Animations of unseeable biology | Drew Berry | TED

Översättare: Kjell Granelli Granskare: Johan Cegrell

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

Det jag ska visa er

är de häpnadsväckande molekylära maskiner

that create the living fabric of your body.

som skapar vår kropps levande struktur.

Now molecules are really, really tiny.

Molekyler är ju riktigt, riktigt små.

Och med små,

And by tiny, I mean really.

menar jag riktigt små.

They're smaller than a wavelength of light,

De är mindre än en våglängd av ljus,

so we have no way to directly observe them.

så vi har inget sätt att observera dem direkt.

Men genom vetenskapen har vi ändå en ganska god uppfattning

But through science, we do have a fairly good idea

om vad som sker nere på den molekylära nivån.

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

Så vad vi kan göra är att faktiskt berätta för er om molekylerna,

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.

men vi har egentligen inte någon direkt metod för att visa er molekylerna.

Ett sätt runt detta är att rita bilder.

One way around this is to draw pictures.

And this idea is actually nothing new.

Och denna idén är faktiskt inte något nytt.

Scientists have always created pictures

Vetenskapsmän har alltid skapat bilder

som en del av deras tänkande och upptäcktsprocesser.

as part of their thinking and discovery process.

De ritar bilder av det som de observerar med sina ögon,

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

through technology like telescopes and microscopes,

genom teknologi såsom teleskop och mikroskop,

och även vad de tänker på i sina sinnen.

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

I picked two well-known examples,

Jag valde två välkända exempel,

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

därför att de är välkända för att uttrycka vetenskap genom konsten.

Och jag börjar med Galileo

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

som använde världens första teleskop

för att se på månen.

to look at the Moon.

And he transformed our understanding of the Moon.

Och han förvandlade vår förståelse av månen.

The perception in the 17th century

Uppfattningen på 1600-talet

was the Moon was a perfect heavenly sphere.

var att månen var en perfekt himlasfär.

But what Galileo saw was a rocky, barren world,

Med det Galileo såg var en stenig, karg värld,

which he expressed through his watercolor painting.

som han uttryckte i sina akvareller.

Another scientist with very big ideas,

En annan vetenskapsman med väldigt stora idéer,

biologins superstjärna, är Charles Darwin.

the superstar of biology is Charles Darwin.

Och med denna kända noteringen i sin anteckningsbok

And with this famous entry in his notebook,

börjar han i övre vänstra hörnet med, "Jag tror,"

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

och sedan skissar han fram det första livets träd,

and then sketches out the first tree of life,

which is his perception of how all the species,

som är hans uppfattning

av hur alla arter, allt levande på jorden,

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

förenas genom evolutionens historia --

the origin of species through natural selection

arternas ursprung genom naturligt urval

and divergence from an ancestral population.

och förändringar från en urgammal population.

Even as a scientist,

Till och med som vetenskapsman

I used to go to lectures by molecular biologists

brukade jag gå på föreläsningar med molekylärbiologer

och finna dem komplett obegripliga,

and find them completely incomprehensible,

with all the fancy technical language and jargon

med allt det fina språket och jargongen

som de använde när de beskrev sitt arbete,

that they would use in describing their work,

tills jag mötte David Goodsells konstverk,

until I encountered the artworks of David Goodsell,

som är molekylärbiolog på Scripps-institutet.

who is a molecular biologist at the Scripps Institute.

Och hans bilder,

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

allting är korrekt och skalenligt.

And his work illuminated for me

Och hans arbete fick mig att förstå

what the molecular world inside us is like.

hur den molekylära världen inom oss ser ut.

Så detta är ett tvärsnitt genom blod.

So this is a transection through blood.

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

I det övre vänstra hörnen finns det här gul-gröna området.

Det gul-gröna området är blodets vätska, som är mest vatten,

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

men det är också antikroppar, sockerarter,

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

hormoner, den sortens saker.

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

Och det röda området är ett snitt in i en röd blodkropp.

And those red molecules are hemoglobin.

Och de röda molekylerna är hemoglobin.

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

De är verkligen röda; det är det som ger blodet dess färg.

Och hemoglobinet fungerar som en molekylär svamp

And hemoglobin acts as a molecular sponge

för att suga upp syret i lungorna

to soak up the oxygen in your lungs

och sedan transportera det till andra delar av kroppen.

and then carry it to other parts of the body.

Jag inspirerades väldigt av denna bilden för många år sedan,

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

and I wondered whether we could use computer graphics

och jag undrade om vi skulle kunna använda datorgrafik

för att avbilda den molekylära världen.

to represent the molecular world.

Hur skulle det se ut?

What would it look like?

And that's how I really began.

Och det är så jag verkligen började. Så låt oss börja.

So let's begin.

This is DNA in its classic double helix form.

Detta är DNA med sin klassiska dubbelspiralform.

Och det kommer från röntgenkristallografi,

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

så det är en korrekt modell av DNA.

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

Om vi rätar ut spiralen och drar isär de två strängarna,

ser man de här sakerna som liknar tänder.

you see these things that look like teeth.

