The wonders of the molecular world, animated | Janet Iwasa

المترجم: Sumaya Omar المدقّق: Shimaa Nabil

I live in Utah,

أقطن في يوتا،

a place known for having some of the most awe-inspiring

مكان مشهور لما تكسوه أكثر المناظر الطبيعية الساحرة

natural landscapes on this planet.

الموجودة على هذا الكوكب.

It's easy to be overwhelmed by these amazing views,

من السهل أن يطغى عليك الشعور عند رؤية هذه المشاهد الخلابة،

and to be really fascinated by these sometimes alien-looking formations.

وتشعر بالذهول بهيئتهم الشبيهة بالفضائيين.

As a scientist, I love observing the natural world.

كوني عالمة، أحب التأمل في العالم الطبيعي.

But as a cell biologist,

لكن كوني عالمة أحياء خلوية،

I'm much more interested in understanding the natural world

فأنا مهتمة كثيرًا بفهم العالم الطبيعي

at a much, much smaller scale.

على نطاق أصغر بكثير.

I'm a molecular animator, and I work with other researchers

أنا رسامة رسوم متحركة جزيئية، أعمل مع باحثين آخرين

to create visualizations of molecules that are so small,

لخلق صور بيانية للجزيئات المتناهية الصغر،

they're essentially invisible.

كونهم غير مرئيين في الأساس.

These molecules are smaller than the wavelength of light,

هذه الجزيئات أصغر من طول موجة الضوء،

which means that we can never see them directly,

يعني ذلك أنه لا يمكننا أبدًا رؤيتهم بشكل مباشر،

even with the best light microscopes.

حتى بأفضل المجاهر الضوئية،

So how do I create visualizations of things

إذًا كيف أخلق صور بيانية لأمور

that are so small we can't see them?

متناهية الصغر لا يمكننا رؤيتهم؟

Scientists, like my collaborators,

علماء كالمتعاونون معي،

can spend their entire professional careers

بوسعهم قضاء كامل حياتهم المهنية

working to understand one molecular process.

للعمل على فهم طبيعة عملية جزيء واحد.

To do this, they carry out a series of experiments

لعمل بذلك، يقومون بسلسلة من التجارب

that each can tell us a small piece of the puzzle.

حيث تخبرنا كل واحدة منها قطعة صغيرة من الأحجية.

One kind of experiment can tell us about the protein shape,

بوسع نوع واحد من التجارب أن يخبرنا عن شكل البروتين،

while another can tell us

في حين تخبرنا أخرى

about what other proteins it might interact with,

عن أية بروتينات أخرى قد تتفاعل مع بعضها،

and another can tell us about where it can be found in a cell.

وبوسع أخرى أن تخبرنا عن مكان وجود البروتينات في خلية.

And all of these bits of information can be used to come up with a hypothesis,

يمكن الاعتماد على كل هذه البيانات الصغيرة لخلق فرضية،

a story, essentially, of how a molecule might work.

رواية عن كيفية عمل الجزيء في الأساس.

My job is to take these ideas and turn them into an animation.

تتمحور وظيفتي بأخذ هذه الأفكار وترجمتها إلى رسوم متحركة.

This can be tricky,

يمكن أن يكون ذلك صعبًا،

because it turns out that molecules can do some pretty crazy things.

لأنه اتضح أن بوسع الجزيئات عمل بعض الأمور الجنونية.

But these animations can be incredibly useful for researchers

لكن يمكن أن تكون هذه الرسوم المتحركة مفيدة للباحثين

to communicate their ideas of how these molecules work.

لترجمة أفكارهم عن كيفية عمل هذه الجزيئات.

They can also allow us to see the molecular world

بوسع الرسوم المتحركة أن تكون العيون

through their eyes.

التي نرى بها عالم الجزيئات.

I'd like to show you some animations,

أود أن أريكم بعض الرسوم المتحركة،

a brief tour of what I consider to be some of the natural wonders

جولة قصيرة لما أعتبره من بعض العجائب الطبيعة

of the molecular world.

لعالم الجزيئات.

First off, this is an immune cell.

أولًا، هذه خلية مناعية.

These kinds of cells need to go crawling around in our bodies

تزحف هذه الأنواع من الخلايا داخل الجسد

in order to find invaders like pathogenic bacteria.

للعثور على أجسام دخيلة كالبكتيريا الممرضة.

This movement is powered by one of my favorite proteins

تستمد هذه الحركة قوتها من إحدى البروتينات التي أحبها

called actin,

تُدعى أكتين،

which is part of what's known as the cytoskeleton.

