The wonders of the molecular world, animated | Janet Iwasa

Translator: Aey Ch Reviewer: Sakunphat Jirawuthitanant

I live in Utah,

ฉันอาศัยอยู่ที่ยูท่าห์

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

สถานที่ที่เป็นที่รู้จักกันดีว่า มีทัศนียภาพทางธรรมชาติ

natural landscapes on this planet.

ที่น่าประทับใจที่สุดแห่งหนึ่งของโลก

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

ทัศนียภาพอันน่าทึ่งเหล่านี้ ทำให้คุณรู้สึกตื้นตันได้ไม่ยาก

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

และรู้สึกอัศจรรย์ใจไปกับรูปทรงประหลาด ราวกับมาจากต่างดาวเหล่านี้

As a scientist, I love observing the natural world.

ในฐานะนักวิทยาศาสตร์ ฉันชอบสังเกตความเป็นไปของธรรมชาติ

But as a cell biologist,

แต่ในฐานะนักชีววิทยาด้านเซลล์

I'm much more interested in understanding the natural world

ฉันกลับสนใจที่จะทำความเข้าใจโลกธรรมชาติ

at a much, much smaller scale.

ที่มีขนาดเล็กกว่านั้นมากมาก

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

ฉันเป็นนักสร้างภาพแอนิเมชั่นโมเลกุล ทำงานกับนักวิจัยอื่น ๆ

to create visualizations of molecules that are so small,

เพื่อสร้างให้เห็นภาพของโมเลกุลที่แสนจะเล็ก

they're essentially invisible.

เรียกได้ว่ามองไม่เห็นเลย

These molecules are smaller than the wavelength of light,

โมเลกุลเหล่านี้เล็กเสียยิ่งกว่าคลื่นของแสง

which means that we can never see them directly,

ซึ่งหมายความว่า เราจะไม่สามารถมองเห็นมันได้ตรง ๆ

even with the best light microscopes.

แม้จะใช้กล้องจุลทรรศน์แสง ที่ดีที่สุดแล้วก็ตาม

So how do I create visualizations of things

แล้วฉันสร้างภาพของมัน ออกมาให้เห็นได้อย่างไร

that are so small we can't see them?

หากมันเล็กจนเราไม่สามารถมองเห็นมันได้

Scientists, like my collaborators,

นักวิทยาศาสตร์ อย่างเพื่อนร่วมงานของฉัน

can spend their entire professional careers

สามารถใช้เวลาทั้งชีวิตการทำงานของเขา

working to understand one molecular process.

ในการทำความเข้าใจกระบวนการของโมเลกุลหนึ่ง

To do this, they carry out a series of experiments

เขาทำได้โดยการทำการทดลองชุดหนึ่ง

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

ที่แต่ละการทดลองนั้น จะให้คำตอบปริศนาตัวต่อทีละตัว

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

การทดลองชนิดหนึ่ง ทำให้เรารู้ว่าโปรตีนมีรูปร่างอย่างไร

while another can tell us

อีกการทดลองทำให้เรารู้ว่า

about what other proteins it might interact with,

โปรตีนอื่นใดบ้างที่มันจะมีปฏิกิริยาด้วย

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

อีกการทดลองหนึ่งทำให้เรารู้ว่า จะพบโปรตีนนี้ได้ตรงไหนของเซลล์

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

ส่วนต่าง ๆ ของข้อมูลเหล่านี้ ถูกนำมาปะติดปะต่อเพื่อสร้างสมมติฐาน

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

หรือเรียกได้ว่าเป็นเรื่องราวว่า โมเลกุลนี้อาจมีการทำงานอย่างนี้

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

งานของฉันคือการนำเอาไอเดียเหล่านี้ มาสร้างเป็นภาพเคลื่อนไหว

This can be tricky,

ซึ่งมันค่อนข้างยาก

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

เพราะมันกลายเป็นว่าโมเลกุลพวกนั้น สามารถทำอะไรประหลาด ๆ ได้

But these animations can be incredibly useful for researchers

แต่ภาพเคลื่อนไหวเหล่านี้เป็นประโยชน์ ต่อนักวิจัยมากอย่างไม่น่าเชื่อ

to communicate their ideas of how these molecules work.

