردند و در طول 380 ميليون سال
05:31
that one silk gene has duplicated
130
331260
3000
اون ژن تار بازسازي شده ،
05:34
and then diverged, specialized,
131
334260
3000
و سپس به شكل خاصي دگر گون شده
05:37
over and over and over again, to get
132
337260
3000
و دوباره و دوباره اين روند شكل گرفته
05:40
the large variety of flavors of spider silks
133
340260
2000
تا به اين حد از تنوع و پراكندگي كه امروز
05:42
that we have today.
134
342260
3000
در تا عنكبوت مي بينيم رسيده.
05:45
There are several features that all these silks
135
345260
2000
اين تارها در چند ويژگي با هم مشتركند.
05:47
have in common. They all have a common
136
347260
2000
آنها همه يك طرح يكسان دارند ،
05:49
design, such as they're all very long --
137
349260
2000
مثلا خيلي درازند--
05:51
they're sort of outlandishly long
138
351260
3000
كه در مقايسه با انواع ديگه از پروتئين ها
05:54
compared to other proteins.
139
354260
2000
يه جور عجيبي دراز هستند.
05:56
They're very repetitive, and they're very rich
140
356260
3000
ژن ها خيلي زياد تكرار شده و همه آنها
05:59
in the amino acids glycine and alanine.
141
359260
3000
سرشار از آمينو اسيد گليسين و آلانين هستند.
06:02
To give you an idea of what
142
362260
2000
براي اينكه بهتون
06:04
a spider silk protein looks like,
143
364260
2000
تصويري از يك تار عنكبوت بدم ،
06:06
this is a dragline silk protein,
144
366260
2000
اين يه تار پروتئيني محافظتي است
06:08
it's just a portion of it,
145
368260
2000
اين فقط پروتئين تار است كه از يك
06:10
from the black widow spider.
146
370260
2000
عنكبوت سياه بيوه گرفته شده.
06:12
This is the kind of sequence that I love
147
372260
2000
اين يه جوري همون سكانسيه كه دوست دارم
06:14
looking at day and night. (Laughter)
148
374260
3000
روز و شب تماشاش كنم.
06:17
So what you're seeing here is the one letter
149
377260
2000
در اينجا شما حرف اختصاري آمنيو اسدها رو ميبيند
06:19
abbreviation for amino acids, and I've colored
150
379260
2000
كه من اونها رو رنگي كردم
06:21
in the glycines with green,
151
381260
2000
گلاسين با سبز
06:23
and the alanines in red, and so
152
383260
2000
و آلانين با قرمز و به همين شكل .
06:25
you can see it's just a lot of G's and A's.
153
385260
3000
همينجوري كه مي بينيد اينجا يه عالمه G و A وجود داره.
06:28
You can also see that there's a lot of short
154
388260
3000
همينطور مي تونيد توالي هاي كوچكي رو ببينيد
06:31
sequence motifs that repeat over and over
155
391260
3000
كه مدام تكرار شده اند
06:34
and over again, so for example there's a lot of
156
394260
2000
مثلا اينجا يه عالمه پلي آمنين رو مي بينيد.
06:36
what we call polyalanines, or iterated A's,
157
396260
3000
به شكل A
06:39
AAAAA. There's GGQ. There's GGY.
158
399260
4000
AAAAA. اينجا GGQ و اينجا GGY.
06:43
You can think of these short motifs
159
403260
2000
مي تونيد اين توالي هاي كوچيك رو
06:45
that repeat over and over again as words,
160
405260
3000
به شكل كلماتي ببينيد كه مدام تكرار مي شند.
06:48
and these words occur in sentences.
161
408260
3000
و اين كلمات جمله ها رو تشكيل مي دهند.
06:51
So for example this would be one sentence,
162
411260
3000
مثلا اين مي تونه يه جمله باشه،
06:54
and you would get this sort of green region
163
414260
2000
شما مي تونيد اين بخش سبز رنگ
06:56
and the red polyalanine, that repeats
164
416260
2000
يا پلي آمين هاي قرمز رو كه مدام
06:58
over and over and over again,
165
418260
2000
تكرار ميشند رو برداريد
07:00
and you can have that hundreds and
166
420260
2000
و ببينيد كه صدها و صدها و
07:02
hundreds and hundreds of times within
167
422260
2000
صدها بار اين رديف
07:04
an individual silk molecule.
