The wonders of the molecular world, animated | Janet Iwasa

Translator: Yozlem Vedat Reviewer: Tsvetanka Fileva

I live in Utah,

Живея в Юта,

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

място, известно с едни от най-възхитителните

natural landscapes on this planet.

естествени пейзажи на планетата.

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

Лесно е да бъдеш завладян от тези изумителни гледки

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

и да бъдеш наистина очарован от тези неземно изглеждащи образувания.

As a scientist, I love observing the natural world.

Като учен аз обичам да наблюдавам естествения свят.

But as a cell biologist,

Но като клетъчен биолог

I'm much more interested in understanding the natural world

аз се интересувам от естествения свят

at a much, much smaller scale.

в много по-малък мащаб.

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

Аз съм молекулярен аниматор и работя с други изследователи

to create visualizations of molecules that are so small,

за създаване на визуализации на молекули, които са толкова малки,

they're essentially invisible.

че по същество са невидими.

These molecules are smaller than the wavelength of light,

Тези молекули са по-малки от дължината на светлинната вълна,

which means that we can never see them directly,

което означава, че не можем да ги видим директно,

even with the best light microscopes.

дори и с най-добрите светлинни микроскопи.

So how do I create visualizations of things

Тогава как създавам визуализации на неща,

that are so small we can't see them?

които са толкова малки, че не можем да ги видим?

Scientists, like my collaborators,

Учени, като моите сътрудници,

can spend their entire professional careers

могат да прекарат цялата си професионална кариера,

working to understand one molecular process.

опитвайки се да разберат един молекулярен процес.

To do this, they carry out a series of experiments

За тази цел те провеждат серия от експерименти,

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

като всеки един от тях може да ни разкрие една малка част от пъзела.

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

Един експеримент може да ни каже формата на протеина,

while another can tell us

друг може да ни разкрие

about what other proteins it might interact with,

с кои други протеини си взаимодейства,

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

а трети да ни каже къде е разположен в клетката.

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

Всички тези парчета информация се използват за създаване на хипотеза;

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

на история за това как една молекула може да работи.

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

Моята работа е да използвам тези идеи и да ги превърна в анимация.

This can be tricky,

Това може да бъде сложно,

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

защото се оказва, че молекулите могат да бъдат доста буйни.

But these animations can be incredibly useful for researchers

Но тези анимации могат да бъдат невероятно полезни за изследователите

to communicate their ideas of how these molecules work.

да предават своите идеи за това как тези молекули работят.

They can also allow us to see the molecular world

Също така те ни позволяват да видим молекулярния свят

through their eyes.

през техните очи.

I'd like to show you some animations,

Бих искала да ви покажа някои анимации,

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

кратък преглед на онова, което смятам за природни чудеса

of the molecular world.

на молекулярния свят.

First off, this is an immune cell.

Първо, това е имунна клетка.

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

Този вид клетки обхождат телата ни,

in order to find invaders like pathogenic bacteria.

с цел да намерят „нашественици“ като патогенните бактерии.

This movement is powered by one of my favorite proteins

Това движение се захранва от един от любимите ми протеини,

called actin,

наречен актин,

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

който е част от цитоскелетона.

Unlike our skeletons,

За разлика от нашите скелети,

actin filaments are constantly being built and taken apart.

актиновите филаменти непрекъснато се изграждат и разделят.

The actin cytoskeleton plays incredibly important roles in our cells.

Актиновият цитоскелетон играе изключително важна роля в нашите клетки.

They allow them to change shape,

Той им позволява да променят формата си,

to move around, to adhere to surfaces

да се движат, да залепват по повърхности

and also to gobble up bacteria.

и да поглъщат бактерии.

Actin is also involved in a different kind of movement.

Актинът също участва в различни видове движения.

In our muscle cells, actin structures form these regular filaments

В мускулните ни клетки актинът образува тези обикновени нишки,

that look kind of like fabric.

които изглеждат като тъкани.

When our muscles contract, these filaments are pulled together

Когато мускулите ни се съкращават, тези нишки се доближават,

and they go back to their original position

и се връщат към първоначалната си позиция,

when our muscles relax.

когато мускулите са отпуснати.

Other parts of the cytoskeleton, in this case microtubules,

Други части на цитоскелета, в този случай микротубулите,

are responsible for long-range transportation.

са отговорни за транспортирането на далечни разстояния.

They can be thought of as basically cellular highways

Те могат да бъдат разгледани като клетъчни пътища,

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

използвани за преместване на неща от единия край на клетката до другия.

Unlike our roads, microtubules grow and shrink,

За разлика от нашите пътища, микротубилите растат и се свиват;

appearing when they're needed

те се появяват, когато са необходими,

and disappearing when their job is done.

и изчезват, когато вече не са.