التي تشكل جزءًا مما يُعرف بالهيكل الخلوي.

Unlike our skeletons,

على خلاف الهيكل العظمي،

actin filaments are constantly being built and taken apart.

يتم بناء خيوط الأكتين بشكل مستمر وتفكيكها.

The actin cytoskeleton plays incredibly important roles in our cells.

يلعب الهيكل الخلوي للأكتين دورًا هامًا في الخلايا.

They allow them to change shape,

يسمح للخلايا أن تغير شكلها،

to move around, to adhere to surfaces

أن تتحرك وأن تلتصق بالأسطح

and also to gobble up bacteria.

وأن تلتهم البكتيريا أيضًا.

Actin is also involved in a different kind of movement.

ينخرط الأكتين أيضًا في أنواع الحركات مختلفة.

In our muscle cells, actin structures form these regular filaments

في الخلايا العضلية، تشكل هياكل الأكتين هذه الخيوط المنتظمة

that look kind of like fabric.

التي تبدو كالقماش بعض الشيء.

When our muscles contract, these filaments are pulled together

تُسحب هذه الخيوط عندما تنقبض العضلات

and they go back to their original position

ويعودون إلى موقعهم الأصلي

when our muscles relax.

عندما تنبسط العضلات.

Other parts of the cytoskeleton, in this case microtubules,

في هذه الحالة، تتولى الأنابيب الدقيقة في جزء آخر من الهيكل الخلوي

are responsible for long-range transportation.

مسؤولية عمليات النقل طويل المدى.

They can be thought of as basically cellular highways

يمكن أن نعتبرها في الأساس كطريق سريع خلوي

that are used to move things from one side of the cell to the other.

الذي يُستخدم لنقل الأشياء من جانب خلية إلى أخرى.

Unlike our roads, microtubules grow and shrink,

بخلاف شوارعنا، تكبر الأنابيب الدقيقة وتتقلص،

appearing when they're needed

تظهر عند الحاجة

and disappearing when their job is done.

وتختفي عند انتهاء وظيفتها.

The molecular version of semitrucks

نسخة الجزيئات من نصف الشاحنات

are proteins aptly named motor proteins,

هي بروتينات تُسمى بروتينات محرّكة،

that can walk along microtubules,

التي بوسعها السير على طول الأنابيب الدقيقة،

dragging sometimes huge cargoes,

تجّر خلفها حمولات ضخمة،

like organelles, behind them.

مثل العضيات.

This particular motor protein is known as dynein,

هذا البروتين الحركي يُعرف بالدينين،

and its known to be able to work together in groups

والمعروف بالقدرة على العمل معًا في مجموعات

that almost look, at least to me, like a chariot of horses.

الذي يبدو لي أنه يشبه تقريبًا عربة الأحصنة.

As you see, the cell is this incredibly changing, dynamic place,

كما ترون، فالخلية مكان متغير ومفعم بالحياة،

where things are constantly being built and disassembled.

مكان يجري فيه بناء أشياء وتفككها.

But some of these structures

لكن بعض هذه التركيبات

are harder to take apart than others, though.

أصعب في تفككها من الأخريات، مع ذلك.

And special forces need to be brought in

وبحاجة لينتج عنها قوة خاصة

in order to make sure that structures are taken apart in a timely manner.

حتى نتأكد من أنه يتم تفكيك تلك التركيبات في وقت مناسب.

That job is done in part by proteins like these.

تتُم تلك الوظيفة جزئياً بواسطة بروتينات كهذه،

These donut-shaped proteins,

هذه البروتينات الشبيهة بالدونات

of which there are many types in the cell,

التي توجد منها عدة أنواع في الخلية،

all seem to act to rip apart structures

تعمل جميعًا على تمزيق التركيبات

by basically pulling individual proteins through a central hole.

في الأساس عبر سحب البروتينات الفردية خلال حفرة مركزية.

When these kinds of proteins don't work properly,

عندما لا تؤدي أنواع من البروتينات وظيفتها بشكل جيد،

the types of proteins that are supposed to get taken apart

أنواع البروتينات التي من المفترض لها أن تتفكك

can sometimes stick together and aggregate

بوسعها أن تلتحم معًا وتتكدس

and that can give rise to terrible diseases, such as Alzheimer's.

وتفضي إلى أمراض مزمنة، مثل الزهايمر.

And now let's take a look at the nucleus,

أما الآن فلنقي نظرة على نواة الخلية،

which houses our genome in the form of DNA.

