The wonders of the molecular world, animated | Janet Iwasa

תרגום: עריכה: zeeva livshitz

I live in Utah,

אני גרה ביוטה

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

מקום הידוע כבעל אחדים מהנופים המדהימים ביותר בכדור הארץ

natural landscapes on this planet.

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

בקלות אפשר להרגיש מוצף ומוקסם מהמראות הנפלאים האלה

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

של התצורות הללו שלפעמים יש להן מראה חייזרי.

כמדענית, אני אוהבת להתבונן בעולם הטבע.

As a scientist, I love observing the natural world.

אבל כביולוגית של התא,

But as a cell biologist,

הרבה יותר מעניין אותי להבין את עולם הטבע

I'm much more interested in understanding the natural world

at a much, much smaller scale.

בקנה מידה הרבה הרבה יותר קטן

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

אני אנימטורית מולקולרית ואני עובדת עם חוקרים אחרים

to create visualizations of molecules that are so small,

כדי ליצור הַחְזָיָה של מולקולות כל כך קטנות,

they're essentially invisible.

שהן בעצם בלתי נראות

These molecules are smaller than the wavelength of light,

המולקולות האלה קטנות יותר מאורך גל של אור,

which means that we can never see them directly,

מה שאומר שאף פעם לא נוכל לראות אותם ישירות

even with the best light microscopes.

אפילו עם מיקרוסקופ האור הטוב ביותר.

So how do I create visualizations of things

אז איך אני יוצרת הַחְזָיָה של דברים

that are so small we can't see them?

כל כך קטנים עד שהם בלתי נראים?

Scientists, like my collaborators,

מדענים, כמו השותפים שלי,

can spend their entire professional careers

יכולים לבלות את כל הקריירה המקצועית שלהם

working to understand one molecular process.

בניסיון להבין תהליך מולקולרי אחד.

To do this, they carry out a series of experiments

כדי לבצע זאת הם עורכים סדרת ניסויים

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

שכל אחד מהם יכול לספק לנו חתיכה קטנה מהפאזל

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

סוג אחד של ניסוי יכול לספר לנו על צורת החלבון

while another can tell us

בעוד ניסוי אחר מספר לנו

about what other proteins it might interact with,

על אילו חלבונים אחרים יכולים לבוא עמו במגע

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

ואחר מגלה איפה ניתן למצוא את זה בתא.

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

כל פיסות מידע אלה יכולות לשמש ליצירת היפותזה,

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

סיפור, בעצם, על איך מולקולה יכולה לעבוד.

המשימה שלי היא לקחת את הרעיונות האלה ולהפוך אותם לאנימציות.

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

This can be tricky,

זה יכול להיות מסובך,

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

כי מסתבר שמולקולות יכולות לעשות דברים די מטורפים.

But these animations can be incredibly useful for researchers

אבל האנימציות האלו יכולות להיות מאוד יעילות לחוקרים

to communicate their ideas of how these molecules work.

כדי לתקשר את הרעיונות שלהם כיצד פועלות המולקולות הללו.

הן יכולות גם לאפשר לנו לראות את העולם המולקולרי

They can also allow us to see the molecular world

through their eyes.

דרך עיניהם

I'd like to show you some animations,

אני רוצה להראות לכם כמה אנימציות,

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

סיור קצר אצל מה שאני מחשיבה כאחדים מפלאי הטבע

of the molecular world.

של העולם המולקולרי.

First off, this is an immune cell.

ראשית, זהו תא חיסון.

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

תאים מסוג זה צריכים להסתובב בזחילה בגופנו

in order to find invaders like pathogenic bacteria.

על מנת למצוא פולשים כמו חיידקים פתוגניים.

This movement is powered by one of my favorite proteins

תנועה זו מופעלת על ידי אחד החלבונים האהובים עלי

called actin,

שנקרא אקטין,

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

שהוא חלק ממה שמוכר כשלד התא.

