Animations of unseeable biology | Drew Berry | TED

Аудармашы: Benazir Sankibayeva Редактор: Nurbol Qudaibergen

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

Денеңіздің тірі ағзалар фабрикасын

құрайтын таңғажайып молекулалардың

that create the living fabric of your body.

құрылысын сіздерге танытқым келіп тұр.

Now molecules are really, really tiny.

Молекулалар кіп-кішкентай.

Расында да,

And by tiny, I mean really.

тым кішкентай.

They're smaller than a wavelength of light,

Тіпті жарық толқынының ұзындығынан кем,

so we have no way to directly observe them.

сол үшін оларды жай көзімізбен тікелей бақылап отыра алмаймыз.

Бірақ ғылымның көмегімен

But through science, we do have a fairly good idea

молекула әлемінде не болып жатқанын шамамен елестете аламыз.

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

Оларды жақыннан көрсететін нақты құрал бізде болмағандықтан,

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.

молекулалардың сипатын ауызша айту- бар болған қабілетіміз.

Алайда олардың суретін салып көрсетсек болады.

One way around this is to draw pictures.

And this idea is actually nothing new.

Бұл, әрине, тың тәсіл емес.

Scientists have always created pictures

Ғалымдар зерттеу барысында

үнемі кескіндер салып отырған.

as part of their thinking and discovery process.

Телескоп пен микроскоппен бақылайтын заттардың,

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

through technology like telescopes and microscopes,

өз тұжырымдарының суреттерін салу арқылы

жеткізіп отырған.

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

I picked two well-known examples,

Мен екі атақты мысалды таңдап алдым,

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

себебі олар көркем өнерде де кең танылған.

Айды жақыннан көру үшін

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

әлемдегі ең алғашқы телескопты қолданған

Галилеодан бастаймын.

to look at the Moon.

And he transformed our understanding of the Moon.

Ол біздің Ай жайында түсінігімізді түгелдей өзгертті.

The perception in the 17th century

XVII ғ. Ай кіршіксіз таза

was the Moon was a perfect heavenly sphere.

аспан денесі болып есептелінді.

But what Galileo saw was a rocky, barren world,

Бірақ Галилео өнімі жоқ, тастақ жерді көріп,

which he expressed through his watercolor painting.

оны өзі салған суретінде көрсетті.

Another scientist with very big ideas,

Келесі ғалым үлкен идеялардың негізін қалаушы,

биологияның жұлдызы-Чарльз Дарвин.

the superstar of biology is Charles Darwin.

Танымал жазбасын дәптерінде жоғарғы

And with this famous entry in his notebook,

сол жақ бұрышынан "Менің ойымша," деген сөздерден бастап,

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

тірі ағзалардың эволюция тарихымен байланысы туралы,

and then sketches out the first tree of life,

which is his perception of how all the species,

ата-бабаларымыздың

табиғи сұрыпталумен қалай пайда болғанын,

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

олардың даму процесстерінің қазіргілерден

the origin of species through natural selection

қалайша ерекшеленетінін

and divergence from an ancestral population.

өз түсінігі бойынша суреттерін салды.

Even as a scientist,

Ғалым болғаннан кейін

I used to go to lectures by molecular biologists

молекулаларды зерттейтін биологтардың

лекцияларына жиі баратынмын.

and find them completely incomprehensible,

with all the fancy technical language and jargon

Бірақ Скрипс институтының молекулалық

биологы Дэвид Гудселлдің жұмыстарын

that they would use in describing their work,

кездестірмейінше, олардың терминмен

until I encountered the artworks of David Goodsell,

сөйлеген сөздері маған түсініксіз еді.

who is a molecular biologist at the Scripps Institute.

Оның кескіндері

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

нақты өлшеммен көрсетілген.

And his work illuminated for me

Осы кісінің жұмыстары арқылы денеміздегі

what the molecular world inside us is like.

молекулалардың көрінісі мен үшін айқындала түсті

Мынау - қанның көлденең қимасы.

So this is a transection through blood.

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

Жоғарыдағы сол жақ бұрышында сары-жасыл түсті аймақ жатыр.

