Animations of unseeable biology | Drew Berry | TED

2,518,626 views ・ 2012-01-12

TED


Моля, кликнете два пъти върху английските субтитри по-долу, за да пуснете видеото.

Translator: Ina Stoycheva Reviewer: Yavor Ivanov
00:15
What I'm going to show you are the astonishing molecular machines
0
15585
5317
Това, което ще ви покажа
са удивителните молекулярни машини,
00:20
that create the living fabric of your body.
1
20926
3300
които създават живата фабрика на тялото ви.
00:24
Now molecules are really, really tiny.
2
24250
3783
Молекулите са наистина малки.
Искам да кажа,
00:28
And by tiny, I mean really.
3
28057
2880
че те са наистина малки.
00:31
They're smaller than a wavelength of light,
4
31905
2002
Те са по-малки от дължината на светлинна вълна,
00:33
so we have no way to directly observe them.
5
33931
2305
така, че няма начин да ги наблюдаваме.
Но с помощта на науката, получаваме сравнително добра идея
00:37
But through science, we do have a fairly good idea
6
37011
2343
за това, което се случва в молекулярен мащаб.
00:39
of what's going on down at the molecular scale.
7
39378
2212
Това, което можем да направим, е да ви разкажа за молекулите,
00:42
So what we can do is actually tell you about the molecules,
8
42059
2777
00:44
but we don't really have a direct way of showing you the molecules.
9
44860
3237
но няма начин да ви ги покажа.
Единственият начин е да рисувам картини.
00:48
One way around this is to draw pictures.
10
48121
2250
00:50
And this idea is actually nothing new.
11
50395
2540
В действителност, тази идея не е нова.
00:52
Scientists have always created pictures
12
52959
2288
Учените са рисували картини,
като част от процеса им на мислене и откриване.
00:55
as part of their thinking and discovery process.
13
55271
2786
Те рисуват картини за това, което виждат,
00:58
They draw pictures of what they're observing with their eyes,
14
58081
2875
01:00
through technology like telescopes and microscopes,
15
60980
2392
с помощта на технологии, като телескопи и микроскопи,
също и за това, за което мислят.
01:03
and also what they're thinking about in their minds.
16
63396
2439
01:05
I picked two well-known examples,
17
65859
1603
Избрах два добре известни примера,
01:07
because they're very well-known for expressing science through art.
18
67486
3605
защото те са известни като примери за изразяване на науката чрез изкуство.
Започвам с Галилео,
01:11
And I start with Galileo, who used the world's first telescope
19
71440
3703
който използва първия телескоп в света,
за да наблюдава Луната.
01:15
to look at the Moon.
20
75167
1186
01:16
And he transformed our understanding of the Moon.
21
76377
2307
Той измени разбирането ни за Луната.
01:18
The perception in the 17th century
22
78708
1633
През 17. век учените мислеха,
01:20
was the Moon was a perfect heavenly sphere.
23
80365
2057
че Луната има идеално чиста форма.
01:22
But what Galileo saw was a rocky, barren world,
24
82835
2984
Но това, което Галилилео видя, беше скалист, пуст свят,
01:25
which he expressed through his watercolor painting.
25
85843
2393
който той нарисува с водни бои.
01:28
Another scientist with very big ideas,
26
88671
2798
Друг учен с големи идеи,
суперзвездата на биологията, е Чарлз Дарвин.
01:31
the superstar of biology is Charles Darwin.
27
91594
2524
Той написа в горния ляв ъгъл на тетрадката си
01:34
And with this famous entry in his notebook,
28
94142
2044
"Аз мисля"
01:36
he begins in the top left-hand corner with, "I think,"
29
96210
2840
и направи скица на първото дърво на живота,
01:39
and then sketches out the first tree of life,
30
99074
2707
01:41
which is his perception of how all the species,
31
101805
2930
което е неговата идея,
за това, как всички видове, всички живи същества на Земята
01:44
all living things on Earth are connected through evolutionary history --
32
104759
3858
са свързани в еволюционна история -
01:48
the origin of species through natural selection
33
108641
2247
произхода на видовете чрез естествен подбор
01:50
and divergence from an ancestral population.
