Cheryl Hayashi: The magnificence of spider silk

158,434 views ・ 2011-12-07

TED


Toista video kaksoisnapsauttamalla alla olevaa englanninkielistä tekstitystä.

Kääntäjä: Yrjö Immonen Oikolukija: Ulla Vainio
00:16
I'm here to spread the word about the
0
16260
2000
Tulin tänne levittämään sanaa
00:18
magnificence of spiders
1
18260
2000
hämähäkkien suurenmoisuudesta,
00:20
and how much we can learn from them.
2
20260
3000
ja siitä, kuinka paljon niiltä on opittavaa.
00:23
Spiders are truly global citizens.
3
23260
2000
Hämähäkit ovat aitoja maailmankansalaisia.
00:25
You can find spiders in nearly
4
25260
2000
Niitä voi löytää lähes kaikista
00:27
every terrestrial habitat.
5
27260
2000
maanpäällisistä ympäristöistä.
00:29
This red dot marks
6
29260
2000
Punaisen täplän kohdalla on
00:31
the Great Basin of North America,
7
31260
2000
Great Basin Pohjois-Amerikassa,
00:33
and I'm involved with an alpine biodiversity
8
33260
2000
ja osallistun siellä alpiinisen vyöhykkeen
00:35
project there with some collaborators.
9
35260
2000
monimuotoisuutta tutkivaan projektiin.
00:37
Here's one of our field sites,
10
37260
2000
Tässä on yksi tutkimuskentistämme,
00:39
and just to give you a sense of perspective,
11
39260
2000
ja antaakseni mittakaavaa,
00:41
this little blue smudge here,
12
41260
2000
tämä sininen pikku täplä
00:43
that's one of my collaborators.
13
43260
2000
on yksi työtovereistani.
00:45
This is a rugged and barren landscape,
14
45260
3000
Maisema on karun hedelmätöntä,
00:48
yet there are quite a few spiders here.
15
48260
2000
mutta siellä on aika paljon hämähäkkejä.
00:50
Turning rocks over revealed this crab spider
16
50260
4000
Kivien alta paljastui tämän rapuhämähäkin
00:54
grappling with a beetle.
17
54260
2000
ja kovakuoriaisen painiottelu.
00:56
Spiders are not just everywhere,
18
56260
3000
Hämähäkkejä ei pelkästään löydy joka puolelta,
00:59
but they're extremely diverse.
19
59260
2000
ne ovat myös äärimmäisen erilaisia.
01:01
There are over 40,000 described species
20
61260
3000
Hämähäkkilajeja tunnetaan
01:04
of spiders.
21
64260
1000
yli 40 000.
01:05
To put that number into perspective,
22
65260
2000
Antaakseni mittakaavaa numerolle,
01:07
here's a graph comparing the 40,000
23
67260
2000
tässä kaaviossa verrataan
01:09
species of spiders
24
69260
2000
40 000 hämähäkkilajia
01:11
to the 400 species of primates.
25
71260
2000
400 kädellislajiin.
01:13
There are two orders of magnitude more
26
73260
2000
Hämähäkkejä on 100 kertaa enemmän
01:15
spiders than primates.
27
75260
2000
kuin kädellisiä.
01:17
Spiders are also extremely old.
28
77260
4000
Hämähäkit ovat myös suunnattoman vanhoja.
01:21
On the bottom here,
29
81260
2000
Kuvan alaosa
01:23
this is the geologic timescale,
30
83260
2000
esittää geologista aikaa,
01:25
and the numbers on it indicate millions
31
85260
2000
ja numerot miljoonia vuosia,
01:27
of years from the present, so the zero here,
32
87260
2000
nollan tarkoittaessa
01:29
that would be today.
33
89260
2000
tätä päivää.
01:31
So what this figure shows is that spiders
34
91260
3000
Kuvio osoittaa, että hämähäkit
01:34
date back to almost 380 million years.
35
94260
4000
ovat peräisin miltei 380 miljoonan vuoden takaa,
01:38
To put that into perspective, this red
36
98260
2000
Antaakseni taas mittakaavan,
01:40
vertical bar here marks the divergence time
37
100260
3000
punainen pystyviiva kuvaa aikaa, jolloin
01:43
of humans from chimpanzees,
38
103260
3000
ihmiset ja simpanssit eriytyivät toisistaan,
01:46
a mere seven million years ago.
39
106260
3000
vain seitsemän miljoonaa vuotta sitten.
01:49
All spiders make silk
40
109260
2000
Kaikki hämähäkit kehräävät seittiä
01:51
at some point in their life.
41
111260
2000
jossain vaiheessa elämäänsä.