Detta är den genetiska kodens bokstäver,

Those are the letters of genetic code,

de 25.000 gener man har inskrivna i sitt DNA.

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

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

Detta är vad de typiskt handlar om --

den genetiska koden -- detta är vad de handlar om.

this is what they're talking about.

Men jag vill tala om en annan aspekt av DNA-vetenskapen,

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

och det är DNA:s fysiska struktur.

and that is the physical nature of DNA.

Det är dessa två strängar som går i motsatta riktningar

It's these two strands that run in opposite directions

for reasons I can't go into right now.

av skäl som jag inte kan gå in på nu.

But they physically run in opposite directions,

Men de går bokstavligen i motsatta riktningar,

vilket skapar ett antal komplikationer för våra levande celler,

which creates a number of complications for your living cells,

som ni ska få se nu,

as you're about to see,

allra mest när DNA kopieras.

most particularly when DNA is being copied.

And so what I'm about to show you

Så det som jag nu ska visa er

is an accurate representation of the actual DNA replication machine

är en korrekt avbildning

av den verkliga kopiatorn för DNA som sker just nu inne i din kropp,

that's occurring right now inside your body,

åtminstone 2002-biologi.

at least 2002 biology.

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

Så DNA kommer in i produktionslinan från den vänstra sidan,

and it hits this collection, these miniature biochemical machines,

och den stöter på denna ansamling, dessa biokemiska maskiner i miniatyr,

som drar isär DNA-strängen och gör en exakt kopia.

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

Så DNA kommer in

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

och stöter på denna blå, munk-liknande strukturen

and it's ripped apart into its two strands.

och den dras sönder till två strängar.

En sträng kan kopieras direkt,

One strand can be copied directly,

och man kan se de här sakerna som slungas nedåt där.

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

Men det är inte så lätt för den andra strängen

But things aren't so simple for the other strand

för den måste kopieras baklänges.

because it must be copied backwards.

Så den kastas ut gång på gång i dessa öglor

So it's thrown out repeatedly in these loops

och kopieras en del åt gången,

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

så att det bildas två nya DNA-molekyler.

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

Det är så att vi har miljarder sådana maskiner

som just nu arbetar inom oss,

copying your DNA with exquisite fidelity.

och kopierar DNA med utsökt noggrannhet.

Det är en korrekt avbildning,

It's an accurate representation,

och det går i stort sett i korrekt hastighet jämfört med det som händer inom oss.

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

Jag har utelämnat felkorrigering och en massa andra saker.

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

(Laughter)

Detta var något jag arbetade med för flera år sedan.

This was work from a number of years ago--

Tack.

Thank you.

Detta var något jag arbetade med för flera år sedan,

(Applause)

This is work from a number of years ago,

men det jag nu ska visa er är uppdaterad vetenskap, uppdaterad teknologi.

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

it's updated technology.

Så återigen börjar vi med DNA.

So again, we begin with DNA.

Och de böljar fram och tillbaka på grund av den omgivande soppan av molekyler,

And it's jiggling and wiggling there

because of the surrounding soup of molecules,

som jag har tagit bort för att ni ska kunna se något.

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

DNA är ungefär två nanometer långt,

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

vilket är riktigt litet.

Men i var och en av våra celler,

But in each one of your cells,

är varje DNA-sträng ungefär 30 till 40 miljoner nanometer lång.

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,

Så för att hålla ordning på DNA och reglera tillgången till den genetiska koden,

så är den lindad kring dessa lila proteinet --

it's wrapped around these purple proteins --

jag har betecknat dem som lila här.

or I've labeled them purple here.

Det paketeras och läggs på plats.

It's packaged up and bundled up.

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

I synfältet finns nu en enstaka DNA-sträng.

This huge package of DNA is called a chromosome.

Det här stora DNA-paketet kallas en kromosom.

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

Och vi kommer tillbaka till kromosomer om en liten stund.

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

Vi rör oss baklänges, vi zoomar ut,

out through a nuclear pore,

ut genom en kärnpor,

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

som är öppningen till denna avdelning som innehåller allt det DNA

called the nucleus.

som kallas kärnan.

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

Allt som syns nu

är ungefär en termins biologistudier, och jag har sju minuter.

and I've got seven minutes,

Så vi kan inte gå igenom allt det idag?

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

Nej, jag får veta att det är, "Nej."

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

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

Så här ser levande celler ut i ett ljusmikroskop.

Och det har filmats under ett tidsintervall, vilket är anledningen att man kan se det röra sig.

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

Kärnans hölje bryts ned.

The nuclear envelope breaks down.

Dessa korvliknande föremål är kromosomerna, och vi ska fokusera på dem.

These sausage-shaped things are the chromosomes,

and we'll focus on them.

De genomgår denna mycket slående rörelse

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

som är fokuserad på de här små röda prickarna.

När cellen känner att den är redo för det,

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

sliter den sönder kromosomen.

One set of DNA goes to one side,

En uppsättning DNA går till ena sidan,

the other side gets the other set of DNA --

den andra sidan får den andra DNA-uppsättningen --

identical copies of DNA.

identiska kopior av DNA.