34
110912
2324
и дивергенция от предишно поколение.
01:53
Even as a scientist,
35
113775
1461
Дори като учен,
01:55
I used to go to lectures by molecular biologists
36
115648
2513
присъствах на лекции на молекулярни биолози
и открих, че са напълно неразбираеми,
01:58
and find them completely incomprehensible,
37
118185
2725
02:00
with all the fancy technical language and jargon
38
120934
2268
с целия надут технически език и жаргон,
който те използваха, за да опишат своята работа,
02:03
that they would use in describing their work,
39
123226
2124
докато не се запознах с трудовете на Дейвид Гудсел,
02:05
until I encountered the artworks of David Goodsell,
40
125374
3051
който е молекулярен биолог в института Скрипс.
02:08
who is a molecular biologist at the Scripps Institute.
41
128449
2741
В неговите картини
02:11
And his pictures -- everything's accurate and it's all to scale.
42
131214
3569
всичко е точно и в правилния мащаб.
02:14
And his work illuminated for me
43
134807
2429
Неговия труд ми показа,
02:17
what the molecular world inside us is like.
44
137260
2315
какъв е молекулярният свят.
Това е трансекция на кръв.
02:20
So this is a transection through blood.
45
140075
2025
02:22
In the top left-hand corner, you've got this yellow-green area.
46
142124
2977
В горния ляв ъгъл виждате тази жълто - зелена област.
Жълто - зелената област са флуиди на кръв, които са основно вода,
02:25
The yellow-green area is the fluid of blood, which is mostly water,
47
145125
3216
но също и анти - тела, захари,
02:28
but it's also antibodies, sugars, hormones, that kind of thing.
48
148365
2987
хормони и други.
02:31
And the red region is a slice into a red blood cell.
49
151376
2488
А червената област е разрез на червена кръвна клетка.
02:33
And those red molecules are hemoglobin.
50
153888
1866
Тези червени молекули са хемоглобин.
02:35
They are actually red; that's what gives blood its color.
51
155778
2695
В действителност, те са червени; те придават цвета на кръвта.
Хемоглобинът действа като молекулярна гъба,
02:38
And hemoglobin acts as a molecular sponge
52
158497
1967
за да абсорбира кислород в белите ви дробове
02:40
to soak up the oxygen in your lungs
53
160488
1677
и след това го отнася до други части на тялото.
02:42
and then carry it to other parts of the body.
54
162189
2113
Преди много години бях много въодушевен от тази картина
02:44
I was very much inspired by this image many years ago,
55
164326
2532
02:46
and I wondered whether we could use computer graphics
56
166882
2551
и се чудих, дали можем да използваме компютърни графики,
за да представим молекулярния свят.
02:49
to represent the molecular world.
57
169457
1604
Как ще изглежда това?
02:51
What would it look like?
58
171085
1151
02:52
And that's how I really began.
59
172260
1440
Ето как започнах. Нека да започна.
02:54
So let's begin.
60
174123
1613
02:55
This is DNA in its classic double helix form.
61
175760
2385
Това е ДНК в нейната класическа форма на двойна спирала.
Това е от рентгенова кристалография,
02:58
And it's from X-ray crystallography, so it's an accurate model of DNA.
62
178169
3356
така, че е точен модел на ДНК.
03:01
If we unwind the double helix and unzip the two strands,
63
181549
2971
Ако развием двойната спирала и разединим двете нишки,
ще видите тези неща, които изглеждат като зъби.
03:04
you see these things that look like teeth.
64
184544
2019
Това са буквите на генетичен код,
03:06
Those are the letters of genetic code,
65
186587
1817
25 000 гени, които са записани в ДНК-то ви.
03:08
the 25,000 genes you've got written in your DNA.