01:53
Most spiders use copious amounts of silk,
42
113260
3000
Useimmat hämähäkit käyttävät seittiä ylen määrin,
01:56
and silk is essential to their survival
43
116260
2000
ja seitti on olennaisen tärkeä niiden
01:58
and reproduction.
44
118260
2000
selviytymiselle ja lisääntymiselle.
02:00
Even fossil spiders can make silk,
45
120260
2000
Jopa hämähäkkifossiilit voivat tehdä seittiä,
02:02
as we can see from this impression of
46
122260
2000
mikä näkyy tästä fossiilihämähäkin
02:04
a spinneret on this fossil spider.
47
124260
3000
kehruunystyn jäljestä.
02:07
So this means that both spiders
48
127260
2000
Sekä hämähäkit että seitti
02:09
and spider silk have been around
49
129260
2000
ovat olleet olemassa
02:11
for 380 million years.
50
131260
4000
380 miljoonaa vuotta.
02:16
It doesn't take long from working with spiders
51
136260
3000
Kun työskentelee hämähäkkien parissa,
02:19
to start noticing how essential silk is
52
139260
3000
huomaa pian, miten elintärkeää seitti on
02:22
to just about every aspect of their life.
53
142260
3000
miltei kaikelle niiden elämässä.
02:25
Spiders use silk for many purposes, including
54
145260
3000
Hämähäkit käyttävät seittiä moniin tarkoituksiin:
02:28
the trailing safety dragline,
55
148260
2000
riippuvaan turvarihmaan,
02:30
wrapping eggs for reproduction,
56
150260
3000
munien koteloimiseen,
02:33
protective retreats
57
153260
2000
turvapaikkoihin,
02:35
and catching prey.
58
155260
2000
ja saalispyydyksiin.
02:37
There are many kinds of spider silk.
59
157260
2000
Seittilaatuja on useita.
02:39
For example, this garden spider can make
60
159260
3000
Esimerkiksi tämä ristihämähäkki voi tehdä
02:42
seven different kinds of silks.
61
162260
2000
seitsemää eri laatua.
02:44
When you look at this orb web, you're actually
62
164260
2000
Tässä ratasverkossa
02:46
seeing many types of silk fibers.
63
166260
3000
näkee oikeastaan monta seittikuitutyyppiä.
02:49
The frame and radii of this web
64
169260
2000
Verkon kehys- ja sädelangat
02:51
is made up of one type of silk,
65
171260
3000
ovat yhtä seittilaatua,
02:54
while the capture spiral is a composite
66
174260
2000
kun taas pyydysspiraali koostuu
02:56
of two different silks:
67
176260
2000
kahden laadun yhdistelmästä:
02:58
the filament and the sticky droplet.
68
178260
3000
rihmasta ja tahmeasta pisarasta.
03:01
How does an individual spider
69
181260
3000
Miten sama yksi yksilö
03:04
make so many kinds of silk?
70
184260
3000
tekee niin monenlaista seittiä?
03:07
To answer that, you have to look a lot closer
71
187260
2000
Sen selvittämiseksi täytyy katsoa tarkemmin
03:09
at the spinneret region of a spider.
72
189260
2000
hämähäkin kehruunystyjen seutua.
03:11
So silk comes out of the spinnerets, and for
73
191260
2000
Seitti purkautuu kehruunystyistä,
03:13
those of us spider silk biologists, this is what
74
193260
2000
ja meille seittibiologeille tuo seutu on
03:15
we call the "business end" of the spider. (Laughter)
75
195260
2000
hämähäkin "bisnespuoli". (Naurua)
03:17
We spend long days ...
76
197260
2000
Käytämme päiväkausia...
03:19
Hey! Don't laugh. That's my life.
77
199260
2000
Hei! Älkää naurako. Tämä on elämääni.
03:21
(Laughter)
78
201260
2000
(Naurua)
03:23
We spend long days and nights
79
203260
2000
Tuijottelemme yötä päivää
03:25
staring at this part of the spider.
80
205260
3000
tuota hämähäkin osaa.
03:28
And this is what we see.
81
208260
2000
Ja tällaista näemme.
03:30
You can see multiple fibers
82
210260
2000
Lukuisat kuidut
03:32
coming out of the spinnerets, because
83
212260
3000
tulevat ulos kehruunystyistä,
03:35
each spinneret has many spigots on it.
84
215260
3000
koska kaikissa nystyissä on pikku putkia.
