Animations of unseeable biology | Drew Berry | TED

Μετάφραση: Fotini Sotiropoulou Επιμέλεια: Mary Keramida

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

Αυτό που πρόκειται να σας παρουσιάσω

είναι οι εκπληκτικές μοριακές μηχανές

that create the living fabric of your body.

που δημιουργούν το ζωντανό ιστό του σώματός μας.

Now molecules are really, really tiny.

Λοιπόν τα μόρια είναι πάρα πολύ μικροσκοπικά.

Και λέγοντας μικροσκοπικά,

And by tiny, I mean really.

το εννοώ.

They're smaller than a wavelength of light,

Είναι μικρότερα κι από ένα μήκος κύματος του φωτός,

so we have no way to directly observe them.

επομένως δεν έχουμε κανένα τρόπο να τα παρατηρήσουμε άμεσα.

Αλλά μέσω της επιστήμης, έχουμε μια αρκετά καλή ιδέα

But through science, we do have a fairly good idea

του τι συμβαίνει σε μοριακή κλίμακα.

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

Έτσι αυτό που μπορούμε να κάνουμε είναι να σας μιλήσουμε για τα μόρια,

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.

αλλά δεν έχουμε στην πραγματικότητα έναν άμεσο τρόπο να σας δείξουμε τα μόρια.

Ένας τρόπος να το κάνουμε είναι να ζωγραφίσουμε.

One way around this is to draw pictures.

And this idea is actually nothing new.

Και η ιδέα αυτή στην πραγματικότητα δεν είναι κάτι καινούργιο.

Scientists have always created pictures

Οι επιστήμονες πάντα ζωγράφιζαν

ως μέρος της διαδικασίας με την οποία σκέφτονταν και ανακάλυπταν.

as part of their thinking and discovery process.

Ζωγράφιζαν εικόνες αυτού που παρατηρούσαν με τα μάτια τους,

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

through technology like telescopes and microscopes,

μέσω τεχνολογίας όπως τα τηλεσκόπια και τα μικροσκόπια,

και επίσης αυτού που είχαν στο μυαλό τους.

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

I picked two well-known examples,

Διάλεξα δυο γνωστά παραδείγματα,

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

επειδή είναι πολύ γνωστά για την έκφραση της επιστήμης μέσω της τέχνης.

Και ξεκινώ με τον Γαλιλαίο

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

ο οποίος χρησιμοποίησε το πρώτο τηλεσκόπιο στον κόσμο

για να κοιτάξει το φεγγάρι.

to look at the Moon.

And he transformed our understanding of the Moon.

Και άλλαξε την αντίληψη που είχαμε για το φεγγάρι.

The perception in the 17th century

Το 17ο αιώνα θεωρούσαν

was the Moon was a perfect heavenly sphere.

ότι το φεγγάρι ήταν μια τέλεια ουράνια σφαίρα.

But what Galileo saw was a rocky, barren world,

Αλλά αυτό που είδε ο Γαλιλαίος ήταν ένας βραχώδης, άγονος κόσμος,

which he expressed through his watercolor painting.

τον οποίο εξέφρασε μέσα από τις υδατογραφίες του.

Another scientist with very big ideas,

Ένας άλλος επιστήμονας με πολύ σπουδαίες ιδέες,

ο υπερήρωας της βιολογίας, είναι ο Κάρολος Δαρβίνος.

the superstar of biology is Charles Darwin.

Και με αυτή τη διάσημη καταχώρηση στο σημειωματάριό του,

And with this famous entry in his notebook,

ξεκινά στην πάνω αριστερή γωνία με το «Νομίζω»

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

και μετά σχεδιάζει το πρώτο δέντρο της ζωής,

and then sketches out the first tree of life,

which is his perception of how all the species,

που είναι η αντίληψή του

για το πως όλα τα είδη, όλα τα ζωντανά πλάσματα πάνω στη Γη,

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

συνδέονται μέσω της εξελικτικής ιστορίας --

the origin of species through natural selection

η προέλευση των ειδών μέσω της φυσικής επιλογής

and divergence from an ancestral population.

και η απόκλιση από έναν προγονικό πληθυσμό.