168
424260
2000
در يك مولوكول تار به تنهايي وجود دارند.
07:06
Silks made by the same spider can have
169
426260
2000
تارهاي توليد شده از يك عنكبوت مشابه
07:08
dramatically different repeat sequences.
170
428260
3000
مي تونه به طرز زيادي توالي هاي متفاوتي داشته باشه.
07:11
At the top of the screen, you're seeing
171
431260
3000
در بالاي صفحه، شما توالي تكرار شونده
07:14
the repeat unit from the dragline silk
172
434260
3000
تار محافظتي يك
07:17
of a garden argiope spider.
173
437260
3000
عنكبوت باغچه رو مي بينيد.
07:20
It's short. And on the bottom,
174
440260
2000
خيلي كوتاهه. و در پايين
07:22
this is the repeat sequence for the
175
442260
2000
اين توالي تكرار تار
07:24
egg case, or tubuliform silk protein,
176
444260
2000
كيسه تخمدان ، يا پروتئين توبولين ،
07:26
for the exact same spider. And you can see
177
446260
3000
يك عنكبوتي است دقيقا مشابه عنكبوت اول.
07:29
how dramatically different
178
449260
2000
مي بينيد كه تا چه حد
07:31
these silk proteins are -- so this is
179
451260
3000
اين پروتئين هاي تار با هم متفاوت هستند.
07:34
sort of the beauty of the diversification
180
454260
2000
اين يك نمونه از زيبايي متنوع
07:36
of the spider silk gene family.
181
456260
2000
ژن هاي خانوادگي تار عنكبوت است.
07:38
You can see that the repeat units differ
182
458260
2000
مي بينيد كه بخش هاي تكرار شونده از نظر درازا
07:40
in length. They also differ in sequence.
183
460260
2000
با هم فرق مي كنند، آنها حتي در توالي ها هم فرق مي كنند.
07:42
So I've colored in the glycines again
184
462260
2000
بنابراين من دوباره در اينجا
07:44
in green, alanine in red, and the serines,
185
464260
3000
گلاسين رو با رنگ سبز، آلانين رو با قرمز
07:47
the letter S, in purple. And you can see
186
467260
3000
و سرين (S) رو با زرشكي نشون دادم.
07:50
that the top repeat unit can be explained
187
470260
2000
همونطور كه مي بينيد، بخش بالايي
07:52
almost entirely by green and red,
188
472260
3000
تماما از سبز و قرمز تشكيل شده
07:55
and the bottom repeat unit has
189
475260
2000
و بخش پاييني مقدار قابل توجهي
07:57
a substantial amount of purple.
190
477260
2000
از رنگ زرشكي رو در خودش داره.
07:59
What silk biologists do is we try to relate
191
479260
3000
كاري كه تارشناسان انجام مي دهند اينه كه
08:02
these sequences, these amino acid
192
482260
2000
سعي مي كنند كه اين توالي هاي آمينو اسيد ها رو
08:04
sequences, to the mechanical properties
193
484260
2000
به ملحقات مكانيكي فيبرهاي تار
08:06
of the silk fibers.
194
486260
2000
ربط دهند.
08:08
Now, it's really convenient that spiders use their silk
195
488260
3000
اينكه عنكبوت ها تارهاشون رو
08:11
completely outside their body.
196
491260
2000
كاملا در بيرون از بدنشان به كار ميبرند
08:13
This makes testing spider silk really, really
197
493260
2000
كار آزمايش تار رو در آزمايشگاه براي ما
08:15
easy to do in the laboratory, because
198
495260
2000
كاملا راحت كرده چرا كه
08:17
we're actually, you know, testing it in air
199
497260
3000
همونطور كه مي دونيد ما آزمايش ها مون رو
08:20
that's exactly the environment that
200
500260
2000
در هوا انجام مي دهيم.. دقيقا جايي كه عنكبوت ها
08:22
spiders are using their silk proteins.
201
502260
2000
از پروتئين هاي تارشون استفاده مي كنند
08:24
So this makes quantifying silk properties by
202
504260
2000
اينجوري ما مي تونيم ملحقات تار رو
08:26
methods such as tensile testing, which is
203
506260
2000
به كمك روش هايي مثل آزمايش كشساني
08:28
basically, you know, tugging on one end
204
508260
2000
آزمايش كنيم. روشي كه در اون به آرامي
08:30
of the fiber, very amenable.
