Animations of unseeable biology | Drew Berry | TED

Překladatel: Jana Simanova Korektor: Martin Francis Gilbert Máik

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

Chci vám ukázat

úžasné molekulární stroje,

that create the living fabric of your body.

které tvoří živou tkáň vašeho těla.

Now molecules are really, really tiny.

Molekuly jsou opravdu, opravdu malé.

A tím malé,

And by tiny, I mean really.

myslím opravdu malinké.

They're smaller than a wavelength of light,

Jsou menší než vlnová délka světla,

so we have no way to directly observe them.

takže nemáme možnost, jak je pozorovat.

Ale věda nám umožňuje udělat si docela dobrou představu

But through science, we do have a fairly good idea

o tom, co se tam v molekulárním měřítku děje.

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

Takže vám můžeme skutečně o molekulách vyprávět,

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.

ale nemáme opravdu přímý způsob, jak vám molekuly ukázat.

Můžeme to obejít třeba tím, že namalujeme obrázek.

One way around this is to draw pictures.

And this idea is actually nothing new.

A tento nápad není nikterak nový.

Scientists have always created pictures

Vědci vždy vytvářeli obrázky

jako součást svého procesu myšlení a objevování.

as part of their thinking and discovery process.

Malovali obrázky toho, co pozorují svýma očima,

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

through technology like telescopes and microscopes,

prostřednictvím techniky jako jsou dalekohledy a mikroskopy,

a rovněž obrázky toho, čím se zabývají ve svých myšlenkách.

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

I picked two well-known examples,

Vybral jsem dva dobře známé příklady,

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

protože dobře vyjadřují vědecké myšlenky prostřednictvím umění.

Začnu s Galileem,

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

který použil první dalekohled na světě,

aby se podíval na Měsíc.

to look at the Moon.

And he transformed our understanding of the Moon.

Změnil tak naše vnímání měsíce.

The perception in the 17th century

V 17. století panovala představa,

was the Moon was a perfect heavenly sphere.

že měsíc je dokonalá nebeská koule.

But what Galileo saw was a rocky, barren world,

Ale Galileo viděl skalnatý, pustý svět,

which he expressed through his watercolor painting.

který znároznil svým akvarelem.

Another scientist with very big ideas,

Dalším vědcem s velmi velkými myšlenkami

je Charles Darwin, superstar biologie.

the superstar of biology is Charles Darwin.

Toto je jeho slavný záznam do deníku -

And with this famous entry in his notebook,

začíná v levém horním rohu slovy "Myslím,"

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

a potom načrtne svůj první strom života,

and then sketches out the first tree of life,

which is his perception of how all the species,

který zachycuje jeho představy o tom,

jak jsou všechny druhy, všechno živé na Zemi,

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

spojené prostřednictvím evoluční historie --

the origin of species through natural selection

původ druhů prostřednictvím přirozeného výběru

and divergence from an ancestral population.

a vývoj různých druhů z původní populace.

Even as a scientist,

Dokonce jako vědec

I used to go to lectures by molecular biologists

jsem chodíval na přednášky molekulárních biologů,

a považoval jsem je za totálně nesrozumitelné,

and find them completely incomprehensible,

with all the fancy technical language and jargon

s tím vším nóbl technickým jazykem a žargonem,

který používali při popisování své práce,

that they would use in describing their work,

dokud jsem se nesetkal s uměleckými díly Davida Goodsella,

until I encountered the artworks of David Goodsell,

který je molekulárním biologem ve výzkumném ústavu Scripps Institute.

who is a molecular biologist at the Scripps Institute.

Na jeho obrazech

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

je všechno přesné a v měřítku.

And his work illuminated for me

Jeho práce mi osvětlila,

what the molecular world inside us is like.

jak vypadá molekulární svět uvnitř nás.

Toto je průřez krví.

So this is a transection through blood.