03:38
Each of these silk fibers exits from the spigot,
85
218260
3000
Jokainen silkkikuitu tulee putkesta,
03:41
and if you were to trace the fiber back
86
221260
2000
ja jos kuitua voisi seurata
03:43
into the spider, what you would find is that
87
223260
3000
hämähäkin sisään, huomaisi
03:46
each spigot connects to its own individual
88
226260
2000
kunkin reiän johtavan ikiomaan kehruurauhaseensa.
03:48
silk gland. A silk gland kind of looks like a sac
89
228260
3000
Rauhanen on näyttää säkiltä,
03:51
with a lot of silk proteins stuck inside.
90
231260
3000
johon on sullottu paljon seittiproteiinia.
03:54
So if you ever have the opportunity to dissect
91
234260
2000
Jos teillä on joskus tilaisuus leikata auki
03:56
an orb-web-weaving spider,
92
236260
2000
verkkoa kutova hämähäkki,
03:58
and I hope you do,
93
238260
2000
mitä todella toivon,
04:00
what you would find is a bounty
94
240260
3000
löytäisitte koko joukon
04:03
of beautiful, translucent silk glands.
95
243260
3000
kauniita, läpikuultavia kehruurauhasia.
04:06
Inside each spider, there are hundreds
96
246260
2000
Jokaisessa hämähäkissä on satoja
04:08
of silk glands, sometimes thousands.
97
248260
3000
rauhasia, joskus tuhansia.
04:11
These can be grouped into seven categories.
98
251260
3000
Ne voi ryhmitellä seitsemään luokkaan.
04:14
They differ by size, shape,
99
254260
2000
Ne eroavat kooltaan ja muodoltaan,
04:16
and sometimes even color.
100
256260
2000
joskus jopa väriltään.
04:18
In an orb-web-weaving spider,
101
258260
2000
Ratasverkkoja kutovien rauhaset
04:20
you can find seven types of silk glands,
102
260260
2000
ovat seitsemää eri tyyppiä,
04:22
and what I have depicted here in this picture,
103
262260
2000
ja niitä esittelen tässä kuvassa.
04:24
let's start at the one o'clock position,
104
264260
3000
Lähdetään liikkeelle kello yhdestä,
04:27
there's tubuliform silk glands, which are used
105
267260
2000
tubuliform-rauhasista, joista
04:29
to make the outer silk of an egg sac.
106
269260
2000
punotaan munasäkin ulkopinta.
04:31
There's the aggregate and flagelliform silk
107
271260
2000
Aggregate- ja flagelliform-seittirauhaset
04:33
glands which combine to make the sticky
108
273260
2000
tekevät yhdessä verkon tahmean
04:35
capture spiral of an orb web.
109
275260
3000
pyydysspiraalin.
04:38
Pyriform silk glands make the attachment
110
278260
2000
Pyriform-rauhaset valmistavat liima-aineen ---
04:40
cement -- that's the silk that's used to adhere
111
280260
3000
seitin, jota käytetään kiinnittämään
04:43
silk lines to a substrate.
112
283260
3000
rihmat alustaan.
04:46
There's also aciniform silk,
113
286260
2000
Aciniform-seittiä
04:48
which is used to wrap prey.
114
288260
2000
käytetään saaliin paketointiin.
04:50
Minor ampullate silk is used in web construction.
115
290260
2000
Minor ampullate -seittiä käytetään verkkorakenteissa.
04:52
And the most studied silk line
116
292260
2000
Eniten tutkittu seittirihma on
04:54
of them all: major ampullate silk.
117
294260
2000
major ampullate,
04:56
This is the silk that's used to make the frame
118
296260
2000
josta tehdään ratasverkon
04:58
and radii of an orb web, and also
119
298260
3000
kehys ja säteet
05:01
the safety trailing dragline.
120
301260
3000
sekä riippuva turvarihma.
05:04
But what, exactly, is spider silk?
121
304260
3000
Mitä hämähäkinseitti varsinaisesti on?
05:08
Spider silk is almost entirely protein.
122
308260
3000
Se on miltei kokonaan proteiinia.
05:11
Nearly all of these proteins can be explained
123
311260
2000
Lähes kaikki nämä proteiinit voi selittää
05:13
by a single gene family,
124
313260
3000
yhden geeniperheen avulla,
05:16
so this means that the diversity of silk types
125
316260
2000
mikä tarkoittaa, että nykyinen seittityyppien
05:18
we see today is encoded by one gene family,
126
318260
5000
monimuotoisuus on yhden geeniperheen koodaama,
05:23
so presumably the original spider ancestor
127
323260
3000
joten oletettavasti hämähäkkien esi-isä
05:26
made one kind of silk,
128
326260
2000
kehräsi yhtä seittilaatua,
05:28
and over the last 380 million years,
129
328260
3000
ja 380 miljoonan vuoden kuluessa
05:31
that one silk gene has duplicated
130
331260
3000
tuo yksi seittigeeni on kahdentunut
05:34
and then diverged, specialized,
131
334260
3000
ja eriytynyt, erikoistunut
05:37
over and over and over again, to get
132
337260
3000
yhä uudelleen ja uudelleen
05:40
the large variety of flavors of spider silks
133
340260
2000
päätyen seittien laajaan
05:42
that we have today.
