Janet Iwasa: How animations can help scientists test a hypothesis

ژانت ایواسا: چگونه پویانمایی می تواند به دانشمندان در آزمودن فرضیاتشان کمک کند

Translator: Babak Azizafshari Reviewer: Leila Ataei

Take a look at this drawing.

به این نقاشی نگاه کنید.

Can you tell what it is?

می تونید بگید چیه؟

I'm a molecular biologist by training,

من دانش آموخته زیست شناسی مولکولی هستم،

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

و یه عالمه از این نقاشی ها دیده ام.

They're usually referred to as a model figure,

معمولاً به اینها میگویند تصویر شماتیک،

a drawing that shows how we think

یه نقاشی که نشان میده چه برداشتی

a cellular or molecular process occurs.

از یه فرآیند سلولی یا مولکولی داریم.

This particular drawing is of a process

این نقاشی خاص مربوط به فرآیندی

called clathrin-mediated endocytosis.

به نام درون‌رانی (اندوسیتوز) با واسطه کلاترین است.

It's a process by which a molecule can get

از طریق این فرآیند یک مولکول میتونه

from the outside of the cell to the inside

از خارج سلول به داخل سلول بره

by getting captured in a bubble or a vesicle

به این طریق که توسط یک حبابچه یا ریزکیسه (وزیکول) گرفته شده

that then gets internalized by the cell.

و بعد توسط سلول به داخل کشیده میشه.

There's a problem with this drawing, though,

البته این نقاشی یک مشکل داره،

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

و بیشتر آن چیزی است که نمی توان نشان داد.

From lots of experiments,

آزمایش های زیادی

from lots of different scientists,

توسط دانشمندان مختلف انجام شده،

we know a lot about what these molecules look like,

که در نتیجه آنها ما اطلاعات زیادی درباره شکل این مولکولها،

how they move around in the cell,

نحوه حرکت آنها در اطراف سلول،

and that this is all taking place

و این نکته داریم که همه این اتفاقات

in an incredibly dynamic environment.

در یک محیط فوق العاده پویا رخ میدهد.

So in collaboration with a clathrin expert Tomas Kirchhausen,

من با همکاری توماس کرچ هاوزن، متخصص زیست شناسی سلولی،

we decided to create a new kind of model figure

تصمیم گرفتیم تصویر شماتیک جدیدی از کلاترین درست کنیم

that showed all of that.

که همه این چیزها را نشان دهد.

So we start outside of the cell.

پس، از خارج سلول شروع می کنیم.

Now we're looking inside.

حالا به داخل نگاه می کنیم.

Clathrin are these three-legged molecules

کلاترین ها مولکولهای سه پایه هستند

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

که خودشان با هم ترکیب شده به شکل توپ فوتبال در می آیند.

Through connections with a membrane,

کلاترین با اتصال به غشا،

clathrin is able to deform the membrane

شکل غشا را تغییر میده

and form this sort of a cup

و آن را به شکل فنجانی در میاره

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

که یک حبابچه یا وزیکول را تشکیل میدهد،

that's now capturing some of the proteins

که برخی پروتئین ها را

that were outside of the cell.

که خارج سلول بودند به دام می اندازد.

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

حالا پروتئین هایی می آیند که این وزیکول را به طور کامل سوا کرده،

making it separate from the rest of the membrane,

از بقیه غشا جدا می کنند،

and now clathrin is basically done with its job,

و حالا کلاترین کار خود را به طور کامل انجام داده،

and so proteins are coming in now —

و در نتیجه اکنون پروتئین هایی به داخل می آیند--

we've covered them yellow and orange —

آنها را با رنگ زرد و نارنجی پوشانده ایم--

that are responsible for taking apart this clathrin cage.

که مسئول جدا کردن اجزای این قفس کلاترین هستند.

And so all of these proteins can get basically recycled

و به این ترتیب همه این پروتئین ها به طور کامل قابل بازیافت

and used all over again.

و استفاده مجدد هستند.

These processes are too small to be seen directly,

این فرآیندها بیش از آن کوچک هستند که با دید مستقیم،

even with the best microscopes,

و حتی با بهترین میکروسکوپها مشاهده شوند،

so animations like this provide a really powerful way

در نتیجه انیمیشن هایی مانند این، روش بسیار خوبی

of visualizing a hypothesis.

برای نشان دادن یک فرضیه هستند.

Here's another illustration,

این هم یک تصویر دیگر

and this is a drawing of how a researcher might think

و در این شکل یک محقق میتونه تصور کنه

that the HIV virus gets into and out of cells.

ویروس اچ آی وی به داخل یا خارج سلولها میره.

And again, this is a vast oversimplification

و دوباره، این شکل به شدت ساده شده

and doesn't begin to show

و چیزهایی را که در واقع

what we actually know about these processes.

درباره این فرآیندها می دانیم از اول شروع نمی کنه.

You might be surprised to know

ممکنه تعجب کنید

that these simple drawings are the only way

که این شکلهای ساده تنها راهی هستند

that most biologists visualize their molecular hypotheses.

که بیشتر زیست شناس ها می تونن فرضیه های مولکولی خود را نشان دهند.

Why?

چرا؟

Because creating movies of processes

چون خلق فیلم از فرآیندها

as we think they actually occur is really hard.