มันช่วยสื่อสารความคิดของพวกเขาว่า โมเลกุลทำงานอย่างไร

They can also allow us to see the molecular world

มันยังช่วยทำให้เราเห็นโลกในระดับโมเลกุล

through their eyes.

ผ่านสายตาของนักวิจัยเหล่านั้น

I'd like to show you some animations,

ฉันอยากจะแสดงให้คุณเห็นภาพเคลื่อนไหว

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

ที่ฉันถือว่าเป็นการท่องไป ในความอัศจรรย์ของโลกแห่งธรรมชาติ

of the molecular world.

ในระดับโมเลกุลอย่างย่อ ๆ

First off, this is an immune cell.

ภาพแรกเป็นเซลล์ภูมิคุ้มกัน

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

เซลล์ประเภทนี้ต้องคลานไปทั่วร่างกายของเรา

in order to find invaders like pathogenic bacteria.

เพื่อตามล่าผู้บุกรุกอย่างพวกแบคทีเรีย ที่ทำให้เกิดโรค

This movement is powered by one of my favorite proteins

การเคลื่อนไหวที่ว่ามีโปรตีนตัวโปรดของฉัน เป็นพลังขับเคลื่อน

called actin,

มันคือแอคติน

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

ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสิ่งที่เราเรียกว่า โครงร่างของเซลล์

Unlike our skeletons,

แต่ไม่เหมือนโครงของร่างกายเรา

actin filaments are constantly being built and taken apart.

เส้นใยแอคตินถูกสร้างขึ้น และถูกแกะออกอยู่ตลอดเวลา

The actin cytoskeleton plays incredibly important roles in our cells.

เส้นใยโครงร่างแอคตินนี้มีบทบาทสำคัญมาก ในการทำงานของเซลล์ของเรา

They allow them to change shape,

มันทำให้เซลล์เปลี่ยนรูปร่างได้

to move around, to adhere to surfaces

เคลื่อนที่ได้ ไปติดกับพื้นผิวต่าง ๆ ได้

and also to gobble up bacteria.

และยังทำให้เซลล์เขมือบแบคทีเรียได้อีก

Actin is also involved in a different kind of movement.

แอคตินยังมีส่วนในการเคลื่อนไหวใน แบบต่าง ๆ อีกด้วย

In our muscle cells, actin structures form these regular filaments

ภายในเซลล์กล้ามเนื้อของเรา โครงสร้างแอคติน ประกอบกันเป็นเส้นใยปกติ

that look kind of like fabric.

ที่ดูคล้ายสิ่งทอ

When our muscles contract, these filaments are pulled together

เมื่อกล้ามเนื้อของเราหดตัว เส้นใยเหล่านี้ดึงเข้าหากัน

and they go back to their original position

และกลับคืนสู่สภาพเดิมในตำแหน่งเดิม

when our muscles relax.

เมื่อกล้ามเนื้อเราคลายตัว

Other parts of the cytoskeleton, in this case microtubules,

ส่วนอื่น ๆ ของโครงสร้างเซลล์ ในที่นี้ คือ ไมโครทูบูล

are responsible for long-range transportation.

ที่มีหน้าที่ขนส่งระยะไกล

They can be thought of as basically cellular highways

อาจกล่าวง่าย ๆ ได้ว่าเป็นทางด่วนระดับเซลล์

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

ที่ใช้เคลื่อนที่สิ่งต่าง ๆ จากฟากหนึ่งของเซลล์ไปยังอีกฟากหนึ่ง

Unlike our roads, microtubules grow and shrink,

แต่ไม่เหมือนกับถนนตรงที่ ไมโครทูบูลขยายได้หดได้

appearing when they're needed

ปรากฏตัวขึ้นเมื่อถูกเรียกใช้

and disappearing when their job is done.

