Cheryl Hayashi: The magnificence of spider silk

158,434 views ・ 2011-12-07

TED


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번역: Alf Bae 검토: InHyuk Song
00:16
I'm here to spread the word about the
0
16260
2000
저는 거미들의 아주 놀라운 능력에 대해
00:18
magnificence of spiders
1
18260
2000
말씀드리려고 왔습니다.
00:20
and how much we can learn from them.
2
20260
3000
그리고 거미로부터 배울 수 있는것들이 얼마나 많은지에 대해서도 말입니다.
00:23
Spiders are truly global citizens.
3
23260
2000
거미는 진정한 글로벌 시민입니다.
00:25
You can find spiders in nearly
4
25260
2000
지구상의 거의 모든 서식지에서
00:27
every terrestrial habitat.
5
27260
2000
거미를 찾을 수 있습니다.
00:29
This red dot marks
6
29260
2000
여기 보시는 붉은 점들은
00:31
the Great Basin of North America,
7
31260
2000
북미지역의 대평야지대를 나타냅니다
00:33
and I'm involved with an alpine biodiversity
8
33260
2000
저는 산악지대 자연생태계에서의 다양성 연구 프로젝트를
00:35
project there with some collaborators.
9
35260
2000
동료들과 함께 수행하고 있습니다.
00:37
Here's one of our field sites,
10
37260
2000
여기가 저희 연구 현장 중 하나입니다.
00:39
and just to give you a sense of perspective,
11
39260
2000
어떤 곳인지 잠깐 설명 드리자면
00:41
this little blue smudge here,
12
41260
2000
여기 희미하게 보이는 푸른 점이
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that's one of my collaborators.
13
43260
2000
저의 동료 중 한 분입니다.
00:45
This is a rugged and barren landscape,
14
45260
3000
거칠고 황량한 풍광입니다.
00:48
yet there are quite a few spiders here.
15
48260
2000
하지만 여기에서도 거미종들이 사는데요.
00:50
Turning rocks over revealed this crab spider
16
50260
4000
바위를 들춰 보면 게거미들이
00:54
grappling with a beetle.
17
54260
2000
딱정벌레들과 싸우고 있는 것을 볼 수 있습니다.
00:56
Spiders are not just everywhere,
18
56260
3000
거미들이 모든 곳에 사는 것은 아닙니다만,
00:59
but they're extremely diverse.
19
59260
2000
그러나 정말 다양하게 분포하고 있습니다.
01:01
There are over 40,000 described species
20
61260
3000
지구상에는 4만여종의 거미가
01:04
of spiders.
21
64260
1000
살고 있답니다.
01:05
To put that number into perspective,
22
65260
2000
다른 시각에서 이 숫자를 보기 위해
01:07
here's a graph comparing the 40,000
23
67260
2000
여기 4만여종의 거미를 비교하기 위한
01:09
species of spiders
24
69260
2000
그래프를 보겠습니다
01:11
to the 400 species of primates.
25
71260
2000
400 여종의 영장류하고 비교해 보죠.
01:13
There are two orders of magnitude more
26
73260
2000
영장류와 거미류를 비교하면
01:15
spiders than primates.
27
75260
2000
두자릿수나 차이가 납니다.
01:17
Spiders are also extremely old.
28
77260
4000
거미들은 정말 오래된 종입니다.
01:21
On the bottom here,
29
81260
2000
여기 이 바닥을 보시면,
01:23
this is the geologic timescale,
30
83260
2000
여기에 지질학적인 시간표가 있습니다.
01:25
and the numbers on it indicate millions
31
85260
2000
여기 이 숫자들은 현재로부터
01:27
of years from the present, so the zero here,
32
87260
2000
몇 백만년 전인지를 보여줍니다. 그래서 여기 있는 숫자 0은
01:29
that would be today.
33
89260
2000
바로 현재를 말하고 있지요.
01:31
So what this figure shows is that spiders
34
91260
3000
여기를 보시면 거미들은
01:34
date back to almost 380 million years.
35
94260
4000
거의 3억8천만년전으로 거슬러 올라가야합니다.
01:38
To put that into perspective, this red
36
98260
2000
다른 시각으로 보자면 여기 붉은 수직선은
01:40
vertical bar here marks the divergence time
37
100260
3000
침팬지로부터 인간이 분화되어 나온
01:43
of humans from chimpanzees,
38
103260
3000
시간을 말합니다.
01:46
a mere seven million years ago.
39
106260
3000
단지 7백만년전입니다.
01:49
All spiders make silk
40
109260
2000
모든 거미들이 거미줄을
01:51
at some point in their life.
41
111260
2000
일생중 어떤 시기에 만들어 냅니다.