آن طور که فکر می کنیم واقعاً اتفاق می افتند، خیلی سخته.

I spent months in Hollywood learning 3D animation software,

چند ماه در هالیوود مشغول یادگیری نرم افزار پویانمایی (انیمیشن) سه بعدی بودم،

and I spend months on each animation,

و روی هر انیمیشن چند ماه کار کردم،

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

و بیشتر محققین برای این طور کارها وقت ندارند.

The payoffs can be huge, though.

در حالی که حاصل این کار می تونه قابل توجه باشه.

Molecular animations are unparalleled

انیمیشن مولکولی از نظر

in their ability to convey a great deal of information

توانایی نشان دادن حجم زیادی از اطلاعات

to broad audiences with extreme accuracy.

با دقت بالا و برای طیف وسیعی از مخاطبین، بی نظیر است.

And I'm working on a new project now

و در حال حاضر روی پروژه جدیدی

called "The Science of HIV"

به نام "دانش اچ آی وی" کار می کنم

where I'll be animating the entire life cycle

که کل چرخه زندگی

of the HIV virus as accurately as possible

اچ آی وی را با بیشترین دقت ممکن

and all in molecular detail.

و با همه جزئیات مولکولی آن به شکل انیمیشن خواهم ساخت.

The animation will feature data

این انیمیشن شامل داده های

from thousands of researchers collected over decades,

هزاران پژوهشگر است که طی دهه ها جمع آوری شده،

data on what this virus looks like,

داده هایی درباره شکل این ویروس،

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

نحوه آلوده ساختن سلول های بدن ما،

and how therapeutics are helping to combat infection.

و نحوه اثر داروها در مقابل عفونت.

Over the years, I found that animations

طی سالها، دریافتم که انیمیشن

aren't just useful for communicating an idea,

تنها به درد تبادل اطلاعات نمی خورد،

but they're also really useful

بلکه در واقع برای

for exploring a hypothesis.

تحلیل یک فرضیه هم خوب است.

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

زیست شناسان اکثرا برای تصور فرآیندهای مورد مطالعه

to visualize the processes they study,

بیشتر از قلم و کاغذ استفاده می کنند،

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

و در حال حاضر این روش پاسخگوی حجم بالای داده های ما نیست.

The process of creating an animation

فرآیند خلق یک انیمیشن

can act as a catalyst that allows researchers

می تونه مثل یک کاتالیزور عمل کنه که به محققین اجازه میده

to crystalize and refine their own ideas.

ایده های خود را شفاف و ملموس کنند.

One researcher I worked with

همکار پژوهشگر من

who works on the molecular mechanisms

که روی مکانیسمهای مولکولی

of neurodegenerative diseases

بیماریهای تحلیل برنده اعصاب کار می کنه

came up with experiments that were related

آزمایشهایی در ارتباط مستقیم با

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

یک انیمیشن انجام می داد که با هم روی آن کار کرده بودیم،

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

و به این ترتیب، انیمیشن می تونه به فرآیند تحقیق کمک کنه.

I believe that animation can change biology.

من معتقدم انیمیشن می تونه زیست شناسی را متحول کنه.

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

می تونه نحوه ارتباط ما با یکدیگر،

how we explore our data

نحوه تحلیل داده ها

and how we teach our students.

و نحوه آموزش دانشجویان ما را تغییر بده.

But for that change to happen,

ولی برای چنین تغییری،

we need more researchers creating animations,

لازم است محققین بیشتری انیمیشن بسازند،

and toward that end, I brought together a team

و من به این منظور، تیمی تشکیل دادم

of biologists, animators and programmers

از چند زیست شناس، انیماتور و برنامه نویس

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

تا یک نرم افزار متن باز (با کدهای قابل تغییر) جدید و رایگان درست کنیم--

we call it Molecular Flipbook —

نام آن فلیپ بوک مولکولی است--

that's created just for biologists

که فقط برای زیست شناسان طراحی شده

just to create molecular animations.

فقط برای خلق انیمیشن مولکولی.

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

آزمایش ما نشان داده فقط 15 دقیقه زمان می برد

for a biologist who has never touched animation software before

تا یک زیست شناس که قبلاً به هیچ نرم افزار انیمیشنی دست نزده

to create her first molecular animation

اولین انیمیشن مولکولی خود را

of her own hypothesis.

درباره فرضیه خود درست کند.

We're also building an online database

ما همچنین در حال ایجاد پایگاه داده آنلاینی هستیم

where anyone can view, download and contribute

که هر کس می تونه انیمیشن

their own animations.

ببینه، دانلود و یا آپلود کند.

We're really excited to announce

برای ما واقعاً هیجان انگیزه که اعلام کنیم

that the beta version of the molecular animation

نسخه بتای نرم افزار انیمیشن مولکولی

software toolkit will be available for download today.

امروز برای دانلود آماده می شه.

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

مشاهده آنچه زیست شناسان با آن خلق می کنند

and what new insights they're able to gain

و بینش تازه ای که دست آورد اون هست واقعاً هیجان انگیزه.

from finally being able to animate

از اینکه بالاخره قادر به ساختن انیمیشنی

their own model figures.

از شکل های شماتیک خود هستند.

Thank you.

متشکرم.

(Applause)

(تشویق حاضرین)