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

V levém horním rohu, to je ta žlutozelená oblast,

jsou tekuté součásti krve, což je zejména voda,

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

ale patří sem i protilátky, cukry,

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

hormony a podobné věci.

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

A ta červená oblast, to je řez červenou krvinkou.

And those red molecules are hemoglobin.

Ty červené molekuly, to je hemoglobin.

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

Jsou opravdu červené, to je to, co dává krvi její barvu.

Hemoglobin funguje jako molekulární houba,

And hemoglobin acts as a molecular sponge

která nasákne kyslík z vašich plic

to soak up the oxygen in your lungs

a potom ho přenese do dalších částí těla.

and then carry it to other parts of the body.

Toto zobrazení mne před mnoha lety velmi inspirovalo

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

and I wondered whether we could use computer graphics

a zajímalo mě, jestli bych mohl použít počítačovou grafiku

pro zobrazení molekulárního světa.

to represent the molecular world.

Jak by to vypadalo?

What would it look like?

And that's how I really began.

A takhle jsem skutečně začal. Takže jdeme na to.

So let's begin.

This is DNA in its classic double helix form.

Toto je DNA ve své klasické podobě dvojité šroubovice.

Je převzatá z rentgenové krystalografie,

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

takže je to přesný model DNA.

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

Pokud rozvineme dvojitou šroubovici a rozepneme ji jako zip do dvou vláken,

vidíme tyto části, které vypadají jako zuby.

you see these things that look like teeth.

To jsou písmena genetického kódu,

Those are the letters of genetic code,

to je těch 25 tisíc genů, které máme zapsané ve své DNA.

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

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

O tom se obvykle mluví, pokud se řekne

genetický kód.

this is what they're talking about.

Ale chci mluvit o jiném aspektu vědy zabývající se DNA,

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

a to je fyzická povaha DNA.

and that is the physical nature of DNA.

Tato dvě vlákna vedou opačným směrem

It's these two strands that run in opposite directions

for reasons I can't go into right now.

z důvodů, které teď nemohu vysvětlovat.

But they physically run in opposite directions,

Ale fyzicky prostě vedou opačnými směry,

což vytváří řadu komplikací pro vaše živé buňky,

which creates a number of complications for your living cells,

jak za chvíli uvidíte.

as you're about to see,

Zejména v případech, kdy je DNA kopírována.

most particularly when DNA is being copied.

And so what I'm about to show you

Takže teď vám chci ukázat

is an accurate representation of the actual DNA replication machine

přesné znázornění

skutečného stroje na replikaci DNA, který právě teď pracuje uvnitř vašeho těla.

that's occurring right now inside your body,

Alespoň podle poznatků biologie z roku 2002.

at least 2002 biology.

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

DNA vstupuje na výrobní linku z levé strany

and it hits this collection, these miniature biochemical machines,

a narazí do této sbírky, těchto miniaturních biochemických stroječků,

které roztahují vlákno DNA a přesně ho kopírují.

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

Takže DNA vstoupí,

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

narazí do této modré struktury připomínající koblihu

and it's ripped apart into its two strands.

a je roztržena na dvě vlákna.

Jedno vlákno může být kopírováno přímo

One strand can be copied directly,

a vy můžete vidět jeho části, jak se navíjejí tady dole.

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

Ale pro druhé vlákno to není tak jednoduché,

But things aren't so simple for the other strand

protože musí být kopírováno pozpátku.

because it must be copied backwards.

Takže je opakovaně vhazováno do těchto oblouků

So it's thrown out repeatedly in these loops

a kopírováno kousek po kousku,

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

a tak se vytváří dvě nové molekuly DNA.

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

Miliardy těchto strojků

právě těď pracují uvnitř vašeho těla

copying your DNA with exquisite fidelity.

a kopírují vaší DNA s dokonalou přesností.

Je to přesné znázornění

It's an accurate representation,

a dost dobře zachycuje i správnou rychlost toho, co ve vás probíhá.

