Janet Iwasa: How animations can help scientists test a hypothesis

Janet Iwasa: Wie Wissenschaftler mit Animationen ihre Hypothesen prüfen können

Übersetzung: Dewi Häuser Lektorat: Jo Pi

Take a look at this drawing.

Schauen Sie mal diese Zeichnung hier.

Can you tell what it is?

Erkennen Sie, was es ist?

I'm a molecular biologist by training,

Ich bin ausgebildete Molekularbiologin

and I've seen a lot of these kinds of drawings.

und habe schon viele solcher Zeichnungen gesehen.

They're usually referred to as a model figure,

Man nennt sie Modellabbildungen,

a drawing that shows how we think

Zeichnungen, die zeigen,

a cellular or molecular process occurs.

wie wir uns einen Zell- bzw. Molekularprozess vorstellen.

This particular drawing is of a process

Diese Zeichnung zeigt den sogenannten Vorgang

called clathrin-mediated endocytosis.

der Clathrin-vermittelten Endozytose.

It's a process by which a molecule can get

Bei diesem Vorgang gelangt ein Molekül

from the outside of the cell to the inside

von außen in eine Zelle,

by getting captured in a bubble or a vesicle

indem es in einer Blase bzw. einem Vesikel gefangen wird,

that then gets internalized by the cell.

die dann von der Zelle aufgenommen wird.

There's a problem with this drawing, though,

Das Hauptproblem an dieser Zeichnung

and it's mainly in what it doesn't show.

besteht darin, dass sie nicht alles zeigt.

From lots of experiments,

Aus vielen Versuchen und von

from lots of different scientists,

vielen verschiedenen Wissenschaftlern

we know a lot about what these molecules look like,

wissen wir viel über das Aussehen dieser Moleküle,

how they move around in the cell,

wie sie sich in der Zelle bewegen,

and that this is all taking place

und dass sich alles

in an incredibly dynamic environment.

in einer unglaublich dynamischen Umgebung abspielt.

So in collaboration with a clathrin expert Tomas Kirchhausen,

Zusammen mit dem Clathrin-Experten Tomas Kirchhausen haben wir beschlossen,

we decided to create a new kind of model figure

eine neue Form der Modellabbildung zu entwickeln,

that showed all of that.

die das alles darstellt.

So we start outside of the cell.

Wir beginnen außerhalb der Zelle.

Now we're looking inside.

Jetzt sehen wir sie von innen.

Clathrin are these three-legged molecules

Clathrine sind dreibeinige Moleküle,

that can self-assemble into soccer-ball-like shapes.

die sich selbst in fußballähnliche Formen angliedern können.

Through connections with a membrane,

Durch die Verbindungen zur Membran

clathrin is able to deform the membrane

kann ein Clathrin die Membran verformen.

and form this sort of a cup

So entsteht ein Körbchen,

that forms this sort of a bubble, or a vesicle,

das dann zu einer Art Blase oder Vesikel wird.

that's now capturing some of the proteins

Diese fängt nun einige der Proteine

that were outside of the cell.

außerhalb der Zelle ein.

Proteins are coming in now that basically pinch off this vesicle,

Die Proteine dringen nun ein und klemmen im Grunde das Vesikel ab.

making it separate from the rest of the membrane,

Dadurch wird es vom Rest der Membran getrennt.

and now clathrin is basically done with its job,

Das Clathrin hat nun an sich seine Aufgabe getan.

and so proteins are coming in now —

Nun kommen die Proteine,

we've covered them yellow and orange —

in Gelb und Orange,

that are responsible for taking apart this clathrin cage.

die das Clathrin-Gehäuse zerlegen.

And so all of these proteins can get basically recycled

All diese Proteine können nun im Grunde recycelt

and used all over again.

und wieder verwendet werden.

These processes are too small to be seen directly,

Diese Prozesse sind sogar für das beste Mikroskop zu klein,

even with the best microscopes,

um gesehen zu werden,

so animations like this provide a really powerful way

und darum sind diese Animationen so überaus nützlich,

of visualizing a hypothesis.

um Hypothesen zu veranschaulichen.

Here's another illustration,

Hier ist noch eine Darstellung.

and this is a drawing of how a researcher might think

Sie zeigt die Vorstellung eines Forschers darüber,

that the HIV virus gets into and out of cells.

wie das HIV-Virus in und aus Zellen kommt.

And again, this is a vast oversimplification

Nochmal, dies ist eine starke Vereinfachung

and doesn't begin to show

und zeigt nicht annähernd,

what we actually know about these processes.

was wir alles über diese Prozesse wissen.

You might be surprised to know

Es mag Sie verwundern,

that these simple drawings are the only way

dass diese einfachen Zeichnungen für die meisten Biologen

that most biologists visualize their molecular hypotheses.

der einzige Weg sind, ihre molekularen Hypothesen zu veranschaulichen.

Why?

Warum?

Because creating movies of processes

Weil es wirklich sehr schwer ist,

as we think they actually occur is really hard.

über hypothetische Prozesse einen Film zu machen.