Even as a scientist,

Αν και επιστήμονας,

I used to go to lectures by molecular biologists

πήγαινα σε διαλέξεις μοριακών βιολόγων

και δεν καταλάβαινα απολύτως τίποτα,

and find them completely incomprehensible,

with all the fancy technical language and jargon

με όλη αυτή την φανταχτερή τεχνική γλώσσα και ορολογία

που χρησιμοποιούσαν για να περιγράψουν τη δουλειά τους,

that they would use in describing their work,

μέχρι που ήρθα σε επαφή με τα έργα τέχνης του Ντέιβιντ Γκούντσελ,

until I encountered the artworks of David Goodsell,

που είναι μοριακός βιολόγος στο Ινστιτούτο Scripps.

who is a molecular biologist at the Scripps Institute.

Και οι εικόνες του,

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

όλα είναι ακριβή και σε κλίμακα.

And his work illuminated for me

Και η δουλειά του μου φανέρωσε

what the molecular world inside us is like.

πώς είναι ο μοριακός κόσμος μέσα μας.

Έτσι αυτή είναι μια διατομή στο αίμα.

So this is a transection through blood.

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

Στην πάνω αριστερή γωνία, έχουμε αυτή την κιτρινοπράσινη περιοχή.

Η κιτρινοπράσινη περιοχή είναι τα υγρά του αίματος, που είναι κυρίως νερό,

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

αλλά και αντισώματα, σάκχαρα,

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

ορμόνες, τέτοια πράγματα.

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

Και η κόκκινη περιοχή είναι μια διατομή σε ένα ερυθρό αιμοσφαίριο.

And those red molecules are hemoglobin.

Και αυτά τα κόκκινα μόρια είναι αιμοσφαιρίνες,

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

Είναι όντως κόκκινα· αυτό είναι που δίνει στο αίμα το χρώμα του.

Και η αιμοσφαιρίνη δρα ως ένα μοριακό σφουγγάρι

And hemoglobin acts as a molecular sponge

που απορροφά το οξυγόνο στα πνευμόνια σας

to soak up the oxygen in your lungs

και στη συνέχεια το μεταφέρει στα άλλα μέρη του σώματος.

and then carry it to other parts of the body.

Εμπνεύστηκα πάρα πολύ από αυτή την εικόνα πολλά χρόνια πριν,

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

and I wondered whether we could use computer graphics

και αναρωτήθηκα εάν μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε γραφικά υπολογιστή

για να αναπαραστήσουμε τον μοριακό κόσμο.

to represent the molecular world.

Πώς θα έμοιαζε;

What would it look like?

And that's how I really began.

Και να πώς ξεκίνησα. Λοιπόν ας ξεκινήσουμε.

So let's begin.

This is DNA in its classic double helix form.

Αυτό είναι το DNA στην κλασική του μορφή της διπλής έλικας.

Και αυτό είναι από κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ,

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

επομένως είναι ένα ακριβές μοντέλο του DNA.

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

Αν ξετυλίξουμε τη διπλή έλικα και απομακρύνουμε τους δυο κλώνους,

βλέπετε αυτά τα πράγματα που μοιάζουν με δόντια.

you see these things that look like teeth.

Αυτά είναι τα γράμματα του γενετικού κώδικα,

Those are the letters of genetic code,

τα 25.000 γονίδια που είναι γραμμένα στο DNA σας.

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

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

Αυτό είναι για το οποίο μιλούν συνήθως --

ο γενετικός κώδικας -- αυτό είναι για το οποίο μιλούν.

this is what they're talking about.

Αλλά εδώ θέλω να μιλήσω για μια διαφορετική διάσταση της επιστήμης του DNA,

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

και αυτό είναι η φυσική μορφή του DNA.

and that is the physical nature of DNA.

Είναι αυτοί οι δυο κλώνοι που κινούνται σε αντίθετες κατευθύνσεις

It's these two strands that run in opposite directions

for reasons I can't go into right now.

για λόγους στους οποίους δεν μπορώ να υπεισέλθω τώρα.

But they physically run in opposite directions,

Αλλά εκ φύσεως κινούνται σε αντίθετες κατευθύνσεις,

πράγμα που προκαλεί κάποιες περιπλοκές στα ζωντανά σας κύτταρα,

which creates a number of complications for your living cells,

όπως πρόκειται να δείτε,

as you're about to see,

πιο συγκεκριμένα όταν το DNA αντιγράφεται.

most particularly when DNA is being copied.

