Janet Iwasa: How animations can help scientists test a hypothesis

Translator: Lucia Lichá Reviewer: Linda Magáthová

Take a look at this drawing.

Pozrite sa na tento obrázok.

Can you tell what it is?

Viete, čo znázorňuje?

I'm a molecular biologist by training,

Vyštudovala som molekulárnu biológiu

and I've seen a lot of these kinds of drawings.

a takýchto obrázkov som videla veľa.

They're usually referred to as a model figure,

Ide o modelové obrázky,

a drawing that shows how we think

ktoré zobrazujú naše predstavy o tom,

a cellular or molecular process occurs.

ako prebiehajú bunkové a molekulárne procesy.

This particular drawing is of a process

Na tomto obrázku vidíte proces

called clathrin-mediated endocytosis.

klatrínom sprostredkovanej endocytózy.

It's a process by which a molecule can get

Počas tohto procesu sa molekula dostane dovnútra bunky

from the outside of the cell to the inside

by getting captured in a bubble or a vesicle

prostredníctvom bubliny alebo vezikuly,

that then gets internalized by the cell.

ktorú potom bunka internalizuje.

Problém s obrázkom je v tom,

There's a problem with this drawing, though,

and it's mainly in what it doesn't show.

čo na ňom nevidíte.

From lots of experiments,

Experimenty veľkého množstva vedcov nám poskytli vedomosti

from lots of different scientists,

we know a lot about what these molecules look like,

o vzhľade týchto molekúl,

how they move around in the cell,

o ich pohybe v bunkách

and that this is all taking place

a o tom, že sa tento proces odohráva

in an incredibly dynamic environment.

v neskutočne dynamickom prostredí.

So in collaboration with a clathrin expert Tomas Kirchhausen,

V spolupráci s expertom na klatrín, Tomasom Kirchhausenom,

we decided to create a new kind of model figure

sme sa rozhodli vytvoriť model,

ktorý by ukázal celý proces.

that showed all of that.

So we start outside of the cell.

Začneme mimo bunky.

Now we're looking inside.

Teraz sme v jej vnútri.

Clathrin are these three-legged molecules

Klatrín sú tie molekuly s 3 hrotmi,

that can self-assemble into soccer-ball-like shapes.

ktoré vytvárajú niečo,

čo sa podobá futbalovej lopte.

Through connections with a membrane,

Klatrín splynie s membránou,

clathrin is able to deform the membrane

deformuje ju a vytvorí akýsi vačok,

and form this sort of a cup

that forms this sort of a bubble, or a vesicle,

z ktorého vznikne vezikula

that's now capturing some of the proteins

a tá zachytáva proteíny mimo bunky.

that were outside of the cell.

Proteins are coming in now that basically pinch off this vesicle,

Tieto proteíny spôsobia,

že sa vezikula uvoľní

making it separate from the rest of the membrane,

a oddelí od zvyšku membrány.

and now clathrin is basically done with its job,

Klatrín už splnil svoju úlohu

and so proteins are coming in now —

a nové proteíny,

we've covered them yellow and orange —

tie žlté a oranžové,

that are responsible for taking apart this clathrin cage.

spôsobia rozpad klatrínového obalu.

And so all of these proteins can get basically recycled

Takto dochádza k recyklácii proteínov

and used all over again.

a k ich opätovnému použitiu.

These processes are too small to be seen directly,

Tieto procesy nemôžeme vidieť priamo,

dokonca ani s najlepším mikroskopom,

even with the best microscopes,

so animations like this provide a really powerful way

a preto sú animácie veľmi účinný spôsob,

of visualizing a hypothesis.

ako môžeme znázorniť hypotézu.

Here's another illustration,

Na tomto obrázku vidíte,

and this is a drawing of how a researcher might think

ako si výskumníci predstavujú proces,

that the HIV virus gets into and out of cells.

pomocou ktorého sa vírus HIV dostáva do buniek a z nich.

And again, this is a vast oversimplification

Obrázok je znovu veľmi zjednodušený

and doesn't begin to show

a nie je to ani zlomok toho,

what we actually know about these processes.

čo naozaj vieme o týchto procesoch.

You might be surprised to know

Možno vás prekvapí, keď vám poviem,

that these simple drawings are the only way

že väčšina biológov používa na znázornenie hypotéz

that most biologists visualize their molecular hypotheses.

práve takéto jednoduché obrázky.

Why?

Prečo?

Because creating movies of processes

Pretože je skutočne náročné vytvoriť animáciu o tom,

as we think they actually occur is really hard.

ako prebieha určitý proces.

