Animations of unseeable biology | Drew Berry | TED

Translator: Aija Dimanta Reviewer: Kristaps Kadiķis

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

Es jums paradīšu

pārsteidzošās molekulārās mašīnas,

that create the living fabric of your body.

kas veido jūsu ķermeņa dzīvo materiālu.

Now molecules are really, really tiny.

Molekulas ir ļoti, ļoti sīkas.

Ar „sīkas”

And by tiny, I mean really.

es domāju patiešām sīkas.

They're smaller than a wavelength of light,

Tās ir mazākas nekā gaismas vilņa garums,

so we have no way to directly observe them.

tādēļ mums nav veidu, kā tās tieši novērot.

Tomēr, izmantojot zinātni, mums ir visai labs priekšstats

But through science, we do have a fairly good idea

par to, kas notiek molekulārā mērogā.

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

Tādēļ mēs varam pastāstīt par molekulām,

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.

taču mums nav tiešu veidu, kā parādīt molekulas.

Viens veids, kā to risināt, ir zīmēt attēlus.

One way around this is to draw pictures.

And this idea is actually nothing new.

Šī doma nav nekāds jaunums.

Scientists have always created pictures

Zinātnieki vienmēr ir radījuši attēlus,

kas ir daļa no domāšanas un atklāšanas procesa.

as part of their thinking and discovery process.

Viņi attēlo to, ko redz savām acīm,

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

through technology like telescopes and microscopes,

izmantojot tādu tehnoloģiju kā teleskops vai mikroskops,

kā arī to, ko viņi iztēlojas galvā.

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

I picked two well-known examples,

Izvēlējos divus labi pazīstamus piemērus,

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

jo tie ir ļoti plaši zināmi veidi, kā zinātne parādīta ar mākslas palīdzību.

Sākšu ar Galileo,

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

kurš izmantoja pirmo teleskopu pasaulē,

lai skatītos uz Mēnesi.

to look at the Moon.

And he transformed our understanding of the Moon.

Viņš mainīja mūsu priekšstatu par Mēnesi.

The perception in the 17th century

17. gs. pastāvēja uzskats,

was the Moon was a perfect heavenly sphere.

ka Mēness ir ideāla debesu lode.

But what Galileo saw was a rocky, barren world,

Tomēr Galileo ieraudzīja akmeņainu un neauglīgu pasauli,

which he expressed through his watercolor painting.

ko viņš arī attēloja savos akvareļa gleznojumos.

Another scientist with very big ideas,

Cits zinātnieks ar ļoti lielām idejām,

bioloģijas superzvaigzne — Čārlzs Darvins.

the superstar of biology is Charles Darwin.

Slaveno ierakstu piezīmju grāmatiņā

And with this famous entry in his notebook,

viņš sāka ar „man šķiet” augšējā kreisajā stūrī

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

un tad ieskicēja pirmo dzīvības koku,

and then sketches out the first tree of life,

which is his perception of how all the species,

kas ir viņa uzskats

par to, kā visas sugas, visas dzīvās būtnes uz Zemes

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

sasaista evolucionārā vēsture —

the origin of species through natural selection

sugu izcelšanās, pamatojoties uz dabisko izlasi,

and divergence from an ancestral population.

un atdalīšanās no priekšteču populācijas.

Even as a scientist,

Pat kā zinātnieks

I used to go to lectures by molecular biologists

es mēdzu apmeklēt molekulārbiologu lekcijas,

un man tās šķita pilnīgi nesaprotamas

and find them completely incomprehensible,

with all the fancy technical language and jargon

sarežģītās tehniskās valodas un žargona dēļ,

ko viņi izmantoja, aprakstot savu darbu,

that they would use in describing their work,

līdz iepazinos ar Deivida Gudsela,

until I encountered the artworks of David Goodsell,

Skripsas institūta molekulārbiologa, mākslas darbiem.

who is a molecular biologist at the Scripps Institute.

Viņa attēlos

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

viss ir precīzs un atbilstošs mērogam.

And his work illuminated for me

Viņa darbi man parādīja,

what the molecular world inside us is like.

kā izskatās molekulārā pasaule mūsos.

Lūk, asins šķērsgriezums.

So this is a transection through blood.

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

Augšējā kreisajā stūrī ir dzelteni zaļš laukums.

