Animations of unseeable biology | Drew Berry | TED

Fordító: Margarita Kopniczky Lektor: Edit Dr. Kósa

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

A következőről fogok beszélni Önöknek:

a lenyűgöző molekuláris gépekről,

that create the living fabric of your body.

amelyek testünk élő szövetét alkotják.

Now molecules are really, really tiny.

A molekulák nagyon, nagyon kicsik.

Itt a kicsi alatt

And by tiny, I mean really.

azt értem, hogy tényleg aprók.

They're smaller than a wavelength of light,

Kisebbek a fény hullámhosszánál,

so we have no way to directly observe them.

így semmi esélyünk, hogy közvetlenül megfigyeljük őket.

De a tudományos kutatásokon keresztül elég jó képet kaphatunk arról,

But through science, we do have a fairly good idea

hogy a molekuláris mérettartományban mi történik.

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

Annyit tehetünk, hogy mesélünk ezekről a molekulákról,

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.

de nem tudjuk a molekulákat közvetlenül bemutatni.

Erre egy megoldás, hogy képeket rajzolunk.

One way around this is to draw pictures.

And this idea is actually nothing new.

És ez az ötlet egyáltalán nem új.

Scientists have always created pictures

A tudósok mindig is készítettek képeket

a gondolkodásukat és felfedezésüket segítendő.

as part of their thinking and discovery process.

Képeket rajzoltak arról, amit a szemükkel láttak,

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

through technology like telescopes and microscopes,

a technológia, a teleszkópok és mikroszkópok segítségével,

és arról is, hogy mire gondoltak közben.

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

I picked two well-known examples,

Két jól ismert példát választottam erre,

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

mert ezek nagyon ismertek arról, hogy a művészet által szólnak a tudományról.

Galileivel kezdem,

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

aki a világ első teleszkópját használta,

hogy a Holdat megfigyelje.

to look at the Moon.

And he transformed our understanding of the Moon.

Ő átalakította a Holdról alkotott elképzelésünket.

The perception in the 17th century

A XVII. században azt gondolták,

was the Moon was a perfect heavenly sphere.

a Hold tökéletes, mennyei gömb.

But what Galileo saw was a rocky, barren world,

De amit Galilei látott, egy sziklás, puszta világ volt,

which he expressed through his watercolor painting.

amit ki is fejezett vízfestékkel készült képein.

Another scientist with very big ideas,

Egy másik nagy ötletekkel rendelkező tudós,

a biológia szupersztárja, Charles Darwin.

the superstar of biology is Charles Darwin.

Az ő híres naplóbejegyzése,

And with this famous entry in his notebook,

amit a bal felső sarokban kezd azzal, hogy "úgy gondolom",

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

aztán felvázolja a törzsfát,

and then sketches out the first tree of life,

which is his perception of how all the species,

ami az ő elképzelése arról,

hogy a fajok, minden élőlény a Földön,

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

evolúciós történetük révén hogyan állnak kapcsolatban --

the origin of species through natural selection

a fajok természetes szelekció során keletkeznek,

and divergence from an ancestral population.

és az ősi populációból terjednek szét.

Even as a scientist,

Még tudósként is jártam

I used to go to lectures by molecular biologists

molekuláris biológusok előadásaira,

és teljesen érthetetlennek találtam őket,

and find them completely incomprehensible,

with all the fancy technical language and jargon

a sok pompás szakkifejezés és szakzsargon miatt,

amit használtak, amikor a munkájukról beszéltek,

that they would use in describing their work,

mígnem rátaláltam David Goodsell művészi munkáira,

until I encountered the artworks of David Goodsell,

aki molekuláris biológus a Scripps intézetben.

who is a molecular biologist at the Scripps Institute.

És az ő képeire,

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

amelyek mind pontosak, és méretarányosak.

And his work illuminated for me

És az ő munkája világossá tette számomra,

what the molecular world inside us is like.

hogy milyen a bennünk lévő molekuláris világ.

Ez egy vér keresztmetszeti kép.

So this is a transection through blood.