01:53
Most spiders use copious amounts of silk,
42
113260
3000
대부분의 거미들은 엄청난 양의 거미줄을 사용합니다.
01:56
and silk is essential to their survival
43
116260
2000
거미줄은 그들 생존과 번식에서
01:58
and reproduction.
44
118260
2000
가장 중요한 것입니다.
02:00
Even fossil spiders can make silk,
45
120260
2000
화석으로 남은 거미도 거미줄을 만들었습니다.
02:02
as we can see from this impression of
46
122260
2000
보시다시피
02:04
a spinneret on this fossil spider.
47
124260
3000
화석이 된 거미의 방적돌기가 보이시죠.
02:07
So this means that both spiders
48
127260
2000
이것은 거미나
02:09
and spider silk have been around
49
129260
2000
거미줄이나 최소 3억8천만년
02:11
for 380 million years.
50
131260
4000
전부터 있어 왔다는 것입니다.
02:16
It doesn't take long from working with spiders
51
136260
3000
거미에 대해 연구하다보면
02:19
to start noticing how essential silk is
52
139260
3000
거미줄이 얼마나 거미의 삶에서 중요한것인지
02:22
to just about every aspect of their life.
53
142260
3000
금방 알 수가 있습니다
02:25
Spiders use silk for many purposes, including
54
145260
3000
거미들은 거미줄을 여러가지 목적으로 사용하는데요
02:28
the trailing safety dragline,
55
148260
2000
이동하기 위한 안전선으로 쓰거나
02:30
wrapping eggs for reproduction,
56
150260
3000
번식을 위해 알들을 싸메거나
02:33
protective retreats
57
153260
2000
방어 수단으로 사용하거나
02:35
and catching prey.
58
155260
2000
먹이를 잡는데도 사용합니다.
02:37
There are many kinds of spider silk.
59
157260
2000
사실 거미줄은 여러가지가 있답니다.
02:39
For example, this garden spider can make
60
159260
3000
예를 들어 정원거미는
02:42
seven different kinds of silks.
61
162260
2000
7가지 종류의 거미줄을 만들어 냅니다.
02:44
When you look at this orb web, you're actually
62
164260
2000
여러분이 거미줄이 쳐진걸 보신다면 사실
02:46
seeing many types of silk fibers.
63
166260
3000
여러 종류의 거미줄 섬유를 보고 계신겁니다.
02:49
The frame and radii of this web
64
169260
2000
외곽과 동심원을 만든
02:51
is made up of one type of silk,
65
171260
3000
거미줄은 한가지 종류입니다.
02:54
while the capture spiral is a composite
66
174260
2000
포획을 위한 소용돌이 선은
02:56
of two different silks:
67
176260
2000
두가지 종류가 합쳐져 만들어 집니다.
02:58
the filament and the sticky droplet.
68
178260
3000
필라먼트와 끈적한 점액이지요
03:01
How does an individual spider
69
181260
3000
어떻게 단 한종류의 거미에서
03:04
make so many kinds of silk?
70
184260
3000
이렇게 많은 거미줄 종류를 만들수 있는 걸까요?
03:07
To answer that, you have to look a lot closer
71
187260
2000
답을 찾기 위해 우리는 좀 더 다가서서
03:09
at the spinneret region of a spider.
72
189260
2000
거미줄의 방적돌기 부분을 잘 살펴봐야 합니다.
03:11
So silk comes out of the spinnerets, and for
73
191260
2000
거미줄은 방적돌기에서 나오는데
03:13
those of us spider silk biologists, this is what
74
193260
2000
저희 거미와 거미줄을 연구하는 생물학자들은
03:15
we call the "business end" of the spider. (Laughter)
75
195260
2000
거미들의 총구("Business end")이라고 합니다.(웃음)
03:17
We spend long days ...
76
197260
2000
우리는 아주 많은 시간을...
03:19
Hey! Don't laugh. That's my life.
77
199260
2000
헤이! 웃지 마세요. 이게 제 삶이에요.
03:21
(Laughter)
78
201260
2000
(웃음)
03:23
We spend long days and nights
79
203260
2000
우리는 아주 많은 밤 낮을
03:25
staring at this part of the spider.
80
205260
3000
거미의 이 부분을 살펴 보내는데 보냅니다.
03:28
And this is what we see.
81
208260
2000
이게 우리가 보는 부분이지요.
03:30
You can see multiple fibers
82
210260
2000
여러 섬유들이 보이시죠.
03:32
coming out of the spinnerets, because
83
212260
3000
방적돌기에서 나오고 있습니다.
03:35
each spinneret has many spigots on it.
84
215260
3000
각각의 방적돌기는 많은 토사관을 가지고 있습니다.