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

Ол жерде қанның сұйық бөлшегі, яғни плазмасы орналасқан.

Көбінесе судан,сондай-ақ қарсы денелерден қанттан,гормондардан,

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

тағы сол сияқты заттардан тұрады.

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

Қызыл түсті аймақ- қан жасушаларының қабаты.

And those red molecules are hemoglobin.

Ал мына қызыл молекулалар-гемоглобин.

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

Қанның түсін осылар келтіреді.

And hemoglobin acts as a molecular sponge

Гемоглобин сорғыштың қызметін атқарады.

to soak up the oxygen in your lungs

Ол өкпедегі оттегіні өзіне сіңіріп алып,

and then carry it to other parts of the body.

дененің басқа бөлімдеріне тасиды.

Көп жыл бұрын осы сурет мені ерекше шабыттандырды.

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

and I wondered whether we could use computer graphics

"Молекулалық әлемді көре алуымыз үшін компьютерлік

графиканы пайдалана аламыз ба,

to represent the molecular world.

онда оның түрі қандай болады екен?"- деп өзімнен сұрадым.

What would it look like?

And that's how I really began.

Бәрі осыдан басталды. Ал,енді бастайық.

So let's begin.

This is DNA in its classic double helix form.

Мынау екі шиыршықтан тұратын кәдімгі ДНК.

Рентген кристаллографиясы арқылы бізге көрініп тұр

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

және бұл ДНК-ның дәлмедәл үлгісі.

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

Егер қос шиыршықты айналдырып, екі қатарға айырсақ,

олардың тістерге ұқсайтынын көресіз.

you see these things that look like teeth.

Бұл-ДНК-ыңызға енгізілген гендердің,

Those are the letters of genetic code,

яғни генетикалық кодтың әріптері.

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

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

Әдетте, адамдар генетикалық

код жайлы талқылайды.

this is what they're talking about.

Бірақ менің әңгімем ол жайында емес,

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

ДНК-ның физикалық болмысы туралы болмақ.

and that is the physical nature of DNA.

Мына екі тізбек қарама-қарсы бағытта қозғалғандықтан,

It's these two strands that run in opposite directions

for reasons I can't go into right now.

(белгілі себептермен улкейте алмаймын)

But they physically run in opposite directions,

сіздердің тірі жасушаларыңызға,

әсіресе ДНК репликациясының процесі үшін,

which creates a number of complications for your living cells,

көріп тұрғаныңыздай,

as you're about to see,

көптеген қиындықтар туады.

most particularly when DNA is being copied.

And so what I'm about to show you

Дәл қазір денемізде болып жатқан

is an accurate representation of the actual DNA replication machine

ДНК репликациясының құрылысын

сіздерге көрсетпекпін.

that's occurring right now inside your body,

Ең азында 2002 биологиясы.

at least 2002 biology.

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

ДНК өз көшірмесін жасауға сол жақтан кіріседі,

and it hits this collection, these miniature biochemical machines,

сөйтіп мына кішкентай биохимиялық құрылыс жинақтарымен соғысады.

Бұдан соң ДНК екіге бөлініп, оның дәл екінші көшірмесі пайда болады.

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

Сонымен ДНК тоқаш тәрізді

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

көкпеңбек бөлшекпен соғысып,

and it's ripped apart into its two strands.

екі қатарға айырылады.

Бір қатардың көшірмесі еш қиындықсыз

One strand can be copied directly,

орындалуы мүмкін және төменге қарай ажырап жатқан мына заттарды көре аласыз.

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

Бірақ екіншісінің көшірмесін теріс бағытта

But things aren't so simple for the other strand

because it must be copied backwards.

жасау керек,сол үшін процесс қиынға түспек

So it's thrown out repeatedly in these loops

Ол мына ілмешектердің астына бірнеше рет

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

түсіп,екі жаңа ДНК молекулаларын шығарып,

бір уақытта бір секциядан көшіріледі.

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

Қазір денелеріңізде осындай

миллиардтаған құрылғылар ДНК-ыңыздың

copying your DNA with exquisite fidelity.

