The wonders of the molecular world, animated | Janet Iwasa

Translator: Sajad Baniasadi Reviewer: Masoud Motamedifar

I live in Utah,

من در یوتا زندگی می‌کنم،

a place known for having some of the most awe-inspiring

مکانی که به خاطر داشتن تعدادی از رعب‌انگیزترین

natural landscapes on this planet.

مناظر طبیعی روی این سیاره شناخته‌ شده است.

It's easy to be overwhelmed by these amazing views,

به راحتی می‌توان در این مناظر شگفت‌انگیز غرق شد،

and to be really fascinated by these sometimes alien-looking formations.

و حقیقتا بعضی اوقات توسط این اشکال گاها شبیه به بیگانه‌ها هیجان‌زده شد.

As a scientist, I love observing the natural world.

به عنوان یک دانشمند، من دوست دارم که دنیای طبیعی را مشاهده کنم.

But as a cell biologist,

اما به عنوان یک زیست‌شناس سلولی،

I'm much more interested in understanding the natural world

بسیار مشتاق‌تر هستم تا دنیای طبیعی را

at a much, much smaller scale.

در مقیاسی بسیار، بسیار کوچکتر درک کنم.

I'm a molecular animator, and I work with other researchers

من یک انیماتور مولکولی هستم، و با دیگر محققان کار می‌کنم

to create visualizations of molecules that are so small,

تا تصاویری از مولکول‌هایی که بسیار کوچک هستند را خلق کنم،

they're essentially invisible.

آن‌ها اساسا نامرئی هستند.

These molecules are smaller than the wavelength of light,

این مولکول‌ها کوچک‌تر از طول موج نور هستند.

which means that we can never see them directly,

که یعنی هرگز نمی‌توانیم آن‌ها را مستقیماً ببینیم،

even with the best light microscopes.

حتی با بهترین میکروسکوپ‌های نوری.

So how do I create visualizations of things

پس چگونه من از چیزهایی به این کوچکی

that are so small we can't see them?

که نمی‌توان آن‌ها را دید، تصویرسازی می‌کنم؟

Scientists, like my collaborators,

دانشمندان، مثل همکاران من،

can spend their entire professional careers

می‌توانند تمام طول شغل حرفه‌ای خود را

working to understand one molecular process.

صرف کارکردن برای فهم یک فرآیند مولکولی کنند.

To do this, they carry out a series of experiments

برای انجام این، آن‌ها تعدادی آزمایش انجام می‌دهند

that each can tell us a small piece of the puzzle.

که هر کدام می‌تواند تکه کوچکی از این پازل را به ما بگوید.

One kind of experiment can tell us about the protein shape,

نوعی آزمایش می‌تواند درمورد شکل پروتئین به ما بگوید،

while another can tell us

درحالی که دیگری می‌تواند

about what other proteins it might interact with,

درباره امکان تعامل با سایر پروتئین‌ها بگوید،

and another can tell us about where it can be found in a cell.

و دیگری درباره‌ی اینکه کجای یک سلول می‌تواند یافت شود بگوید.

And all of these bits of information can be used to come up with a hypothesis,

و همه‌ی این تکه‌های اطلاعات می‌توانند مورد استفاده قرار بگیرند تا یک فرضیه،

a story, essentially, of how a molecule might work.

یک داستان، اساسا، از اینکه چگونه یک مولکول می‌تواند عمل کند برسند.

My job is to take these ideas and turn them into an animation.

شغل من این است که این ایده‌ها را بگیرم و آن‌ها را به انیمیشن تبدیل کنم.

This can be tricky,

این می‌تواند مشکل باشد،

because it turns out that molecules can do some pretty crazy things.

چون معلوم شده مولکول‌ها می‌توانند کارهای خیلی دیوانه‌واری انجام‌ دهند.