03:38
Each of these silk fibers exits from the spigot,
85
218260
3000
각각의 거미줄 섬유는 이 토사관으로부터 나오지요.
03:41
and if you were to trace the fiber back
86
221260
2000
이 섬유를 다시 추적해 들어가서
03:43
into the spider, what you would find is that
87
223260
3000
거미안을 살펴보면
03:46
each spigot connects to its own individual
88
226260
2000
각각의 토사관은 각각 독립된
03:48
silk gland. A silk gland kind of looks like a sac
89
228260
3000
거미줄 분비샘을 가지고 각각의 분비샘은
03:51
with a lot of silk proteins stuck inside.
90
231260
3000
내부에 많은 거미줄 단백질을 지니고 있습니다.
03:54
So if you ever have the opportunity to dissect
91
234260
2000
만약 거미집을 만드는 거미를
03:56
an orb-web-weaving spider,
92
236260
2000
해부해 볼 기회가 있다면,
03:58
and I hope you do,
93
238260
2000
꼭 해보세요.
04:00
what you would find is a bounty
94
240260
3000
풍부하고 아름다운
04:03
of beautiful, translucent silk glands.
95
243260
3000
반투명의 거미줄 분비샘을
04:06
Inside each spider, there are hundreds
96
246260
2000
볼 수 있을 겁니다. 수백개의
04:08
of silk glands, sometimes thousands.
97
248260
3000
때로는 수천개의 분비샘이 있습니다.
04:11
These can be grouped into seven categories.
98
251260
3000
일곱개의 카테고리로 구분할 수있는데요.
04:14
They differ by size, shape,
99
254260
2000
크기나 모양으로 구분됩니다.
04:16
and sometimes even color.
100
256260
2000
그리고 색깔로도 구분되지요.
04:18
In an orb-web-weaving spider,
101
258260
2000
거미집을 치는 형태의 거미에는
04:20
you can find seven types of silk glands,
102
260260
2000
7가지 타입의 거미줄 분비샘을 볼 수 있습니다.
04:22
and what I have depicted here in this picture,
103
262260
2000
여기 이 사진을 보시죠.
04:24
let's start at the one o'clock position,
104
264260
3000
한시 방향 부터 보시면
04:27
there's tubuliform silk glands, which are used
105
267260
2000
튜브모양의 거미줄 분비샘이 있는데
04:29
to make the outer silk of an egg sac.
106
269260
2000
알주머니를 만드는 거미줄을 만들어 냅니다.
04:31
There's the aggregate and flagelliform silk
107
271260
2000
그리고 취장선사와 편장선사 분비샘에서는
04:33
glands which combine to make the sticky
108
273260
2000
동그랗게 나선형 포획 거미집을 만드는
04:35
capture spiral of an orb web.
109
275260
3000
끈적한 물질을 분출해 냅니다.
04:38
Pyriform silk glands make the attachment
110
278260
2000
서양배모양의 분비샘은 접착제 성분을
04:40
cement -- that's the silk that's used to adhere
111
280260
3000
성분을 만들어 거미줄이 서로 달라 붙을 수
04:43
silk lines to a substrate.
112
283260
3000
굵은 줄을 만들게 합니다.
04:46
There's also aciniform silk,
113
286260
2000
여기 포도송이 모양 거미줄은
04:48
which is used to wrap prey.
114
288260
2000
먹잇감을 포획할때 쓰지요
04:50
Minor ampullate silk is used in web construction.
115
290260
2000
소호장선사(小壺狀腺絲) 거미줄은 거미집 건설 재료입니다.
04:52
And the most studied silk line
116
292260
2000
가장 많이 연구하는 거미줄은
04:54
of them all: major ampullate silk.
117
294260
2000
대호상선사(大壺狀腺絲) 거미줄입니다.
04:56
This is the silk that's used to make the frame
118
296260
2000
거미줄을 칠 때 뼈대를 만드는 데 사용하고
04:58
and radii of an orb web, and also
119
298260
3000
둥글게 쳐진 거미집의 둘레를 만듭니다.
05:01
the safety trailing dragline.
120
301260
3000
그리고 이동을 위한 안전선이기도 하지요.
05:04
But what, exactly, is spider silk?
121
304260
3000
그런데 정말 거미줄이란 무엇일까요?
05:08
Spider silk is almost entirely protein.
122
308260
3000
거미줄은 거의 완전히 단백질로 만들어졌습니다.
05:11
Nearly all of these proteins can be explained
123
311260
2000
거의 모든 단백질 성분들은
05:13
by a single gene family,
124
313260
3000
하나의 유전자 군으로 설명될 수 있습니다.