134
342260
3000
nykykirjoon.
05:45
There are several features that all these silks
135
345260
2000
Kaikilla näillä seiteillä on monia
05:47
have in common. They all have a common
136
347260
2000
yhteisiä piirteitä. Niillä on sama muotoilu,
05:49
design, such as they're all very long --
137
349260
2000
valtava pituus --
05:51
they're sort of outlandishly long
138
351260
3000
ne ovat ällistyttävän pitkiä
05:54
compared to other proteins.
139
354260
2000
muihin proteiineihin verrattuna.
05:56
They're very repetitive, and they're very rich
140
356260
3000
Niissä on paljon toistoa ja hyvin runsaasti
05:59
in the amino acids glycine and alanine.
141
359260
3000
glysiini- ja alaniini-aminohappoja.
06:02
To give you an idea of what
142
362260
2000
Jotta saisitte käsityksen,
06:04
a spider silk protein looks like,
143
364260
2000
miltä seittiproteiini näyttää,
06:06
this is a dragline silk protein,
144
366260
2000
tässä on tukilangan proteiini,
06:08
it's just a portion of it,
145
368260
2000
vain osa siitä,
06:10
from the black widow spider.
146
370260
2000
mustaleskihämähäkiltä.
06:12
This is the kind of sequence that I love
147
372260
2000
Rakastan tällaisen sekvenssin tutkimista
06:14
looking at day and night. (Laughter)
148
374260
3000
öin päivin. (Naurua)
06:17
So what you're seeing here is the one letter
149
377260
2000
Tässä näette kirjainlyhenteet
06:19
abbreviation for amino acids, and I've colored
150
379260
2000
aminohapoille,
06:21
in the glycines with green,
151
381260
2000
glysiinit vihreällä,
06:23
and the alanines in red, and so
152
383260
2000
ja alaniinit punaisella, joten
06:25
you can see it's just a lot of G's and A's.
153
385260
3000
tässä on vain paljon G- ja A-kirjaimia.
06:28
You can also see that there's a lot of short
154
388260
3000
Voi myös nähdä, että monien lyhyiden
06:31
sequence motifs that repeat over and over
155
391260
3000
sekvenssien teemat toistuvat yhä uudelleen
06:34
and over again, so for example there's a lot of
156
394260
2000
ja uudelleen, kuten esimerkiksi monet
06:36
what we call polyalanines, or iterated A's,
157
396260
3000
niin sanotut polyalaniinit eli kertautuvat A-kirjaimet,
06:39
AAAAA. There's GGQ. There's GGY.
158
399260
4000
AAAAA. Samoin GGQ ja GGY.
06:43
You can think of these short motifs
159
403260
2000
Näitä lyhyitä teemoja, jotka toistuvat
06:45
that repeat over and over again as words,
160
405260
3000
yhä uudelleen, voi pitää sanoina,
06:48
and these words occur in sentences.
161
408260
3000
ja nämä sanat esiintyvät lauseissa.
06:51
So for example this would be one sentence,
162
411260
3000
Esimerkiksi tämä olisi yksi lause,
06:54
and you would get this sort of green region
163
414260
2000
jossa olisi tavallaan vihreä alue
06:56
and the red polyalanine, that repeats
164
416260
2000
ja punainen polyalaniini,
06:58
over and over and over again,
165
418260
2000
joka toistuu toistumistaan,
07:00
and you can have that hundreds and
166
420260
2000
ja voi esiintyä monia satoja
07:02
hundreds and hundreds of times within
167
422260
2000
kertoja yksittäisessä
07:04
an individual silk molecule.
168
424260
2000
seittimolekyylissä.
07:06
Silks made by the same spider can have
169
426260
2000
Saman hämähäkin seiteillä voi olla
07:08
dramatically different repeat sequences.
170
428260
3000
täysin erilaisia toistojaksoja.
07:11
At the top of the screen, you're seeing
171
431260
3000
Ylhäällä näkyy
07:14
the repeat unit from the dragline silk
172
434260
3000
Argiope-sukuun kuuluvan tarhahämähäkin
07:17
of a garden argiope spider.
173
437260
3000
tukilangan toistojakso.
