Animations of unseeable biology | Drew Berry | TED

Vertaald door: Rik Delaet Nagekeken door: Els De Keyser

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

Wat ik jullie ga laten zien,

zijn de verbazingwekkende moleculaire machines

that create the living fabric of your body.

die het levende weefsel van je lichaam creëren.

Now molecules are really, really tiny.

Nu zijn moleculen heel, heel klein.

En met klein

And by tiny, I mean really.

bedoel ik heel klein.

They're smaller than a wavelength of light,

Ze zijn kleiner dan de golflengte van licht,

so we have no way to directly observe them.

dus kunnen we ze niet direct waarnemen.

Maar door de wetenschap hebben we een redelijk goed idee

But through science, we do have a fairly good idea

van wat er aan de hand is op moleculaire schaal.

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

We kunnen praten over moleculen,

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.

maar we hebben geen directe manier om moleculen te laten zien.

Een manier om dit op te lossen, is tekeningen maken.

One way around this is to draw pictures.

And this idea is actually nothing new.

Dat doen we al langer.

Scientists have always created pictures

Wetenschappers hebben altijd al gebruik gemaakt van tekeningen

als onderdeel van hun denk- en ontdekkingsproces.

as part of their thinking and discovery process.

Ze tekenen wat ze waarnemen met hun ogen,

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

through technology like telescopes and microscopes,

met behulp van technologie, zoals telescopen en microscopen,

en ook hoe ze het zich voorstellen.

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

I picked two well-known examples,

Ik neem twee bekende voorbeelden,

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

zeer bekend omdat ze wetenschap weergeven door middel van kunst.

Ik begin met Galileo,

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

die 's werelds eerste telescoop bouwde

om naar de maan te kijken.

to look at the Moon.

And he transformed our understanding of the Moon.

Hij veranderde ons begrip van de maan.

The perception in the 17th century

In de perceptie van de 17e eeuw

was the Moon was a perfect heavenly sphere.

was de maan een perfecte hemelse sfeer.

But what Galileo saw was a rocky, barren world,

Maar Galilei zag een rotsachtige, dorre wereld,

which he expressed through his watercolor painting.

wat hij weergaf in zijn aquarel.

Another scientist with very big ideas,

Een andere wetenschapper met zeer grote ideeën

is de superster van de biologie, Charles Darwin.

the superstar of biology is Charles Darwin.

Met deze beroemde vermelding in zijn notitieboekje

And with this famous entry in his notebook,

begint hij in de linkerbovenhoek met "Ik denk"

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

en dan schetst hij de eerste boom van het leven.

and then sketches out the first tree of life,

which is his perception of how all the species,

Dat is zijn idee

van hoe alle soorten, alle levende wezens op aarde

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

verbonden zijn door evolutionaire geschiedenis:

the origin of species through natural selection

het ontstaan van soorten door natuurlijke selectie

and divergence from an ancestral population.

en divergentie vanuit een voorouderlijke populatie.

Even as a scientist,

Zelfs als wetenschapper

I used to go to lectures by molecular biologists

vond ik vaak lezingen door moleculaire biologen

volledig onbegrijpelijk

and find them completely incomprehensible,

with all the fancy technical language and jargon

door de rare technische taal en jargon

waarmee ze hun werk beschreven.

that they would use in describing their work,

Totdat ik de kunstwerken van David Goodsell tegenkwam.

until I encountered the artworks of David Goodsell,

Hij is moleculair bioloog aan het Scripps Instituut.

who is a molecular biologist at the Scripps Institute.

Al zijn beelden

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

zijn nauwkeurig en op schaal.

And his work illuminated for me

Zijn werk toont me

what the molecular world inside us is like.

hoe de moleculaire wereld in ons eruit ziet.

Dit is een doorsnede door bloed.

So this is a transection through blood.

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

In de linkerbovenhoek zie je dat geelgroene gebied.

Dat stelt de vloeistoffen van het bloed, vooral water dus, voor,

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

maar ook antilichamen, suikers,

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

hormonen, dat soort dingen.

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

Het rode gebied is een doorsnede door een rode bloedcel.

And those red molecules are hemoglobin.

Die rode moleculen zijn hemoglobine.

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

Ze zijn echt rood en geven het bloed zijn kleur.

Hemoglobine werkt als een moleculaire spons

And hemoglobin acts as a molecular sponge

om de zuurstof in je longen op te nemen

to soak up the oxygen in your lungs

en mee te nemen naar andere delen van je lichaam.

and then carry it to other parts of the body.

Dit beeld inspireerde me vele jaren geleden.

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

and I wondered whether we could use computer graphics

Ik vroeg me af of we met computerbeeldvorming

de moleculaire wereld konden voorstellen.

to represent the molecular world.

Hoe zou het eruit zien?

What would it look like?

And that's how I really began.

Zo begon ik eraan. Hier komt het.

So let's begin.

This is DNA in its classic double helix form.

Dit is DNA in zijn klassieke dubbele-helixvorm.

Het komt van röntgenkristallografie,

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

dus is het een nauwkeurig model van DNA.