But these animations can be incredibly useful for researchers

اما این انیمیشن‌ها می‌توانند بطور باورنکردنی برای محققان مفید باشند

to communicate their ideas of how these molecules work.

تا ایده‌هایشان را ازچگونگی کارکرد این مولکول‌ها به‌هم مرتبط کنند.

They can also allow us to see the molecular world

همچنین به ما اجازه می‌دهند تا دنیای مولکولی را ببینیم

through their eyes.

ازطریق چشم‌هایشان.

I'd like to show you some animations,

می‌خواهم تعدادی انیمیشن به شما نشان دهم،

a brief tour of what I consider to be some of the natural wonders

تور مختصری از چیزهایی که از نظرمن برخی ازعجایب طبیعی هستند

of the molecular world.

از دنیای مولکولی.

First off, this is an immune cell.

اول ازهمه، این یک سلول ایمنی است.

These kinds of cells need to go crawling around in our bodies

این نوع از سلول ها نیاز دارند که دربدن‌های ما همه جا باشند

in order to find invaders like pathogenic bacteria.

تا مهاجمان را پیدا کنند مثل باکتری‌های آسیب‌زا.

This movement is powered by one of my favorite proteins

این حرکت بوسیله یکی از پروتئین‌های مورد علاقه من کار می‌کند

called actin,

به نام اکتین،

which is part of what's known as the cytoskeleton.

که بخشی ازچیزی است که بعنوان اسکلت سلولی شناخته می‌شود.

Unlike our skeletons,

برخلاف اسکلت ما،

actin filaments are constantly being built and taken apart.

رشته‌های اکتین بطور مداوم درحال ساخته شدن و تخریب شدن هستند.

The actin cytoskeleton plays incredibly important roles in our cells.

اسکلت سلولی اکتین نقش‌های باورنکردنی‌ای را در سلول برعهده دارد.

They allow them to change shape,

به آن‌ها اجازه تغییر شکل می‌دهند،

to move around, to adhere to surfaces

تا به اطراف حرکت کنند، تا به سطوح بچسبند

and also to gobble up bacteria.

و همچنین تا باکتری‌ها را بخورند.

Actin is also involved in a different kind of movement.

همچنین اکتین در انواع مختلف حرکات نقش دارد.

In our muscle cells, actin structures form these regular filaments

در سلول‌های عضلانی ما، اکتین متشکل است از این رشته‌های عادی

that look kind of like fabric.

که درظاهر شبیه نوعی پارچه‌اند.

When our muscles contract, these filaments are pulled together

هنگام انقباض ماهیچه‌های ما، این رشته‌ها به سمت هم کشیده می‌شوند

and they go back to their original position

و زمانی که ماهیچه‌های ما شل می‌شوند به جایگاه اصلی خودشان بازمی‌گردند.

when our muscles relax.

Other parts of the cytoskeleton, in this case microtubules,

دیگربخش‌های اسکلت سلولی، دراین مورد میکروتوبول‌ها

are responsible for long-range transportation.

مسئول نقل و انتقالات دوربرد هستند.

They can be thought of as basically cellular highways

اساسا می‌توان به آن‌ها به دید بزرگراه‌های سلولی نگاه کرد

that are used to move things from one side of the cell to the other.

که برای جابجایی چیزها از یک طرف سلول به طرف دیگر استفاده می‌شوند.

Unlike our roads, microtubules grow and shrink,

برخلاف جاده‌های ما، میکروتوبول‌ها رشد کرده و کوچک می‌شوند،

appearing when they're needed

هنگام نیاز ظاهرمی‌شوند

and disappearing when their job is done.

وزمانی که کارشان را انجام دادند ناپدید می‌شوند.

The molecular version of semitrucks

نسخه‌ی مولکولی تریلی‌ها

are proteins aptly named motor proteins,

پروتئین‌هایی‌اند که پروتئین‌های محرک نامیده شده‌اند،

that can walk along microtubules,

که می‌توانند درطول میکروتوبول‌ها راه بروند،

dragging sometimes huge cargoes,

محموله‌های گاها بزرگ،

like organelles, behind them.