05:16
so this means that the diversity of silk types
125
316260
2000
이말은 오늘날 볼 수 있는 이렇게 다양한 거미줄 종류들이
05:18
we see today is encoded by one gene family,
126
318260
5000
하나의 유전자 군에서 만들어 진다는 것입니다.
05:23
so presumably the original spider ancestor
127
323260
3000
그래서 아마도 원래의 거미 조상은
05:26
made one kind of silk,
128
326260
2000
한 종류의 거미줄을 만들었고
05:28
and over the last 380 million years,
129
328260
3000
3억8천만년이 지나는 동안
05:31
that one silk gene has duplicated
130
331260
3000
그 하나의 거미줄 유전자가 복제되면서
05:34
and then diverged, specialized,
131
334260
3000
다양화되고 전문화하는 과정이
05:37
over and over and over again, to get
132
337260
3000
계속 반복 되면서
05:40
the large variety of flavors of spider silks
133
340260
2000
대단히 다양한 종류의 거미줄로
05:42
that we have today.
134
342260
3000
오늘까지 발전된 것입니다
05:45
There are several features that all these silks
135
345260
2000
이렇게 다양한 거미줄 모두가 공통으로 가지는
05:47
have in common. They all have a common
136
347260
2000
특징이 있는데 그것은 모두
05:49
design, such as they're all very long --
137
349260
2000
굉장히 길다라는 것입니다.
05:51
they're sort of outlandishly long
138
351260
3000
다른 단백질과 비교하면
05:54
compared to other proteins.
139
354260
2000
특이하게도 엄청나게 긴데요.
05:56
They're very repetitive, and they're very rich
140
356260
3000
아미노산 글리신과 알라닌이
05:59
in the amino acids glycine and alanine.
141
359260
3000
계속 반복되는 구조를 가지고 있습니다.
06:02
To give you an idea of what
142
362260
2000
거미줄의 단백질이 어떤
06:04
a spider silk protein looks like,
143
364260
2000
구조로 생겼는지 보여드리자면
06:06
this is a dragline silk protein,
144
366260
2000
이것은 이동용 안전선 거미줄 단백질입니다.
06:08
it's just a portion of it,
145
368260
2000
검은과부거미로부터 얻은
06:10
from the black widow spider.
146
370260
2000
일부입니다.
06:12
This is the kind of sequence that I love
147
372260
2000
이건 제가 밤낮으로 즐겨 보는
06:14
looking at day and night. (Laughter)
148
374260
3000
연속형태중 하나인데요 (웃음)
06:17
So what you're seeing here is the one letter
149
377260
2000
여기 보시는 것은 아미노산들의
06:19
abbreviation for amino acids, and I've colored
150
379260
2000
글자 하나로 표현된 것들입니다.
06:21
in the glycines with green,
151
381260
2000
녹색 글리신으로 착색된것입니다.
06:23
and the alanines in red, and so
152
383260
2000
알나닌은 붉게 보이고요
06:25
you can see it's just a lot of G's and A's.
153
385260
3000
그래서 여기 보이는 건 아주 많은 G와 A들입니다.
06:28
You can also see that there's a lot of short
154
388260
3000
또 여기 아주 많은 짧은 연속 모티브를 가진 부분이
06:31
sequence motifs that repeat over and over
155
391260
3000
계속 반복을 거듭하는 것을 볼 수 있습니다.
06:34
and over again, so for example there's a lot of
156
394260
2000
그래서 이것은 하나의 예로써 아주 많은
06:36
what we call polyalanines, or iterated A's,
157
396260
3000
폴리알라닌 혹은 반복된 A라고 부르는 것들입니다.
06:39
AAAAA. There's GGQ. There's GGY.
158
399260
4000
AAAAA 이고 거기에 GGQ가 있고 GGY가 있지요.
06:43
You can think of these short motifs
159
403260
2000
그래서 마치 단어를 만드는 것처럼
06:45
that repeat over and over again as words,
160
405260
3000
이런 짧은 모티브들이 계속 반복되어 나타납니다.
06:48
and these words occur in sentences.
161
408260
3000
그리고 이 단어들은 문장을 만들어 냅니다.
06:51
So for example this would be one sentence,
162
411260
3000
그래서 여기 이 예에서 이건 하나의 문장입니다.
06:54
and you would get this sort of green region
163
414260
2000
여기 녹색 지역을 과
06:56
and the red polyalanine, that repeats
164
416260
2000
붉은 폴리알라닌이 반복 되고
06:58
over and over and over again,
165
418260
2000
계속 계속 계속 반복을 거듭하지요.
07:00
and you can have that hundreds and
166
420260
2000
그래서 하나의 거미줄 분자에는
07:02
hundreds and hundreds of times within
167
422260
2000
수백번에 걸쳐 또 다시 수백번을 곱하고 곱하여
07:04
an individual silk molecule.