Šis dzelteni zaļais laukums ir asins šķidrums, ko lielākoties veido ūdens,

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

kā arī antivielām, cukuriem,

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

hormoniem un tamlīdzīgi.

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

Sarkanais apvidus ir iegriezums sarkanajā asins šūnā.

And those red molecules are hemoglobin.

Tās sarkanās molekulas ir hemoglobīns.

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

Tās patiešām ir sarkanas; tās mūsu asinīm dod sarkano krāsu.

Hemoglobīns darbojas kā molekulārs sūklis,

And hemoglobin acts as a molecular sponge

kas uzsūc skābekli no plaušām

to soak up the oxygen in your lungs

un tad to pārnes uz citām ķermeņa daļām.

and then carry it to other parts of the body.

Pirms daudziem gadiem mani ārkārtīgi iedvesmoja šis attēls,

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

and I wondered whether we could use computer graphics

un es vēlējos uzzināt, vai varam izmantot datorgrafiku

molekulārās pasaules attēlošanai.

to represent the molecular world.

Kā tā izskatītos?

What would it look like?

And that's how I really began.

Tā es arī patiešām visu sāku. Tad nu sāksim.

So let's begin.

This is DNA in its classic double helix form.

Lūk, DNS klasiskajā dubulspirāles formā.

Tā iegūta, izmantojot rentgena kristalogrāfiju,

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

tādēļ ir precīzs DNS modelis.

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

Ja attinam dubultspirāli un kā ar rāvējslēdzēju atvelkam šos divus pavedienus,

tad varam redzēt šādu attēlu, kas izskatās kā zobi.

you see these things that look like teeth.

Tie ir ģenētiskā koda burti;

Those are the letters of genetic code,

25000 gēni, kas ierakstīti jūsu DNS.

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

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

Par to parasti runā.

Ģenētiskais kods — tieši par to parasti runā.

this is what they're talking about.

Tomēr vēlos runāt par citu DNS zinātnes aspektu,

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

un tā ir DNS fiziskā daba.

and that is the physical nature of DNA.

Tās ir šīs divas ķēdes, kas stiepjas pretējos virzienos viena otrai,

It's these two strands that run in opposite directions

for reasons I can't go into right now.

kam par pamatu ir iemesli, kuros neiedziļināšos.

But they physically run in opposite directions,

Tomēr tās fiziski stiepjas pretējos virzienos,

kas rada vairākus sarežģījumus dzīvām šūnām,

which creates a number of complications for your living cells,

kā tūlīt redzēsiet,

as you're about to see,

jo sevišķi tad, kad DNS kopē.

most particularly when DNA is being copied.

And so what I'm about to show you

Es jums parādīšu

is an accurate representation of the actual DNA replication machine

precīzu attēlojumu

DNS replikācijas mašīnai, kas pašlaik darbojas jūsu ķermenī;

that's occurring right now inside your body,

tā ir vismaz 2002. gada bioloģija.

at least 2002 biology.

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

DNS ieiet ražošanas līnijā no kreisās puses,

and it hits this collection, these miniature biochemical machines,

tā saskaras ar šiem sakopojumiem, miniatūrām bioķīmijas mašīnām,

kas atplēš DNS pavedienu un rada precīzu kopiju.

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

DNS ienāk

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

un atduras pret šo zilo, virtuļveidīgo struktūru,

and it's ripped apart into its two strands.

un to atplēš divos pavedienos.

Vienu pavedienu iespējams kopēt tieši,

One strand can be copied directly,

un kā redzat, tos attin tur apakšā.

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

Tomēr ar otru pavedienu viss nav tik vienkārši,

But things aren't so simple for the other strand

jo tas ir jākopē atmuguriski.

because it must be copied backwards.

Tādēļ to atkārtoti izmet šādās cilpās

So it's thrown out repeatedly in these loops

un kopē pa vienam fragmentam,

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

radot divas jaunas DNS molekulas.

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

Jums ir miljardiem šādu mašīnu,

kas pašlaik jūsos strādā, kas

copying your DNA with exquisite fidelity.

kopē DNS ar ārkārtīgu precizitāti.

Tas ir precīzs atspoguļojums,

It's an accurate representation,

un principā notiek atbilstoši tam ātrumam, kāds notiek jūsos.