66
188428
2269
03:10
This is what they typically talk about -- the genetic code --
67
190721
2936
Ето за какво говорят те -
генетичния код - за това говорят те.
03:13
this is what they're talking about.
68
193681
1691
Но искам да говоря за различен аспект на науката за ДНК
03:15
But I want to talk about a different aspect of DNA science,
69
195396
2770
и това е физическата същност на ДНК.
03:18
and that is the physical nature of DNA.
70
198190
1889
Тези две нишки отиват в противоположни посоки,
03:20
It's these two strands that run in opposite directions
71
200103
2585
03:22
for reasons I can't go into right now.
72
202712
2170
поради причини, за които не мога да разкажа сега.
03:24
But they physically run in opposite directions,
73
204906
2208
Но те физически отиват в противоположни посоки,
което създава множество усложнения за клетките ви,
03:27
which creates a number of complications for your living cells,
74
207138
3631
както ще видите,
03:30
as you're about to see,
75
210793
1229
особено, когато ДНК се копира.
03:32
most particularly when DNA is being copied.
76
212046
2362
03:34
And so what I'm about to show you
77
214432
1918
Това, което ще ви покажа,
03:36
is an accurate representation of the actual DNA replication machine
78
216374
4016
е точна репрезентация
на репликационната машина на действителна ДНК, която се случва в тялото ви,
03:40
that's occurring right now inside your body,
79
220414
2057
което е биология от 2002 г.
03:42
at least 2002 biology.
80
222495
1812
03:44
So DNA's entering the production line from the left-hand side,
81
224617
3011
ДНК влиза в производствената линия от лявата страна
03:47
and it hits this collection, these miniature biochemical machines,
82
227994
3167
и удря този сбор, тези миниатюрни биохимични машини,
които разделят нишката на ДНК и правят точно копие.
03:51
that are pulling apart the DNA strand and making an exact copy.
83
231185
3144
ДНК влиза
03:54
So DNA comes in and hits this blue, doughnut-shaped structure
84
234353
3509
и удря тази синя, с форма на поничка структура
03:57
and it's ripped apart into its two strands.
85
237886
2307
и тя се разделя на две нишки.
Едната нишка може да бъде копирана точно
04:00
One strand can be copied directly,
86
240679
1624
и можете да видите тезе неща, които се развиват към дъното там.
04:02
and you can see these things spooling off to the bottom there.
87
242327
2923
Но не е толкова просто с другата нишка,
04:05
But things aren't so simple for the other strand
88
245274
2260
защото тя трябва да бъде копирана отзад - напред.
04:07
because it must be copied backwards.
89
247558
1765
Тя се изхвърля много пъти в тези кръгове
04:09
So it's thrown out repeatedly in these loops
90
249347
2110
и копира по един раздел,
04:11
and copied one section at a time, creating two new DNA molecules.
91
251481
4044
като създава две нови ДНК молекули.
04:15
Now you have billions of this machine right now working away inside you,
92
255549
5283
Имате милиарди от тази машина,
която работи в тялото ви,
04:20
copying your DNA with exquisite fidelity.
93
260856
2217
копирайки ДНК - то ви с изключителна точност.
Това е точна репрезентация
04:23
It's an accurate representation,
94
263936
1534
и е с точната скорост за това, което се случва в тялото ви.
04:25
and it's pretty much at the correct speed for what is occurring inside you.
95
265494
3529
Оставих корекцията на грешки и други неща.
04:29
I've left out error correction and a bunch of other things.
96
269047
2817
04:31
(Laughter)
97
271888
1759
Това е работа от преди години.
04:33
This was work from a number of years ago--
98
273671
2121
Благодаря ви.
04:35
Thank you.
99
275816
1169
Това е труд от преди години,
04:37
(Applause)
100
277009
1372
04:38
This is work from a number of years ago,
101
278405
1929
но това, което ще ви покажа, е съвременна наука, съвременна технология.
