The wonders of the molecular world, animated | Janet Iwasa

Translator: Stefan Mitikj Reviewer: Mimi Vojnovska

I live in Utah,

Живеам во Јута,

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

место познато по тоа што има едни од најчудесните

natural landscapes on this planet.

природни пејзажи на планетава.

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

Лесно е да се изненадите од овие прекрасни погледи,

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

и да бидете фасцинирани од овие формации што некогаш личат на вонземски.

As a scientist, I love observing the natural world.

Како научник, сакам да го истражувам природниот свет.

But as a cell biologist,

Но како биолог за клетки,

I'm much more interested in understanding the natural world

повеќе сум заинтересирана за сфаќање на природниот свет

at a much, much smaller scale.

во многу помал размер.

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

Јас сум молекуларен аниматор и работам со други истражувачи

to create visualizations of molecules that are so small,

да создадеме визуелизации на молекули толку мали,

they're essentially invisible.

што се речиси невидливи.

These molecules are smaller than the wavelength of light,

Овие молекули се помали од брановата должина на светлината,

which means that we can never see them directly,

што значи дека никогаш не ги гледаме директно,

even with the best light microscopes.

дури и со најдобрите светлечки микроскопи.

So how do I create visualizations of things

Па како создавам визуелизации на работи

that are so small we can't see them?

толку мали што не ги ни гледаме?

Scientists, like my collaborators,

Научниците, како моите соработници,

can spend their entire professional careers

може да ги поминат нивните цели кариери

working to understand one molecular process.

работејќи да разберат еден молекуларен процес.

To do this, they carry out a series of experiments

За да го направат ова, прават серија експерименти

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

и секој еден ни кажува мал дел од сложувалката.

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

Еден тип експеримент ни кажува за обликот на протеините

while another can tell us

додека друг ни кажува

about what other proteins it might interact with,

за тоа со кои други протеини може да реагира;

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

друг ни кажува каде се наоѓа во клетката,

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

Сите овие мали информации се користат за да се дојде до хипотеза,

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

приказна, всушност, за тоа како функционира молекулата.

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

Мојата задала е да ги претворам овие идеи во анимација.

This can be tricky,

Ова може да е незгодно,

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

затоа што изгледа како молекулите да прават луди нешта.

But these animations can be incredibly useful for researchers

Но овие анимации можат да бидат неверојатно корисни за истражувачите

to communicate their ideas of how these molecules work.

за да ги претстават идеите за тоа како овие молекули работат.

They can also allow us to see the molecular world

Исто така можат да ни дозволат да го видиме молекул-светот

through their eyes.

низ нивните очи.

I'd like to show you some animations,

Сакам да ви покажам неколку анимации,

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

кратка турнеја на тоа што јас мислам дека се природни чуда

of the molecular world.

на молекуларниот свет.

First off, this is an immune cell.

Прво, ова е имунолошка клетка.

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

Овие типови клетки треба да се движат низ телото

in order to find invaders like pathogenic bacteria.

за да најдат непријатели како патогени бактерии.

This movement is powered by one of my favorite proteins

Движењето е засилено со еден од моите омилени протеини

called actin,

што се вика актин,

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

кој е дел од она што го знаеме како цитоскелет.

Unlike our skeletons,

За разлика од нашите скелети,

actin filaments are constantly being built and taken apart.

филаментите на актин постојано се градат и рушат.

The actin cytoskeleton plays incredibly important roles in our cells.

Цитоскелетот актин игра неверојатно важни улоги во нашите клетки.

They allow them to change shape,

Им дозволуваат да сменат облик,

to move around, to adhere to surfaces

да се движат, да се спојат на површини,

and also to gobble up bacteria.

и да јадат бактерии.

Actin is also involved in a different kind of movement.

Актинот е вклучен и во различен тип на движење.

In our muscle cells, actin structures form these regular filaments

Во мускулните клетки, негови структури создаваат регуларни филаменти

that look kind of like fabric.

што наликуваат на материјал.

When our muscles contract, these filaments are pulled together

Кога мускулите се згрчуваат, овие филаменти се спојуваат

and they go back to their original position

и тие се враќаат во првобитната позиција

when our muscles relax.

кога мускулите се релаксираат.

Other parts of the cytoskeleton, in this case microtubules,

Други делови на цитоскелетот, како микротубулите,

are responsible for long-range transportation.

се одговорни за пренос на големи далечини.

They can be thought of as basically cellular highways

Може да се гледаат како клеточни патишта

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

што движат работи од еден дел на клетката до друг.

Unlike our roads, microtubules grow and shrink,

За разлика од патиштата, микротубулите растат и се собираат

appearing when they're needed

појавувајќи се кога се треба

and disappearing when their job is done.

и исчезнувајќи кога ја завршиле работата.