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

Vynechal jsem korekci chyb a pár dalších věcí.

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

(Laughter)

Tato práce už je několik let stará.

This was work from a number of years ago--

Děkuji Vám.

Thank you.

Tuto práci jsem už dělal před několika lety,

(Applause)

This is work from a number of years ago,

ale teď vám ukážu nejnovější vědecké poznatky, je to nejnovější technologie.

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

it's updated technology.

Začneme zase s DNA.

So again, we begin with DNA.

Škube se tady a vrtí kvůli polévce z molekul, která ji obklopuje,

And it's jiggling and wiggling there

because of the surrounding soup of molecules,

ale tu jsem dal pryč, abyste mohli něco vidět.

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

DNA má v průřezu asi dva nanometry,

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

takže je opravdu dost tenká.

Ale v každé vaší buňce

But in each one of your cells,

je každé vlákno DNA asi 30 až 40 milionů nanometrů dlouhé.

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,

Aby mohla být DNA organizována a aby mohl být regulován přístup ke genetickému kódu,

je omotána kolem těchto fialových bílkovin.

it's wrapped around these purple proteins --

Já jsem je tu označil fialovou barvou.

or I've labeled them purple here.

Je to zabalené do takového balíku.

It's packaged up and bundled up.

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

Všechno, co tady vidíte, je jediné vlákno DNA.

This huge package of DNA is called a chromosome.

Tento velký balík DNA se nazývá chromozom.

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

Ke chromozomům se vrátíme za chvilku.

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

Teď se vzdalujeme,

out through a nuclear pore,

procházíme průduchem jádra,

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

což je taková brána do oddělení, které drží veškerou DNA

called the nucleus.

a kterému říkáme jádro.

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

Všechno to, co vidíte právě teď,

představuje asi jeden semestr biologie a já mám sedm minut.

and I've got seven minutes,

Takže to nemůžeme všechno projít dnes?

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

Ne, říkají mi, že "Ne."

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

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

Takto vypadá živá buňka v mikroskopu.

A byla filmována s časovým posunem, takže můžete vidět, jak se hýbá.

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

Obal jádra praskne.

The nuclear envelope breaks down.

Tyto tvary připomínající párky jsou chromozomy a na ně se teď soustřeďme.

These sausage-shaped things are the chromosomes,

and we'll focus on them.

Pohybují se velmi pozoruhodným způsobem.

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

Pohyb se soustřeďuje do těchto malých červených míst.

Když buňka cítí, že je připravena,

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

roztrhne chromozom.

One set of DNA goes to one side,

Jeden soubor DNA se vydá na jednu stranu,

the other side gets the other set of DNA --

druhý set DNA na druhou stranu --

identical copies of DNA.

identické kopie DNA.

And then the cell splits down the middle.

A pak se buňka oddělí uprostřed.

And again, you have billions of cells undergoing this process

Miliardy buněk právě teď

procházejí tímto procesem přímo ve vašem těle.

right now inside of you.

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

Teď se vrátíme a soustředíme se jen na chromozomy.

and look at its structure and describe it.

Podíváme se na tuto strukturu a popíšeme ji.

Tady je opět proces rozdělení buňky uprostřed.

So again, here we are at that equator moment.

Chromozomy se řadí.

The chromosomes line up.

And if we isolate just one chromosome,

Pokud izolujeme jen jeden chromozom,

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

vytáhneme ho a podíváme se na jeho strukturu.

Toto je jedna z nějvětších molekulárních struktur, kterou máme,

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

alespoň podle toho, co jsme zatím objevili v lidském těle.

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

Takže toto je jeden chromozom.

So this is a single chromosome.

V každém chromozomu jsou dvě vlákna DNA.

And you have two strands of DNA in each chromosome.

One is bundled up into one sausage.

Jeden je smotaný do jednoho párku.