And then the cell splits down the middle.

Och sedan delar sig cellen genom mitten.

And again, you have billions of cells undergoing this process

Och återigen så har vi miljarder celler

som genomgår denna process just nu inom oss.

right now inside of you.

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

Nu ska vi spola tillbaka och bara fokusera på kromosomerna

and look at its structure and describe it.

och se på dess struktur och beskriva den.

Så återigen är vi nu vid det speciella ögonblicket.

So again, here we are at that equator moment.

Kromosomerna radar upp sig.

The chromosomes line up.

And if we isolate just one chromosome,

Och om vi isolerar bara en kromosom,

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

vi tar ut den och tittar närmare på dess struktur.

Så detta är en av de största molekylära strukturer som vi har,

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

åtminstone som vi hittills upptäckt inom oss.

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

Så detta är en enskild kromosom.

So this is a single chromosome.

Och vi har två DNA-strängar i varje kromosom.

And you have two strands of DNA in each chromosome.

One is bundled up into one sausage.

En är innesluten i en korv.

The other strand is bundled up into the other sausage.

Den andra strängen är innesluten i den andra korven.

De här sakerna som ser ut som morrhår som sticker ut från vardera sidan

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

är cellens dynamiska byggnadsställning.

are the dynamic scaffolding of the cell.

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

De kallas mikrotubuler. Det namnet är inte viktigt.

Men det vi ska fokusera på är det här röda området -- jag har betecknat det som rött här --

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

och det är gränssnittet

and it's the interface between the dynamic scaffolding

mellan den dynamiska byggnadsställningen och kromosomerna.

and the chromosomes.

It is obviously central to the movement of the chromosomes.

Det är uppenbarligen av central betydelse för kromosomernas rörelser.

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

Vi har ingen aning om hur den åstadkommer den rörelsen.

Vi har studerat detta som man kallar kinetisk orb

We've been studying this thing they call the kinetochore

under mer än hundra år av intensivt studium,

for over a hundred years with intense study,

och vi håller fortfarande bara på att börja upptäcka vad det handlar om.

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

Det består av ungefär 200 olika sorters proteiner,

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

tusentals proteiner totalt.

thousands of proteins in total.

It is a signal broadcasting system.

Det är ett system för att sända signaler.

It broadcasts through chemical signals,

Det sänder genom kemiska signaler

som säger till resten av cellen när den är redo,

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

when it feels that everything is aligned and ready to go

när den känner att allt är rätt uppställt och klart att startas

for the separation of the chromosomes.

för att kromosomerna ska separeras.

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

Den kan ansluta sig till de växande och krympande mikrotubulerna.

Den är inblandad i mikrotubulernas tillväxt,

It's involved with the growing of the microtubules,

och den kan kortvarigt ansluta sig till dem.

and it's able to transiently couple onto them.

Det är också ett system som känner av uppmärksamhet.

It's also an attention-sensing system.

Den kan också känna när cellen är redo,

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

när kromosomerna är korrekt placerade.

when the chromosome is correctly positioned.

Den blir grön här

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

för den känner att allt är precis rätt.

Och ni ska få se, det finns en sista liten bit

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

som fortfarande är röd.

that's still remaining red.

Och den promenerade iväg nedför mikrotubulerna.

And it's walked away down the microtubules.

Det är signalsändingssystemet som sänder ut en stopp-signal.

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

Och den gick iväg. Jag menar verkligen att den är så mekanisk.

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

Det är ett molekylärt urverk.

It's molecular clockwork.

This is how you work at the molecular scale.

Det är så man arbetar på den molekylära skalan.

So with a little bit of molecular eye candy,

Så med en liten smula molekylärt ögongodis,

(Laughter)

har vi kinesin-proteiner, som är de orange sakerna.

we've got kinesins, the orange ones.

They're little molecular courier molecules walking one way.

De är små molekylära kurirmolekyler som går på ett håll.

Och här är dynein-proteiner. De bär signalsändningssystemet.

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

Och de har sina långa ben så de kan kliva runt hinder och så vidare.

And they've got their long legs

so they can step around obstacles and so on.

Så återigen, allt detta är härlett korrekt

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

från vetenskapen.

Problemet är att vi kan inte visa er det på något annat sätt.

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,

Att utforska vid vetenskapens yttre gräns,

vid gränslinjen för mänsklig förståelse,

är helt fantastiskt.

is mind-blowing.

Discovering this stuff

Att upptäcka de här sakerna

is certainly a pleasurable incentive to work in science.

är definitivt ett nöjesbetonat incitament för att arbeta med vetenskap.

Men de flesta medicinforskare --

But most medical researchers --

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

som upptäcker dessa saker

är helt enkelt steg längs vägen till de stora målen,

which are to eradicate disease, to eliminate the suffering

vilket är att utrota sjukdomar,

att eliminera det lidande och den misär som sjukdomar orsakar

and the misery that disease causes

och att lyfta människor upp ur fattigdom.

and to lift people out of poverty.

Tack.

Thank you.

(Applause)

(Applåd)