และหายตัวไปเมื่องานเสร็จ

The molecular version of semitrucks

รถกึ่งกระบะในระดับโมเลกุล

are proteins aptly named motor proteins,

คือโปรตีนที่มีชื่อสมตัวว่ามอเตอร์โปรตีน

that can walk along microtubules,

ที่สามารถเดินไปตามไมโครทูบูล

dragging sometimes huge cargoes,

โดยบางทีต้องบรรทุก สิ่งของขนาดใหญ่

like organelles, behind them.

อย่างเช่น ออร์แกเนลล์ ตามหลังไปด้วย

This particular motor protein is known as dynein,

มอเตอร์โปรตีนตัวที่ว่านี้เรียกว่า ไดนีน

and its known to be able to work together in groups

และเป็นที่รู้กันว่า มันทำงานร่วมกันเป็นกลุ่มได้

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

ที่สำหรับฉันแล้ว มันดูเหมือนรถม้าศึก

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

อย่างที่คุณเห็น เซลล์นี้เป็นที่ ที่ เกิดการเปลี่ยนแปลงไม่อยู่นิ่ง

where things are constantly being built and disassembled.

เป็นที่ที่มีการสร้าง และการถอดออกตลอดเวลา

But some of these structures

แต่โครงสร้างเหล่านี้บางส่วน

are harder to take apart than others, though.

ก็ยากที่จะแกะออกจากกัน

And special forces need to be brought in

ต้องอาศัยแรงจากภายนอกเข้ามาช่วย

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

แยกโครงสร้างเหล่านั้นออกให้ทันเวลา

That job is done in part by proteins like these.

งานดังกล่าวบางส่วนต้องใช้โปรตีนอย่างพวกนี้

These donut-shaped proteins,

โปรตีนรูปร่างโดนัทเหล่านี้

of which there are many types in the cell,

ที่มีอยู่หลากหลายประเภทในเซลล์

all seem to act to rip apart structures

ต่างดูเหมือนทำการฉีกโครงสร้างออกจากกัน

by basically pulling individual proteins through a central hole.

โดยการดึงโปรตีนแต่ละตัวผ่านรูตรงกลาง

When these kinds of proteins don't work properly,

เมื่อโปรตีนชนิดเหล่านี้ทำงานได้ไม่สมบูรณ์

the types of proteins that are supposed to get taken apart

โปรตีนเหล่านี้ที่จริง ๆ แล้ว ต้องถูกแกะออกมา

can sometimes stick together and aggregate

บางครั้งกลับเกาะรวมกันเป็นก้อน

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

และทำให้เกิดโรคร้าย อย่างเช่นอัลไซเมอร์ส

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

และตอนนี้มาดูนิวเคลียส

which houses our genome in the form of DNA.

ที่หุ้มเป็นที่เก็บจีโนมของเรา ที่อยู่ในรูปของดีเอ็นเอกันเถอะ

In all of our cells,

ในเซลล์ของเราทั้งหมด

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

ดีเอ็นเอของเราได้รับการปกป้องดูแล ด้วยชุดโปรตีนที่หลากหลาย

DNA is wound around proteins called histones,

ดีเอ็นเอพันรอบโปรตีนที่เรียกว่าฮีสโทน

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

ที่ทำให้เซลล์สามารถบรรจุดีเอ็นเอ จำนวนมากลงในนิวเคลียสได้

These machines are called chromatin remodelers,

เครื่องจักรเหล่านี้เรียกว่า โครมาตินรีโมเดลเลอร์

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

และวิธีการทำงานของพวกมันก็คือ การถีบดีเอ็นเอ

around these histones

ไปรอบ ๆ ฮีสโทนเหล่านี้

and they allow new pieces of DNA to become exposed.

และมันทำให้ดีเอ็นเอใหม่ ๆ เผยตัวออก

This DNA can then be recognized by other machinery.