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

Esmu izlaidis kļūdu labošanu un vēl šo to.

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

(Laughter)

Šis darbs tika radīts pirms vairākiem gadiem.

This was work from a number of years ago--

Paldies.

Thank you.

Šis darbs tika radīts pirms vairākiem gadiem,

(Applause)

This is work from a number of years ago,

taču nu es jums parādīšu jaunāko zinātni, jaunāko tehnoloģiju.

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

it's updated technology.

Tādēļ atkal sāksim ar DNS.

So again, we begin with DNA.

Tā tur līgojas un grīļojas, jo to ietver molekulu zupa,

And it's jiggling and wiggling there

because of the surrounding soup of molecules,

ko esmu noņēmis, lai būtu iespējams kaut ko redzēt.

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

DNS ir aptuveni divus nanometrus plata,

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

kas ir ļoti maz.

Tomēr katrā no jūsu šūnām

But in each one of your cells,

DNS pavediens ir aptuveni 30 līdz 40 miljonus nanometru garš.

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,

Lai DNS būtu organizēta un tiktu regulēta pieeja ģenētiskajam kodam,

to ietver šīs purpursarkanās olbaltumvielas,

it's wrapped around these purple proteins --

esmu šeit tās iezīmējis purpursarkanas.

or I've labeled them purple here.

Tā ir iesaiņota un satīta.

It's packaged up and bundled up.

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

Viss šajā redzeslaukā ir viens DNS pavediens.

This huge package of DNA is called a chromosome.

Tas ir milzīgs DNS kopojums, ko sauc par hromosomu.

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

Pēc mirkļa atgriezīsimies pie hromosomām.

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

Atvirzām, attālinām

out through a nuclear pore,

ārpus kodola poras,

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

kas ir vārti šim nodalījumam, kas ietver visu DNS,

called the nucleus.

ko sauc par kodolu.

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

Viss redzamais

ir aptuveni viena semestra bioloģijas materiāls, un man ir septiņas minūtes.

and I've got seven minutes,

Tātad mēs nevarēsim šodien visu paspēt?

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

Nē, man saka: „Nē.”

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

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

Šādi izskatās dzīva šūna gaismas mikroskopā.

Tā nofilmēta paātrinājumā; tādēļ varat redzēt, kā tā kustas.

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

Kodola apvalks sadalās.

The nuclear envelope breaks down.

Šie cīsiņiem līdzīgie veidojumi ir hromosomas; mēs pievērsīsimies tām.

These sausage-shaped things are the chromosomes,

and we'll focus on them.

Tās veic šo pārsteidzošo kustību,

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

kuras centrā ir šie sarkanie punktiņi.

Kad šūna jūtas gatava,

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

tā atplēš hromosomu.

One set of DNA goes to one side,

Viens DNS komplekts pārvietojas uz vienu pusi,

the other side gets the other set of DNA --

otrā pusē nonāk otrs DNS komplekts —

identical copies of DNA.

identiskas DNS kopijas.

And then the cell splits down the middle.

Tad šūna sadalās uz pusēm.

And again, you have billions of cells undergoing this process

Vēlreiz atgādinu, ka jums ir miljardiem šūnu,

ar kurām šis process pašlaik jūsos noris.

right now inside of you.

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

Nu dosimies atpakaļ un pievērsīsimies hromosomām,

and look at its structure and describe it.

apskatīsim tās uzbūvi un aprakstīsim to.

Norādīšu, ka pašlaik hromosomas atrodas vidū.

So again, here we are at that equator moment.

Hromosomas sastājas rindā.

The chromosomes line up.

And if we isolate just one chromosome,

Ja izolējam tikai vienu hromosomu,

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

izvilksim to un apskatīsim tās uzbūvi.

Šī ir viena no lielākajām jūsos esošajām molekulārajām struktūrām,

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

vismaz no līdz šim atklātajām.

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

Lūk, atsevišķa hromosoma.

So this is a single chromosome.

Jums ir divi DNS pavedieni katrā hromosomā.

And you have two strands of DNA in each chromosome.

One is bundled up into one sausage.

Viens ir satīts vienā cīsiņā.

The other strand is bundled up into the other sausage.

Otrs pavediens ir satīts otrā cīsiņā.