The other strand is bundled up into the other sausage.

Druhý je smotaný do druhého párku.

Tyto věci, které vypadají jako kočičí fousky a trčí po obou stranách,

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

to je dynamické lešení buňky.

are the dynamic scaffolding of the cell.

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

Nazývají se mikrotubule. Jméno není důležité.

Ale soustřeďme se na tuto červenou oblast - označil jsem ji červeně -

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

je to rozhraní

and it's the interface between the dynamic scaffolding

mezi dynamickým lešením a chromozomy.

and the chromosomes.

It is obviously central to the movement of the chromosomes.

Je zcela zjevně zásadní pro pohyb chromozomů.

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

Nemáme ovšem ani zdání, jak k tomu pohybu dochází.

Studujeme tento jev nazvaný kinetochór

We've been studying this thing they call the kinetochore

velmi intenzívně více než sto let

for over a hundred years with intense study,

a teprve začínáme objevovat jeho význam.

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

Je tvořen asi dvěmy sty různými typy bílkovin,

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

dohromady to jsou tisíce bílkovin.

thousands of proteins in total.

It is a signal broadcasting system.

Je to systém vysílající signál.

It broadcasts through chemical signals,

Vysílá prostřednictvím chemických signálů

a informuje zbytek buňky, když je připraven,

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

when it feels that everything is aligned and ready to go

jakmile cítí, že všechno je srovnané a připravené

for the separation of the chromosomes.

pro oddělení chromozomů.

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

Může se napojit na rostoucí a smršťující se mikrotubule.

Je zapojen do růstu mikrotubulí

It's involved with the growing of the microtubules,

a může se na ně postupně napojit.

and it's able to transiently couple onto them.

Je to rovněž sledovací systém,

It's also an attention-sensing system.

který pozná, kdy je buňka připravena,

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

kdy jsou chromozomy ve správné pozici.

when the chromosome is correctly positioned.

Tady začíná zelenat,

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

protože cítí, že všechno je správně připraveno.

A vidíte, tady je ten poslední kousek,

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

který zůstává stále červený.

that's still remaining red.

A ten odchází po mikrotubulích.

And it's walked away down the microtubules.

To je systém vysílající signály a posílá signál stop.

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

A teď odešel. Chci říct, že to je mechanické.

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

Je to molekulární hodinový strojek.

It's molecular clockwork.

This is how you work at the molecular scale.

Tímto způsobem fungujete v molekulárním měřítku.

So with a little bit of molecular eye candy,

Takže, když to trochu přibarvíme, aby to bylo přitažlivější,

(Laughter)

máme tu bílkovinu zvanou kinesin, tady jsou oranžové.

we've got kinesins, the orange ones.

They're little molecular courier molecules walking one way.

Jsou to malí molekulární poslíčci, kteří kráčejí jedním směrem.

A tady je dynein. Dyneiny přenášejí vysílací systém.

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

Mají dlouhé nohy, aby mohly překročit překážky a podobně.

And they've got their long legs

so they can step around obstacles and so on.

To vše je také přenesno přesně

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

podle vědeckých poznatků.

Problém je, že nemáme jinou možnost, jak vám to ukázat.

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,

Výzkum na hranici vědy,

na hranici lidského porozumění,

je ohromující.

is mind-blowing.

Discovering this stuff

Tyto objevy jsou

is certainly a pleasurable incentive to work in science.

jistě příjemnou motivací vědecké práce.

Ale většina vědců v medicíně

But most medical researchers --

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

objevuje věci,

které jsou malými krůčky na cestě k velkým cílům,

which are to eradicate disease, to eliminate the suffering

jakými jsou vymýtění nemocí,

zmírnění utrpení a strádání, které tyto nemoci způsobují,

and the misery that disease causes

a pomoc lidem z bídy.

and to lift people out of poverty.

Děkuji Vám.

Thank you.

(Applause)

(Potlesk)