التي تسكن الجينوم خاصتنا في شكل الحمض النووي.

In all of our cells,

في جميع خلايانا،

our DNA is cared for and maintained by a diverse set of proteins.

يحظى الحمض النووي بالرعاية من قبل مجموعة متنوعة من البروتينات.

DNA is wound around proteins called histones,

فالحمض النووي ملفوف حول بروتينات تُدعى الهستونات،

which enable cells to pack large amounts of DNA into our nucleus.

التي تتيح للخلايا بتراكم كمية كبيرة من الحمض النووي في النواة.

These machines are called chromatin remodelers,

تُدعى هذه الآليات بمشكّلات الكروماتين،

and the way they work is that they basically scoot the DNA

والطريقة التي يعملون بها هي إطلاق الحمض النووي بسرعة

around these histones

في هذه الهستونات

and they allow new pieces of DNA to become exposed.

وبالتالي تتعرض أجزاء جديدة من الحمض النووي للكشف.

This DNA can then be recognized by other machinery.

بوسع آليات أخرى عنذئد أن تتعرف على الحمض النووي.

In this case, this large molecular machine

في هذه الحالة، تبحث هذه الآلة الجزيئية الضخمة

is looking for a segment of DNA

عن قسم للحمض النووي

that tells it it's at the beginning of a gene.

ويخبره أنه في بداية الجين.

Once it finds a segment,

بمجرد أن يجد الحمض النووي جزءه،

it basically undergoes a series of shape changes

يخضع أساسًا إلى سلسلة من التغيرات في الشكل

which enables it to bring in other machinery

التي تتيح له أن ينتج عنه آليات أخرى

that in turn allows a gene to get turned on or transcribed.

التي تسمح للجين في المقابل أن ينشط أو يُنسخ.

This has to be a very tightly regulated process,

هذه العملية محكمة التنظيم،

because turning on the wrong gene at the wrong time

لأن تنشيط جين خاطيء في توقيت خاطيء

can have disastrous consequences.

ينجم عنه عواقب وخيمة.

Scientists are now able to use protein machines

بوسع العلماء الآن الاعتماد على آليات البروتين

to edit genomes.

لتعديل الجينومات.

I'm sure all of you have heard of CRISPR.

أنا متأكدة أنكم جميعًا سمعتم بـ كريسبر.

CRISPR takes advantage of a protein known as Cas9,

ينتفع كريسبر من بروتين معروف بـ كاس9،

which can be engineered to recognize and cut

الذي يمكن هندسته لتتعرف على وتقطع

a very specific sequence of DNA.

سلسلة معينة من الحمض النووي.

In this example,

في هذا المثال،

two Cas9 proteins are being used to excise a problematic piece of DNA.

يجري استخدام بروتينان من كاس9 لإزالة قطعة الحمض النووي المسببة للمشاكل.

For example, a part of a gene that may give rise to a disease.

مثلًا، قد يتسبب جزء من جين في مرض.

Cellular machinery is then used

تُستخدم حينها الآلية الخلوية

to basically glue two ends of the DNA back together.

لتُلصق طرفي الحمض النووي ببعضهما مجددًا.

As a molecular animator,

كوني رسامة رسوم جزيئية،

one of my biggest challenges is visualizing uncertainty.

إحدى أكبر تحدياتي تكمن في تصور الغموض.

All of the animations I've shown to you represent hypotheses,

كل الرسوم المتحركة التي شاهدتموها تصور فرضيات،

how my collaborators think a process works,

كيف يفكر المتعاونون معي بسير العملية،

based on the best information that they have.

بناءً على أفضل المعلومات التي بحوزتهم.

But for a lot of molecular processes,

لكن بالنسبة للعديد من العمليات الجزيئية،

we're still really at the early stages of understanding things,

نحن لا نزال في مرحلة مبكرة جدًا لفهم هذه الأمور،

and there's a lot to learn.

وهنالك المزيد لتعلمه.

The truth is

تظل حقيقة

that these invisible molecular worlds are vast and largely unexplored.

أن هذه العوالم الجزيئية الخفية فسيحة ومبهمة.

To me, these molecular landscapes

من منظوري، هذه المناظر الطبيعية الجزيئية

are just as exciting to explore as a natural world

ملهمة ليتم استكشافها تمامًا كالعالم الطبيعي

that's visible all around us.

الذي يلوح كله أمام نظرنا.

Thank you.

شكرًا لكم.

(Applause)

(تصفيق)