Šie te, kas izskatās pēc ūsām, kas atrodas katrā pusē,

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

ir dinamiskas šūnas sastatnes.

are the dynamic scaffolding of the cell.

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

Tās sauc par mikrocaurulītēm. Nosaukums nav tik svarīgs.

Pievērsīsimies šim sarkanajam apvidum, esmu to iezīmējis sarkanu —

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

tā ir saskarne

and it's the interface between the dynamic scaffolding

starp dinamiskajām sastatnēm un hromosomām.

and the chromosomes.

It is obviously central to the movement of the chromosomes.

Tai acīmredzami ir liela nozīme hromosomu kustībā.

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

Mums nav ne jausmas, kā tā panāk šādu kustību.

Pētām šo lietu, ko sauc par kinetohoru,

We've been studying this thing they call the kinetochore

vairāk nekā simts gadu, veicot intensīvus pētījumus,

for over a hundred years with intense study,

un tikai sākam atklāt tā nozīmi.

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

To veido aptuveni 200 atšķirīgu olbaltumvielu veidi;

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

kopumā tūkstošiem olbaltumvielu.

thousands of proteins in total.

It is a signal broadcasting system.

Tā ir signālu pārraides sistēma.

It broadcasts through chemical signals,

Tā pārraida, izmantojot ķīmiskus signālus,

ziņojot atlikušajai šūnas daļai, kad tā ir gatava,

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

when it feels that everything is aligned and ready to go

kad jūt, ka viss ir pareizi sastājies un gatavs

for the separation of the chromosomes.

hromosomu atdalīšanai.

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

Tas spēj pieķerties augošajām un sarūkošajām mikrocaurulītēm.

Tas ir iesaistīts mikrocaurulīšu augšanā

It's involved with the growing of the microtubules,

un spēj ar tām īslaicīgi savienoties.

and it's able to transiently couple onto them.

Tā ir arī uzmanību sajūtoša sistēma.

It's also an attention-sensing system.

Tā spēj sajust, kad šūna ir gatava,

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

kad hromosoma ir pareizi novietota.

when the chromosome is correctly positioned.

Šeit tā kļūst zaļa,

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

jo jūt, ka viss ir kārtībā.

Redzēsit, ka ir tikai viena pēdējā daļiņa,

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

kas joprojām ir sarkana.

that's still remaining red.

Tad to aiznes projām pa mikrocaurulītēm.

And it's walked away down the microtubules.

Tā ir signālu pārraides sistēma, kas izsūta stopsignālu.

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

To aiznes projām. Ar to gribu teikt, ka tas ir tik mehāniski.

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

Kā molekulārs pulksteņa mehānisms.

It's molecular clockwork.

This is how you work at the molecular scale.

Tā jūs darbojaties molekulārā mērogā.

So with a little bit of molecular eye candy,

Nedaudz molekulāra bauda acīm,

(Laughter)

mums ir kinezīni, kas ir tie oranžie.

we've got kinesins, the orange ones.

They're little molecular courier molecules walking one way.

Tās ir mazas molekulāras kurjera molekulas, kas dodas vienā virzienā.

Lūk, dineīni. Tie nes šo pārraides sistēmu.

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

Tiem ir garas kājas, lai varētu pārkāpt šķēršļiem un tamlīdzīgi.

And they've got their long legs

so they can step around obstacles and so on.

Atkārtošu vēlreiz, tas viss ir veidots

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

zinātniski precīzi.

Problēma ir, ka nekā citādāk jums to nevaram parādīt.

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,

Pētot jaunas zinātnes robežas,

veidot jaunu cilvēces priekšstatu

ir prātam neaptverami.

is mind-blowing.

Discovering this stuff

Šādu lietu atklāšana

is certainly a pleasurable incentive to work in science.

noteikti ir patīkams mudinājums nodarboties ar zinātni.

Tomēr lielākā daļa medicīnas zinātnieku;

But most medical researchers --

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

šo lietu atklāšana

ir tikai soļi ceļā uz lielajiem mērķiem,

which are to eradicate disease, to eliminate the suffering

kas ir: slimību likvidēšana,

slimību radīto ciešanu un posta novēršana

and the misery that disease causes

un nabadzības izskaušana.

and to lift people out of poverty.

Paldies.

Thank you.

(Applause)

(Aplausi)