205
510260
3000
يك سمت تار رو مي كشيم
08:33
Here are stress-strain curves
206
513260
3000
اين منحني هاي ميزان فشار-كشش تار است
08:36
generated by tensile testing
207
516260
2000
كه به كمك آزمايش هاي كشساني بر روي
08:38
five fibers made by the same spider.
208
518260
3000
پنج فيبر تار يك عنكبوت به دست آمده.
08:41
So what you can see here is that
209
521260
3000
در اينجا مي بينيد كه اين پنج تار
08:44
the five fibers have different behaviors.
210
524260
3000
ويژگي هاي متفاوتي از خود نشون مي دهند.
08:47
Specifically, if you look on the vertical axis,
211
527260
2000
خصوصا اگه به محور عمودي يعني
08:49
that's stress. If you look at the maximum
212
529260
3000
محور ميزان فشار نگاه كنيد، در بالاترين نقطه مي بينيد كه
08:52
stress value for each of these fibers,
213
532260
2000
ميزان فشار براي هر تار
08:54
you can see that there's a lot of variation,
214
534260
3000
تا چه حد متفاوت است.
08:57
and in fact dragline, or major ampullate silk,
215
537260
3000
و در حقيقت تار محافظ،
09:00
is the strongest of these fibers.
216
540260
2000
مقاوم ترين نوع فيبر را دارد.
09:02
We think that's because the dragline silk,
217
542260
3000
به نظر ما اين بدين خاطر است كه تار محافظ
09:05
which is used to make the frame and radii
218
545260
3000
كه نقش تشكيل قالب و مدارهاي شبكه تار رو دارد،
09:08
for a web, needs to be very strong.
219
548260
2000
مي بايست بسيار مقاوم باشند.
09:10
On the other hand, if you were to look at
220
550260
2000
از طرف ديگه اگه به محور ميزان مقاومت
09:12
strain -- this is how much a fiber can be
221
552260
2000
نگاه كنيد - اين محور قابليت كشساني هر فيبر رو
09:14
extended -- if you look at the maximum value
222
554260
2000
نشون ميده. در اينجا هم در نقطه هاي اوج
09:16
here, again, there's a lot of variation
223
556260
3000
باز تنوع رو مي بينيد.
09:19
and the clear winner is flagelliform,
224
559260
2000
در اينجا بيشترين ميزان براي تارسازها
09:21
or the capture spiral filament.
225
561260
2000
يا تارهاي به دام انداختن طعمه هستند.
09:23
In fact, this flagelliform fiber can
226
563260
2000
در حقيقت،‌هر فيبر تار شكار
09:25
actually stretch over twice its original length.
227
565260
4000
مي تونه دوبرابره اندازه طبيعي اش كش بياد.
09:29
So silk fibers vary in their strength
228
569260
3000
بنابراين فيبرهاي تار از نظر ميزان كشش
09:32
and also their extensibility.
229
572260
2000
و مقاومت بسيار متنوع مي باشند.
09:34
In the case of the capture spiral,
230
574260
2000
در مورد تار شكار
09:36
it needs to be so stretchy to absorb
231
576260
2000
اين تار بايد از كشساني بالايي برخوردار باشه
09:38
the impact of flying prey.
232
578260
2000
تا بتونه حشره هاي پرنده رو به دام بياندازه.
09:40
If it wasn't able to stretch so much, then
233
580260
2000
اگه اين تار تا اين حد قابليت كشساني نداشته باشه
09:42
basically when an insect hit the web,
234
582260
2000
طبيعتا وقتي يه حشره اي به تار برخورد ميكنه
09:44
it would just trampoline right off of it.
235
584260
2000
فقط از روش مي افته پايين.
09:46
So if the web was made entirely out of
236
586260
2000
بنابراين اگه كل شبكه تار از جنس
09:48
dragline silk, an insect is very likely to just
237
588260
3000
تارهاي محافظتي ساخته شده بود، حشره به راحتي
09:51
bounce right off. But by having really, really
238
591260
2000
روي تار معلق مي زد و ميرفت. اما با داشتن
09:53
stretchy capture spiral silk, the web is actually
239
593260
2000
تاري فوق العاده كششي، شبكه قادره تا
09:55
able to absorb the impact
240
595260
2000
تاثير حضور حشره به دام افتاده رو
09:57
of that intercepted prey.
