Animations of unseeable biology | Drew Berry | TED

درو بری: انیمیشن بیولوژی غیر قابل روئیت

Translator: Farnaz Saghafi Reviewer: soheila Jafari

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

آنچه می خوام به شما نشان بدم

مکانیسم مولکولی شگفت انگیزی است

that create the living fabric of your body.

که بافت زندۀ بدن ما را می سازند.

Now molecules are really, really tiny.

حالا مولکولها خیلی خیلی ریز هستند.

منظورم از ریز،

And by tiny, I mean really.

واقعا" ریزه.

They're smaller than a wavelength of light,

اونا کوچکتر از طول موج نور هستند،

so we have no way to directly observe them.

بنابراین ما هیچ راهی برای مشاهدۀ مستقیم اونها نداریم.

اما از طریق علم، ما یک ایدۀ نسبتا" خوبی داریم

But through science, we do have a fairly good idea

ازآنچه در سطح مولکولی در جریان است.

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

بدین ترتیب ما در واقع می تونیم اطلاعاتی دربارۀ مولکولها به شما بدیم.

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.

اما واقعا" را ه مستقیمی برای نشان دادن مولکولها به شما نداریم.

یک راه اینه که عکس آنرا بکشیم.

One way around this is to draw pictures.

And this idea is actually nothing new.

و این در واقع چیز تازه ای نیست.

Scientists have always created pictures

دانشمندان همیشه بعنوان بخشی از

پروسۀ تفکر و کشف خود، تصاویری خلق می کنند.

as part of their thinking and discovery process.

آنها عکسهایی را می کشند که با چشمانشان از

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

through technology like telescopes and microscopes,

طریق تکنولوژیِ تلسکوپ و میکروسکوپ می بینند،

و همچنین آنچه را که در مغزشان به آن می اندیشند.

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

I picked two well-known examples,

من دو مثال معروف را انتخاب کردم،

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

آنها علم را از طریق هنر توصیف می کنند و به همین دلیل خیلی معروفند.

مثال اولّم ، گالیله است

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

که با استفاده از اولین تلسکوپ جهان،

به ماه نگاه کرد.

to look at the Moon.

And he transformed our understanding of the Moon.

و تصور ما را از ماه دگرگون کرد.

The perception in the 17th century

تعبیری که از ماه در قرن 17 داشتند ،

was the Moon was a perfect heavenly sphere.

یک کرۀ کامل آسمانی بود.

But what Galileo saw was a rocky, barren world,

اما آنچه گالیله دید، یک دنیای خشکِ سنگی بود،

which he expressed through his watercolor painting.

که از طریق نقاشی آبرنگ آنرا ابراز کرد.

Another scientist with very big ideas,

یکی دیگه ازدانشمندان با ایده های بزرگ،

"چارلز داروین" ، ابرقدرت بیولوژی است.

the superstar of biology is Charles Darwin.

و او نوشتۀ خود را با این سرآغاز معروف

And with this famous entry in his notebook,

در گوشۀ بالای سمت چپ صفحه شروع کرد، " فکر کنم"،

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

و سپس طرح اولین درخت زندگی را کشید،

and then sketches out the first tree of life,

which is his perception of how all the species,

که همانا تصور اوست

از چگونگی ارتباط همۀ گونه ها و موجودات زندۀ روی کرۀ زمین

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

از طریق تاریخچۀ تکامل

the origin of species through natural selection

-- منشاء گونه ها بر اثر انتخاب طبیعی و جدایی از گروه اجدادی.

and divergence from an ancestral population.

-- منشاء گونه ها بر اثر انتخاب طبیعی و جدایی از گروه اجدادی.

Even as a scientist,

بعنوان یک دانشمند،

I used to go to lectures by molecular biologists

حتی قبلا" من در سخنرانی های زیست شناسان مولکولی شرکت می کردم

و حرفهایشان کاملا" برایم نامفهوم بود،

and find them completely incomprehensible,

with all the fancy technical language and jargon

با وجودیکه آنها از زبان فانتزیِ تکنیکی و مخصوص

در توصیف کارهایشان استفاده می کنند،

that they would use in describing their work,

تا اینکه با آثار هنری " دیوید گودسِل" ،

until I encountered the artworks of David Goodsell,

یک زیست شناس مولکولی در انستیتو "اسکریپس"، آشنا شدم.

who is a molecular biologist at the Scripps Institute.

و همه چیز در عکسهایش دقیق و متناسب هم هستند.

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

و همه چیز در عکسهایش دقیق و متناسب هم هستند.

And his work illuminated for me

و آثارش، چگونگی

what the molecular world inside us is like.

دنیای مولکولی درون ما را برایم روشن کرد.

بدین ترتیب این یک برش مقطعی درون خون است.

So this is a transection through blood.