04:40
but what I'll show you next is updated science,
102
280358
2267
04:42
it's updated technology.
103
282649
1162
Отново, започваме с ДНК.
04:43
So again, we begin with DNA.
104
283835
1360
Тя се върти, поради обграждащата я група молекули,
04:45
And it's jiggling and wiggling there
105
285219
1718
04:46
because of the surrounding soup of molecules,
106
286961
2181
които съм изчистил, за да можете да видите нещо.
04:49
which I've stripped away so you can see something.
107
289166
2383
ДНК има дължина два нанометра,
04:51
DNA is about two nanometers across, which is really quite tiny.
108
291573
2975
което е наистина малка дължина.
Но във всяка от клетките ви,
04:54
But in each one of your cells,
109
294572
1434
всяка нишка ДНК има дължина около 30 до 40 милиона нанометра.
04:56
each strand of DNA is about 30 to 40 million nanometers long.
110
296030
3177
04:59
So to keep the DNA organized and regulate access to the genetic code,
111
299674
3816
За да се запази ДНК организирана и за да регулира достъпа до генетичния код,
тя е навита около тези пурпурни протеини -
05:03
it's wrapped around these purple proteins --
112
303514
2083
тук съм ги маркирал в пурпурно.
05:05
or I've labeled them purple here.
113
305621
1582
Тя е опакована.
05:07
It's packaged up and bundled up.
114
307227
1584
05:08
All this field of view is a single strand of DNA.
115
308835
2401
Цялата тази обаст е една нишка ДНК.
05:11
This huge package of DNA is called a chromosome.
116
311771
3082
Големият пакет ДНК се нарича хромозом.
05:14
And we'll come back to chromosomes in a minute.
117
314877
2359
Ще се върнем към хромозомите след минута.
05:17
We're pulling out, we're zooming out,
118
317675
2066
Издърпваме, увеличаваме,
05:19
out through a nuclear pore,
119
319765
1471
през дупката на ядрото,
05:21
which is the gateway to this compartment that holds all the DNA,
120
321260
3660
което е вратата към това отделение, което съдържа всички ДНК,
05:24
called the nucleus.
121
324944
1419
наречено ядро.
05:26
All of this field of view is about a semester's worth of biology,
122
326917
4231
Цялата тази област
се изучава за около един семестър в биологията, а аз имам седем минути.
05:31
and I've got seven minutes,
123
331172
1365
Няма да можем да направим това днес, нали?
05:32
So we're not going to be able to do that today?
124
332561
2688
Не, казаха ми "Не".
05:35
No, I'm being told, "No."
125
335273
1962
05:37
This is the way a living cell looks down a light microscope.
126
337676
3365
Това е начинът, по който жива клетка изглежда, гледана през светлинен микроскоп.
Тя е филмирана, поради което можете да видите как се движи.
05:41
And it's been filmed under time-lapse, which is why you can see it moving.
127
341065
3498
Опаковката на ядрото се разкъсва.
05:44
The nuclear envelope breaks down.
128
344587
1581
Нещата, които изглеждат като наденица са хромозомите, ще ги разгледаме.
05:46
These sausage-shaped things are the chromosomes,
129
346192
2245
05:48
and we'll focus on them.
130
348461
1181
Те минават през това удивително движение,
05:49
They go through this very striking motion that is focused on these little red spots.
131
349666
4038
което е фокусирано на тези малки червени петна.
Когато клетката е готова,
05:54
When the cell feels it's ready to go, it rips apart the chromosome.
132
354328
4235
тя разкъсва хромозома.
05:58
One set of DNA goes to one side,
133
358587
2041
Единият комплект ДНК отива на една страна,
06:00
the other side gets the other set of DNA --
134
360652
2023
другият комплект отива на другата страна -
06:02
identical copies of DNA.
135
362699
1837
идентични копия на ДНК.
06:04
And then the cell splits down the middle.
136
364560
1960
След това клетката се разделя по средата.