And so what I'm about to show you

Επομένως αυτό που πρόκειται να σας δείξω

is an accurate representation of the actual DNA replication machine

είναι μια ακριβής αναπαράσταση

της μηχανής αντιγραφής του DNA που λαμβάνει χώρα αυτή τη στιγμή μέσα στο σώμα σας,

that's occurring right now inside your body,

τουλάχιστον πρώτου εξαμήνου βιολογία.

at least 2002 biology.

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

Έτσι το DNA εισέρχεται στη γραμμή παραγωγής από την αριστερή πλευρά,

and it hits this collection, these miniature biochemical machines,

και προσκρούει σε αυτή τη συνάθροιση, σε αυτές τις μικροσκοπικές βιοχημικές μηχανές,

που αποσυναρμολογούν το DNA και παράγουν ένα ακριβές αντίγραφο.

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

Έτσι το DNA εισέρχεται

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

και προσκρούει σε αυτή την μπλε κατασκευή που μοιάζει με ντόνατ

and it's ripped apart into its two strands.

και διαχωρίζεται στους δυο του κλώνους.

Ο ένας κλώνος μπορεί να αντιγραφεί άμεσα,

One strand can be copied directly,

και μπορείτε να δείτε αυτά τα πράγματα να ξετυλίγονται στο κάτω μέρος εκεί.

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

Αλλά τα πράγματα δεν είναι τόσο απλά για τον άλλο κλώνο

But things aren't so simple for the other strand

επειδή πρέπει να αντιγραφεί προς την αντίθετη κατεύθυνση.

because it must be copied backwards.

Έτσι πετιέται επανειλημμένως σε αυτές τις θηλειές

So it's thrown out repeatedly in these loops

και αντιγράφεται ένα τμήμα τη φορά,

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

φτιάχνοντας δυο νέα μόρια DNA.

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

Τώρα έχετε δισεκατομμύρια τέτοιες μηχανές

αυτή τη στιγμή που δουλεύουν μέσα σας,

copying your DNA with exquisite fidelity.

αντιγράφοντας το DNA σας με αξιοσημείωτη πιστότητα.

Είναι μια ακριβής αναπαράσταση,

It's an accurate representation,

και είναι σχεδόν στη σωστή ταχύτητα με την οποία συμβαίνει μέσα σας.

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

Άφησα εκτός την επιδιόρθωση των λαθών και αρκετά άλλα.

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

(Laughter)

Αυτό ήταν δουλειά από κάποια χρόνια πριν.

This was work from a number of years ago--

Σας ευχαριστώ.

Thank you.

Αυτό είναι δουλειά από κάποια χρόνια πριν,

(Applause)

This is work from a number of years ago,

αλλά αυτό που θα σας δείξω στη συνέχεια είναι σύγχρονη επιστήμη, είναι σύγχρονη τεχνολογία.

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

it's updated technology.

Λοιπόν ξανά, ξεκινάμε με το DNA.

So again, we begin with DNA.

Και κουνιέται και λυγιέται εκεί εξαιτίας της μοριακής σούπας που το περιβάλλει,

And it's jiggling and wiggling there

because of the surrounding soup of molecules,

την οποία απομάκρυνα για να μπορέσετε να δείτε κάτι.

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

Το DNA έχει περίπου 2 νανόμετρα διάμετρο,

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

που είναι πράγματι αρκετά μικρή.

Αλλά σε κάθε ένα από τα κύτταρά σας,

But in each one of your cells,

κάθε ινίδιο του DNA έχει μήκος περίπου 30 με 40 εκατομμύρια νανόμετρα.

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,

Έτσι για να διατηρείται το DNA οργανωμένο και να ρυθμίζει την πρόσβαση στο γενετικό κώδικα,

τυλίγεται γύρω από αυτές τις μωβ πρωτεΐνες --

it's wrapped around these purple proteins --

ή εγώ τις έχω κάνει μωβ εδώ.

or I've labeled them purple here.

Πακετάρεται και τυλίγεται.

It's packaged up and bundled up.

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

Ό,τι βλέπουμε εδώ είναι ένα μόνο ινίδιο DNA.

This huge package of DNA is called a chromosome.

Αυτό το τεράστιο πακέτο DNA ονομάζεται χρωμόσωμα.

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

Και θα επιστρέψουμε στα χρωμοσώματα σε ένα λεπτό.

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

Βγαίνουμε έξω, ξεζουμάρουμε,

out through a nuclear pore,

μέσα από έναν πυρηνικό πόρο,

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

που είναι η πύλη εισόδου σε αυτό το διαμέρισμα που περιέχει όλο το το DNA

called the nucleus.