I spent months in Hollywood learning 3D animation software,

Ich war monatelang in Hollywood,

um 3D-Animationssoftware zu erlernen.

and I spend months on each animation,

Ich brauchte Monate für jede Animation.

and that's just time that most researchers can't afford.

Diese Zeit haben die meisten Forscher einfach nicht.

The payoffs can be huge, though.

Die Mühe lohnt sich jedoch enorm.

Molecular animations are unparalleled

Molekulare Animationen sind einmalig,

in their ability to convey a great deal of information

wenn es darum geht, große Mengen an Informationen

to broad audiences with extreme accuracy.

an ein breites Publikum in sehr genauer Weise zu übermitteln.

And I'm working on a new project now

Mein neues Projekt im Moment

called "The Science of HIV"

heißt "The Science of HIV" [HIV-Wissenschaft].

where I'll be animating the entire life cycle

Meine Animation soll dabei so genau wie möglich

of the HIV virus as accurately as possible

den gesamten Lebenszyklus des HIV-Virus bis ins kleinste Molekül zeigen.

and all in molecular detail.

The animation will feature data

Die Animation wird Fakten darstellen,

from thousands of researchers collected over decades,

die Tausende von Forschern über Jahrzehnte gesammelt haben,

data on what this virus looks like,

z. B. Informationen über das Aussehen des Virus,

how it's able to infect cells in our body,

wie es die Zellen unseres Körpers infizieren kann

and how therapeutics are helping to combat infection.

und wie Medikamente bei der Bekämpfung der Infektion helfen.

Over the years, I found that animations

Im Laufe der Jahre habe ich herausgefunden,

aren't just useful for communicating an idea,

dass Animationen nicht nur nützlich sind,

but they're also really useful

um eine Idee zu übermitteln,

for exploring a hypothesis.

sondern auch um Hypothesen zu überprüfen.

Biologists for the most part are still using a paper and pencil

Biologen nutzen meist immer noch Papier und Bleistift,

to visualize the processes they study,

um ihre Vorgänge zu veranschaulichen.

and with the data we have now, that's just not good enough anymore.

Mit den Daten, die wir heute haben, reicht das aber nicht mehr.

The process of creating an animation

Der Prozess bei der Entwicklung einer Animation

can act as a catalyst that allows researchers

kann als Katalysator dienen, der es Forschern erlaubt,

to crystalize and refine their own ideas.

ihre Ideen herauszuarbeiten und zu verfeinern.

One researcher I worked with

Ich arbeitete mit einer Forscherin,

who works on the molecular mechanisms

die den molekularen Mechanismus

of neurodegenerative diseases

neurodegenerativer Krankheiten untersuchte

came up with experiments that were related

und entwickelte Experimente,

directly to the animation that she and I worked on together,

die auf unseren gemeinsamen Animationen beruhten.

and in this way, animation can feed back into the research process.

Auf diese Weise können Animationen auf den Forschungsprozess rückwirken.

I believe that animation can change biology.

Ich glaube, dass Animation die Biologie verändern kann.

It can change the way that we communicate with one another,

Sie kann die Art verändern, wie wir kommunizieren,

how we explore our data

wie wir Daten überprüfen

and how we teach our students.

und wie wir Wissen weitergeben.

But for that change to happen,

Aber damit dies geschieht,

we need more researchers creating animations,

brauchen wir mehr Forscher, die mit Animationen arbeiten.

and toward that end, I brought together a team

Hierzu habe ich ein Team von Biologen,

of biologists, animators and programmers

Animatoren und Programmierern zusammengestellt,

to create a new, free, open-source software —

um eine neue, kostenlose Open-Source-Software herzustellen.

we call it Molecular Flipbook —

Wir nennen sie "Molecular Flipbook".

that's created just for biologists

Sie ist speziell für Biologen,

just to create molecular animations.

um Molekularanimationen zu entwickeln.

From our testing, we've found that it only takes 15 minutes

Aus Tests wissen wir, dass es nur 15 Minuten dauert,

for a biologist who has never touched animation software before

bis ein Biologe, der noch nie mit Animationssoftware gearbeitet hat,

to create her first molecular animation

seine erste Molekularanimation von

of her own hypothesis.

seiner Hypothese entwickelt hat.

We're also building an online database

Wir erstellen auch eine Online-Datenbank,

where anyone can view, download and contribute

wo jeder Animationen anschauen, herunterladen

their own animations.

oder die eigenen beisteuern kann.

We're really excited to announce

Wir freuen uns sehr mitteilen zu können,

that the beta version of the molecular animation

dass es die Betaversion des Toolkits

software toolkit will be available for download today.

der molekularen Animationssoftware ab heute als Download gibt.

We are really excited to see what biologists will create with it

Wir sind sehr gespannt darauf, was Biologen damit tun werden

and what new insights they're able to gain

und welche neuen Erkenntnisse

from finally being able to animate

sie letztendlich durch die Animation

their own model figures.

ihrer Modellabbildungen gewinnen.

Thank you.

Vielen Dank.

(Applause)

(Applaus)