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字幕表 動画を再生する

  • I'm here to spread the word about the

    翻訳: Akinori Oyama 校正: Takahiro Shimpo

  • magnificence of spiders

    クモの壮麗さを伝え

  • and how much we can learn from them.

    クモがもっている特徴から

  • Spiders are truly global citizens.

    どれほど多くのことが学べるのかお話しします

  • You can find spiders in nearly

    クモは本当に全世界に生息します

  • every terrestrial habitat.

    地球上のほとんどの場所に

  • This red dot marks

    クモがいるのが分かります

  • the Great Basin of North America,

    画面上の赤い点は 北米の

  • and I'm involved with an alpine biodiversity

    グレートベースン国立公園です

  • project there with some collaborators.

    そこで高山地帯の生命多様性を

  • Here's one of our field sites,

    共同研究者と研究しています

  • and just to give you a sense of perspective,

    これは研究場所の1か所です

  • this little blue smudge here,

    青色のぼんやりとした点が見えますか?

  • that's one of my collaborators.

    あれが研究者の1人と言えば

  • This is a rugged and barren landscape,

    広大さを掴んでもらえますでしょうか

  • yet there are quite a few spiders here.

    こういった岩だらけの不毛地帯ですら

  • Turning rocks over revealed this crab spider

    多くの種のクモが生息しています

  • grappling with a beetle.

    岩をひっくり返すと 甲虫と組み合っている

  • Spiders are not just everywhere,

    カニグモがでてきます

  • but they're extremely diverse.

    クモは世界中の様々な環境に分布するだけでなく

  • There are over 40,000 described species

    非常に多様性に富んでいます

  • of spiders.

    今までに 40000種以上が

  • To put that number into perspective,

    発見されています

  • here's a graph comparing the 40,000

    霊長目が400種程度な一方

  • species of spiders

    クモは40000種いることを

  • to the 400 species of primates.

    グラフにするとその差を掴んでもらえるでしょうか

  • There are two orders of magnitude more

    グラフにするとその差を掴んでもらえるでしょうか

  • spiders than primates.

    数字で2桁の違いがあるほど

  • Spiders are also extremely old.

    霊長目よりも クモが多いのです

  • On the bottom here,

    クモは非常に古くから存在する種です

  • this is the geologic timescale,

    この表の下には

  • and the numbers on it indicate millions

    地球誕生からの時間軸があります

  • of years from the present, so the zero here,

    目盛の数字は4百万年前から現在を

  • that would be today.

    示しています 右下のゼロは

  • So what this figure shows is that spiders

    現在を表しています

  • date back to almost 380 million years.

    この表が示すように

  • To put that into perspective, this red

    クモの起源は3億8千万年前に遡ります

  • vertical bar here marks the divergence time

    全体から見ると 右下の

  • of humans from chimpanzees,

    赤色の縦棒あたりが人類の起源です

  • a mere seven million years ago.

    人とチンパンジーが分化したのは

  • All spiders make silk

    たった7百万年前でしかありません

  • at some point in their life.

    全てのクモが

  • Most spiders use copious amounts of silk,

    生活の中で糸を生成します

  • and silk is essential to their survival

    ほとんどのクモが生存や繁殖に 多量の糸を使います

  • and reproduction.

    この糸は欠かすことができません

  • Even fossil spiders can make silk,

    とても重要なものなんです

  • as we can see from this impression of

    太古のクモでさえ糸を使用しています

  • a spinneret on this fossil spider.

    出糸突起のようなものを

  • So this means that both spiders

    この化石のクモにも認めることができます

  • and spider silk have been around

    このことから クモもクモの糸も

  • for 380 million years.

    3億8千万年もの間

  • It doesn't take long from working with spiders

    存在していることになります

  • to start noticing how essential silk is

    クモの生活のまさに全てにおいて

  • to just about every aspect of their life.

    糸が必需品であることは

  • Spiders use silk for many purposes, including

    研究すればすぐに気がつきます

  • the trailing safety dragline,

    様々な目的に使っています 例えば

  • wrapping eggs for reproduction,

    牽引糸でぶら下がる為に

  • protective retreats

    繁殖時の卵を覆う為に

  • and catching prey.

    隠れ家を作る為に

  • There are many kinds of spider silk.

    そして餌を捕まえる為に使います

  • For example, this garden spider can make

    糸の種類も数多くあります

  • seven different kinds of silks.

    例えば 画面のニワオニグモは7種類の

  • When you look at this orb web, you're actually

    糸を生成できます

  • seeing many types of silk fibers.

    クモの巣を見れば

  • The frame and radii of this web

    多様な糸の繊維が見えてきます

  • is made up of one type of silk,

    巣の枠糸と放射線上の縦糸は

  • while the capture spiral is a composite

    1つの糸種で出来ていて

  • of two different silks:

    らせん状の捕獲部(横糸)は

  • the filament and the sticky droplet.