дәлме-дәл көшірмесін жасап жатыр.

Жылдамдықтары да

It's an accurate representation,

нақты өлшеммен беріліп тұр.

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

Кейбір заттарды өткізіп жібердім.

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

(Laughter)

Бұл жұмыс бірнеше жылдар бұрын жасалынды.

This was work from a number of years ago--

Рахмет.

Thank you.

Бірақ сіздерге заманауи технология мен

(Applause)

This is work from a number of years ago,

бүгінгі таңдағы ғылымның жетістігін көрсетпекпін.

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

it's updated technology.

Тағы да ДНК-дан бастаймыз.

So again, we begin with DNA.

ДНК молекулалық сұйықтықтың қоршауында тербеліп,шайқалып жатыр.

And it's jiggling and wiggling there

because of the surrounding soup of molecules,

Сіздерге көрінуі үшін бұл қоршауды

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

алып тастадым. ДНК-ның ені шамамен

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

2 нанометр.

Сіздердің әрбір жасушаңызда ДНК-ның

But in each one of your cells,

әр тізбегінің ұзындығы 30-40 миллион нанометрді құрайды.

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,

ДНК-ның құрылысын сақтап, генетикалық кодқа кіру жолын реттеп

отыру үшін бұл ДНК тізбегі күлгін түспен

it's wrapped around these purple proteins --

белгіленген протеиндермен оранып алады.

or I've labeled them purple here.

Сонымен, ол байлаулы және ораулы тұр.

It's packaged up and bundled up.

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

Мынаның бәрі-ДНК-ның бір тізбегінің көрінісі.

This huge package of DNA is called a chromosome.

Ал мына үлкен ДНК қаптамасы хромосома деп аталады.

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

Хромосомаларға бір минуттан кейін ораламыз.

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

Нюклеус

out through a nuclear pore,

деп аталатын

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

ядро тесіктерін

called the nucleus.

үлкейтейін.

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

Бір семестр бойы өтілетін

тақырыпты 7 минутта қысқаша айтып үлгеруім керек.

and I've got seven minutes,

Cол сабақтардың бәрін бүгін өтсек болмай ма?

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

"Жоқ",- дейді маған.

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

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

Тірі жасушаның микроскоптағы көрінісі.

Жаймен түсірілгендіктен, осы қозғалыстарды көріп отырсыз.

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

Ядроның қаптамасы жарылды.

The nuclear envelope breaks down.

Енді хромосомаларға назар аударайық.

These sausage-shaped things are the chromosomes,

and we'll focus on them.

Олар екі қызыл нүктеде

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

шоғырланған қозғалыстан өтпекші.

Жасуша бөлініп шығуға дайын екенін

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

сезгенде хромосоманы екіге айырады.

One set of DNA goes to one side,

ДНК-ның бір тобы бірінші хромосомаға өтсе,

the other side gets the other set of DNA --

екіншісіне оның көшірмесі

identical copies of DNA.

тиесілі болады.

And then the cell splits down the middle.

Содан соң жасуша ортасынан бөлінеді.

And again, you have billions of cells undergoing this process

Тағы да қайталаймын.Дәл қазір

осы процесстен миллиардтаған жасушаларымыз өтіп жатыр.

right now inside of you.

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

Енді қазір хромосомаларға

and look at its structure and describe it.

жақынырақ тоқталамыз.

Біз өзгерісті кезеңді бақылап отырмыз.

So again, here we are at that equator moment.

Хромосомалар сапта жиналып тұр.

The chromosomes line up.

And if we isolate just one chromosome,

Бір хромосоманы жеке шығарып алып,

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

оның құрылысына қарап көрейік.

Зерттеу барысында қазіргі таңда анықталған молекулалардың

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

ең үлкен құрылыстарының бірін экран көрсетіп тұр.

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

Мынау - бір хромосома.

So this is a single chromosome.

Әр хромосомада ДНК-ның екі тізбегі орналасқан.

And you have two strands of DNA in each chromosome.

One is bundled up into one sausage.

Екеуі де әр хромосоманың

The other strand is bundled up into the other sausage.