Unlike our skeletons,

בניגוד לשלד שלנו,

actin filaments are constantly being built and taken apart.

סיבי אקטין נבנים ומתפרקים כל הזמן.

The actin cytoskeleton plays incredibly important roles in our cells.

שלד התא של האקטין משחק תפקידים חשובים להפליא בתאים שלנו.

They allow them to change shape,

הם מאפשרים להם לשנות צורה,

to move around, to adhere to surfaces

להסתובב, לדבוק במשטחים

and also to gobble up bacteria.

וגם לזלול חיידקים.

Actin is also involved in a different kind of movement.

אקטין מעורב גם בתנועה מסוג אחר.

In our muscle cells, actin structures form these regular filaments

בתאי השריר שלנו, מבנים של אקטין יוצרים סיבים רגילים אלה

that look kind of like fabric.

שנראים כמו אריג.

When our muscles contract, these filaments are pulled together

כאשר השרירים שלנו מתכווצים, הסיבים האלה נמשכים זה לזה

and they go back to their original position

והם חוזרים לעמדתם המקורית

when our muscles relax.

כשהשרירים שלנו נרגעים.

Other parts of the cytoskeleton, in this case microtubules,

חלקים אחרים של שלד התא, במקרה זה מיקרו-צינוריות,

are responsible for long-range transportation.

אחראיות לטווח הובלה ארוך.

They can be thought of as basically cellular highways

אפשר לחשוב עליהן כעל כבישים תאיים מהירים

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

שמשמשים להזזת דברים מצד אחד של התא לשני.

Unlike our roads, microtubules grow and shrink,

בניגוד לכבישים שלנו, מיקרו -צינוריות גדלות ומתכווצות,

appearing when they're needed

מופיעות כשהן נחוצות

and disappearing when their job is done.

ונעלמות כאשר עבודתן הושלמה.

The molecular version of semitrucks

הגרסה המולקולרית של משאיות-סמי טריילר

are proteins aptly named motor proteins,

היא חלבונים בשם חלבונים מוטוריים,

that can walk along microtubules,

שיכולים ללכת לאורך המיקרו צינוריות,

כשהם גוררים לפעמים מטענים ענקיים,

dragging sometimes huge cargoes,

like organelles, behind them.

כמו אברונים, מאחוריהם.

This particular motor protein is known as dynein,

החלבון המוטורי הספציפי הזה ידוע בשם דינאין,

and its known to be able to work together in groups

וידוע שהוא מסוגל לעבוד יחד בקבוצות

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

שזה כמעט נראה, לפחות בעיני, כמרכבה עם סוסים.

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

כפי שאתם רואים, התא הוא מקום דינאמי מדהים ומשתנה,

where things are constantly being built and disassembled.

שבו כל הזמן דברים נבנים ומתפרקים.

But some of these structures

אבל כמה מהמבנים האלה

are harder to take apart than others, though.

קשים יותר לפירוק לעומת אחרים,

And special forces need to be brought in

וצריך להביא כוחות מיוחדים

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

על מנת לוודא שמבנים מתפרקים בזמן.

That job is done in part by proteins like these.

העבודה הזאת נעשית בחלקה על ידי חלבונים כאלה.

These donut-shaped proteins,

חלבונים אלה בצורת סופגנייה,

of which there are many types in the cell,

שיש מתוכם סוגים רבים בתא,

all seem to act to rip apart structures

נראה שכולם פועלים כדי לקרוע לגזרים מבנים

על ידי משיכת חלבונים בודדים דרך חור מרכזי.

by basically pulling individual proteins through a central hole.

When these kinds of proteins don't work properly,

כאשר חלבונים מסוג זה לא עובדים כמו שצריך,

סוגי החלבונים שאמורים להתפרק

the types of proteins that are supposed to get taken apart

can sometimes stick together and aggregate

יכולים לפעמים להידבק ולהצטבר

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

וזה יכול להוליד מחלות איומות, כגון אלצהיימר.

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

ועכשיו בואו ונסתכל על הגרעין,

which houses our genome in the form of DNA.