    2つの糸種で出来ています

  • How does an individual spider

    線のようなフィラメントと粘球で出来ています

  • make so many kinds of silk?

    どのようにして 一匹のクモが

  • To answer that, you have to look a lot closer

    これほど多くの種類の糸を生成するのでしょうか?

  • at the spinneret region of a spider.

    その答えを見つけるには

  • So silk comes out of the spinnerets, and for

    出糸突起部分の観察が必要です

  • those of us spider silk biologists, this is what

    糸は 出糸突起から吐出されます

  • we call the "business end" of the spider. (Laughter)

    この部分を我々クモ糸の学者は

  • We spend long days ...

    「営業窓口(先端部)」と読んでいます(笑)

  • Hey! Don't laugh. That's my life.

    学者は長時間...

  • (Laughter)

    ちょっと 笑わないで 真剣に取り組んでいるんです(笑)

  • We spend long days and nights

    ちょっと 笑わないで 真剣に取り組んでいるんです(笑)

  • staring at this part of the spider.

    学者は長時間昼夜を問わず

  • And this is what we see.

    クモの先端部を観察しています

  • You can see multiple fibers

    画面に出ているこれを見ています

  • coming out of the spinnerets, because

    複数の繊維が出糸突起から

  • each spinneret has many spigots on it.

    出ているのがわかります

  • Each of these silk fibers exits from the spigot,

    各々の出糸突起に多くの糸いぼ(発射口)があるのです

  • and if you were to trace the fiber back

    各種の糸繊維が糸いぼから外に出るのですが

  • into the spider, what you would find is that

    もし繊維の根元まで辿れば

  • each spigot connects to its own individual

    糸いぼのそれぞれが個々の糸の分泌腺に

  • silk gland. A silk gland kind of looks like a sac

    繋がっているとわかります

  • with a lot of silk proteins stuck inside.

    分泌腺は袋のような形状をしており

  • So if you ever have the opportunity to dissect

    中は糸タンパク質で満たされています

  • an orb-web-weaving spider,

    クモの巣を作るクモを

  • and I hope you do,

    解剖する機会がありましたら

  • what you would find is a bounty

    いえ 是非解剖してみてください

  • of beautiful, translucent silk glands.

    半透明で美しい糸分泌腺が

  • Inside each spider, there are hundreds

    見れるでしょう

  • of silk glands, sometimes thousands.

    分泌腺の数は数百

  • These can be grouped into seven categories.

    時には数千に及ぶこともあります

  • They differ by size, shape,

    分泌腺は 7種類に分類することができます

  • and sometimes even color.

    その大きさ 形 そして

  • In an orb-web-weaving spider,

    色までもが 異なります

  • you can find seven types of silk glands,

    クモの巣を作るクモには

  • and what I have depicted here in this picture,

    7種類の糸の分泌腺(絹糸腺)があり

  • let's start at the one o'clock position,

    画面に図解しました

  • there's tubuliform silk glands, which are used

    右上1時の方向からお話しします

  • to make the outer silk of an egg sac.

    管状腺という絹糸腺があり

  • There's the aggregate and flagelliform silk

    卵を包む糸のふくろを作ります

  • glands which combine to make the sticky

    次の集合腺と鞭状腺は

  • capture spiral of an orb web.

    混ざり クモの巣のらせん部の

  • Pyriform silk glands make the attachment

    粘着する糸(横線)を作ります

  • cement -- that's the silk that's used to adhere

    梨状腺は

  • silk lines to a substrate.

    基質に糸が着くようにする

  • There's also aciniform silk,

    付着剤を作ります

  • which is used to wrap prey.

    ブドウ状腺の糸は

  • Minor ampullate silk is used in web construction.

    餌を絡めるのに使います

  • And the most studied silk line

    小瓶状腺の糸は巣に使います

  • of them all: major ampullate silk.

    そして 最も研究が集中しているのが

  • This is the silk that's used to make the frame

    大瓶状腺です

  • and radii of an orb web, and also

    ここの糸は枠(枠糸)と放射状の(横糸)で

  • the safety trailing dragline.

    クモの巣を作り また ぶら下がる時に

  • But what, exactly, is spider silk?

    安全にぶら下がる牽引糸となります

  • Spider silk is almost entirely protein.

    では糸は一体なにでできているのでしょうか?