06:06
And again, you have billions of cells undergoing this process
137
366544
2859
Отново, имате милиарди клетки,
които преминават през този процес.
06:09
right now inside of you.
138
369427
1357
06:11
Now we're going to rewind and just focus on the chromosomes,
139
371602
2856
Ще навием отново и ще разгледаме хромозомите,
06:14
and look at its structure and describe it.
140
374482
2242
ще разгледаме структурата им и ще ги опишем.
Отново, това е централният момент.
06:17
So again, here we are at that equator moment.
141
377248
2425
Хромозомите се подреждат в редица.
06:20
The chromosomes line up.
142
380654
1200
06:21
And if we isolate just one chromosome,
143
381878
1827
Ако изолираме един хромозом,
06:23
we're going to pull it out and have a look at its structure.
144
383729
2817
ще го извадим и ще разгледаме структурата му.
Това е една от най-големите молекулярни структури,
06:26
So this is one of the biggest molecular structures that you have,
145
386570
3062
най-малко, доколкото сме открили в телата ни.
06:29
at least as far as we've discovered so far inside of us.
146
389656
3055
Това е един хромозом.
06:33
So this is a single chromosome.
147
393286
1976
Имаме две нишки ДНК във всеки хромозом.
06:35
And you have two strands of DNA in each chromosome.
148
395286
2601
06:37
One is bundled up into one sausage.
149
397911
1721
Едната нишка е навита в едната наденица.
06:39
The other strand is bundled up into the other sausage.
150
399656
2733
Другата нишка е навита в другата наденица.
Тези неща, които изглеждат като мустаци, които стърчат от всяка от страните,
06:42
These things that look like whiskers that are sticking out from either side
151
402413
3562
са динамичната обвивка на клетката.
06:45
are the dynamic scaffolding of the cell.
152
405999
1906
06:47
They're called microtubules, that name's not important.
153
407929
2911
Наричат се микротубули. Това наименование не е важно.
Но това, което ще разгледаме е тази червена област - тук съм я маркирал в червено -
06:50
But we're going to focus on the region labeled red here --
154
410864
2731
и интерфейса й
06:53
and it's the interface between the dynamic scaffolding
155
413619
2537
между динамичната обвивка и хромозомите.
06:56
and the chromosomes.
156
416180
1167
06:57
It is obviously central to the movement of the chromosomes.
157
417371
3105
Очевидно, това е важно за движението на хромозомите.
07:00
We have no idea, really, as to how it's achieving that movement.
158
420500
3572
В действителност не знаем как се получава това движение.
Изследвал съм това, което учените наричат кинетохор
07:04
We've been studying this thing they call the kinetochore
159
424096
2647
за период от сто години, с интезивно изследване,
07:06
for over a hundred years with intense study,
160
426767
2072
и все още започваме да откриваме, за какво става дума.
07:08
and we're still just beginning to discover what it's about.
161
428863
2826
Съставено е от около 200 различни вида протеини,
07:11
It is made up of about 200 different types of proteins,
162
431713
2754
общо хиляди протеини.
07:14
thousands of proteins in total.
163
434491
1711
07:16
It is a signal broadcasting system.
164
436990
2820
То е сигнално - предавателна система.
07:19
It broadcasts through chemical signals,
165
439834
2164
То предава чрез химически сигнали,
които казват на останалата част от клетката, кога е готова,
07:22
telling the rest of the cell when it's ready,
166
442022
2744
07:24
when it feels that everything is aligned and ready to go
167
444790
2831
кога всичко е подредено и готово
07:27
for the separation of the chromosomes.
168
447645
1978
за разделянето на хромозомите.
07:29
It is able to couple onto the growing and shrinking microtubules.
169
449647
3332
То може да се чифтоса с разширяващите се и свиващи се микротубули.
То е свързано с растежа на микротубулите
07:33
It's involved with the growing of the microtubules,
170
453003
3199
и може за кратко време да се чифтоса с тях.
07:36
and it's able to transiently couple onto them.