που ονομάζεται πυρήνας.

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

Ό,τι βλέπουμε εδώ

είναι περίπου η βιολογία ενός τετραμήνου, και εγώ έχω επτά λεπτά.

and I've got seven minutes,

Επομένως δεν θα μπορέσουμε να το κάνουμε σήμερα;

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

Όχι, μου είπαν, «Όχι».

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

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

Έτσι φαίνεται ένα ζωντανό κύτταρο με ένα οπτικό μικροσκόπιο.

Και έχει φωτογραφηθεί ανά τακτά χρονικά διαστήματα και γι' αυτό μπορείτε να το δείτε να κινείται.

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

Ο πυρηνικός φάκελος αποσυντίθεται.

The nuclear envelope breaks down.

Αυτά τα πράγματα που μοιάζουν με λουκάνικα είναι τα χρωμοσώματα, και θα εστιάσουμε πάνω τους.

These sausage-shaped things are the chromosomes,

and we'll focus on them.

Κάνουν αυτή την πολύ εντυπωσιακή κίνηση

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

που εστιάζεται σε αυτά τα μικρά κόκκινα σημεία.

Μόλις το κύτταρο αισθανθεί ότι έτοιμο να ξεκινήσει,

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

διασπά το χρωμόσωμα.

One set of DNA goes to one side,

Το ένα σετ του DNA πηγαίνει στη μια μεριά,

the other side gets the other set of DNA --

η άλλη μεριά δέχεται το άλλο σετ του DNA --

identical copies of DNA.

πανομοιότυπα αντίγραφα DNA.

And then the cell splits down the middle.

Και τότε το κύτταρο κόβεται στη μέση.

And again, you have billions of cells undergoing this process

Και πάλι, έχετε δισεκατομμύρια κύτταρα

που υπόκεινται σε αυτή τη διαδικασία αυτή τη στιγμή μέσα σας.

right now inside of you.

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

Τώρα θα γυρίσουμε πίσω και θα εστιάσουμε μόνο πάνω στα χρωμοσώματα

and look at its structure and describe it.

και θα κοιτάξουμε στη δομή του και θα την περιγράψουμε.

Έτσι και πάλι, να 'μαστε στη φάση του ισημερινού.

So again, here we are at that equator moment.

Τα χρωμοσώματα μπαίνουν σε σειρά.

The chromosomes line up.

And if we isolate just one chromosome,

Και αν απομονώσουμε μόνο ένα χρωμόσωμα,

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

θα το τραβήξουμε έξω και θα ρίξουμε μια ματιά στη δομή του.

Λοιπόν αυτή είναι μια από τις μεγαλύτερες μοριακές δομές που έχετε,

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

τουλάχιστον όσο έχουμε μέχρι τώρα ανακαλύψει μέσα μας.

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

Αυτό είναι ένα μόνο χρωμόσωμα.

So this is a single chromosome.

Και έχετε δυο έλικες DNA σε κάθε χρωμόσωμα.

And you have two strands of DNA in each chromosome.

One is bundled up into one sausage.

Η μία είναι τυλιγμένη στο ένα λουκάνικο.

The other strand is bundled up into the other sausage.

Η άλλη είναι τυλιγμένη στο άλλο λουκάνικο.

Αυτά που μοιάζουν με μουστάκια που εξέχουν από κάθε πλευρά

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

είναι ο δυναμικός σκελετός του κυττάρου.

are the dynamic scaffolding of the cell.

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

Ονομάζονται μικροσωληνίσκοι. Αυτό το όνομα δεν έχει σημασία.

Αλλά αυτό στο οποίο θα εστιάσουμε σε αυτή την κόκκινη περιοχή -- την έχω σημάνει με κόκκινο εδώ --

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

και είναι η διασύνδεση

and it's the interface between the dynamic scaffolding

μεταξύ του δυναμικού σκελετού και των χρωμοσωμάτων.

and the chromosomes.

It is obviously central to the movement of the chromosomes.

Είναι προφανώς βασική για την κίνηση των χρωμοσωμάτων.

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

Δεν έχουμε ιδέα στην πραγματικότητα πώς επιτυγχάνεται αυτή η κίνηση.

Μελετάμε αυτό το πράγμα που ονομάζουν κινητοχώρο

We've been studying this thing they call the kinetochore

πάνω από εκατό χρόνια με εντατική μελέτη,

for over a hundred years with intense study,

και ακόμα μόλις ξεκινάμε να ανακαλύπτουμε περί τίνος πρόκειται.