241
597260
3000
به عنكبوت انتقال بده.
10:00
There's quite a bit of variation within
242
600260
2000
اين تنها گوشه اي از تنوع درون فيبر تارهايي است
10:02
the fibers that an individual spider can make.
243
602260
3000
كه يك عنكبوت مي تونه بسازه.
10:05
We call that the tool kit of a spider.
244
605260
3000
ما اسم اينو گذاشتيم" جعبه ابزار عنكبوت".
10:08
That's what the spider has
245
608260
2000
اين چيزيه كه عنكبوت براي برقراري ارتباط
10:10
to interact with their environment.
246
610260
2000
با طبيعت ازش بهره ميگيره.
10:12
But how about variation among spider
247
612260
2000
اما تنوع گونه هاي مختلف عنكبوت چي؟
10:14
species, so looking at one type of silk
248
614260
2000
حالا كه به تنوع يك نوع تار پرداختيم
10:16
and looking at different species of spiders?
249
616260
3000
عظمت تنوع گونه هاي مختلف رو بنگريد.
10:19
This is an area that's largely unexplored
250
619260
2000
اين محدوده از لحاظ زيادي ناشناخته است.
10:21
but here's a little bit of data I can show you.
251
621260
4000
اما كمي اطلاعات هست كه مي تونم بهتون نشون بدم.
10:25
This is the comparison of the toughness
252
625260
2000
اين نمودار مقايسه اي ميزان سختي
10:27
of the dragline spilk spun
253
627260
2000
تارهاي محافظتي
10:29
by 21 species of spiders.
254
629260
2000
21 گونه عنكبوت مختلف است.
10:31
Some of them are orb-weaving spiders and
255
631260
2000
برخي از اونها عنكبوت هاي گرد باف هستند
10:33
some of them are non-orb-weaving spiders.
256
633260
3000
و برخي هم غير گرد باف.
10:36
It's been hypothesized that
257
636260
2000
فرض بر اين است كه
10:38
orb-weaving spiders, like this argiope here,
258
638260
3000
عنكبوت هاي گرد باف، مثل اين آرجيوپ كوچولو
10:41
should have the toughest dragline silks
259
641260
2000
بايد سخت ترين تارهاي محافظتي رو داشته باشند،
10:43
because they must intercept flying prey.
260
643260
3000
چرا كه آنها حشره هاي پرنده رو شكار مي كنند.
10:46
What you see here on this toughness graph
261
646260
3000
چيزي كه اينجا رو اين نمودار ميزان سختي مي بينيد
10:49
is the higher the black dot is on the graph,
262
649260
2000
اينجوريه كه هر چي نقطه سياه روي نمودار
10:51
the higher the toughness.
263
651260
2000
بالاتر باشه، تار سخت تره.
10:53
The 21 species are indicated here by this
264
653260
3000
21 نوع عنكبوت در اينجا
10:56
phylogeny, this evolutionary tree, that shows
265
656260
3000
بر اساس تکامل نژادي، نشان داده شده اند، اين شجره تكامل
10:59
their genetic relationships, and I've colored
266
659260
2000
رابطه هاي ژنتيكي آنها را نشان ميدهد و من
11:01
in yellow the orb-web-weaving spiders.
267
661260
3000
تيره عنكبوت هاي گردباف رو با رنگ زرد نشان داده ام.
11:04
If you look right here at the two red arrows,
268
664260
3000
اين دوتا فلش قرمز رنگ در اينجا
11:07
they point to the toughness values
269
667260
3000
ميزان سختي تارهاي محافظتي
11:10
for the draglines of nephila clavipes and
270
670260
2000
گونه نفيلا كالويس (nephila clavipes)
11:12
araneus diadematus.
271
672260
2000
و آرنا دايادماتوس (araneus diadematus) هستند.
11:14
These are the two species of spiders
272
674260
2000
اينها دوگونه از عنكبوت هايي هستند
11:16
for which the vast majority of time and money
273
676260
3000
كه در آزمايشگاه هاي توليد تار مصنوعي براي نمونه سازي پروتئين تارهاي محافظتي شان بيشترين ميزان وقت و هزينه صرف شده است.
11:19
on synthetic spider silk research has been
274
679260
3000
كه در آزمايشگاه هاي توليد تار مصنوعي براي نمونه سازي پروتئين تارهاي محافظتي شان بيشترين ميزان وقت و هزينه صرف شده است.