07:20
It's short. And on the bottom,
174
440260
2000
Se on lyhyt. Alhaalla on
07:22
this is the repeat sequence for the
175
442260
2000
toistuva sekvenssi munakotelon
07:24
egg case, or tubuliform silk protein,
176
444260
2000
putkimaisesta seittiproteiinista,
07:26
for the exact same spider. And you can see
177
446260
3000
täsmälleen samalta hämähäkiltä.
07:29
how dramatically different
178
449260
2000
Näkee, kuinka täysin erilaisia
07:31
these silk proteins are -- so this is
179
451260
3000
nämä proteiinit ovat --
07:34
sort of the beauty of the diversification
180
454260
2000
jonkinlaista erilaistumisen kauneutta
07:36
of the spider silk gene family.
181
456260
2000
hämähäkin seitin geeniperheessä.
07:38
You can see that the repeat units differ
182
458260
2000
Toistojaksojen pituudet
07:40
in length. They also differ in sequence.
183
460260
2000
ja sekvenssit vaihtelevat.
07:42
So I've colored in the glycines again
184
462260
2000
Glysiinit on merkitty vihreällä,
07:44
in green, alanine in red, and the serines,
185
464260
3000
alaniinit punaisella,
07:47
the letter S, in purple. And you can see
186
467260
3000
ja seriinit liilalla S:llä. Voi huomata,
07:50
that the top repeat unit can be explained
187
470260
2000
että ylempi toistojakso koostuu
07:52
almost entirely by green and red,
188
472260
3000
miltei kokonaan vihreästä ja punaisesta,
07:55
and the bottom repeat unit has
189
475260
2000
ja alemmassa jaksossa on
07:57
a substantial amount of purple.
190
477260
2000
aika lailla liilaa.
07:59
What silk biologists do is we try to relate
191
479260
3000
Seittibiologit yrittävät ymmärtää
08:02
these sequences, these amino acid
192
482260
2000
näiden aminohapposekvenssien
08:04
sequences, to the mechanical properties
193
484260
2000
yhteyden seittikuitujen mekaanisiin
08:06
of the silk fibers.
194
486260
2000
ominaisuuksiin.
08:08
Now, it's really convenient that spiders use their silk
195
488260
3000
On todella kätevää, että hämähäkit käyttävät seittiänsä
08:11
completely outside their body.
196
491260
2000
vain ruumiinsa ulkopuolella.
08:13
This makes testing spider silk really, really
197
493260
2000
Näin seitin testaaminen on todella,
08:15
easy to do in the laboratory, because
198
495260
2000
todella helppoa laboratoriossa,
08:17
we're actually, you know, testing it in air
199
497260
3000
koska itse asiassa testaamme sitä
08:20
that's exactly the environment that
200
500260
2000
ilmassa, juuri siinä ympäristössä,
08:22
spiders are using their silk proteins.
201
502260
2000
missä hämähäkit seittiproteiinejaan käyttävät.
08:24
So this makes quantifying silk properties by
202
504260
2000
Näin seittiproteiinien ominaisuuksien määrittämiseen
08:26
methods such as tensile testing, which is
203
506260
2000
soveltuu hyvin esimerkiksi vetokoe, joka on
08:28
basically, you know, tugging on one end
204
508260
2000
pohjimmiltaan kuidun toisesta päästä
08:30
of the fiber, very amenable.
205
510260
3000
vetämistä.
08:33
Here are stress-strain curves
206
513260
3000
Nämä jännitys-venymäkäyrät
08:36
generated by tensile testing
207
516260
2000
on saatu vetokokeilla
08:38
five fibers made by the same spider.
208
518260
3000
saman hämähäkin viidestä eri kuidusta.
08:41
So what you can see here is that
209
521260
3000
Kuten näkyy,
08:44
the five fibers have different behaviors.
210
524260
3000
nuo viisi kuitua käyttäytyvät eri tavoin.
08:47
Specifically, if you look on the vertical axis,
211
527260
2000
Erityisesti, jos katsoo pystyakselilta jännitystä.
08:49
that's stress. If you look at the maximum
212
529260
3000
Kunkin kuidun maksimaalisia
08:52
stress value for each of these fibers,
213
532260
2000
jännitysarvoja katsoessaan,
08:54
you can see that there's a lot of variation,
214
534260
3000
voi havaita suurta vaihtelua,
08:57
and in fact dragline, or major ampullate silk,
215
537260
3000
ja itse asiassa tukilanka, major ampullate -seitti,
09:00
is the strongest of these fibers.
216
540260
2000
on näistä kuiduista vahvinta.