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

Αποτελείται από περίπου 200 διαφορετικούς τύπους πρωτεϊνών,

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

χιλιάδες πρωτεΐνες συνολικά.

thousands of proteins in total.

It is a signal broadcasting system.

Είναι ένα σύστημα μετάδοσης σημάτων.

It broadcasts through chemical signals,

Μεταδίδει μέσω χημικών σημάτων

που λένε στο υπόλοιπο κύτταρο όταν είναι έτοιμο,

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

when it feels that everything is aligned and ready to go

όταν αισθάνεται ότι τα πάντα είναι ευθυγραμμισμένα και έτοιμα να ξεκινήσουν

for the separation of the chromosomes.

για το διαχωρισμό των χρωμοσωμάτων.

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

Είναι σε θέση να συνδυαστεί με τους αυξανόμενους και συρρικνούμενους μικροσωληνίσκους.

Σχετίζεται με την αύξηση των μικροσωληνίσκων,

It's involved with the growing of the microtubules,

και είναι σε θέση να συνδυαστεί παροδικά με αυτούς.

and it's able to transiently couple onto them.

Και είναι επίσης ένα σύστημα ανίχνευσης.

It's also an attention-sensing system.

Είναι σε θέση να αισθάνεται πότε το κύτταρο είναι έτοιμο,

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

πότε το χρωμόσωμα παίρνει τη σωστή θέση.

when the chromosome is correctly positioned.

Γίνεται πράσινο εδώ

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

επειδή αισθάνεται ότι τα πάντα είναι εντάξει.

Και θα δείτε, υπάρχει αυτό το τελευταίο κομματάκι

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

που ακόμα παραμένει κόκκινο.

that's still remaining red.

Και απομακρύνεται κατά μήκος των μικροσωληνίσκων.

And it's walked away down the microtubules.

Αυτό είναι το σύστημα μετάδοσης σημάτων που εκπέμπει το σήμα του τερματισμού.

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

Και απομακρύνεται. Εννοώ, είναι τόσο μηχανικό.

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

Είναι μοριακός ωρολογιακός μηχανισμός.

It's molecular clockwork.

This is how you work at the molecular scale.

Να πώς δουλεύετε στη μοριακή κλίμακα.

So with a little bit of molecular eye candy,

Και έτσι με λίγο μοριακό χάρμα οφθαλμών,

(Laughter)

έχουμε τις κινεσίνες, που είναι τα πορτοκαλί.

we've got kinesins, the orange ones.

They're little molecular courier molecules walking one way.

Είναι μικροί μοριακοί μεταφορείς μορίων προς μια κατεύθυνση.

Και εδώ είναι οι δινεΐνες. Μεταφέρουν αυτό το σύστημα μετάδοσης.

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

Και έχουν τα μακριά τους άκρα ώστε να μπορούν να ξεπερνούν εμπόδια και ούτω καθεξής.

And they've got their long legs

so they can step around obstacles and so on.

Έτσι και πάλι, όλα αυτά προέρχονται με ακρίβεια

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

από την επιστήμη.

Το πρόβλημα είναι ότι δεν μπορούμε να σας το δείξουμε με κανένα άλλο τρόπο.

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,

Το να εξερευνάς τα σύνορα της επιστήμης,

τα σύνορα της ανθρώπινης κατανόησης,

είναι εντυπωσιακότατο.

is mind-blowing.

Discovering this stuff

Η ανακάλυψη αυτού του υλικού

is certainly a pleasurable incentive to work in science.

είναι σίγουρα ένα ευχάριστο κίνητρο για να εργαστείς στην επιστήμη.

Αλλά οι περισσότεροι ιατρικοί ερευνητές --

But most medical researchers --

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

η ανακάλυψη του υλικού

είναι απλώς βήματα στο μονοπάτι που οδηγεί στους μεγάλους στόχους,

which are to eradicate disease, to eliminate the suffering

που είναι η εξάλειψη της ασθένειας,

η ελαχιστοποίηση του πόνου και της δυστυχίας που προκαλεί η ασθένεια

and the misery that disease causes

και η σωτηρία των ανθρώπων από τη φτώχεια.

and to lift people out of poverty.

Σας ευχαριστώ.

Thank you.

(Applause)

(Χειροκρότημα)