The molecular version of semitrucks

Молекулярната версия на полуремаркетата са

are proteins aptly named motor proteins,

протеини, съвсем уместно наречени моторни протеини,

that can walk along microtubules,

които могат да се придвижват по микротубулите

dragging sometimes huge cargoes,

и понякога влачат огромни товари,

like organelles, behind them.

като органели, зад себе си.

This particular motor protein is known as dynein,

Този конкретен моторен протеин се казва динеин

and its known to be able to work together in groups

и е известно, че може да работи в групи,

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

което на мен ми изглежда като колесница с коне.

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

Както виждате, клетката е невероятно променящо се динамично място,

where things are constantly being built and disassembled.

където нещата се изграждат и разделят непрекъснато.

But some of these structures

Но някои от тези структури са

are harder to take apart than others, though.

по-трудни за разделяне от други.

And special forces need to be brought in

Нужни са специални сили,

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

които да осигурят своевременното разделяне на тези структури.

That job is done in part by proteins like these.

Тази работа отчасти се извършва от протеини като тези.

These donut-shaped proteins,

Тези протеини във формата на понички,

of which there are many types in the cell,

от които има много видове в клетката,

all seem to act to rip apart structures

изглежда, че работят, за да разкъсат структурите

by basically pulling individual proteins through a central hole.

чрез издърпване на отделни протеини през централен отвор.

When these kinds of proteins don't work properly,

Когато тези видове протеини не работят правилно,

the types of proteins that are supposed to get taken apart

протеините, които трябва да се разделят,

can sometimes stick together and aggregate

понякога могат да се слеят

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

и това може да породи страшни болести като Алцхаймер.

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

Сега, нека погледнем ядрото,

which houses our genome in the form of DNA.

който съхранява нашия геном във формата на ДНК.

In all of our cells,

Във всички наши клетки

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

ДНК е поддържана и обгрижвана от разнообразен набор от протеини.

DNA is wound around proteins called histones,

ДНК е навита около протеини, наречени хистони,

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

което позволява на клетките да натрупат огромни количества ДНК в нашето ядро.

These machines are called chromatin remodelers,

Тези механизми се наричат хроматин-ремоделиращи комплекси

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

и начинът, по който работят, е чрез извличане на ДНК

around these histones

около тези хистони

and they allow new pieces of DNA to become exposed.

и позволяват да се появят нови парчета ДНК.

This DNA can then be recognized by other machinery.

Тази ДНК по-късно може да бъде разпозната от други механизми.

In this case, this large molecular machine

В този случай, този голям молекулярен механизъм

is looking for a segment of DNA

търси сегмент от ДНК,

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

който му казва, че е в началото на ген.

Once it finds a segment,

След като намери сегмента,

it basically undergoes a series of shape changes

той претърпява серия от промени във формата,

which enables it to bring in other machinery

което му позволява да въвежда други механизми,

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

и това от своя страна позволява на гена да се включи или да се транскрибира.

This has to be a very tightly regulated process,

Този процес трябва бъде много строго регулиран,

because turning on the wrong gene at the wrong time

защото включването на грешен ген в неправилен момент,

can have disastrous consequences.

може да причини катастрофални последствия.

Scientists are now able to use protein machines

В момента учените могат да използват протеинови механизми

to edit genomes.

за редактиране на геноми.

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

Сигурна съм, че всички сте чували за CRISPR.

CRISPR takes advantage of a protein known as Cas9,

CRISPR използва протеин, познат като Cas9,

which can be engineered to recognize and cut

който може да бъде настроен да разпознава и да отрязва

a very specific sequence of DNA.

много специфична секвенция от ДНК.

In this example,

В този пример

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

са използвани два Cas9 протеина, за отрязване на проблемно парче от ДНК.

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

Например, парче от ген, което може да породи някое заболяване.

Cellular machinery is then used

След това се използва клетъчен механизъм,

to basically glue two ends of the DNA back together.

който да залепи отново двата края на ДНК.

As a molecular animator,

Като молекулярен аниматор,

one of my biggest challenges is visualizing uncertainty.

едно от най-големите ми предизвикателства е да визуализирам несигурността.

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

Всичките анимации, които ви показах, представляват хипотеза

how my collaborators think a process works,

как моите сътрудници смятат, че протича един процес,

based on the best information that they have.

базирано на най-добрата информация, която имат.

But for a lot of molecular processes,

За много молекулярни процеси

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

ние все още сме в ранните етапи на разбиране на нещата

and there's a lot to learn.

и има още много за учене.

The truth is

Истината е,

that these invisible molecular worlds are vast and largely unexplored.

че тези невидими молекулярни светове са огромни и до голяма степен неизледвани.

To me, these molecular landscapes

За мен тези молекулярни пейзажи

are just as exciting to explore as a natural world

са точно толкова вълнуващи за изследване, колкото естествения свят,

that's visible all around us.

който е видим около нас.

Thank you.

Благодаря!

(Applause)

(Аплодисменти)