Animations of unseeable biology | Drew Berry | TED

المترجم: Mahmoud Aghiorly المدقّق: Anwar Dafa-Alla

What I'm going to show you are the astonishing molecular machines

ما سوف أريكم إياه

هو الآلات الجزيئية المذهلة

that create the living fabric of your body.

التي تقوم بصناعة الألياف في جسد الانسان

Now molecules are really, really tiny.

هذه الجزيئات هي بالفعل صغيرة جداً جداً

وعندما أقول صغيرة

And by tiny, I mean really.

فأنا أعني ...

They're smaller than a wavelength of light,

أنها اصغر من الطول الموجي للضوء

so we have no way to directly observe them.

لذا لايوجد اي طريقة فعلية لمراقبتها

ولكن وعبر العلوم لدينا فكرة مقبولة

But through science, we do have a fairly good idea

عن ما يحدث على المستوى الجزيئي

of what's going on down at the molecular scale.

نحن في الواقع يمكننا اخباركم ما الذي يحدث حقاً على مستوى الجزئيات

So what we can do is actually tell you about the molecules,

but we don't really have a direct way of showing you the molecules.

ولكن لا يمكننا ان نريكم بصورة مباشرة ما يحدث هناك

واحدى الطرق للقيام بذلك هي عن طريق رسم الصور

One way around this is to draw pictures.

And this idea is actually nothing new.

وهذه الفكرة ليست بجديدة على الاطلاق

Scientists have always created pictures

فالعلماء دوماً قاموا بتصوير الامور

كجزء من ابحاثهم العلمية

as part of their thinking and discovery process.

فقد رسموا الصور لما كانوا يرونه بالعين المجردة

They draw pictures of what they're observing with their eyes,

through technology like telescopes and microscopes,

او عبر التكنولوجيات مثل التلسكوبات والميكروسكوبات

و أيضاً ما قد يجول في الخاطر من تفكير أو تأمل

and also what they're thinking about in their minds.

I picked two well-known examples,

لقد اخترت أمثلة معروفة

because they're very well-known for expressing science through art.

لانها مثال عن التعبير بواسطة الرسوم عن العلوم

وسوف أبدأ مع جاليليو

And I start with Galileo, who used the world's first telescope

والذي استخدم التلسكوب الاول

من اجل النظر الى القمر

to look at the Moon.

And he transformed our understanding of the Moon.

وقد حول فهمنا ورؤيتنا للقمر منذ حينها

The perception in the 17th century

فالمفهوم السائد كان حينها في القرن ال17

was the Moon was a perfect heavenly sphere.

عن القمر انه كرة من الجنة مصنوعة باتقان

But what Galileo saw was a rocky, barren world,

ولكن ما رآه جاليليو هو عالم صخري قاحل

which he expressed through his watercolor painting.

والذي عبر عنه بواسطة رسومات بالألوان المائية

Another scientist with very big ideas,

وعالم آخر صاحب افكار كبيرة

انه نجم عالم الاحياء تشارلز داروين

the superstar of biology is Charles Darwin.

ومقدمة كتابه الشخصي الشهيرة

And with this famous entry in his notebook,

والتي تتموضع في زاويتها اليسرى عبارة " أعتقد "

he begins in the top left-hand corner with, "I think,"

و من ثم رسومات لشجرة الحياة الأولى

and then sketches out the first tree of life,

which is his perception of how all the species,

مع المفهوم الاولي

عن كيفية نشوء الفصائل كلها و الكائنات الحية على وجه الارض

all living things on Earth are connected through evolutionary history --

وصلتها عبر تاريخ التطور العضوي

the origin of species through natural selection

والفصائل الرئيسية و نموها عبر التفاضل الطبيعي

and divergence from an ancestral population.

والاختلاف عن الاسلاف

Even as a scientist,

وانا كعالم

I used to go to lectures by molecular biologists

كنت احضر محاضرات عن دكاترة في علم البيولوجيا الجزيئية

وأراها غير مفهومة

and find them completely incomprehensible,

with all the fancy technical language and jargon

بكل تلك اللغات العلمية المنمقة والمصطلحات

التي يستخدمونها من اجل شرح عملهم

that they would use in describing their work,

حتى حصل و إطلعت على اعمال ديفيد جودسيل الفنية

until I encountered the artworks of David Goodsell,

وهو عالم احياء جزئية في معهد سكريبز

who is a molecular biologist at the Scripps Institute.