168
424260
2000
이런 구조가 있게 됩니다.
07:06
Silks made by the same spider can have
169
426260
2000
그래서 같은 거미가 만드는 거미줄도
07:08
dramatically different repeat sequences.
170
428260
3000
드라마틱할 정도로 아주 다른 연결구조를 반복해 만들어 낼 수 있고
07:11
At the top of the screen, you're seeing
171
431260
3000
여기 화면 위에 보이듯이
07:14
the repeat unit from the dragline silk
172
434260
3000
이동용 거미줄로 부터 반복되는 단위가
07:17
of a garden argiope spider.
173
437260
3000
정원거미로 부터 만들어 질 수 있는 것입니다.
07:20
It's short. And on the bottom,
174
440260
2000
이것은 짧은 것이고요. 그리고 아래에
07:22
this is the repeat sequence for the
175
442260
2000
이 반복 구조는
07:24
egg case, or tubuliform silk protein,
176
444260
2000
알집을 위한 것이거나 관장선사의 단백질입니다.
07:26
for the exact same spider. And you can see
177
446260
3000
동일한 거미로 부터 나온 것이지요. 여러분은
07:29
how dramatically different
178
449260
2000
이렇게 얼마나 드라마틱하게 다양한
07:31
these silk proteins are -- so this is
179
451260
3000
거미줄 단백줄이 있고 이것이
07:34
sort of the beauty of the diversification
180
454260
2000
거미의 거미줄 유전자군의
07:36
of the spider silk gene family.
181
456260
2000
아름다운 다양성을 가지게 합니다.
07:38
You can see that the repeat units differ
182
458260
2000
길이에 따라 이 반복되는 단위가
07:40
in length. They also differ in sequence.
183
460260
2000
달라짐을 알 수 있습니다. 또한 반복구조에 의해 다릅니다.
07:42
So I've colored in the glycines again
184
462260
2000
그래서 여기 다시 착색했는데요.
07:44
in green, alanine in red, and the serines,
185
464260
3000
알라닌은 붉은 색이고요. 세린은
07:47
the letter S, in purple. And you can see
186
467260
3000
S이고 보라색입니다. 여기서
07:50
that the top repeat unit can be explained
187
470260
2000
가장 위의 반복구조가 설명되고 있습니다.
07:52
almost entirely by green and red,
188
472260
3000
거의 완전히 녹색과 붉은색이지요.
07:55
and the bottom repeat unit has
189
475260
2000
그리고 바닥에서 반복되는 단위는
07:57
a substantial amount of purple.
190
477260
2000
보라색이 아주 많이 보입니다.
07:59
What silk biologists do is we try to relate
191
479260
3000
거미줄 생물학자들이 시도하는 일은
08:02
these sequences, these amino acid
192
482260
2000
이러한 반복구조에 관련해서 이런 아미노산들이
08:04
sequences, to the mechanical properties
193
484260
2000
어떻게 거미줄 섬유의 기계적인 성질을
08:06
of the silk fibers.
194
486260
2000
만들어 내는 가에 대한 것입니다.
08:08
Now, it's really convenient that spiders use their silk
195
488260
3000
그래서 거미의 몸 완전히 밖에서
08:11
completely outside their body.
196
491260
2000
거미가 거미줄을 이용하는 것이 정말 편리한 것입니다.
08:13
This makes testing spider silk really, really
197
493260
2000
이것은 거미줄을 실험실에서 테스트해보는
08:15
easy to do in the laboratory, because
198
495260
2000
것을 아주 쉽게 할 수 있게 합니다.
08:17
we're actually, you know, testing it in air
199
497260
3000
왜냐하면 우리는 실제로 이걸 공중에서 테스트하는데
08:20
that's exactly the environment that
200
500260
2000
거미들이 거미줄 단백질을 이용하는
08:22
spiders are using their silk proteins.
201
502260
2000
환경과 동일하게 하는 것입니다.
08:24
So this makes quantifying silk properties by
202
504260
2000
장력 테스트 같은 방법들에 의해
08:26
methods such as tensile testing, which is
203
506260
2000
우리는 거미줄의 물성을 측정할 수 있습니다.
08:28
basically, you know, tugging on one end
204
508260
2000
기본적으로 아시다 시피 한쪽 섬유끝은
08:30
of the fiber, very amenable.
205
510260
3000
붙잡고 끌면 대단히 유연합니다.
08:33
Here are stress-strain curves
206
513260
3000
이것은 장력 테스트에 의해 얻어진
08:36
generated by tensile testing
207
516260
2000
스트레스 변형 그래프입니다.