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

در گوشۀ بالایی سمت چپ، شما منطقه زرد و سبزی می بینید.

منطقۀ زرد وسبز، مایع خون است، که بیشتر آبه،

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

اما شامل آنتی بادی، قندها، هورمون ها،

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

و اینطور چیزها نیز هست.

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

و قسمت قرمز، برشی است از یک سلول خون.

And those red molecules are hemoglobin.

و اون مولکولهای قرمز، هموگلوبین است.

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

اونا واقعا" قرمزند؛ و همین دلیل قرمز بودن خون است.

و هموگلوبین مثل یک اسفنج مولکولی عمل می کند

And hemoglobin acts as a molecular sponge

اکسیژن را درریه های شما جذب کرده

to soak up the oxygen in your lungs

وسپس به قسمتهای دیگر بدن می رساند.

and then carry it to other parts of the body.

من سالها پیش تحت تأثیر بسیار زیاد این تصویر قرار گرفتم،

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

and I wondered whether we could use computer graphics

و همیشه از خود می پرسیدم چطور می تونیم دنیای مولکولی را

با استفاده از طراحی کامپیوتری ترسیم کنیم.

to represent the molecular world.

چه شکلی می شه؟

What would it look like?

And that's how I really began.

و اینطوری بود که من شروع کردم. خُب بیایید شروع کنیم.

So let's begin.

This is DNA in its classic double helix form.

این شکل اولیۀ مارپیچ دوگانۀ DNA است.

توسط کریستالوگرافی (تقارن بلوری اتم ها) اشعه ایکس گرفته شده،

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

بنابراین این یک مدل دقیقی از DNA است.

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

اگرمارپیچ دوگانه را از هم باز کنیم و دو رشته را از هم جدا کنیم،

شما این چیزهایی که شبیه دندان هستند، می بینید.

you see these things that look like teeth.

اینها، حروف کد ژنتیکی هستند،

Those are the letters of genetic code,

25,000 ژنی که درDNA شما قرار گرفته اند.

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

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

این چیزیه که آنها معمولا" درباره اش صحبت می کنن

-- کد ژنتیکی -- این چیزی است که درباره اش سخن می گویند.

this is what they're talking about.

اما من می خوام دربارۀ جنبۀ دیگه ای از علم DNA صحبت کنم،

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

و اون طبیعت فیزیکی DNA است.

and that is the physical nature of DNA.

این دو رشته به دلایلی در جهت مخالف هم حرکت می کنند

It's these two strands that run in opposite directions

for reasons I can't go into right now.

که در حال حاضر نمی تونم به اون بپردازم.

But they physically run in opposite directions,

اما اونها بطور فیزیکی در جهت عکس هم در حرکتند،

که این امر یکسری مشکلات برای سلولهای زندۀ شما بوجود می آورد،

which creates a number of complications for your living cells,

بالاخص همانطور که ملاحظه خواهید کرد

as you're about to see,

وقتی DNA در حال همانند سازی است.

most particularly when DNA is being copied.

And so what I'm about to show you

و بدین ترتیب آنچه می خوام بهتون نشون بدم

is an accurate representation of the actual DNA replication machine

یک بازنمای دقیقی

از مکانیسم همانند سازی DNA واقعی است که همین حالا در بدن شما در حال انجام است،

that's occurring right now inside your body,

حداقل 2002 زیست شناسی.

at least 2002 biology.

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

DNA به این صورت از سمت چپ وارد خط تولید می شه،

and it hits this collection, these miniature biochemical machines,

و با این مجموعه که مکانیسم های بسیار ریز بیوشیمی هستند، برخورد می کند،

که رشته های DNA را از هم جدا کرده و درست همانند آنرا می سازند.

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

بدین ترتیب، DNA وارد شده

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

و با این ساختار آبی رنگ که شکل پیراشکی است، برخورد کرده

and it's ripped apart into its two strands.

و دو رشتۀ آن از هم جدا می شوند.

یک رشته می تونه مستقیما" کپی بشه،

One strand can be copied directly,

و شما این چیزها را می بینید که جدا شده و ته اونجا می ریزند.

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

ولی برای رشتۀ دیگر، کار به این راحتی ها نیست

But things aren't so simple for the other strand

چون باید در جهت عکس کپی بشه.

because it must be copied backwards.

بنابراین دائما" از این حلقه بیرون انداخته شده

So it's thrown out repeatedly in these loops

وهر قسمت بطور جداگانه کپی می شه،

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

و دو مولکول DNA جدید ساخته می شه.

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

همین حالا میلیاردها از این مکانیسم ها

در حال فعالیت در بدن شما هستند،

copying your DNA with exquisite fidelity.

و DNA شما را با نهایت دقت همانند سازی می کنند.

این یک بازنمای دقیق است،

It's an accurate representation,

و کم وبیش کاملا" در حد همان سرعتی است که در بدن شما در حال جریان است.