  • Nearly all of these proteins can be explained

    クモの糸はタンパク質のかたまりです

  • by a single gene family,

    このタンパク質のほとんどは

  • so this means that the diversity of silk types

    単一の遺伝子族でできています

  • we see today is encoded by one gene family,

    これは現代の多様な遺伝子が

  • so presumably the original spider ancestor

    全て単一の遺伝子族の中に組み込まれていることを意味します

  • made one kind of silk,

    おそらくは クモの原種は1種類の糸しか

  • and over the last 380 million years,

    作っていなかったと考えられます

  • that one silk gene has duplicated

    3億8千年の進化の過程で

  • and then diverged, specialized,

    糸の遺伝子が複製され分岐し

  • over and over and over again, to get

    特性を持つ糸ができるプロセスが

  • the large variety of flavors of spider silks

    何度も繰り返されて

  • that we have today.

    現在存在する非常に多様な

  • There are several features that all these silks

    種類が生成されるに至ったのです

  • have in common. They all have a common

    全種の糸に共通する点が何個かあります

  • design, such as they're all very long --

    まずはデザインですが

  • they're sort of outlandishly long

    タンパク質の長さは

  • compared to other proteins.

    一貫して

  • They're very repetitive, and they're very rich

    驚く程長くなっています

  • in the amino acids glycine and alanine.

    グリシン・アラニンといったアミノ酸に富んだ

  • To give you an idea of what

    とても反復的な配列を形成しています

  • a spider silk protein looks like,

    クモ糸のタンパク質がどんなものか

  • this is a dragline silk protein,

    お見せしましょう

  • it's just a portion of it,

    これは クロゴケグモの

  • from the black widow spider.

    牽引糸タンパク質の

  • This is the kind of sequence that I love

    ごく一部です

  • looking at day and night. (Laughter)

    この配列を昼も夜も調べるのが

  • So what you're seeing here is the one letter

    たまらないんです (笑)

  • abbreviation for amino acids, and I've colored

    画面には 配列内のアミノ酸を

  • in the glycines with green,

    頭文字で示し 色を着けました

  • and the alanines in red, and so

    グリシンを緑色のG

  • you can see it's just a lot of G's and A's.

    アラニンを赤色のAで示しました

  • You can also see that there's a lot of short

    ほとんどAとGが占めていることが窺えます

  • sequence motifs that repeat over and over

    さらに 同じ短いモチーフが何度も何度も何度も

  • and over again, so for example there's a lot of

    繰り返されているのが分かりますか

  • what we call polyalanines, or iterated A's,

    例えば ポリアラニンと呼ぶ

  • AAAAA. There's GGQ. There's GGY.

    Aが繰り返されている AAAAAという箇所や

  • You can think of these short motifs

    GGQといったりGGYといった繰り返しがあります

  • that repeat over and over again as words,

    この繰り返す同じモチーフは

  • and these words occur in sentences.

    文章の中で何度も出てくる

  • So for example this would be one sentence,

    単語であるかのようです

  • and you would get this sort of green region

    例えば これが1つの文とすると

  • and the red polyalanine, that repeats

    緑色が多い部分や

  • over and over and over again,

    赤色のポリアラニンの繰り返しが

  • and you can have that hundreds and

    何度も何度も出てきます

  • hundreds and hundreds of times within

    この部分が一つ一つの糸の分子に

  • an individual silk molecule.

    何百も何百も何百も

  • Silks made by the same spider can have

    出てくるのです

  • dramatically different repeat sequences.

    同じクモが作る糸でも

  • At the top of the screen, you're seeing

    配列は驚くほどに異なります

  • the repeat unit from the dragline silk

    画面の上部に出ているのは コガネグモが

  • of a garden argiope spider.

    出した牽引糸の配列反復単位です

  • It's short. And on the bottom,

    この糸の場合 1単位の長さは短くなっています

  • this is the repeat sequence for the

    画面の下部に出ているのは

  • egg case, or tubuliform silk protein,

    卵を包む糸(管状糸)の

  • for the exact same spider. And you can see

    タンパク質の反復配列です

  • how dramatically different

    全く同じクモのものですが

  • these silk proteins are -- so this is

    劇的に違うのがわかりますね

  • sort of the beauty of the diversification

    ご覧の通り この遺伝子族の

  • of the spider silk gene family.

    多様性こそが

  • You can see that the repeat units differ

    クモ糸の美点なのです

  • in length. They also differ in sequence.

    反復単位の長さだけでなく

  • So I've colored in the glycines again

    配列も違うことが見て取れます

  • in green, alanine in red, and the serines,

    配列を示すのにグリシンを緑色に

  • the letter S, in purple. And you can see

    アラニンを赤色にし セリンを紫色でSとしました

  • that the top repeat unit can be explained

    画面上部の反復単位は

  • almost entirely by green and red,

    ほぼ全体が

  • and the bottom repeat unit has

    緑と赤で構成されています

  • a substantial amount of purple.

    下部は

  • What silk biologists do is we try to relate

    紫がほとんどを占めます

  • these sequences, these amino acid

    糸学者はこの反復内の配列または

  • sequences, to the mechanical properties

    アミノ酸配列が糸繊維の

  • of the silk fibers.