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

A bal felső sarokban van egy sárgászöld rész.

A sárgászöld rész a vér folyadék komponense, ami

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

nagyrészt víz, de tartalmaz antitesteket, cukrokat

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

hormonokat és egyéb hasonlókat is.

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

A piros rész egy vörösvértest szelete.

And those red molecules are hemoglobin.

Azok a piros molekulák pedig hemoglobinok.

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

Ezek valójában is pirosak, tőlük piros a vér.

A hemoglobin olyan, mint egy molekuláris szivacs,

And hemoglobin acts as a molecular sponge

ami felszívja az oxigént a tüdőben,

to soak up the oxygen in your lungs

és aztán a test más részeibe szállítja.

and then carry it to other parts of the body.

Nagy hatással volt rám ez a kép évekkel ezelőtt.

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

and I wondered whether we could use computer graphics

Azon gondolkodtam, vajon tudnánk-e számítógépes grafikát

használni arra, hogy bemutassuk a molekuláris világot.

to represent the molecular world.

Milyen lenne?

What would it look like?

And that's how I really began.

És itt kezdődött a történet. Kezdjünk is bele.

So let's begin.

This is DNA in its classic double helix form.

Ez itt a DNS klasszikus kettős spirál formában.

Röntgendiffrakciós képekről származik,

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

tehát a DNS egy pontos modellje.

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

Ha kitekerjük a kettős spirált és szétcipzárazzuk a szálakat,

láthatók ezek a részek, amik úgy néznek ki, mint a fogak.

you see these things that look like teeth.

Ezek a genetikai kód betűi,

Those are the letters of genetic code,

az a 25 ezer gén, amik a DNS-ünkbe vannak írva.

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

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

Tehát általában erről van szó --

a genetikai kódról --, általában erről beszélnek.

this is what they're talking about.

De én a DNS más vonatkozásiról szeretnék most

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

beszélni, és ezek a DNS fizikai tulajdonságai.

and that is the physical nature of DNA.

A két szál ellentétes lefutású,

It's these two strands that run in opposite directions

for reasons I can't go into right now.

olyan okok miatt, amikbe most nem tudok belemenni.

But they physically run in opposite directions,

Fizikailag ellentétes irányokba haladnak,

ami az élő sejtekben okoz némi bonyodalmat,

which creates a number of complications for your living cells,

amit mindjárt meg is láthatunk.

as you're about to see,

Főként a DNS másolásakor.

most particularly when DNA is being copied.

And so what I'm about to show you

Amit most láthatóvá szeretnék tenni, egy valósághű

is an accurate representation of the actual DNA replication machine

megjelenítése a valós DNS-másoló gépezetnek,

amely jelenleg is működik a testünkben,

that's occurring right now inside your body,

legalábbis a 2002. év biológiája szerint.

at least 2002 biology.

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

A DNS balról érkezik a gyártósorra

and it hits this collection, these miniature biochemical machines,

és beleütközik a miniatűr gépek kollekciójába, amik

a DNS-szálakat szétválasztják, és pontos másolatot készítenek.

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

Tehát jön a DNS

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

és eléri ezt a kék, fánk alakú struktúrát

and it's ripped apart into its two strands.

ami két szálra szedi szét.

Az egyik szál folyamatosan másolódhat,

One strand can be copied directly,

és ez látható, amint lefűződik az alsó részen.

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

De kevésbé ilyen egyszerű a második szál esete,

But things aren't so simple for the other strand

mert visszafelé kell másolódnia.

because it must be copied backwards.

Ezért hajlik ismételten hurkokba

So it's thrown out repeatedly in these loops

és másolódik szakaszról szakaszra,

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

ahogy a két új DNS molekula képződik.

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

Na, mármost ilyen gépekből milliárdnyival rendelkezünk,

amik ebben a pillanatban is dolgoznak

copying your DNA with exquisite fidelity.

és másolják a DNS-t kitűnő pontossággal.

Ez egy valósághű megjelenítés,

It's an accurate representation,

és körülbelül a valós sebességgel is ábrázolt, amellyel bennünk működik.