พอเครื่องจักรอื่นเห็นดีเอ็นเอนี้

In this case, this large molecular machine

ในกรณีนี้เครื่องจักรระดับโมเลกุล เครื่องใหญ่นี้

is looking for a segment of DNA

กำลังมองหาส่วนของดีเอ็นเอ

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

ที่บอกมันได้ว่า มันได้มาถึงส่วนต้นของยีนหนึ่งแล้ว

Once it finds a segment,

เมื่อมันหาส่วนหนึ่งได้แล้ว

it basically undergoes a series of shape changes

มันก็เริ่มจัดการเปลี่ยนรูปร่าง

which enables it to bring in other machinery

ที่ทำให้มันสามารถนำเอา เครื่องจักรอื่นเข้ามา

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

ซึ่งจะทำให้ยีนตัวหนึ่งถูกเปิดให้ทำงาน หรือถูกถอดรหัสได้

This has to be a very tightly regulated process,

กระบวนการนี้จะต้องถูกควบคุมอย่างเคร่งครัด

because turning on the wrong gene at the wrong time

เพราะการเปิดการทำงานยีนผิดตัวผิดเวลา

can have disastrous consequences.

อาจทำให้เกิดความหายนะได้

Scientists are now able to use protein machines

นักวิทยาศาสตร์ในปัจจุบันสามารถใช้ เครื่องโปรตีน

to edit genomes.

ในการแก้ไขจีโนมได้

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

ฉันมั่นใจว่าพวกคุณต้องเคย ได้ยินชื่อคริสเปอร์ (CRISPR) มาแล้ว

CRISPR takes advantage of a protein known as Cas9,

คริสเปอร์ใช้ประโยชน์จากโปรตีน ที่เรียกว่า Cas9

which can be engineered to recognize and cut

ที่สามารถนำมาปรับเปลี่ยนให้รู้จักและตัด

a very specific sequence of DNA.

ชุดลำดับของดีเอ็นเอที่จำเพาะมาก ๆ

In this example,

ในตัวอย่างนี้

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

โปรตีน Cas9 สองตัว กำลังตัดชิ้นส่วนดีเอ็นเอที่มีปัญหาออก

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

อย่างเช่น ส่วนหนึ่งของยีน ที่อาจทำให้เกิดโรคร้าย

Cellular machinery is then used

ต่อมาเครื่องจักรระดับเซลล์ก็จะ

to basically glue two ends of the DNA back together.

เข้ามาต่อปลายสองข้างของดีเอ็นเอเข้าด้วยกัน

As a molecular animator,

ในฐานะนักทำภาพเคลื่อนไหว

one of my biggest challenges is visualizing uncertainty.

ความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของฉัน คือการสร้างภาพของความไม่แน่นอน

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

ภาพเคลื่อนไหวที่ฉันได้แสดงให้คุณดูไปนั้น นำเสนอสมมติฐานที่ว่า

how my collaborators think a process works,

ผู้ร่วมงานของฉันคิดว่า กระบวนการทำงานอย่างไร

based on the best information that they have.

โดยมีพื้นฐานมาจาก ข้อมูลที่ดีที่สุดที่พวกเขามีอยู่

But for a lot of molecular processes,

แต่สำหรับหลาย ๆ กระบวนการระดับโมเลกุล

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

เรายังอยู่ในขั้นต้นของการทำความเข้าใจมัน

and there's a lot to learn.

ยังมีอีกมากที่ต้องเรียนรู้

The truth is

ความจริงก็คือ

that these invisible molecular worlds are vast and largely unexplored.

โลกระดับโมเลกุลนี้ช่างกว้างใหญ่ และมีอีกมากที่ยังไม่มีใครสำรวจ

To me, these molecular landscapes

สำหรับฉัน ภูมิทัศน์ในระดับโมเลกุลเหล่านี้

are just as exciting to explore as a natural world

ช่างน่าตื่นเต้นน่าสำรวจ ไม่ต่างไปจากโลกธรรมชาติ

that's visible all around us.

ที่ตาเรามองเห็นได้รอบตัวเราเลย

Thank you.

ขอบคุณ

(Applause)

(เสียงปรบมือ)