08:38
five fibers made by the same spider.
208
518260
3000
5종의 섬유는 같은 거미에 의해 만들어 진 것입니다.
08:41
So what you can see here is that
209
521260
3000
자, 여기를 보시면
08:44
the five fibers have different behaviors.
210
524260
3000
이 다섯종의 섬유들이 서로 다른 성질을 가진것을 볼 수 있습니다.
08:47
Specifically, if you look on the vertical axis,
211
527260
2000
여기 수직축을 보시면
08:49
that's stress. If you look at the maximum
212
529260
3000
스트레스를 나타내는데, 여기 최대점을 보면
08:52
stress value for each of these fibers,
213
532260
2000
각 섬유들의 스트레스 값을 볼 수 있습니다.
08:54
you can see that there's a lot of variation,
214
534260
3000
보시다시피 차이가 많이 납니다.
08:57
and in fact dragline, or major ampullate silk,
215
537260
3000
특히 안전선 또는 대호장선사(大壺狀腺絲)가
09:00
is the strongest of these fibers.
216
540260
2000
이 섬유들 중 가장 튼튼합니다.
09:02
We think that's because the dragline silk,
217
542260
3000
저희는 그렇기 때문에 거미집의
09:05
which is used to make the frame and radii
218
545260
3000
뼈대와 틀을 만드는 안전선은
09:08
for a web, needs to be very strong.
219
548260
2000
가장 튼튼해야 한다고 봅니다.
09:10
On the other hand, if you were to look at
220
550260
2000
다른 한편으로는
09:12
strain -- this is how much a fiber can be
221
552260
2000
변형율인데 이것은 섬유가 얼마나
09:14
extended -- if you look at the maximum value
222
554260
2000
늘어날 수 있는가를 나타냅니다. 여기 최대치를 보시면
09:16
here, again, there's a lot of variation
223
556260
3000
또한 각각 다양한 모습을 볼 수 있는데
09:19
and the clear winner is flagelliform,
224
559260
2000
가장 뛰어난 것은 편장선사나
09:21
or the capture spiral filament.
225
561260
2000
아니면 포획용 나선 필라먼트입니다.
09:23
In fact, this flagelliform fiber can
226
563260
2000
사실 편장선사 섬유는 거의
09:25
actually stretch over twice its original length.
227
565260
4000
원래 길이의 두배나 늘어 날 수 있습니다.
09:29
So silk fibers vary in their strength
228
569260
3000
그래서 거미줄은 강함이라든가
09:32
and also their extensibility.
229
572260
2000
유연성 면에서 아주 다양합니다.
09:34
In the case of the capture spiral,
230
574260
2000
포획 거미줄의 경우에는
09:36
it needs to be so stretchy to absorb
231
576260
2000
날아다니다 잡힌 포획물이 주는
09:38
the impact of flying prey.
232
578260
2000
충격을 흡수할 정도로 늘어나야 합니다.
09:40
If it wasn't able to stretch so much, then
233
580260
2000
만약 그렇게 늘어나지 못하다면
09:42
basically when an insect hit the web,
234
582260
2000
어떤 곤충이 거미집에 부딪히면
09:44
it would just trampoline right off of it.
235
584260
2000
바로 트램폴린 처럼 튕겨져 나갈 겁니다.
09:46
So if the web was made entirely out of
236
586260
2000
그래서 만약 거미줄이 안전선으로 만들어 졌다면
09:48
dragline silk, an insect is very likely to just
237
588260
3000
곤충이 거미줄에 부딛혀도
09:51
bounce right off. But by having really, really
238
591260
2000
그냥 튕겨져 나가 버릴 겁니다. 그러나
09:53
stretchy capture spiral silk, the web is actually
239
593260
2000
포획사 처럼 쭉 늘어나는 소재는 거미집이
09:55
able to absorb the impact
240
595260
2000
충격을 흡수하고 포획된
09:57
of that intercepted prey.
241
597260
3000
먹잇감을 잡아 두는 역할을 할 수 있습니다.
10:00
There's quite a bit of variation within
242
600260
2000
이것은 각각의 거미가 만들수 있는 거미줄의
10:02
the fibers that an individual spider can make.
243
602260
3000
다양한 면면의 일부에 불과 합니다.
10:05
We call that the tool kit of a spider.
244
605260
3000
우리는 이걸 거미의 연장 세트라고 하지요.
10:08
That's what the spider has
245
608260
2000
이것은 거미들이 어떻게 환경과
10:10
to interact with their environment.
246
610260
2000
서로 상호작용하는지를 보여줍니다.
10:12
But how about variation among spider
247
612260
2000
그러나 거미종들 사이의 차이는 어떨까요?