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

Als we de krul uit de dubbele helix halen en de twee strengen losmaken,

zie je die dingen die lijken op tanden.

you see these things that look like teeth.

Dat zijn de letters van de genetische code,

Those are the letters of genetic code,

de 25.000 genen die in je DNA geschreven staan.

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

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

Dat is wat ze meestal

de genetische code noemen, waar ze het meestal over hebben.

this is what they're talking about.

Maar ik wil praten over een ander aspect van DNA-wetenschap,

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

namelijk de fysieke aard van DNA.

and that is the physical nature of DNA.

Het zijn twee strengen die in tegengestelde richting lopen

It's these two strands that run in opposite directions

for reasons I can't go into right now.

om redenen waar ik nu niet kan op ingaan.

But they physically run in opposite directions,

Maar ze lopen fysiek in tegengestelde richting,

met als gevolg een aantal complicaties voor je levende cellen.

which creates a number of complications for your living cells,

Vooral dan

as you're about to see,

wanneer DNA wordt gekopieerd.

most particularly when DNA is being copied.

And so what I'm about to show you

Ik ga jullie nu

is an accurate representation of the actual DNA replication machine

een nauwkeurige weergave tonen

van de werkelijke DNA-replicatiemachine die aan het werk is in je lichaam,

that's occurring right now inside your body,

op zijn minst in biologie van 2002.

at least 2002 biology.

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

DNA komt van de linkerkant de productielijn binnen.

and it hits this collection, these miniature biochemical machines,

Dan trekt een verzameling biochemische miniatuurmachines

de DNA-strengen uit elkaar en maakt er een exacte kopie van.

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

DNA komt

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

een blauwe, donutvormige structuur binnen

and it's ripped apart into its two strands.

en wordt uit elkaar gescheurd in twee strengen.

Een streng kan direct worden gekopieerd.

One strand can be copied directly,

Je ziet deze dingen er hier onderaan uitkomen.

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

Maar voor de andere streng liggen de zaken niet zo eenvoudig

But things aren't so simple for the other strand

omdat ze achterwaarts moet worden gekopieerd.

because it must be copied backwards.

Ze wordt herhaaldelijk in lussen gegooid

So it's thrown out repeatedly in these loops

en sectie per sectie gekopieerd

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

om twee nieuwe DNA-moleculen te creëren.

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

Miljarden van deze machines

zijn op dit moment in jou aan het werk en

copying your DNA with exquisite fidelity.

kopiëren je DNA met grote getrouwheid.

Het is een accurate weergave

It's an accurate representation,

op ongeveer de juiste snelheid voor wat er in je gebeurt.

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

Foutcorrectie en een heleboel andere dingen heb ik weggelaten.

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

(Laughter)

Dit is werk van een aantal jaren geleden.

This was work from a number of years ago--

Dank je.

Thank you.

Dit is werk van een aantal jaar geleden,

(Applause)

This is work from a number of years ago,

maar wat nu komt is heet van de naald.

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

it's updated technology.

We beginnen weer met DNA.

So again, we begin with DNA.

Het zit te wriemelen door de omringende soep van moleculen

And it's jiggling and wiggling there

because of the surrounding soup of molecules,

die ik heb weggelaten, zodat jullie wat kunnen zien.

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

DNA is ongeveer twee nanometer breed,

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

echt heel klein.

Maar in elk van je cellen

But in each one of your cells,

is elke DNA-streng ongeveer 30 tot 40 miljoen nanometer lang.

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,

Om het DNA georganiseerd te houden en de toegang tot de genetische code te regelen,

zit het rond paarse eiwitten gewonden -

it's wrapped around these purple proteins --

of liever gezegd heb ik ze hier paars gelabeld.

or I've labeled them purple here.

Het is verpakt en gebundeld.

It's packaged up and bundled up.

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

Alles in het gezichtsveld wordt ingenomen door één enkele DNA-streng.

This huge package of DNA is called a chromosome.

Dit enorme DNA-pakket heet een chromosoom.

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

Daar komen we dadelijk op terug.

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

We trekken terug, zoomen uit

out through a nuclear pore,

door een porie van de celkern.

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

Dat is de toegangspoort tot het afgescheiden gedeelte waar alle DNA in zit,

called the nucleus.

namelijk de celkern.

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

Dit gezichtsveld omvat

een semester biologie en ik heb zeven minuten.

and I've got seven minutes,

Gaat dat vandaag nog lukken?

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

"Nee", krijg ik te horen, "Nee."

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

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

Zo ziet een levende cel er uit onder een lichtmicroscoop.

Het werd onder time-lapse gefilmd, daarom kan je het zien bewegen.

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

De kernomhulling verdwijnt.

The nuclear envelope breaks down.

Deze worstvormige dingen zijn de chromosomen. Daarop zullen we ons focussen.

These sausage-shaped things are the chromosomes,

and we'll focus on them.

Ze ondergaan een zeer opvallende beweging

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

gericht op kleine rode vlekjes.

Wanneer de cel zich klaar voelt om te gaan,

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

worden de chromosomen van elkaar gescheurd.

