1
00:00:02,097 --> 00:00:03,708
我在犹他州生活，

2
00:00:03,708 --> 00:00:07,553
这里因拥有地球上最令人惊叹
的一些自然景观

3
00:00:07,553 --> 00:00:09,143
而闻名遐迩。

4
00:00:09,167 --> 00:00:12,643
这些壮丽的景观
是那么震撼心魄，

5
00:00:12,667 --> 00:00:16,542
这些时常犹如世外之物
的形态也令人深深着迷。

6
00:00:16,542 --> 00:00:20,184
作为一名科学家，
我热爱观察自然世界。

7
00:00:20,208 --> 00:00:21,976
但作为一名细胞生物学家，

8
00:00:22,000 --> 00:00:24,709
我更感兴趣的是
在一个更加微小的尺度上

9
00:00:24,709 --> 00:00:27,312
理解自然世界。

10
00:00:27,917 --> 00:00:30,726
我是一名分子动画师，
我与其他研究者合作，

11
00:00:30,750 --> 00:00:33,183
为小到看不见的分子

12
00:00:33,183 --> 00:00:35,268
创作可视化影像。

13
00:00:35,292 --> 00:00:38,143
这些分子比光的波长还小，

14
00:00:38,167 --> 00:00:40,406
也就是说，我们永远不可能
直接看见它们，

15
00:00:40,430 --> 00:00:42,476
即使用最先进的
光学显微镜也做不到。

16
00:00:42,500 --> 00:00:45,257
那么我是如何为
小到看不见的东西

17
00:00:45,257 --> 00:00:46,643
创作视觉图像的呢？

18
00:00:46,667 --> 00:00:48,809
科学家们，例如我的合作伙伴，

19
00:00:48,833 --> 00:00:50,934
往往会终其职业生涯

20
00:00:50,958 --> 00:00:53,518
致力于理解一个分子过程。

21
00:00:53,542 --> 00:00:56,018
为此，他们进行了一系列实验，

22
00:00:56,042 --> 00:00:59,143
每个实验能告诉我们
这块拼图的一小部分。

23
00:00:59,167 --> 00:01:01,934
一种实验能告诉我们
蛋白质的形状，

24
00:01:01,958 --> 00:01:03,226
另一种实验则能告诉我们

25
00:01:03,250 --> 00:01:05,296
这个分子会和其他
哪些蛋白互动，

26
00:01:05,296 --> 00:01:08,465
更有别的实验告诉我们
它在细胞里的什么地方。

27
00:01:08,489 --> 00:01:12,476
所有这些信息的碎片整合在一起，
就能形成一个假设，

28
00:01:12,500 --> 00:01:16,403
也就是一个关于分子
如何工作的故事。

29
00:01:17,000 --> 00:01:20,934
我的工作就是把这些概念
转换成动画。

30
00:01:20,958 --> 00:01:21,946
这个工作可以很棘手，

31
00:01:21,946 --> 00:01:25,476
因为事实上，分子的行为很难琢磨。

32
00:01:25,500 --> 00:01:28,851
但这些动画对研究者相当有用，

33
00:01:28,875 --> 00:01:31,976
可以帮助他们沟通关于
分子工作原理的想法，

34
00:01:32,000 --> 00:01:34,658
也能让我们通过它们的眼睛

35
00:01:34,658 --> 00:01:36,351
看见分子世界。

36
00:01:36,375 --> 00:01:38,309
我想展示一些动画，

37
00:01:38,333 --> 00:01:41,255
带领大家进行一场短途观光，
看看我心目中

38
00:01:41,255 --> 00:01:43,579
分子世界的“自然奇观”。

39
00:01:43,583 --> 00:01:45,559
第一个是免疫细胞。

40
00:01:45,583 --> 00:01:48,476
这些细胞在我们身体里四处爬行，

41
00:01:48,500 --> 00:01:51,518
以便发现诸如病菌
这样的入侵者。

42
00:01:51,542 --> 00:01:54,643
它的动作由我
最喜欢的蛋白之一，

43
00:01:54,667 --> 00:01:55,934
肌动蛋白驱动，

44
00:01:55,958 --> 00:01:58,434
这种蛋白是所谓
“细胞骨架”的一部分。

45
00:01:58,458 --> 00:02:00,101
和我们的骨架不同，

46
00:02:00,125 --> 00:02:03,851
肌动蛋白纤维（微丝）
一直在不停的被组装和拆散。

47
00:02:03,875 --> 00:02:07,268
肌动蛋白骨架在我们的细胞中
扮演着至关重要的角色。

48
00:02:07,292 --> 00:02:09,059
它们让细胞改变形状，

49
00:02:09,083 --> 00:02:11,476
四处移动，附着于表面，

50
00:02:11,500 --> 00:02:13,934
以及吞噬细菌。

51
00:02:13,958 --> 00:02:16,559
肌动蛋白还和另一种
不同的运动有关。

52
00:02:16,559 --> 00:02:19,665
在我们的肌肉细胞中，
肌动蛋白结构形成了这些

53
00:02:19,665 --> 00:02:21,309
看起来像布料的规则纤维。

54
00:02:21,333 --> 00:02:24,268
当肌肉收缩时，
这些纤维就收紧，

55
00:02:24,292 --> 00:02:25,759
当肌肉放松时，

56
00:02:25,759 --> 00:02:27,809
它们又恢复到原来的位置。

57
00:02:27,833 --> 00:02:31,059