09:02
We think that's because the dragline silk,
217
542260
3000
Luultavasti siksi, että tämän seitin,
09:05
which is used to make the frame and radii
218
545260
3000
jota käytetään verkon kehys- ja sädelankojen tekemiseen,
09:08
for a web, needs to be very strong.
219
548260
2000
täytyy olla hyvin vahvaa.
09:10
On the other hand, if you were to look at
220
550260
2000
Toisaalta, jos katsoo venymiskykyä --
09:12
strain -- this is how much a fiber can be
221
552260
2000
kuinka pitkäksi kuidun voi venyttää --
09:14
extended -- if you look at the maximum value
222
554260
2000
huomaa tässäkin maksimiarvojen vaihtelevan
09:16
here, again, there's a lot of variation
223
556260
3000
suuresti.
09:19
and the clear winner is flagelliform,
224
559260
2000
Selkeä voittaja on pyydysspiraalin
09:21
or the capture spiral filament.
225
561260
2000
siimamainen kuitu.
09:23
In fact, this flagelliform fiber can
226
563260
2000
Itse asiassa tämä kuitu voi
09:25
actually stretch over twice its original length.
227
565260
4000
venyä oman mittansa verran.
09:29
So silk fibers vary in their strength
228
569260
3000
Seittikuitujen vahvuus ja
09:32
and also their extensibility.
229
572260
2000
venytettävyys vaihtelee.
09:34
In the case of the capture spiral,
230
574260
2000
Pyydysspiraalin
09:36
it needs to be so stretchy to absorb
231
576260
2000
on oltava niin joustavaa voidakseen kestää
09:38
the impact of flying prey.
232
578260
2000
lentävän saaliin iskun.
09:40
If it wasn't able to stretch so much, then
233
580260
2000
Jos se ei joustaisi kunnolla,
09:42
basically when an insect hit the web,
234
582260
2000
hyönteisen osuessa verkkoon,
09:44
it would just trampoline right off of it.
235
584260
2000
se pompauttaisi saaliin pois kuin trampoliini.
09:46
So if the web was made entirely out of
236
586260
2000
Jos verkko koostuisi pelkästä
09:48
dragline silk, an insect is very likely to just
237
588260
3000
tukilangasta, hyönteinen todennäköisesti
09:51
bounce right off. But by having really, really
238
591260
2000
kimmahtaisi ulos. Koska pyydysseitti on todella,
09:53
stretchy capture spiral silk, the web is actually
239
593260
2000
todella venyvää, verkko pystyy
09:55
able to absorb the impact
240
595260
2000
absorboimaan kaappaamansa
09:57
of that intercepted prey.
241
597260
3000
saaliin törmäysenergian.
10:00
There's quite a bit of variation within
242
600260
2000
Yksittäisen hämähäkin kehräämät
10:02
the fibers that an individual spider can make.
243
602260
3000
kuidut vaihtelevat aika lailla.
10:05
We call that the tool kit of a spider.
244
605260
3000
Puhutaan hämähäkin työkalupakista.
10:08
That's what the spider has
245
608260
2000
Sen avulla hämähäkki voi olla
10:10
to interact with their environment.
246
610260
2000
vuorovaikutuksessa ympäristöönsä.
10:12
But how about variation among spider
247
612260
2000
Entä vaihtelu hämähäkkilajien välillä,
10:14
species, so looking at one type of silk
248
614260
2000
kun tutkitaan eri hämähäkkilajien
10:16
and looking at different species of spiders?
249
616260
3000
samaa seittityyppiä?
10:19
This is an area that's largely unexplored
250
619260
2000
Tätä aluetta on tutkittu vähän,
10:21
but here's a little bit of data I can show you.
251
621260
4000
mutta pieniä tiedonmurusia voin antaa.
10:25
This is the comparison of the toughness
252
625260
2000
Tässä vertaillaan
10:27
of the dragline spilk spun
253
627260
2000
21 hämähäkkilajin kehräämän
10:29
by 21 species of spiders.
254
629260
2000
tukilangan lujuutta.
10:31
Some of them are orb-weaving spiders and
255
631260
2000
Jotkut niistä kutovat verkon,
10:33
some of them are non-orb-weaving spiders.
256
633260
3000
toiset taas eivät.
10:36
It's been hypothesized that
257
636260
2000
Hypoteesina on ollut, että verkonkutojilla,
10:38
orb-weaving spiders, like this argiope here,
258
638260
3000
kuten tällä tarhahämähäkillä,
10:41
should have the toughest dragline silks
259
641260
2000
pitäisi olla lujimmat tukilangat,
10:43
because they must intercept flying prey.
260
643260
3000
koska niiden on napattava lentävä saalis.