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

من اصلاح خطا و یه مشت چیزای دیگه را از قلم انداختم.

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

(Laughter)

این کار چند سال گذشته بود.

This was work from a number of years ago--

متشکرم.

Thank you.

این کار چنه سال گذشته است،

(Applause)

This is work from a number of years ago,

اما در ادامه آخرین اطلاعات علم و تکنولوژی را به شما نشان می دم.

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

it's updated technology.

بنابراین مجددا" با DNA شروع می کنیم.

So again, we begin with DNA.

اونجا DNA در حال جنبیدن و وول خوردنه، چون دور و برش پر از مولکوله،

And it's jiggling and wiggling there

because of the surrounding soup of molecules,

من کاملا" پاکشون کردم تا بتونید چیزی ببینید.

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

قطر DNA حدود دو نانومتره،

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

که واقعا" خیلی ریزه.

اما در هر یک از سلولهای شما،

But in each one of your cells,

هر رشتۀ DNA حدود 30 تا 40 میلیون نانومتر درازا داره.

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,

بدین ترتیب برای حفظ منظم DNA و کنترل دسترسی به کد ژنتیکی،

DNA بدور این پروتئینهای بنفش رنگ، پیچیده می شه--

it's wrapped around these purple proteins --

من اسم اونو در اینجا بنفش گذاشتم.

or I've labeled them purple here.

اون کاملا" دسته بندی وبسته بندی می شه.

It's packaged up and bundled up.

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

تمام این حوزۀ دید، یک رشته از DNA است.

This huge package of DNA is called a chromosome.

این بستۀ عظیم DNA ، یک کروموزوم است.

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

و تا یک دقیقۀ دیگه دوباره به کروموزوم برمی گردیم.

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

ما حالا تصویر را در طول یک منفذ هسته ای، عقب تر برده،

out through a nuclear pore,

ما حالا تصویر را در طول یک منفذ هسته ای، عقب تر برده،

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

که اون دریچه ایست برای قسمتی بنام هسته که تمام DNA را

called the nucleus.

در خود جای داده.

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

تمام این میدان دید

به اندازۀ یک ترم بیولوژی زمان لازم داره، و من فقط هفت دقیقه زمان دارم.

and I've got seven minutes,

بنابراین ما نمیتونیم اونو امروز انجام دهیم؟

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

نه، بهم گفتند، "نه."

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

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

این تصویر یک سلول زنده زیر نور میکروسکوپ است.

با وقفۀ زمانی فیلمبرداری شده، برای همینه که می تونید حرکت اونو ببینید.

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

پوشش هسته ای تجزیه می شه.

The nuclear envelope breaks down.

این چیزهای سوسیس مانند، کروموزوم هستند، و ما به اونا می پردازیم.

These sausage-shaped things are the chromosomes,

and we'll focus on them.

اونا با حرکت قابل توجهی که روی این

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

نقطه های کوچک قرمز متمرکز شده، در حرکتند.

وقتی سلول حس کرد که آمادۀ حرکته،

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

کروموزوم را پاره می کنه.

One set of DNA goes to one side,

یک سری DNA به یک سمت می روند،

the other side gets the other set of DNA --

و یکسری به سمت دیگر می روند

identical copies of DNA.

کپی یکسانی از DNA .

And then the cell splits down the middle.

و سپس سلول از وسط به دو نیم تقسیم می شود.

And again, you have billions of cells undergoing this process

و دوباره بگم، شما میلیاردها سلول در بدن خود دارید

که همین حالا در حال انجام این پروسه هستند.

right now inside of you.

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

حال ما به عقب بر می گردیم و فقط روی کروموزومها تمرکز می کنیم

and look at its structure and describe it.

و به ساختار اون نگاه کرده و توصیفش می کنیم.

خُب دوباره ما در اون لحظۀ خط تقسیم هستیم.

So again, here we are at that equator moment.

کروموزومها در یک ردیف صف کشیدند.

The chromosomes line up.

And if we isolate just one chromosome,

و اگر ما تنها یک کروموزوم را جدا کنیم،

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

اونو بیرون کشیده و به ساختارش نگاهی می اندازیم.

بدین ترتیب این یکی از بزرگترین ساختارهای مولکولی شماست،

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

حداقل تا حدی که ما در درون بدنمان کشف کرده ایم.

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

خُب این یک دانه کروموزوم است.

So this is a single chromosome.

و شما دو رشته DNA در هر کروموزوم دارید.

And you have two strands of DNA in each chromosome.

One is bundled up into one sausage.

هر یک از رشته ها مثل یک سوسیس، جداگانه بسته بندی شده است.

The other strand is bundled up into the other sausage.

هر یک از رشته ها مثل یک سوسیس، جداگانه بسته بندی شده است.