وصوره

And his pictures -- everything's accurate and it's all to scale.

دقيقة جداً وبنفس المقياس الحقيقي

And his work illuminated for me

وعمله انار لي

what the molecular world inside us is like.

ماهية عالم الجزيئات وكيف يبدو

هذه عملية نقل في الدماء

So this is a transection through blood.

In the top left-hand corner, you've got this yellow-green area.

على الطرف الايسر ترون هذه المناطق الصفراء-الخضراء

المناطق الصفراء-الخضراء هي الدماء و معظمها مياه

The yellow-green area is the fluid of blood, which is mostly water,

ولكن يوجد ايضاً مضادات حيوية و سكريات

but it's also antibodies, sugars, hormones, that kind of thing.

وهرمونات و من مثل هذا

And the red region is a slice into a red blood cell.

والمنطقة الحمراء هي خلية دم حمراء

And those red molecules are hemoglobin.

والجزيئات الحمراء هي الهيموجلابين

They are actually red; that's what gives blood its color.

وهي حمراء فعلاً .. وهي التي تعطي الدماء لونها

والهيموجلابين يعمل كإسفنجة جزيئية

And hemoglobin acts as a molecular sponge

تمتص الاكسجين من الرئتين

to soak up the oxygen in your lungs

ومن ثم يقوم بنقله الى انحاء الجسم

and then carry it to other parts of the body.

لقد الهمتني هذه الصور كثيراً منذ عدة سنوات

I was very much inspired by this image many years ago,

and I wondered whether we could use computer graphics

وكنت افكر ان كان بالامكان استخدام المؤثرات المرئية

على الحاسوب من اجل التعبير عن العالم الجزيئي

to represent the molecular world.

وان امكن ذلك فكيف ستبدو ؟

What would it look like?

And that's how I really began.

وهكذا بدأت .. لنبدأ

So let's begin.

This is DNA in its classic double helix form.

هذا الشكل الافتراضي لشريط الحمض النووي الحلزوني المزدوج

وهذه الصورة من بلورات اشعة اكس

And it's from X-ray crystallography, so it's an accurate model of DNA.

لذا انه شكل دقيق للحمض النووي

If we unwind the double helix and unzip the two strands,

ان قمنا بفك هذا الشريط الحلزوني المزدوج من الحمض النووي و قمنا بفصله الى شريطين

كما ترون عليه ما يشبه الاسنان

you see these things that look like teeth.

انها كودات الاحرف الجينية

Those are the letters of genetic code,

ال25 ألف جين المكتوب في الحمض النووي خاصتنا

the 25,000 genes you've got written in your DNA.

This is what they typically talk about -- the genetic code --

وهذا ما يتم التحدث عنه على الدوام بمسمى

الكود الجيني .. هذا ما كانوا يتحدثون عنه قبل قليل

this is what they're talking about.

ولكن اريد ان اتحدث عن مفاهيم مختلفة من علوم الحمض النووي

But I want to talk about a different aspect of DNA science,

وهذه هي البنية الطبيعية للحمض النووي

and that is the physical nature of DNA.

كما ترون الشريطين اللذان يسيران باتجاهين متعاكسين

It's these two strands that run in opposite directions

for reasons I can't go into right now.

لاسباب لا يمكنني الخوض بها الان

But they physically run in opposite directions,

ولكنها تسير باتجاهين متعاكسين

مما يشكل بعض من المضاعفات للخلايا الحية

which creates a number of complications for your living cells,

كما سوف ترون

as you're about to see,

عادة عندما يتم نسخ الحمض النووي

most particularly when DNA is being copied.

And so what I'm about to show you

و ما سوف اريكم اياه الان

is an accurate representation of the actual DNA replication machine

هو وصف دقيق

عن عملية مضاعفة /نسخ الحمض النووي التي تحدث الان في جسدكم

that's occurring right now inside your body,

على الاقل في 2002 بيولوجي

at least 2002 biology.