مثل اندامک‌ها، پشت سرشان بکشند.

This particular motor protein is known as dynein,

این پروتئین متحرک خاص به نام داینئین شناخته شده است،

and its known to be able to work together in groups

و فهمیده شده که می‌توانند درگروه‌هایی باهم کارکنند

that almost look, at least to me, like a chariot of horses.

که تقریبا شبیه به، حداقل برای من، اسب‌های کالسکه است.

As you see, the cell is this incredibly changing, dynamic place,

همانطورکه مشاهده می‌کنید، سلول به این شکل باورنکردنی درحال تغییر است، جایگاه پویا،

where things are constantly being built and disassembled.

مکانی که چیزها بطورمداوم ساخته و جدا می‌شوند.

But some of these structures

اما برخی از این ساختارها

are harder to take apart than others, though.

سخت‌تر ازسایرین از هم جدامی‌شوند.

و نیاز هست تا نیروهای ویژه‌ای وارد شوند

And special forces need to be brought in

in order to make sure that structures are taken apart in a timely manner.

تا از جداشدن ساختارها در یک رفتار زمان‌مند اطمینان حاصل شود.

That job is done in part by proteins like these.

این کارتاحدودی با پروتئین‌هایی مانند این انجام می‌شود.

These donut-shaped proteins,

این پروتئین‌های دونات شکل،

of which there are many types in the cell,

که از آن انواع بسیاری در سلول وجود دارد،

all seem to act to rip apart structures

به نظر می‌رسد کاملا برای جداکردن سازه‌ها عمل می‌کند

by basically pulling individual proteins through a central hole.

بوسیله کشاندن پروتئین‌های منفرد به داخل حفره مرکزی.

When these kinds of proteins don't work properly,

وقتی که این نوع از پروتئین‌ها به‌درستی کار نمی‌کنند،

the types of proteins that are supposed to get taken apart

این نوع از پروتئین‌هایی که قراربود از هم جدا شوند

can sometimes stick together and aggregate

گاهی اوقات می‌توانند به‌هم بچسبند ومتراکم شوند

and that can give rise to terrible diseases, such as Alzheimer's.

و آن می‌تواند باعث بروز بیماری‌های وحشتناک، مثل آلزایمر بشود.

And now let's take a look at the nucleus,

وحالا اجازه بدهید نگاهی به هسته بیاندازیم،

which houses our genome in the form of DNA.

که خانه‌‌ی ژنوم ما در غالب دی‌اِن‌اِی می‌باشد.

In all of our cells,

درتمامی سلول‌های ما،

our DNA is cared for and maintained by a diverse set of proteins.

دی‌اِن‌اِی ما توسط انواعی از پروتئین‌ها مراقبت و نگهداری شده.

DNA is wound around proteins called histones,

دی‌اِن‌اِی به دور پروتئین‌هایی به‌نام هیستون پیچیده شده است،

which enable cells to pack large amounts of DNA into our nucleus.

که سلول را توانمند می‌سازد تا مقادیرعظیم دی‌اِن‌اِی را درون هسته ما بسته بندی کند.

These machines are called chromatin remodelers,

این ماشین‌ها، دگرسازکنندگان کروماتین نام دارند،

and the way they work is that they basically scoot the DNA

ونحوه‌ی عملکردشان این گونه است که دی‌اِن‌اِی را اسکن می‌کنند

around these histones

به دور این هیستون‌ها

and they allow new pieces of DNA to become exposed.

واجازه می‌دهند تا بخش‌های جدیدی از دی‌اِن‌اِی بیان بشوند.

This DNA can then be recognized by other machinery.

این دی‌اِن‌اِی می‌تواند توسط دیگر ماشین‌ها شناخته شود.