10:46
What you see here on this toughness graph
261
646260
3000
Mitä korkeammalla lujuuskuviossa
10:49
is the higher the black dot is on the graph,
262
649260
2000
musta piste on,
10:51
the higher the toughness.
263
651260
2000
sen parempi lujuus.
10:53
The 21 species are indicated here by this
264
653260
3000
Tässä 21 lajia on merkitty
10:56
phylogeny, this evolutionary tree, that shows
265
656260
3000
fylogeneettisen, evolutiivisen puun avulla,
10:59
their genetic relationships, and I've colored
266
659260
2000
josta näkyy lajien geneettiset suhteet.
11:01
in yellow the orb-web-weaving spiders.
267
661260
3000
Olen merkinnyt verkonkutojat keltaisella.
11:04
If you look right here at the two red arrows,
268
664260
3000
Punaiset nuolet
11:07
they point to the toughness values
269
667260
3000
osoittavat tukilankojen lujuusarvot
11:10
for the draglines of nephila clavipes and
270
670260
2000
lajeille nephila clavipes
11:12
araneus diadematus.
271
672260
2000
ja araneus diadematus.
11:14
These are the two species of spiders
272
674260
2000
Näiden kahden hämähäkkilajin
11:16
for which the vast majority of time and money
273
676260
3000
tutkimiseen on käytetty eniten aikaa ja rahaa
11:19
on synthetic spider silk research has been
274
679260
3000
synteettisen seitin tutkimuksessa,
11:22
to replicate their dragline silk proteins.
275
682260
3000
jotta voitaisiin monistaa niiden tukilankaproteiineja.
11:25
Yet, their draglines are not the toughest.
276
685260
4000
Ne eivät kuitenkaan ole lujimpia.
11:29
In fact, the toughest dragline in this survey
277
689260
3000
Itse asiassa tutkimuksen lujin tukilanka
11:32
is this one right here in this white region,
278
692260
3000
on tällä valkoisella alueella olevalla
11:35
a non orb-web-weaving spider.
279
695260
2000
hämähäkillä, joka ei kudo verkkoa.
11:37
This is the dragline spun by scytodes,
280
697260
2000
Tämän seitin on kehrännyt scytodes,
11:39
the spitting spider.
281
699260
2000
sylkevä hämähäkki.
11:41
Scytodes doesn't use a web at all
282
701260
3000
Scytodes ei käytä lainkaan verkkoa
11:44
to catch prey. Instead, scytodes
283
704260
2000
saalistamiseen. Sen sijaan se
11:46
sort of lurks around and waits for prey
284
706260
3000
vaaniskelee ja odottelee saalista
11:49
to get close to it, and then immobilizes prey
285
709260
3000
päästäkseen lamauttamaan sen läheltä,
11:52
by spraying a silk-like venom onto that insect.
286
712260
4000
suihkauttamalla seittimäistä myrkkyä hyönteisen päälle.
11:56
Think of hunting with silly string.
287
716260
3000
Kuin metsästystä serpentiinisprayllä.
11:59
That's how scytodes forages.
288
719260
3000
Näin scytodes hankkii ruokansa.
12:02
We don't really know why scytodes
289
722260
2000
Ei oikeastaan tiedetä, miksi scytodes
12:04
needs such a tough dragline,
290
724260
3000
tarvitsee niin lujan tukilangan,
12:07
but it's unexpected results like this that make
291
727260
3000
mutta tällaiset odottamattomat tulokset tekevät
12:10
bio-prospecting so exciting and worthwhile.
292
730260
4000
biosovellusten etsimisestä jännittävää ja kannattavaa.
12:14
It frees us from the constraints
293
734260
2000
Se vapauttaa
12:16
of our imagination.
294
736260
2000
mielikuvituksen rajat.
12:18
Now I'm going to mark on
295
738260
2000
Nyt esitän lujuusarvot
12:20
the toughness values for nylon fiber,
296
740260
3000
nylon-kuidulle, bombyxille --
12:23
bombyx -- or domesticated silkworm silk --
297
743260
3000
eli kesytetyn silkkiäistoukan seitille --
12:26
wool, Kevlar, and carbon fibers.
298
746260
3000
villalle, kevlarille ja hiilikuiduille.
12:29
And what you can see is that nearly
299
749260
2000
Lähes kaikkien hämähäkkien
12:31
all the spider draglines surpass them.
300
751260
2000
tukilangat päihittävät ne.
12:33
It's the combination of strength, extensibility
301
753260
4000
Vahvuuden, laajenemiskyvyn
12:37
and toughness that makes spider silk so
302
757260
3000
ja sitkeyden yhdistelmä tekee hämähäkin seitistä
12:40
special, and that has attracted the attention
303
760260
3000
erityisen, ja se on kiinnittänyt biomimeetikkojen
12:43
of biomimeticists, so people that turn
304
763260
3000
huomion, ihmisten, jotka kääntyvät
12:46
to nature to try to find new solutions.