שמכיל את הגנום שלנו בצורה של דנ“א.

In all of our cells,

בכל התאים שלנו,

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

הדנ“א שלנו מטופל ומתוחזק על ידי קבוצה מגוונת של חלבונים.

DNA is wound around proteins called histones,

דנ“א כרוך סביב חלבונים שנקראים היסטונים,

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

מה שמאפשר לתאים לאסוף כמויות גדולות של דנ“א לגרעין שלנו.

These machines are called chromatin remodelers,

המכונות האלה נקראות משפצות כרומטין,

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

ואופן עבודתן הוא שהן בעצם עוקפות את ה- דנ“א

around these histones

סביב ההיסטונים האלה

and they allow new pieces of DNA to become exposed.

והן מאפשרות לפיסות דנ“א חדשות להיחשף.

This DNA can then be recognized by other machinery.

לאחר מכן ניתן לזהות את ה-DNA הזה על ידי מיכון אחר

In this case, this large molecular machine

במקרה זה, המכונה המולקולרית הגדולה הזו

is looking for a segment of DNA

מחפשת קטע של דנ“א

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

שאומר לה שזה בתחילת הגֶּן.

Once it finds a segment,

ברגע שהיא מוצאת פיסה,

it basically undergoes a series of shape changes

היא בעצם עוברת סדרה של שינויי צורה

which enables it to bring in other machinery

מה שמאפשר להכניס מכונות אחרות

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

שבתורן מאפשרות לגן להידלק או להתעתק.

This has to be a very tightly regulated process,

זה חייב להיות תהליך מאוד מוסדר היטב,

because turning on the wrong gene at the wrong time

כי להפעלת הגן הלא נכון בזמן הלא נכון

can have disastrous consequences.

יכולות להיות השלכות הרות אסון.

Scientists are now able to use protein machines

מדענים יכולים כעת להשתמש במכונות חלבון

to edit genomes.

כדי לערוך גנומים.

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

אני בטוחה שכולכם שמעתם על “קריספר.”

CRISPR takes advantage of a protein known as Cas9,

קריספר מנצל חלבון המכונה Cas9,

which can be engineered to recognize and cut

אשר ניתן להנדס, לזהות ולחתוך ממנו

a very specific sequence of DNA.

רצף דנ“א מאוד ספציפי.

In this example,

בדוגמה זו,

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

נעשה שימוש ב 2 חלבוני Cas9 כדי לכרות פיסת DNA בעייתית.

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

כגון, חלק מהגן שעלול לגרום למחלה.

לאחר מכן משתמשים במיכון סלולרי

Cellular machinery is then used

to basically glue two ends of the DNA back together.

להדביק שני קצוות של הדנ“א יחד שוב.

As a molecular animator,

כאנימטורית מולקולרית,

one of my biggest challenges is visualizing uncertainty.

אחד האתגרים הגדולים ביותר שלי הוא לדמיין אי וודאות

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

כל האנימציות שהצגתי בפניכם מייצגים השערות,

how my collaborators think a process works,

על האופן בו השותפים שלי חושבים שהתהליך עובד

based on the best information that they have.

בהתבסס על המידע הטוב ביותר שיש להם.

But for a lot of molecular processes,

אבל להרבה תהליכים מולקולריים,

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

אנחנו ממש עדיין בשלבים מוקדמים של הבנת הדברים,

and there's a lot to learn.

ויש הרבה מה ללמוד.

The truth is

האמת היא

that these invisible molecular worlds are vast and largely unexplored.

שעולמות מולקולריים בלתי נראים אלה הם עצומים ולרוב לא נחקרו.

To me, these molecular landscapes

עבורי, חקירת הנופים המולקולריים האלה

are just as exciting to explore as a natural world

לא פחות מרגשים מעולם הטבע

that's visible all around us.

שגלוי מסביבנו.

Thank you.

תודה

(Applause)

(תְשׁוּאוֹת)