So DNA's entering the production line from the left-hand side,

حسناً .. الحمض النووي يدخل مرحلة الانتاج من القسم الايسر

and it hits this collection, these miniature biochemical machines,

ومن ثم يدخل ضمن هذه المجموعة .. وهي آليات بيوكيميائية مصغرة

والتي تقوم بفك شريط الحمض النووي وتصنع نسخة مشابهة له تماماً

that are pulling apart the DNA strand and making an exact copy.

اذا شريط الحمض النووي يدخل هذه الاجهزة

So DNA comes in and hits this blue, doughnut-shaped structure

ومن ثم يصل الى الاجهزة الزرقاء التي تشبه الدونات

and it's ripped apart into its two strands.

ويتم فصله الى شريطين

ويتم نسخ احد الاشرطة على الفور

One strand can be copied directly,

وكما ترون في الاسفل يتم تحرير ما كان تم تهيئته مسبقاً ويتم استخدامه على الفور

and you can see these things spooling off to the bottom there.

ولكن الامر ليست بهذه السهولة للشريط الاخر

But things aren't so simple for the other strand

لان عملية النسخ يجب ان تتم بصورة عكسية

because it must be copied backwards.

لذا يتم فك وتحرير الاجزاء من هذه العملية والسلسلة بصورة مستمرة

So it's thrown out repeatedly in these loops

ويتم نسخ كل جزء على حدى

and copied one section at a time, creating two new DNA molecules.

لكي يتم صنع جزيئين من الحمض النووي

Now you have billions of this machine right now working away inside you,

وكل واحد منكم لديه الآن بلايين من هذه الآليات

تعمل الآن في داخل جسمه

copying your DNA with exquisite fidelity.

وتقوم بنسخ شرائط الحمض النووي بذات الاتقان

ان هذا التمثيل المرئي هو تمثيل دقيق

It's an accurate representation,

وان مايحدث في داخل اجسامكم يحدث تقريبا بذات السرعة التي تم عرضها

and it's pretty much at the correct speed for what is occurring inside you.

لقد تركت اعطاب نقاط الاتصال و بعض الامور الاخرى

I've left out error correction and a bunch of other things.

(Laughter)

على كل هذا عمل قمت به منذ عدة سنوات

This was work from a number of years ago--

شكرا لكم

Thank you.

انه عمل قمت به منذ عدة سنوات

(Applause)

This is work from a number of years ago,

ولكن ما سأريكم اياه هو علم حديث .. وتكنولوجيا حديثة

but what I'll show you next is updated science,

it's updated technology.

مرة أخرى دعونا نبدأ مع الحمض النووي

So again, we begin with DNA.

وهو يتأرجل و يهتز بسبب السوائل المليئة بالجزيئات المحيطة به

And it's jiggling and wiggling there

because of the surrounding soup of molecules,

والتي قد ازلتها لكي تتمكنوا من رؤية شيء ما

which I've stripped away so you can see something.

ان الحمض النووي بعرض 2 نانو متر

DNA is about two nanometers across, which is really quite tiny.

وهو صغير جداً

ولكن في كل خلية من خلاياكم

But in each one of your cells,

يكون طول كل شريط من شرائط الحمض النووي الموجود من 30-40 مليون نانومتر

each strand of DNA is about 30 to 40 million nanometers long.

So to keep the DNA organized and regulate access to the genetic code,

ولكي يبقى الحمض النووي مرتب و من السهل الوصول الى الكود الجيني

يتم تغليفه بواسطة البروتينات البنفسجية

it's wrapped around these purple proteins --

وقد لونتهم باللون البنفسجي

or I've labeled them purple here.

انها مجتمعة و ملتفة على بعضها البعض

It's packaged up and bundled up.

All this field of view is a single strand of DNA.

كل ما ترونه هنا هو مجرد شريط واحد من الحمض النووي

This huge package of DNA is called a chromosome.

ان حزمة الحمض النووي تدعى الكروموسوم

And we'll come back to chromosomes in a minute.