10:14
species, so looking at one type of silk
248
614260
2000
그래서 한종류의 거미줄을
10:16
and looking at different species of spiders?
249
616260
3000
다른종의 것과 비교하면 어떨까요?
10:19
This is an area that's largely unexplored
250
619260
2000
이 영역은 아직까지 많이 연구된 부분은 아닙니다.
10:21
but here's a little bit of data I can show you.
251
621260
4000
그러나 여기 살짝 자료를 보여 드릴 수 있습니다.
10:25
This is the comparison of the toughness
252
625260
2000
이것은 이동사 거미줄의 인성평가를
10:27
of the dragline spilk spun
253
627260
2000
비교한 표인데
10:29
by 21 species of spiders.
254
629260
2000
21개 거미종으로 부터 얻은 것입니다.
10:31
Some of them are orb-weaving spiders and
255
631260
2000
몇몇 종은 거미집을 짓는 종류이고
10:33
some of them are non-orb-weaving spiders.
256
633260
3000
다른 몇몇 종은 집을 짓지 않는 종류입니다.
10:36
It's been hypothesized that
257
636260
2000
이론에 따르면
10:38
orb-weaving spiders, like this argiope here,
258
638260
3000
아르지오페 같은 집짓는 거미들은
10:41
should have the toughest dragline silks
259
641260
2000
아주 강한 이동선을 가져야 합니다.
10:43
because they must intercept flying prey.
260
643260
3000
그래야 날라 다니는 먹잇감을 포획할 수 있을 테니까요.
10:46
What you see here on this toughness graph
261
646260
3000
여기보시는 인성 그래프
10:49
is the higher the black dot is on the graph,
262
649260
2000
그래프에서 검은 점들이 높이 있을 수록
10:51
the higher the toughness.
263
651260
2000
인성이 높다는 이야기 입니다.
10:53
The 21 species are indicated here by this
264
653260
3000
21종의 자료가 여기 보이는 데요.
10:56
phylogeny, this evolutionary tree, that shows
265
656260
3000
계통발생론적으로 여기 진화의 흐름을 보면
10:59
their genetic relationships, and I've colored
266
659260
2000
그들간 유전적 관계를 볼 수 있습니다.
11:01
in yellow the orb-web-weaving spiders.
267
661260
3000
노란색이 집짓는 거미들이고요
11:04
If you look right here at the two red arrows,
268
664260
3000
여기 두 붉은색 화실표를 보시면
11:07
they point to the toughness values
269
667260
3000
네필라 클라비페스의 이동선의
11:10
for the draglines of nephila clavipes and
270
670260
2000
인성 값을
11:12
araneus diadematus.
271
672260
2000
아라노이스 디아데마투스와 비교하고 있습니다.
11:14
These are the two species of spiders
272
674260
2000
이들 두종류의 거미들은
11:16
for which the vast majority of time and money
273
676260
3000
합성 거미줄 연구에서
11:19
on synthetic spider silk research has been
274
679260
3000
가장 시간과 돈을 많이 들여
11:22
to replicate their dragline silk proteins.
275
682260
3000
그들의 이동사 거미줄 단백질을 복제하려고 하고 있습니다.
11:25
Yet, their draglines are not the toughest.
276
685260
4000
하지만 그들의 이동사가 가장 인성이 강한것은 아닙니다.
11:29
In fact, the toughest dragline in this survey
277
689260
3000
사실 이 연구에서 가장 강한 이동사는
11:32
is this one right here in this white region,
278
692260
3000
여기 백색지역에 있습니다.
11:35
a non orb-web-weaving spider.
279
695260
2000
집을 짓지 않는 거미 종류이지요.
11:37
This is the dragline spun by scytodes,
280
697260
2000
이 이동사 거미줄은 사이토데스 일명
11:39
the spitting spider.
281
699260
2000
침뱉는 거미의 이동사입니다.
11:41
Scytodes doesn't use a web at all
282
701260
3000
사이토데스는 거미줄로 먹이를 잡지 않습니다.
11:44
to catch prey. Instead, scytodes
283
704260
2000
그 대신 사이토데스는
11:46
sort of lurks around and waits for prey
284
706260
3000
숨어 도사리며 먹이를 기다리다가
11:49
to get close to it, and then immobilizes prey
285
709260
3000
가까이오면 먹이를 못움직이게 끔
11:52
by spraying a silk-like venom onto that insect.
286
712260
4000
곤충에게 거미줄같은 독액을 분사합니다.
11:56
Think of hunting with silly string.
287
716260
3000
파티 때 쓰는 스프레이 같은 걸로 사냥하는 겁니다.
11:59
That's how scytodes forages.