    力学的属性と関連が無いか

  • Now, it's really convenient that spiders use their silk

    調べるのです

  • completely outside their body.

    クモが糸を使うのは完全に体外であることは

  • This makes testing spider silk really, really

    非常に都合のいいことです

  • easy to do in the laboratory, because

    この特性のおかげで研究室での

  • we're actually, you know, testing it in air

    クモ糸の実験が簡単にできます

  • that's exactly the environment that

    クモが糸のタンパク質を使う

  • spiders are using their silk proteins.

    環境と全く同じ空気中で

  • So this makes quantifying silk properties by

    実験ができるためです

  • methods such as tensile testing, which is

    繊維の片方を固定して引っ張る

  • basically, you know, tugging on one end

    張力テストなどの測定方法で

  • of the fiber, very amenable.

    クモ糸の属性を測定するのに

  • Here are stress-strain curves

    環境を作りやすいのです

  • generated by tensile testing

    この図はさきほどのクモを使って

  • five fibers made by the same spider.

    5種類の繊維で張力テストを実施し

  • So what you can see here is that

    応力歪み曲線を描いたものです

  • the five fibers have different behaviors.

    5種類の繊維がそれぞれ異なる

  • Specifically, if you look on the vertical axis,

    性質をもっているのが分かります

  • that's stress. If you look at the maximum

    特に 縦軸に応力を描きました

  • stress value for each of these fibers,

    その軸にあるそれぞれの繊維の

  • you can see that there's a lot of variation,

    最大応力を見てください

  • and in fact dragline, or major ampullate silk,

    繊維間で大きな違いが見られます

  • is the strongest of these fibers.

    牽引糸 あるいは 大瓶状腺からの糸が

  • We think that's because the dragline silk,

    最も高い強度を示しました

  • which is used to make the frame and radii

    牽引糸が最強なのは枠糸と放射線状の横糸で

  • for a web, needs to be very strong.

    クモの巣を作るには 糸が非常に強い必要があるからと

  • On the other hand, if you were to look at

    学者は考えています

  • strain -- this is how much a fiber can be

    もう1つの力 どこまで伸ばせるかという

  • extended -- if you look at the maximum value

    歪みを見ましょう

  • here, again, there's a lot of variation

    最大歪みを見ると

  • and the clear winner is flagelliform,

    またも 繊維間で大きな違いがあります

  • or the capture spiral filament.

    鞭毛 または 横糸が

  • In fact, this flagelliform fiber can

    あきらかに勝ります

  • actually stretch over twice its original length.

    鞭毛繊維は実に

  • So silk fibers vary in their strength

    当初の2倍以上の長さまで伸ばせます

  • and also their extensibility.

    このように 糸繊維は応力と歪みの点で

  • In the case of the capture spiral,

    大きく異なります

  • it needs to be so stretchy to absorb

    らせんの状横糸にいたっては

  • the impact of flying prey.

    飛来する餌の衝撃を吸収できるように

  • If it wasn't able to stretch so much, then

    相当に柔軟でなければなりません

  • basically when an insect hit the web,

    この柔軟性を欠いた場合には

  • it would just trampoline right off of it.

    巣に虫がかかったとしても

  • So if the web was made entirely out of

    撥ねてすぐに逃げられてしまいます

  • dragline silk, an insect is very likely to just

    もし牽引糸のみで巣を作れば

  • bounce right off. But by having really, really

    虫は跳ね返されてしまうだけでしょう

  • stretchy capture spiral silk, the web is actually

    しかし 非常に柔軟に伸縮する

  • able to absorb the impact

    らせん状横糸があるから巣は

  • of that intercepted prey.

    餌がかかった衝撃を

  • There's quite a bit of variation within

    吸収することができるのです

  • the fibers that an individual spider can make.

    クモの生成する繊維の

  • We call that the tool kit of a spider.

    種類は実に多種多様です

  • That's what the spider has

    クモの道具箱と呼んでいます

  • to interact with their environment.

    環境に応じてクモは

  • But how about variation among spider

    これらを使い分けるのです

  • species, so looking at one type of silk

    では クモの種同士では

  • and looking at different species of spiders?

    どの程度差があるのでしょうか?

  • This is an area that's largely unexplored

    同じ種類の糸の特性はクモの種類によって違うのでしょうか?

  • but here's a little bit of data I can show you.

    この研究領域はまだそれほど

  • This is the comparison of the toughness

    進んでいませんが 少しだけお見せします

  • of the dragline spilk spun

    これは21種類のクモの

  • by 21 species of spiders.

    牽引糸の靭性(切れにくさ)を

  • Some of them are orb-weaving spiders and

    比較した図です

  • some of them are non-orb-weaving spiders.

    巣を作る種と作らない種の

  • It's been hypothesized that

    両方を含んでいます