I spent months in Hollywood learning 3D animation software,

Trvalo mi mesiace,

kým som sa naučila ovládať 3D animačný softvér.

and I spend months on each animation,

Vytvoriť 1 animáciu tiež trvá mesiace

and that's just time that most researchers can't afford.

a väčšina výskumníkov jednoducho nemá toľko času.

The payoffs can be huge, though.

Výhody sú však nesporné.

Molecular animations are unparalleled

Ide o jedinečný spôsob,

in their ability to convey a great deal of information

ako širokému publiku veľmi presne sprostredkovať

to broad audiences with extreme accuracy.

veľké množstvo informácií.

And I'm working on a new project now

Teraz pracujem na projekte Veda HIV

called "The Science of HIV"

where I'll be animating the entire life cycle

a snažím sa vytvoriť čo najpresnejšiu animáciu

of the HIV virus as accurately as possible

životného cyklu vírusu HIV so všetkými detailami.

and all in molecular detail.

The animation will feature data

Animácia bude obsahovať údaje,

from thousands of researchers collected over decades,

ktoré tisíce výskumníkov zbierali celé desaťročia.

data on what this virus looks like,

Ide o údaje o tom, ako vírus vyzerá,

how it's able to infect cells in our body,

ako infikuje bunky v tele

a ako terapeutiká pomáhajú v boji proti infekcii.

and how therapeutics are helping to combat infection.

Over the years, I found that animations

Animácie sa teda dajú využiť

aren't just useful for communicating an idea,

nielen na odovzdávanie informácií,

but they're also really useful

ale aj pri skúmaní hypotézy.

for exploring a hypothesis.

Biologists for the most part are still using a paper and pencil

Biológovia väčšinou ešte stále používajú ceruzku a papier,

to visualize the processes they study,

aby znázornili procesy, ktoré študujú,

and with the data we have now, that's just not good enough anymore.

čo pri dnešných údajoch jednoducho nestačí.

The process of creating an animation

Animovanie môže byť aj katalyzátor,

can act as a catalyst that allows researchers

ktorý umožní výskumníkom,

to crystalize and refine their own ideas.

aby si ujasnili vlastné nápady.

One researcher I worked with

Pracovala som s výskumníčkou skúmajúcou

who works on the molecular mechanisms

molekulárny mechanizmus neurodegeneratívnych ochorení

of neurodegenerative diseases

came up with experiments that were related

a animácia, na ktorej sme pracovali,

directly to the animation that she and I worked on together,

ju inšpirovala k novým experimentom.

and in this way, animation can feed back into the research process.

Týmto spôsobom môžu animácie spätne ovplyvniť výskumný proces.

I believe that animation can change biology.

Myslím si, že animácie môžu zmeniť biológiu.

It can change the way that we communicate with one another,

Môžu zmeniť to, ako komunikujeme,

how we explore our data

ako skúmame údaje

and how we teach our students.

a ako učíme študentov.

But for that change to happen,

Na to však potrebujeme,

we need more researchers creating animations,

aby viacerí výskumníci začali tvoriť animácie.

and toward that end, I brought together a team

Preto som zostavila tím biológov, animátorov a programátorov,

of biologists, animators and programmers

to create a new, free, open-source software —

ktorý vytvoril nový, bezplatný a otvorený softvér.

we call it Molecular Flipbook —

Volá sa Molecular Flipbook.

that's created just for biologists

Je určený len pre biológov

just to create molecular animations.

a len na tvorbu molekulárnych animácií.

Pri testovaní sme zistili, že biológ,

From our testing, we've found that it only takes 15 minutes

for a biologist who has never touched animation software before

ktorý nikdy predtým so softvérom nepracoval,

to create her first molecular animation

vytvorí prvú animáciu vlastnej hypotézy len za 15 minút.

of her own hypothesis.

We're also building an online database

Vytvárame aj internetovú databázu,

where anyone can view, download and contribute

kde by každý mohol prezerať, sťahovať, či pridávať animácie.

their own animations.

We're really excited to announce

S potešením oznamujeme,

that the beta version of the molecular animation

že dnešným dňom si vedci môžu stiahnuť beta verziu nášho softvéru.

software toolkit will be available for download today.

We are really excited to see what biologists will create with it

Tešíme sa na to,

čo biológovia vytvoria

and what new insights they're able to gain

a na nové nápady spojené s tým,

from finally being able to animate

že konečne budú môcť animovať vlastné modely.

their own model figures.

Thank you.

Ďakujem.

(Potlesk)

(Applause)