این چیزهای ریش ریش که از هر طرف بیرون زده اند

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

داربست متحرک سلول هستند.

are the dynamic scaffolding of the cell.

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

اونا mircrotubules نامیده می شوند. اسمش اونقدر مهم نیست.

اما اونچه که بهش توجه می کنیم، این منطقۀ قرمزه -- من اونو قرمز نامیدم--

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

و اون سطح مشترک بین داربست متحرک و کروموزوم هاست.

and it's the interface between the dynamic scaffolding

و اون سطح مشترک بین داربست متحرک و کروموزوم هاست.

and the chromosomes.

It is obviously central to the movement of the chromosomes.

که به وضوح عامل اصلی حرکت کروموزومهاست.

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

ما واقعا" هیچ ایده ای نداریم که چطور این حرکت را انجام می ده.

ما بیش از صد ساله که دربارۀ این چیزهایی که

We've been studying this thing they call the kinetochore

بنام kinetochore (الیاف قطبی) می نامند، مطالعه ای جدی کرده ایم،

for over a hundred years with intense study,

و ما هنوز در آغاز راه کشف چگونگی اون هستیم.

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

اون از حدود 200 نوع مختلف پروتئین تشکیل شده

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

که روی هم 1000 پروتئین می شه.

thousands of proteins in total.

It is a signal broadcasting system.

اون یک سیستم ارسال سیگنال است.

It broadcasts through chemical signals,

هر موقع حس کنه که همه چیز منظم و آماده

برای جدا شدن کروموزومهاست،

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

when it feels that everything is aligned and ready to go

از طریق سیگنالهای شیمیایی

for the separation of the chromosomes.

به بقیۀ سلولها اعلام آمادگی می کند.

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

اون قابلیت وصل شدن با microtubules (نوارهای نقاله داخل سلول) در حال رشد یا در حال کوچک شدن را دارد.

اون با روند رشد microtubules ارتباط دارد،

It's involved with the growing of the microtubules,

و قادر است بطور موقت به اون وصل شود.

and it's able to transiently couple onto them.

اون همچنین یک سیستم حسی هشدار دهنده است.

It's also an attention-sensing system.

می تونه زمان آمادگی سلول را حس کنه،

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

وقتی کروموزوم بدرستی در جایش قرار گرفته است.

when the chromosome is correctly positioned.

اینجا رنگش سبز می شه

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

چون حس می کنه که همه چیز کاملا" درسته.

و شما می بینید که این یه ذرّۀ آخر،

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

هنوز قرمز باقی مونده.

that's still remaining red.

و به سمت microtubules حرکت کرده و دور می شود.

And it's walked away down the microtubules.

این سیستم ارسال سیگنالی است که سیگنال توقف را ارسال می کند.

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

و داره دور می شه. منظورم اینه که، این عمل مکانیکی است.

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

این مکانیسم خودکار مولکولی است.

It's molecular clockwork.

This is how you work at the molecular scale.

این روشِ وقتی است که در مقیاس مولکولی کار می کنید.

So with a little bit of molecular eye candy,

بنابراین با یه کم عشوه گری مولکولی،

(Laughter)

ما kinesins (پروتئین حرکتی) بدست آوردیم، که اون نارنجی رنگهاست.

we've got kinesins, the orange ones.

They're little molecular courier molecules walking one way.

اونها مولکولهای کوچک راهنمای مولکولی هستند که در یک جهت حرکت می کنند.

و در اینجا dynein ( پروتئین وزیکول) وجود دارد. اونها در حال حمل سیستم ارسالی هستند.

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

و اونا با کمک از پاهای بلندشان می تونند از موانع و غیره عبور کنند.

And they've got their long legs

so they can step around obstacles and so on.

دوباره بگم، تمام اینها بطور دقیق از علم برگرفته شده است.

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

دوباره بگم، تمام اینها بطور دقیق از علم برگرفته شده است.

مشکل اینه که نمی تونیم اونو به هیچ روش دیگه ای به شما نشون بدیم.

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,

جستجو در تازه ترین یافته های علم،

و تازه های دانش بشری،

حیرت آوره.

is mind-blowing.

Discovering this stuff

کشف این موارد

is certainly a pleasurable incentive to work in science.

بطور حتم یک انگیزۀ خوش آیندی برای فعالیت در زمینۀ علم است.

اما برای بیشتر محققان پزشکی،

But most medical researchers --

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

کشف چیزها

بسادگی، قدم نهادن بسوی هدف است،

which are to eradicate disease, to eliminate the suffering

که همان نابودی بیماری،

دفع زجر و ناراحتی ناشی از بیماری

and the misery that disease causes

و رها کردن مردم از فقر است.

and to lift people out of poverty.

سپاسگزارم

Thank you.

(Applause)

(تشویق حاضرین)