171
456226
2403
То е също система, която е чувствителна на внимание.
07:39
It's also an attention-sensing system.
172
459359
1820
Може да почувства, кога клетката е готова,
07:41
It's able to feel when the cell is ready,
173
461203
1976
кога хромозомът е разположен правилно.
07:43
when the chromosome is correctly positioned.
174
463203
2234
Тук то става зелено,
07:45
It's turning green here because it feels that everything is just right.
175
465461
3813
защото чувства, че всичко е правилно.
Ще видите, че това малко последно парче
07:49
And you'll see, there's this one little last bit
176
469298
2258
все още остава червено.
07:51
that's still remaining red.
177
471580
1433
То върви надолу по микротубулите.
07:53
And it's walked away down the microtubules.
178
473037
2533
Това е системата, изпращаща сигнал, която изпраща сигнал за спиране.
07:57
That is the signal broadcasting system sending out the stop signal.
179
477149
3179
То отминава. Искам да кажа, че това е механично.
08:00
And it's walked away -- I mean, it's that mechanical.
180
480352
2696
То е молекулярен часовник.
08:03
It's molecular clockwork.
181
483072
1568
08:04
This is how you work at the molecular scale.
182
484664
2572
Ето как работят телата ви в молекулярен мащаб.
08:07
So with a little bit of molecular eye candy,
183
487869
2264
С малко молекулярен сладкиш,
08:10
(Laughter)
184
490157
1198
получихме кинезис, което са оранжевите петна.
08:11
we've got kinesins, the orange ones.
185
491379
1950
08:13
They're little molecular courier molecules walking one way.
186
493353
2773
Те са малък молекулярен куриер, работещ еднопосочно.
Ето динейн. Те пренасят тази система, предаваща сигнал.
08:16
And here are the dynein, they're carrying that broadcasting system.
187
496150
3146
Имат дълги крака и затова могат да прескачат препятствия.
08:19
And they've got their long legs
188
499320
1544
08:20
so they can step around obstacles and so on.
189
500888
2066
Отново, това е получено точно
08:22
So again, this is all derived accurately from the science.
190
502978
3027
от учените.
Проблемът е, че не можем да ви го покажем по друг начин.
08:26
The problem is we can't show it to you any other way.
191
506029
2550
08:28
Exploring at the frontier of science, at the frontier of human understanding,
192
508603
4834
Изучавайки границата на науката,
границата на човешкото разбиране,
е завладяващо.
08:33
is mind-blowing.
193
513461
1235
08:35
Discovering this stuff
194
515974
1178
Откриването на това,
08:37
is certainly a pleasurable incentive to work in science.
195
517176
3528
разбира се, е приятна, стимулираща работа.
Но за повечето медицински изследователи -
08:41
But most medical researchers --
196
521220
1728
08:43
discovering the stuff is simply steps along the path to the big goals,
197
523901
4213
откриването на това
са просто стъпки по пътя на големите цели,
08:48
which are to eradicate disease, to eliminate the suffering
198
528138
4421
които са, да излекуват болестите,
да отстранят страданието и нещастията, които причиняват болестите
08:52
and the misery that disease causes
199
532583
2075
и да освободят хората от нещастие.
08:54
and to lift people out of poverty.
200
534682
1680
Благодаря ви.
08:56
Thank you.
201
536386
1272
08:57
(Applause)
202
537682
5197
(Аплодисменти)
Относно този уебсайт

Този сайт ще ви запознае с видеоклипове в YouTube, които са полезни за изучаване на английски език. Ще видите уроци по английски език, преподавани от първокласни учители от цял свят. Кликнете два пъти върху английските субтитри, показани на всяка страница с видеоклипове, за да възпроизведете видеото оттам. Субтитрите се превъртат в синхрон с възпроизвеждането на видеото. Ако имате някакви коментари или искания, моля, свържете се с нас, като използвате тази форма за контакт.

https://forms.gle/WvT1wiN1qDtmnspy7