One set of DNA goes to one side,

Een set DNA gaat naar de ene kant,

the other side gets the other set of DNA --

de andere kant krijgt de andere set DNA -

identical copies of DNA.

identieke kopieën van DNA.

And then the cell splits down the middle.

Dan splitst de cel in het midden.

And again, you have billions of cells undergoing this process

Nogmaals, op dit moment ondergaan miljarden cellen

dit proces nu in je.

right now inside of you.

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

Nu gaan we even terugspoelen, ons richten op de chromosomen,

and look at its structure and describe it.

kijken naar de structuur en die beschrijven.

Hier vormt zich de 'evenaar'.

So again, here we are at that equator moment.

De chromosomen stellen zich op.

The chromosomes line up.

And if we isolate just one chromosome,

We zonderen een chromosoom af,

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

trekken het eruit en werpen een blik op de structuur.

Dit is een van de grootste moleculaire structuren die je kan hebben,

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

voor zover wij dat tot nu toe in ons ontdekt hebben.

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

Dit is één chromosoom.

So this is a single chromosome.

Je hebt twee DNA-strengen per chromosoom.

And you have two strands of DNA in each chromosome.

One is bundled up into one sausage.

Een daarvan is opgewonden tot een worstje,

The other strand is bundled up into the other sausage.

de andere streng tot een ander worstje.

De fijne draden die er aan beide kanten uitsteken,

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

zijn de dynamische steigers van de cel.

are the dynamic scaffolding of the cell.

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

Ze heten mircrotubuli. Die naam is niet belangrijk.

Maar kijk naar het gebied dat ik hier rood heb gemerkt.

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

Het is de schakel

and it's the interface between the dynamic scaffolding

tussen de dynamische steigers en de chromosomen.

and the chromosomes.

It is obviously central to the movement of the chromosomes.

Het speelt duidelijk een centrale rol bij de beweging van de chromosomen.

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

We hebben eigenlijk geen idee hoe die beweging ontstaat.

We bestuderen deze kinetische boog

We've been studying this thing they call the kinetochore

nu al meer dan honderd jaar intens

for over a hundred years with intense study,

en we staan nog maar aan het begin van het begrijpen ervan.

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

Hij is samengesteld uit ongeveer 200 verschillende soorten eiwitten,

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

duizenden eiwitten in totaal.

thousands of proteins in total.

It is a signal broadcasting system.

Hij geeft signalen af.

It broadcasts through chemical signals,

Via chemische signalen

vertelt hij de rest van de cel wanneer hij klaar is,

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

when it feels that everything is aligned and ready to go

wanneer hij voelt dat alles is uitgelijnd en klaar om te gaan

for the separation of the chromosomes.

voor het scheiden van de chromosomen.

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

Hij is in staat om te koppelen aan de groeiende en krimpende microtubuli.

Hij is betrokken bij de aanmaak van de microtubuli

It's involved with the growing of the microtubules,

en hij kan er tijdelijk mee koppelen.

and it's able to transiently couple onto them.

Het is ook een systeem dat reageert op een situatie.

It's also an attention-sensing system.

Het is in staat om te voelen wanneer de cel klaar is,

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

wanneer het chromosoom correct is geplaatst.

when the chromosome is correctly positioned.

Hier wordt het groen

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

omdat het voelt dat alles klaar is.

Maar kijk: een klein laatste stukje

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

blijft rood.

that's still remaining red.

Het wandelt weg langs de microtubuli.

And it's walked away down the microtubules.

Doordat het signaal-omroepsysteem het stopsignaal uitzendt.

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

Daar gaat het. Zo mechanisch gaat dat.

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

Het is een moleculaire klok.

It's molecular clockwork.

This is how you work at the molecular scale.

Zo gaat dat op moleculaire schaal.

So with a little bit of molecular eye candy,

Nog wat leuke moleculaire dingen

(Laughter)

zijn de kinesinen, die oranje dingen.

we've got kinesins, the orange ones.

They're little molecular courier molecules walking one way.

Het zijn kleine moleculaire koeriermoleculen die één kant uitlopen.

Hier zijn dyneïnen. Ze verzorgen dat omroepsysteem.

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

Met hun lange 'benen' kunnen ze over obstakels heenstappen enzovoort.

And they've got their long legs

so they can step around obstacles and so on.

Nogmaals, dit is allemaal gestoeld

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

op wetenschappelijk onderzoek.

Het probleem is dat we het jullie niet op een andere manier kunnen laten zien.

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,

Verkennen aan de grens van de wetenschap,

aan de grens van het menselijk begrip

is verbluffend.

is mind-blowing.

Discovering this stuff

Het ontdekken van deze dingen

is certainly a pleasurable incentive to work in science.

is zeker een aangename prikkel om wetenschappelijk werk te doen.

Maar voor de meeste medische onderzoekers is

But most medical researchers --

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

het ontdekken van deze dingen

gewoon een stap op weg naar de grote doelen:

which are to eradicate disease, to eliminate the suffering

ziektes uitroeien,

lijden en ellende veroorzaakt door ziekte uitroeien

and the misery that disease causes

en mensen uit de armoede krijgen.

and to lift people out of poverty.

Dank je.

Thank you.

(Applause)

(Applaus)