таяқшаларында оралынып тұр.

Мұртқа ұқсап тұрған мына екеуі -

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

жасушаның қозғалмалы төменгі қабаты.

are the dynamic scaffolding of the cell.

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

Олар микротаяқшалар деп аталады

Қызыл түсті аймаққа назар аударыңыз,

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

Бұл хромосома мен

and it's the interface between the dynamic scaffolding

жасушаның төменгі қабатының арасы.

and the chromosomes.

It is obviously central to the movement of the chromosomes.

Хромосомалардың қозғалысы үшін бұл өте маңызды жер.

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

Шынымды айтсам,қозғалыстың неден пайда болып жатқанын біз білмейміз.

Кинетохор деп аталатын осы қозғалысты

We've been studying this thing they call the kinetochore

бір ғасыр бойы зерттей келе,

for over a hundred years with intense study,

ішінде не болып жатқанын енді түсініп келе жатырмыз.

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

Кинетохор мыңдаған протеиндерден тұратын

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

200 түрлі-түрлі протеиндерден тұрады.

thousands of proteins in total.

It is a signal broadcasting system.

Бұл - хабар таратушы жүйе.

It broadcasts through chemical signals,

Осы жүйе

химиялық сигналдар арқылы

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

when it feels that everything is aligned and ready to go

хромосомалардың бөлінуіне дайын екенін

for the separation of the chromosomes.

басқа элементтерге белгі береді.

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

Және де осы жүйе үлкейіп-кішірейіп жатқан

микротаяқшылармен біріге алады.

It's involved with the growing of the microtubules,

Ол сенсорлық жүйенің де қызметін атқарады.

and it's able to transiently couple onto them.

Сөйтіп жасушаның қашан

It's also an attention-sensing system.

бөлінуге дайын екенін және әр хромосоманың

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

дұрыс орналасып-орналаспағанын сезеді.

when the chromosome is correctly positioned.

Мына жерде түсі жасылға өзгеруде,

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

себебі бәрі өз қалпына келе жатыр.

Қараңыздар,мына жерде бір бөлшегі

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

әзірше қызыл болып тұр.

that's still remaining red.

Ол микротаяқшалар бойымен

And it's walked away down the microtubules.

хабар таратушы жүйеге тоқтау сигналын жіберіп бара жатыр.

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

Міне,ол кетіп қалды.

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

Бұл молекулалық сағат механизмі.

It's molecular clockwork.

This is how you work at the molecular scale.

Молекулалық деңгейде сіздер осылайша жұмыс жасайсыздар.

So with a little bit of molecular eye candy,

Ал мына молекулалық әлемнің әдемі бөліктері-кинезиндер,

(Laughter)

Мына жерде олар қызғылт сары түсті.

we've got kinesins, the orange ones.

They're little molecular courier molecules walking one way.

Кинезин-бір бағытта қозғалатын кішкентай молекулалық курьер.

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

Ал мына динеин хабар таситын жүйені өздерімен алып жүреді.

And they've got their long legs

Олардың ұзын аяқтары тосқауылдарды аттап өтуге арналған.

so they can step around obstacles and so on.

Бұның бәрі нақты есеппен

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

жасалынған көрініс.

Басқалай сіздерге көрсете алмаймыз.

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,

Адамның ойлау қабілеті

шектеулі екенін біле тұра,

осындай нәрселердің қалай

is mind-blowing.

Discovering this stuff

әрекет етіп жатқанын үйрене алуымыз

is certainly a pleasurable incentive to work in science.

таңқаларлық жағдай әрі ғылыми зерттеу

жүргізуге хошыңды ашады.

But most medical researchers --

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

Осындай құбылыстарды танып білуіміз,

ақырын болса да,

which are to eradicate disease, to eliminate the suffering

түрлі аурулардан пайда болатын

қайғы-қасіреттерден арылту, адамдарды кедейліктен шығару

and the misery that disease causes

сияқты үлкен мақсаттарға жетелейді.

and to lift people out of poverty.

Рахмет.

Thank you.

(Applause)

(Қол соғу)