وسوف نعود الى الكروموسومات خلال دقيقة

We're pulling out, we're zooming out,

نحن ننسحب .. نحن نصعد لكي نلقي نظرة من الاعلى

out through a nuclear pore,

من خلال فتحة النواة

which is the gateway to this compartment that holds all the DNA,

والتي هي منفذ خروج للمقصورة التي تحوي الحمض النووي

called the nucleus.

تدعى النواة

All of this field of view is about a semester's worth of biology,

ان ما ترونه الآن

يحتاج فصلاً كاملاً من شرح علوم البيولوجيا و لكن كل ما املكه هو سبع دقائق

and I've got seven minutes,

لذا لن نتمكن من المرور على هذا اليوم ..

So we're not going to be able to do that today?

لا .. لا يمكنني .. لقد اخبروني انه لا يمكن .

No, I'm being told, "No."

This is the way a living cell looks down a light microscope.

هذه هي الشاكلة التي تبدو عليه الخلايا الحية عبر المكيروسكوب العادي

وقد تم تصويرها على مراحل ولهذا ترونها تتحرك

And it's been filmed under time-lapse, which is why you can see it moving.

يتم قسم غشاء الخلية

The nuclear envelope breaks down.

والاشياء التي تشبه النقانق هي الكروموسومات .. سوف نركز عليهم

These sausage-shaped things are the chromosomes,

and we'll focus on them.

تمر عبر حركات اهتزازية كبيرة

They go through this very striking motion that is focused on these little red spots.

تتركز في المناطق الحمراء

عندما تشعر الخلية انها مستعدة للانقسام الخليوي

When the cell feels it's ready to go, it rips apart the chromosome.

فانها تفصل الكروموسوم

One set of DNA goes to one side,

فيذهب نصفه لجهة

the other side gets the other set of DNA --

و النصف الاخر لجهة اخرى

identical copies of DNA.

وهي نسختين متطابقتين من الحمض النووي

And then the cell splits down the middle.

ومن ثم تنقسم الخلية من المنتصف

And again, you have billions of cells undergoing this process

ومرة اخرى بلايين الخلايا

تقوم بعملية الانقسام الخليوي الان في داخل اجسامكم

right now inside of you.

Now we're going to rewind and just focus on the chromosomes,

الان سوف نقوم باعادة هذه العملية و سنقوم بالتركيز على الكروموسومات

and look at its structure and describe it.

وننظر الى بنيتها ونحاول شرحها

مرة اخرى هاكم لحظة الانقسام

So again, here we are at that equator moment.

يرتصف الكروموسوم

The chromosomes line up.

And if we isolate just one chromosome,

وان قمنا بعزل كروموسوم واحد

we're going to pull it out and have a look at its structure.

ومن ثم غصنا في داخله و حاولنا النظر الى بنيته

وهذا يعد اكبر بنية جزئية في داخل جسم الانسان

So this is one of the biggest molecular structures that you have,

على الاقل ما نعرفه لغاية الان في داخل اجسامنا

at least as far as we've discovered so far inside of us.

اذا هذا كروموسوم وحيد

So this is a single chromosome.

وفي كل كروموسوم تملك شريطين من الحمض النووي

And you have two strands of DNA in each chromosome.

One is bundled up into one sausage.

يلتف كل واحد منهما ليشكل البنية التي تشبه النقانق

The other strand is bundled up into the other sausage.

من كلا الطرفين

ان هذه التي تبدو كما " الشارب " والتي تتجول على كلا الجانبين

These things that look like whiskers that are sticking out from either side

هي السقالة المتحركة للخلية

are the dynamic scaffolding of the cell.

They're called microtubules, that name's not important.

انها تدعى ميكروتثبول .. الاسم ليس بهذا الاهمية

دعونا نركز على المنطقة الحمراء .. لقد لونتها بالاحمر

But we're going to focus on the region labeled red here --

هي منطقة الاحتكاك

and it's the interface between the dynamic scaffolding

بين السقالة المتحركة والكروموسوم

and the chromosomes.

It is obviously central to the movement of the chromosomes.

وكما هو واضح انها مركز الحركة في الكروموسومات

We have no idea, really, as to how it's achieving that movement.