In this case, this large molecular machine

دراین مورد، این ماشین مولکولی عظیم

is looking for a segment of DNA

قطعه‌ای از دی‌اِن‌اِی را جستجو می‌کند

that tells it it's at the beginning of a gene.

که به آن بگوید که درابتدای شروع یک ژن قرار دارد.

Once it finds a segment,

زمانی که یک قطعه را پیدا کند،

it basically undergoes a series of shape changes

اساسا دچار سلسله‌ای از تغییرات شکل می‌شود

which enables it to bring in other machinery

که آن را قادر ساخته تا دیگر ماشین‌ها را وارد عمل کند

that in turn allows a gene to get turned on or transcribed.

که به نوبه خود به یک ژن اجازه می‌دهد تا روشن شود یا رونویسی شود.

This has to be a very tightly regulated process,

این باید روندی بسیار بادقت تنظیم شده‌ باشد.

because turning on the wrong gene at the wrong time

چراکه روشن شدن یک ژن اشتباه در زمان اشتباه

can have disastrous consequences.

می‌تواند عواقب فاجعه باری به دنبال داشته باشد.

Scientists are now able to use protein machines

هم‌اکنون دانشمندان می‌توانند که ماشین‌های پروتئینی به کارببرند

to edit genomes.

تا ژنوم‌ها را ویرایش کنند.

I'm sure all of you have heard of CRISPR.

مطمئن هستم که همه‌ی شما کریسپر را شنیده اید.

CRISPR takes advantage of a protein known as Cas9,

کریسپر از پروتئینی به نام کَس۹ بهره می‌برد،

which can be engineered to recognize and cut

که می‌تواند مهندسی شود تا شناسایی کند و ببرد

a very specific sequence of DNA.

توالی‌های خیلی خاصی از دی‌اِن‌اِی را.

In this example,

دراین مثال،

two Cas9 proteins are being used to excise a problematic piece of DNA.

دو پروتئین کَس۹ برای قطع کردن یک قطعه‌ی مشکل‌دار از دی‌اِن‌اِی استفاده می‌شوند.

For example, a part of a gene that may give rise to a disease.

برای مثال، بخشی از ژن که ممکن است مولد یک بیماری شود.

Cellular machinery is then used

ماشین آلات سلولی استفاده شده

to basically glue two ends of the DNA back together.

تا دو انتهای دی‌اِن‌اِی را به هم برگرداننده و بچسبانند.

As a molecular animator,

به عنوان یک انیماتورمولکولی،

one of my biggest challenges is visualizing uncertainty.

یکی ازبزرگترین چالش‌های من تصویرسازی عدم قطعیت می‌باشد.

All of the animations I've shown to you represent hypotheses,

تمامی انیمیشن‌هایی که به شما نشان دادم فرضیه‌ها را بیان می‌کنند،

how my collaborators think a process works,

که همکاران من فکرمی‌کنند چگونه یک فرآیند عمل می‌کند،

based on the best information that they have.

برمبنای بهترین داده‌هایی که آن‌ها دارند.

But for a lot of molecular processes,

اما برای بسیاری از فرآیند‌های مولکولی،

we're still really at the early stages of understanding things,

حقیقتا ما همچنان در مراحل اولیه‌ی فهمیدن چیزها هستیم،

and there's a lot to learn.

و چیزهای زیادی برای یادگیری وجود دارد. حقیقت این است که

The truth is

that these invisible molecular worlds are vast and largely unexplored.

این دنیاهای نامرئی مولکولی پهناور و تاحد زیادی ناشناخته هستند.

To me, these molecular landscapes

برای من، این چشم‌اندازهای مولکولی

are just as exciting to explore as a natural world

به همان اندازه‌ی کاوش یک دنیای طبیعی هیجان انگیز هستند

that's visible all around us.

که در دور و بر ما مرئی است.

Thank you.

از شما متشکرم.

(Applause)

(تشویق)