288
719260
3000
이게 사이토데스가 먹이를 찾는 방법입니다.
12:02
We don't really know why scytodes
289
722260
2000
우리는 왜 사이토데스가 그렇게 강한
12:04
needs such a tough dragline,
290
724260
3000
이동선을 갖게 되었는지 알지 못합니다.
12:07
but it's unexpected results like this that make
291
727260
3000
그러나 이러한 예기치 못한 결과가
12:10
bio-prospecting so exciting and worthwhile.
292
730260
4000
생물학적 예측을 아주 흥미롭고 가치있게 만들어 줍니다.
12:14
It frees us from the constraints
293
734260
2000
우리의 상상력으로 부터 가진 제한을
12:16
of our imagination.
294
736260
2000
풀어 놓게 합니다.
12:18
Now I'm going to mark on
295
738260
2000
자 이제 나일론 섬유의 인성 값을
12:20
the toughness values for nylon fiber,
296
740260
3000
표시해 볼 까요.
12:23
bombyx -- or domesticated silkworm silk --
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밤빅스나 사육된 누에고치 실,
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wool, Kevlar, and carbon fibers.
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울, 캐블러 그리고 탄소섬유들.
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And what you can see is that nearly
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여기 보시다시피
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all the spider draglines surpass them.
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거의 모든 거미 이동사가 이들 보다 우월합니다.
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It's the combination of strength, extensibility
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이것은 거미줄의 강성, 연성, 인성을
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and toughness that makes spider silk so
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함께 보여 줍니다. 이것이 바로
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special, and that has attracted the attention
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거미줄이 얼마나 특별한 것이며
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of biomimeticists, so people that turn
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왜 생체모방연구자들의 관심을 끄는지, 또한 왜 사람들이
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to nature to try to find new solutions.
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자연으로부터 새로운 해결법을 찾으려 하는지를 설명합니다.
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And the strength, extensibility and toughness
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그리고 거미줄의 강성, 연성, 인성과 더불어
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of spider silks combined with the fact that
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거미줄이 가지고 있는 흥미로운 점 하나는
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silks do not elicit an immune response,
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거미줄은 항체반응을 불러 일으키지 않아
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have attracted a lot of interest in the use
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향후 생화학적 약품제조에 쓰일 수 있는
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of spider silks in biomedical applications,
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잠재력이 크다는 점이 매력적입니다.
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for example, as a component of
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예를 들어 인조 힘줄의 재료로
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artificial tendons, for serving as
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사용되어 신경이 다시 자라게끔
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guides to regrow nerves, and for
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이끌어주는 역할이 가능하며
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scaffolds for tissue growth.
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조직이 다시 자랄 수 있게 하는 비계 역할을 할 수 있습니다.
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Spider silks also have a lot of potential
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거미줄은 방탄능력에도 많은
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for their anti-ballistic capabilities.
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잠재력이 있습니다.
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Silks could be incorporated into body
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거미줄로 오늘날 쓰는 방탄복 보다
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and equipment armor that would be more
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가볍고 유연하여 몸에 부착 할 수 있는
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lightweight and flexible
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방어용 방탄복은
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than any armor available today.
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어떤 것보다 더 뛰어날 것입니다.
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In addition to these biomimetic
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이러한 거미줄을 이용한 생체 모방
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applications of spider silks,
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응용기술에다 덧붙여
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personally, I find studying spider silks
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개인적으로 제게 거미줄은
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just fascinating in and of itself.
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그 자체가 대단히 매혹적인 연구 주제입니다.
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I love when I'm in the laboratory,
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새로운 거미줄이 들어 올때면
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a new spider silk sequence comes in.
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연구실에 있는게 너무 즐겁답니다.
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That's just the best. (Laughter)
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아주 최고에요(웃음)
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It's like the spiders are sharing
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마치 저랑 거미들이 아주 고대의 비밀을
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an ancient secret with me, and that's why
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나누는 것 같습니다.
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I'm going to spend the rest of my life
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그것이 제가 바로 남은 평생을 다 바쳐
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studying spider silk.
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거미를 연구하는 이유랍니다.
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The next time you see a spider web,
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다음에 거미집을 볼때면
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please, pause and look a little closer.
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잠시 서서 가까이 들여다 보세요
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You'll be seeing one of the most
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그러면 여러분은 인간에게 알려진
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high-performance materials known to man.
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가장 최고 성능의 소재를 보고 계신 겁니다.
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To borrow from the writings
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샬롯이라고 알려진 거미가 쓴 글을
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of a spider named Charlotte,
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빌려 말씀 드리자면
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silk is terrific.
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거미줄은 위대합니다.
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Thank you. (Applause)
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감사합니다.(박수)
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(Applause)
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1000
(박수)
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