نحن في الحقيقة لا نملك اي فكرة عن كيفية حركتها

ونحن نقوم بدراسة هذه الاشياء التي نسميها النواشط المدارية

We've been studying this thing they call the kinetochore

لاكثر من مئة عام دراسة مكثفة

for over a hundred years with intense study,

ومازلنا في بدايات اكتشافنا ماهيتها

and we're still just beginning to discover what it's about.

انها مكونة من نحو 200 نوع مختلف من البروتينات

It is made up of about 200 different types of proteins,

ما يشكل مجموعه الالاف من البروتينات

thousands of proteins in total.

It is a signal broadcasting system.

انها نظام بث وحيد

It broadcasts through chemical signals,

انها تبث عن طريق استخدام الاشارات الكيميائية

لكي تخبر باقي اجزاء الخلية عن استعدادها

telling the rest of the cell when it's ready,

when it feels that everything is aligned and ready to go

وشعورها بان الوقت قد حان من اجل الارتصاف

for the separation of the chromosomes.

استعداداً لفصل الكروموسوم

It is able to couple onto the growing and shrinking microtubules.

انه قادر على التقولب مع النمو والاهتزاز للميكروتثبول.

كما انه يتطور مع تطور الميكروتثبول.

It's involved with the growing of the microtubules,

انه قادر على التموضع الزوجي

and it's able to transiently couple onto them.

انه ايضاً نظام استشعار

It's also an attention-sensing system.

انه يشعر متى تكون الخلية مستعدة

It's able to feel when the cell is ready,

عندما يكون الكروموسوم متموضع في مكانه تماماً

when the chromosome is correctly positioned.

فانه يتحول الى اللون الاخضر

It's turning green here because it feels that everything is just right.

لانه يشعر ان كل شيء في مكانه الصحيح

وسوف ترون .. هناك مازال مكان واحد اخير

And you'll see, there's this one little last bit

مازال احمراً

that's still remaining red.

وهو يسير عبر الميكروتثبول.

And it's walked away down the microtubules.

انه نظام بث يرسل اشارات للتوقف

That is the signal broadcasting system sending out the stop signal.

انه يسير .. أعني ان هناك ميكانيكة ما ..

And it's walked away -- I mean, it's that mechanical.

انها ساعة ضبط جزيئية

It's molecular clockwork.

This is how you work at the molecular scale.

هكذا يعمل الجسم على المستوى الجزيئي

So with a little bit of molecular eye candy,

اذا وبنظرة جزيئية للأمور

(Laughter)

لدينا أيضاً " كينسينس " والتي تبدو باللون البرتقالي

we've got kinesins, the orange ones.

They're little molecular courier molecules walking one way.

انها جزيئات صغيرة ساعية تسير في اتجاه واحد

وها هي الداينين .. وهي تحمل نظام البث

And here are the dynein, they're carrying that broadcasting system.

ولديها أرجل طويلة من اجل تجاوز العقبات

And they've got their long legs

so they can step around obstacles and so on.

ومرة اخرى هذه مستسقاة بدقة

So again, this is all derived accurately from the science.

من العلوم و تمثل الواقع الحقيقي

والمشكلة انه لا يمكننا ان نريكم هذا بصورة اخرى

The problem is we can't show it to you any other way.

Exploring at the frontier of science, at the frontier of human understanding,

ان الوصول الى اقصى حدود العلم

واقصى حدود الفهم البشري

لهو أمرٌ يقض مضجع الألباب

is mind-blowing.

Discovering this stuff

و اكتشاف من مثل هذه الامور

is certainly a pleasurable incentive to work in science.

هو بالتأكيد نتيجة مرضية للعمل المضني في العلوم

ولكن معظم الابحاث الطبية

But most medical researchers --

discovering the stuff is simply steps along the path to the big goals,

واكتشاف من مثل هذه الامور

تصب حتماً في الطريق نحو الهدف الاكبر

which are to eradicate disease, to eliminate the suffering

وهو التخلص من الامراض

و محو المعاناة والالم التي تسببها الامراض

and the misery that disease causes

ورفع الناس من الفقر

and to lift people out of poverty.

شكراً لكم

Thank you.

(Applause)

(تصفيق)