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

Kihagytam a hibajavítást és egy kazal egyebet.

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

(Laughter)

Ez a munka pár évvel ezelőtt készült.

This was work from a number of years ago--

Köszönöm.

Thank you.

Ez egy pár évvel ezelőtti munka,

(Applause)

This is work from a number of years ago,

a következő friss tudomány és technológia.

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

it's updated technology.

Ismét a DNS-sel kezdünk.

So again, we begin with DNA.

Izeg-mozog a környező molekuláris levestől,

And it's jiggling and wiggling there

because of the surrounding soup of molecules,

amit eltüntettem, hogy látható is legyen valami.

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

A DNS körülbelül 2 nanométer átmérőjű,

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

ami igazán apró,

de minden egyes sejtünkben

But in each one of your cells,

minden egyes szál kb. 40-50 millió nanométer hosszú.

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,

Hogy a DNS rendezett és szabályozható legyen a kód eléréséhez,

ezek köré a lila fehérjék köré van föltekerve --

it's wrapped around these purple proteins --

mármint hogy lilával jelöltem épp őket.

or I've labeled them purple here.

Össze van csomagolva és föl van tekerve.

It's packaged up and bundled up.

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

Az egész képen egy DNS-szál látható.

This huge package of DNA is called a chromosome.

Ezt a nagy csomag DNS-t hívjuk kromoszómának.

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

Amihez egy perc múlva visszatérünk.

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

Távolodunk és kizoomolunk a képből

out through a nuclear pore,

egy nukleáris póruson keresztül,

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

ami a kapu a DNS-t tartalmazó sejtrészbe,

called the nucleus.

ami a sejtmag.

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

Ez az egész kép körülbelül egy félévnyi

biológia tananyag és nekem hét percem van.

and I've got seven minutes,

Ma nem tudunk erre mind sort keríteni?

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

Nem... Azt mondják nem.

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

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

Így néz ki egy élő sejt a fénymikroszkóp alatt.

És gyorsított felvétellel látható, ahogy mozog.

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

Lebomlik a sejtmagmembrán.

The nuclear envelope breaks down.

Ezek a hurkácskák a kromoszómák, és most rájuk fókuszálunk.

These sausage-shaped things are the chromosomes,

and we'll focus on them.

Feltűnő mozgásban vannak

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

ami ezek köré a piros pöttyök köré szerveződik.

Amikor a sejt úgy érzi, hogy készen áll,

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

szétválasztja a kromoszómákat.

One set of DNA goes to one side,

Az egyik adag DNS megy az egyik oldalra,

the other side gets the other set of DNA --

a másik oldalnak jut a másik adag DNS --

identical copies of DNA.

a két azonos másolatból.

And then the cell splits down the middle.

Ezután a sejt középen kettéválik.

And again, you have billions of cells undergoing this process

Ismétlem, milliárdnyi sejtünk van,

amelyek épp most is ebben a folyamatban vannak.

right now inside of you.

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

Most visszatérünk a kromoszómákhoz,

and look at its structure and describe it.

megnézzük a szerkezetüket és hogy milyenek.

Tehát itt vagyunk a fordulópont időpontjában.

So again, here we are at that equator moment.

A kromoszómák felsorakoznak.

The chromosomes line up.

And if we isolate just one chromosome,

Ha egy kromoszómát kiválasztunk,

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

és kihúzzuk, hogy megnézzük a szerkezetét.

Ez az egyik legnagyobb létező molekuláris struktúra,

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

legalábbis az eddig emberben felfedezett legnagyobb.

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

Ez egyetlen kromoszóma.

So this is a single chromosome.

Minden ilyen kromoszómában két szál DNS van.

And you have two strands of DNA in each chromosome.

One is bundled up into one sausage.

Az egyik az egyik hurkába van feltekerve,

The other strand is bundled up into the other sausage.

a másik pedig a másik hurkába.

Ezek a dolgok, amik úgy néznek ki, mintha szálak

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

állnának ki belőlük, a sejt dinamikus állványzata.

are the dynamic scaffolding of the cell.