The molecular version of semitrucks

Молекуларната верзија на полу-камиони

are proteins aptly named motor proteins,

се протеини наречени мотор-протеини,

that can walk along microtubules,

што се движат низ микротубулите,

dragging sometimes huge cargoes,

носејќи некогаш голем товар,

like organelles, behind them.

како органели, зад нив.

This particular motor protein is known as dynein,

Овој мотор-протеин е познат како динеин,

and its known to be able to work together in groups

познат по тоа што работи во група

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

и речиси изгледа, барем за мене како кочија со коњи.

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

Гледате, клетката е ова неверојатно менувачко, динамично место

where things are constantly being built and disassembled.

каде работите константно се градат и рушат.

But some of these structures

Но, некои од овие структури

are harder to take apart than others, though.

се потешки да се одвојат од други.

And special forces need to be brought in

И посебни сили треба да се внесат

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

за да се осигура дека структурите се одвоени навремено.

That job is done in part by proteins like these.

Таа работа ја завршуваат протеини како овие.

These donut-shaped proteins,

Овие протеини како крофна,

of which there are many types in the cell,

од кои многу ги има во клетката,

all seem to act to rip apart structures

одвојуваат структури

by basically pulling individual proteins through a central hole.

влечејќи индивидуални протеини низ централна дупка.

When these kinds of proteins don't work properly,

Кога овие типови протеини не работат правилно,

the types of proteins that are supposed to get taken apart

типовите на протеини што треба да се одвојат

can sometimes stick together and aggregate

може да се залепат и соберат

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

и тоа може да предизвика лоши болести, како Алцхајмер.

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

Ајде сега да го видиме нуклеусот,

which houses our genome in the form of DNA.

што го вдомува нашиот геном во форма на ДНК.

In all of our cells,

Во сите наши клетки,

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

за нашата ДНК се грижат различен состав на протеини.

DNA is wound around proteins called histones,

ДНК е собрана околу протеини наречени хистони,

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

кои овозможуваат клетките да пакуваат големи количини ДНК во нуклеусот.

These machines are called chromatin remodelers,

Овие машини се викаат ремоделатори на хроматин,

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

и кога работат, всушност ја собираат ДНК

around these histones

околу овие хистони

and they allow new pieces of DNA to become exposed.

и овозможуваат нови делови на ДНК да се експонираат.

This DNA can then be recognized by other machinery.

Оваа ДНК потоа ја препознаваат други машини.

In this case, this large molecular machine

Во овој случај, оваа голема молекуларна машина

is looking for a segment of DNA

бара сегменти на ДНК

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

што кажува дека е на почетокот на генот.

Once it finds a segment,

Кога ќе најде сегмент,

it basically undergoes a series of shape changes

поминува низ серија на промени на обликот

which enables it to bring in other machinery

што овозможува да внесува нова машинерија

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

која наизменично го прави генот да се вклучи или транскрибира.

This has to be a very tightly regulated process,

Ова треба да е строго регулиран процес,

because turning on the wrong gene at the wrong time

затоа што вклучување на погрешен ген во погрешно време

can have disastrous consequences.

може да има катастрофални последици.

Scientists are now able to use protein machines

Научниците сега можат да користат протеински машини

to edit genomes.

за да уредуваат геноми.

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

Сигурна сум дека сите сте чуле за CRISPR.

CRISPR takes advantage of a protein known as Cas9,

CRISPR го искористува протеинот познат како Кас9,

which can be engineered to recognize and cut

што може да се конструира да препознае и сече

a very specific sequence of DNA.

специфична секвенца на ДНК.

In this example,

Во овој пример,

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

два Кас9 протеини се користат за да се извади проблематичен дел на ДНК,

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

Пример, дел на ген што може да развие болест.

Cellular machinery is then used

Тогаш се користи клеточна машинерија

to basically glue two ends of the DNA back together.

за да спои два краја на ДНК заедно.

As a molecular animator,

Како молекуларен аниматор,

one of my biggest challenges is visualizing uncertainty.

еден од најголемите предизвици ми е визуелизирање на несигурноста.

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

Сите анимации што ви ги покажав претставуваат хипотези,

how my collaborators think a process works,

за фунционирањето на процесот

based on the best information that they have.

базирани на најдобрите информации кои ги имаме.

But for a lot of molecular processes,

Но за многу молекуларни процеси,

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

сѐ уште сме во рани фази на разбирање на работите,

and there's a lot to learn.

и има многу да се учи.

The truth is

Вистината е

that these invisible molecular worlds are vast and largely unexplored.

дека овие невидливи молекуларни светови се огромни и нецелосно истражени.

To me, these molecular landscapes

За мене, овие молекуларни пејзажи

are just as exciting to explore as a natural world

се исто толку интересни за истражување како природниот свет

that's visible all around us.

видлив за сите нас.

Thank you.

Ви благодарам.

(Applause)

(аплауз)