11:22
to replicate their dragline silk proteins.
275
682260
3000
كه در آزمايشگاه هاي توليد تار مصنوعي براي نمونه سازي پروتئين تارهاي محافظتي شان بيشترين ميزان وقت و هزينه صرف شده است.
11:25
Yet, their draglines are not the toughest.
276
685260
4000
با اين وجود تار محافظتي آنها سختترين نوع تار نيست.
11:29
In fact, the toughest dragline in this survey
277
689260
3000
در حقيقت سخت ترين تار محافظتي در اين تحقيق
11:32
is this one right here in this white region,
278
692260
3000
متعلق به اين نمونه در منظقه سفيد است،
11:35
a non orb-web-weaving spider.
279
695260
2000
يك عنكبوت غير گردباف.
11:37
This is the dragline spun by scytodes,
280
697260
2000
اين تار محافظتي اسكايتوديز (scytodes) است
11:39
the spitting spider.
281
699260
2000
يك عنكبوت زهر افشان.
11:41
Scytodes doesn't use a web at all
282
701260
3000
اسكاي توديز براي به دام انداختن طعمه
11:44
to catch prey. Instead, scytodes
283
704260
2000
هرگز از تار استفاده نمي كنه
11:46
sort of lurks around and waits for prey
284
706260
3000
در عوض در جايي كمين كرده و منتظر ميشه
11:49
to get close to it, and then immobilizes prey
285
709260
3000
تا حشره بهش نزديك بشه و بعد با پاشيدن
11:52
by spraying a silk-like venom onto that insect.
286
712260
4000
زهري تار شكل حشره رو فلج مي كنه.
11:56
Think of hunting with silly string.
287
716260
3000
يه جور شكار به شيوه غير معمول رو در نظر بگيريد
11:59
That's how scytodes forages.
288
719260
3000
اسكايتوديز ها به اين شيوه شكار ميكنند.
12:02
We don't really know why scytodes
289
722260
2000
علت اينكه چرا اسكايتوديز ها تار محافظتي
12:04
needs such a tough dragline,
290
724260
3000
تا اين حد مقاوم دارند براي ما روشن نيست
12:07
but it's unexpected results like this that make
291
727260
3000
اما همين نتايج غير منتظره است كه
12:10
bio-prospecting so exciting and worthwhile.
292
730260
4000
تحقيقات زيستي رو هيجان انگيز و ارزشمند ميكنه.
12:14
It frees us from the constraints
293
734260
2000
اين ما رو از بند هاي
12:16
of our imagination.
294
736260
2000
تخيلمان رها ميكنه.
12:18
Now I'm going to mark on
295
738260
2000
حالا ميخوام ميزان سختي
12:20
the toughness values for nylon fiber,
296
740260
3000
فيبر نايلون
12:23
bombyx -- or domesticated silkworm silk --
297
743260
3000
ابريشم بامبيكس-- يا همون ابريشم دست بافت--
12:26
wool, Kevlar, and carbon fibers.
298
746260
3000
پشم، كولار و فيبرهاي كربن رو نشون بدم.
12:29
And what you can see is that nearly
299
749260
2000
و حقيقت اينه كه تقريبا در تمام عنكبوت ها سختي تار
12:31
all the spider draglines surpass them.
300
751260
2000
از اين مواد بيشتره.
12:33
It's the combination of strength, extensibility
301
753260
4000
اين تركيب سختي،انعطاف پذيري و مقاومت است كه
12:37
and toughness that makes spider silk so
302
757260
3000
تار عنكبوت را خاص كرده است.
12:40
special, and that has attracted the attention
303
760260
3000
و تا اين حد توجه زيست شناسان را جلب كرده
12:43
of biomimeticists, so people that turn
304
763260
3000
به گونه اي كه افراد به طبيعت رو ميارن
12:46
to nature to try to find new solutions.
305
766260
3000
تا راه كارهاي جديد از آن پيدا کنن.
12:49
And the strength, extensibility and toughness
306
769260
3000
مقاومت،انعطاف پذيري و سختي تارهاي عنكبوت
12:52
of spider silks combined with the fact that
307
772260
3000
به علاوه اين حقيقت كه
12:55
silks do not elicit an immune response,
308
775260
3000
تارها واكنش مصونيت پذيري از خود نشان نمي دهند
12:58
have attracted a lot of interest in the use
309
778260
3000
توجه زيادي را به كاربرد تار عنكبوت
13:01
of spider silks in biomedical applications,
310
781260
2000
در زمينه زيست پزشكي جذب كرده است.