305
766260
3000
luonnon puoleen löytääkseen uusia ratkaisuja.
12:49
And the strength, extensibility and toughness
306
769260
3000
Seittien vahvuus, elastisuus ja sitkeys,
12:52
of spider silks combined with the fact that
307
772260
3000
sen lisäksi,
12:55
silks do not elicit an immune response,
308
775260
3000
etteivät seitit aiheuta immuunivastetta,
12:58
have attracted a lot of interest in the use
309
778260
3000
on herättänyt suurta mielenkiintoa
13:01
of spider silks in biomedical applications,
310
781260
2000
seittien käyttöön biolääketieteen sovelluksissa,
13:03
for example, as a component of
311
783260
2000
esimerkiksi osana keinotekoisia jänteitä,
13:05
artificial tendons, for serving as
312
785260
3000
ohjaamassa hermojen uudelleen kasvattamista
13:08
guides to regrow nerves, and for
313
788260
4000
ja rakennetukina
13:12
scaffolds for tissue growth.
314
792260
3000
kudosten kasvattamisessa.
13:15
Spider silks also have a lot of potential
315
795260
3000
Hämähäkin seiteillä on paljon mahdollisuuksia
13:18
for their anti-ballistic capabilities.
316
798260
2000
torjuntakykynsä ansiosta.
13:20
Silks could be incorporated into body
317
800260
2000
Seittiä voitaisiin liittää vartalon ja
13:22
and equipment armor that would be more
318
802260
3000
laitteiden suojakuoriksi, jotka olisivat
13:25
lightweight and flexible
319
805260
2000
kevyempiä ja joustavampia
13:27
than any armor available today.
320
807260
3000
kuin mikään nyt saatavilla oleva panssarointi.
13:30
In addition to these biomimetic
321
810260
3000
Näiden luontoa jäljittelevien
13:33
applications of spider silks,
322
813260
2000
sovellusten lisäksi,
13:35
personally, I find studying spider silks
323
815260
4000
pidän itse seittitutkimusta
13:39
just fascinating in and of itself.
324
819260
3000
kiehtovana ihan sinällään.
13:42
I love when I'm in the laboratory,
325
822260
4000
Laboratoriossa käyn kuumana,
13:46
a new spider silk sequence comes in.
326
826260
3000
kun paljastuu uusi seittisekvenssi.
13:49
That's just the best. (Laughter)
327
829260
3000
Se on huippujuttu. (Naurua)
13:52
It's like the spiders are sharing
328
832260
3000
Tuntuu siltä kuin hämähäkit jakaisivat kanssani
13:55
an ancient secret with me, and that's why
329
835260
2000
muinaisen salaisuuden,
13:57
I'm going to spend the rest of my life
330
837260
2000
siksi aion käyttää loppuelämäni
13:59
studying spider silk.
331
839260
2000
seittitutkimukseen.
14:01
The next time you see a spider web,
332
841260
3000
Kun seuraavan kerran näet hämähäkinverkon,
14:04
please, pause and look a little closer.
333
844260
3000
muistathan pysähtyä ja katsoa vähän tarkemmin.
14:07
You'll be seeing one of the most
334
847260
2000
Näet yhden parhaimmista
14:09
high-performance materials known to man.
335
849260
3000
ihmisen tuntemista materiaaleista.
14:12
To borrow from the writings
336
852260
2000
Lainatakseni
14:14
of a spider named Charlotte,
337
854260
3000
Charlotte-hämähäkin kirjoituksia,
14:17
silk is terrific.
338
857260
2000
seitti on mahtavaa.
14:19
Thank you. (Applause)
339
859260
3000
Kiitos. (Suosionosoituksia)
14:22
(Applause)
340
862260
1000
(Suosionosoituksia)
Tietoja tästä verkkosivustosta

Tällä sivustolla esitellään YouTube-videoita, jotka ovat hyödyllisiä englannin oppimisessa. Näet englannin oppitunteja, joita opettavat huippuluokan opettajat ympäri maailmaa. Kaksoisnapsauta kullakin videosivulla näkyvää englanninkielistä tekstitystä, niin voit toistaa videon sieltä. Tekstitykset vierivät synkronoidusti videon toiston kanssa. Jos sinulla on kommentteja tai toiveita, ota meihin yhteyttä käyttämällä tätä yhteydenottolomaketta.

https://forms.gle/WvT1wiN1qDtmnspy7