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

A mikrotubulusok, de a név most nem fontos.

Erre a piros részre fogunk ráközelíteni,

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

amit itt bejelöltem, ez az interfész

and it's the interface between the dynamic scaffolding

a kromoszómák és az állványzat között.

and the chromosomes.

It is obviously central to the movement of the chromosomes.

Nyilvánvalóan központi szerepet játszanak a kromoszómák mozgásában.

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

És nincs róla még pontos fogalmunk, hogy hogyan valósul meg ez a mozgás.

Ezt a részt, amit kinetokórnak hívnak,

We've been studying this thing they call the kinetochore

több mint száz éven keresztül aktívan tanulmányozták,

for over a hundred years with intense study,

és épp hogy kezdjük felfedezni, miként is működik.

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

Kétszáz fajta fehérjéből áll,

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

összesen több ezer fehérjéből.

thousands of proteins in total.

It is a signal broadcasting system.

Ez egy jeladó rendszer.

It broadcasts through chemical signals,

Kémiai szignálokkal jelzi a sejt

többi részének, hogy mikor áll készen,

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

when it feels that everything is aligned and ready to go

amikor úgy érzi, hogy minden megfelelően felsorakozott

for the separation of the chromosomes.

és előkészült a kromoszómák elválására.

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

Hozzá tud kapcsolódni a növő és zsugorodó mikrotubulusokhoz.

Serkenti a mikrotubulusok növekedését

It's involved with the growing of the microtubules,

és átmenetileg kapcsolódik hozzájuk.

and it's able to transiently couple onto them.

Egyben egy figyelőrendszer is.

It's also an attention-sensing system.

Érzékeli, hogy mikor áll készen a sejt és hogy

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

mikor rendeződtek el megfelelően a kromoszómák.

when the chromosome is correctly positioned.

Itt épp zöldre változik, mert úgy érzi,

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

hogy minden a legnagyobb rendben.

És láthatjuk, hogy itt van ez az utolsó kis rész

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

ami piros marad,

that's still remaining red.

és elszállítódik a mikrotubulusok mentén.

And it's walked away down the microtubules.

Ez a jelküldő rendszer, ami a „Stop” jelet küldi ki.

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

És elszállítódott. Mármint ez ilyen szinten gépies.

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

Egy molekuláris óramű.

It's molecular clockwork.

This is how you work at the molecular scale.

Így működünk molekuláris szinten.

So with a little bit of molecular eye candy,

Egy kis molekuláris szemfényvesztéssel

(Laughter)

megkapjuk a kinazineket, amik a narancssárga színűek.

we've got kinesins, the orange ones.

They're little molecular courier molecules walking one way.

Kis molekuláris postaszolgálatok, amik egy irányban járnak.

És itt vannak a dineinek, amik a közvetítendő jelet viszik.

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

Hosszú lábaik vannak, hogy át tudják lépni az akadályokat.

And they've got their long legs

so they can step around obstacles and so on.

Ismét, ez mind pontosan és hitelesen van ábrázolva

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

tudományos alapon.

A gond csak az, hogy sehogy másként nem tudjuk megmutatni.

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,

A tudomány határterületein kutatva

az emberi értelem és tudás határán járunk,

ami észvesztően csodálatos.

is mind-blowing.

Discovering this stuff

Felfedezni ilyen dolgokat meglehetősen élvezetes

is certainly a pleasurable incentive to work in science.

ösztönzés arra, hogy a tudományban dolgozzunk.

De a legtöbb orvosi kutató --,

But most medical researchers --

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

akik felfedezik az ilyesmit,

csupán lépéseket tesz a fő cél felé,

which are to eradicate disease, to eliminate the suffering

ami a betegségek kiküszöbölése,

hogy megszűnjön a szenvedés és szerencsétlenség, amit okoznak,

and the misery that disease causes

és az emberek kiemelkedhessenek a szegénységből.

and to lift people out of poverty.

Köszönöm.

Thank you.

(Applause)

Taps