13:03
for example, as a component of
311
783260
2000
مثلا در ساختار اجزاي تاندوم مصنوعي
13:05
artificial tendons, for serving as
312
785260
3000
براي رشد دوباره اعصاب
13:08
guides to regrow nerves, and for
313
788260
4000
و همچنين براي ايجاد زمينه هايي
13:12
scaffolds for tissue growth.
314
792260
3000
براي رشد بافت ها.
13:15
Spider silks also have a lot of potential
315
795260
3000
عنكبوت ها همچنين كاربرد هاي زيادي
13:18
for their anti-ballistic capabilities.
316
798260
2000
به خاطر توانايي هاي ضد بالستيكشان دارند.
13:20
Silks could be incorporated into body
317
800260
2000
تارها مي توانند در بدنه و ساختار
13:22
and equipment armor that would be more
318
802260
3000
تجهيزات زرهي به كار رفته و
13:25
lightweight and flexible
319
805260
2000
زره هايي سبك تر و قابل انعطاف تر از
13:27
than any armor available today.
320
807260
3000
هر زرهي كه تا كنون داشته ايم را ارايه دهند.
13:30
In addition to these biomimetic
321
810260
3000
جداي از اين كاربردهاي زيستي
13:33
applications of spider silks,
322
813260
2000
شبيه ساز شده از تار عنكبوت ها
13:35
personally, I find studying spider silks
323
815260
4000
من شخصا تحقيق بر روي تار عنكبوت ها رو
13:39
just fascinating in and of itself.
324
819260
3000
به نوبه خود بسيار حيرت انگيز ديدم.
13:42
I love when I'm in the laboratory,
325
822260
4000
زماني كه در آزمايشگاه هستم از ديدن
13:46
a new spider silk sequence comes in.
326
826260
3000
صحنه خارج شدن يك تار عاشقانه لذت مي برم.
13:49
That's just the best. (Laughter)
327
829260
3000
اين بهترين چيز است.
13:52
It's like the spiders are sharing
328
832260
3000
انگار كه عنكبوت ها يك راز باستاني را
13:55
an ancient secret with me, and that's why
329
835260
2000
با من به اشتراك مي گذارند و درست به همين دليل
13:57
I'm going to spend the rest of my life
330
837260
2000
مي خواهم مابقي زندگي ام را
13:59
studying spider silk.
331
839260
2000
با تحقيق بر تار عنكبوت ها سپري كنم.
14:01
The next time you see a spider web,
332
841260
3000
دفعه بعد كه در جايي تار عنكبوت ديديد،
14:04
please, pause and look a little closer.
333
844260
3000
لطفا براي لحظه اي مكث كنيد و از نزديك تماشا كنيد.
14:07
You'll be seeing one of the most
334
847260
2000
شما شاهد يكي از متنوع ترين
14:09
high-performance materials known to man.
335
849260
3000
موادي خواهيد بود كه تا به امروز شناخته شده است.
14:12
To borrow from the writings
336
852260
2000
با قرض گرفتن يك جمله از نوشته اي
14:14
of a spider named Charlotte,
337
854260
3000
درباره عنكبوتي به اسم شارلوت، مي خوام بگم
14:17
silk is terrific.
338
857260
2000
تار عنكبوت شگفت انگيز است.
14:19
Thank you. (Applause)
339
859260
3000
ممنونم.( تشويق حضار)
14:22
(Applause)
340
862260
1000
(تشويق حضار)
درباره این وب سایت

این سایت ویدیوهای یوتیوب را به شما معرفی می کند که برای یادگیری زبان انگلیسی مفید هستند. دروس انگلیسی را خواهید دید که توسط معلمان درجه یک از سراسر جهان تدریس می شود. روی زیرنویس انگلیسی نمایش داده شده در هر صفحه ویدیو دوبار کلیک کنید تا ویدیو از آنجا پخش شود. زیرنویس‌ها با پخش ویدیو همگام می‌شوند. اگر نظر یا درخواستی دارید، لطفا با استفاده از این فرم تماس با ما تماس بگیرید.

https://forms.gle/WvT1wiN1qDtmnspy7