细胞骨架的其它组成部分，
比如说微管，

58
00:02:31,083 --> 00:02:33,768
则负责长途运输。

59
00:02:33,792 --> 00:02:36,434
你可以把它们想象成
细胞的高速公路，

60
00:02:36,458 --> 00:02:39,809
用来把东西从细胞一端
运送到另一端。

61
00:02:39,833 --> 00:02:42,601
和我们的公路不同，
微管能够生长、收缩，

62
00:02:42,625 --> 00:02:44,059
在需要它们时出现，

63
00:02:44,083 --> 00:02:46,434
完成任务后消失。

64
00:02:46,458 --> 00:02:48,893
半挂式卡车的分子版本

65
00:02:48,917 --> 00:02:51,476
则被贴切的称为“马达蛋白”，

66
00:02:51,500 --> 00:02:53,976
它们能在微管上行走，

67
00:02:54,000 --> 00:02:56,684
有时候在身后拖着大型“货物”，

68
00:02:56,708 --> 00:02:58,518
比如说细胞器。

69
00:02:58,542 --> 00:03:01,393
这种马达蛋白叫做动力蛋白，

70
00:03:01,417 --> 00:03:03,851
能够以小组为单位工作，

71
00:03:03,875 --> 00:03:07,309
至少在我看来，
几乎和战车的马匹一样。

72
00:03:07,333 --> 00:03:11,184
如各位所见，细胞是一个
时刻变化、非常活跃的地方，

73
00:03:11,208 --> 00:03:14,643
各种东西都在不停的
被修筑和拆解。

74
00:03:14,667 --> 00:03:16,018
但其中有些结构

75
00:03:16,042 --> 00:03:17,893
却比别的更难拆散，

76
00:03:17,893 --> 00:03:19,721
必须动用特殊的力量

77
00:03:19,721 --> 00:03:23,559
以确保这些结构能被及时拆除。

78
00:03:23,583 --> 00:03:26,309
这份工作的一部分
是由这些蛋白胜任的。

79
00:03:26,333 --> 00:03:27,851
这些甜甜圈形状的蛋白

80
00:03:27,875 --> 00:03:29,893
种类繁多，分布在细胞各处，

81
00:03:29,917 --> 00:03:31,973
看上去全都能将单个蛋白
拖进中央孔洞，

82
00:03:31,973 --> 00:03:35,393
从而把蛋白结构撕扯开来。

83
00:03:35,417 --> 00:03:37,976
当这种蛋白无法正常工作时，

84
00:03:38,000 --> 00:03:40,726
本应被它们分解的那些蛋白

85
00:03:40,750 --> 00:03:43,184
有时会黏在一起，聚集成块，

86
00:03:43,208 --> 00:03:47,393
这有可能引起可怕的疾病，
比如阿茨海默症。

87
00:03:47,417 --> 00:03:49,434
现在让我们看看细胞核，

88
00:03:49,458 --> 00:03:52,393
其内部以 DNA 的形式
保管着我们的基因组。

89
00:03:52,417 --> 00:03:53,851
在我们所有的细胞中，

90
00:03:53,875 --> 00:03:58,184
DNA 由一组功能各异
的蛋白照料和维护。

91
00:03:58,208 --> 00:04:01,018
DNA 被缠绕在组蛋白上，

92
00:04:01,042 --> 00:04:05,351
这样细胞就能把大量 DNA
塞进细胞核里。

93
00:04:05,375 --> 00:04:08,434
这些“机器”被称为染色质重塑器，

94
00:04:08,458 --> 00:04:11,224
它们载着 DNA

95
00:04:11,224 --> 00:04:12,416
在组蛋白上移动，

96
00:04:12,416 --> 00:04:16,351
让新的 DNA 片段暴露出来。

97
00:04:16,375 --> 00:04:19,309
这段 DNA 随后能被
其它“机器”所识别。

98
00:04:19,333 --> 00:04:21,851
在这个例子中，
这个大型分子机器

99
00:04:21,875 --> 00:04:23,429
在寻找一段能告诉它

100
00:04:23,429 --> 00:04:25,893
“这里是基因的起始位置”
的 DNA。

101
00:04:25,917 --> 00:04:27,601
当它找到这个片段后，

102
00:04:27,625 --> 00:04:30,393
它会进行一系列形状变化，

103
00:04:30,417 --> 00:04:32,518
以结合其他的“装置”，

104
00:04:32,542 --> 00:04:36,684
最终启动或转录基因。

105
00:04:36,708 --> 00:04:39,809
这个过程必须被非常严密的控制，

106
00:04:39,833 --> 00:04:42,601
因为在错误的时间
启动错误的基因

107
00:04:42,625 --> 00:04:45,268
将导致灾难性后果。

108
00:04:45,292 --> 00:04:48,101
科学家们现在能够
利用蛋白机器

109
00:04:48,125 --> 00:04:49,559
编辑基因组。

110
00:04:49,583 --> 00:04:52,018
我相信大家都听说过 CRISPR。
[ 注：一种基因编辑技术]

111
00:04:52,042 --> 00:04:54,851
CRISPR 技术利用一种
叫做 Cas9 的蛋白，

112
00:04:54,875 --> 00:04:57,833
经过工程改造后，
Cas9 能识别并剪切

113
00:04:57,833 --> 00:05:00,226
DNA 上非常特定的序列。

114
00:05:00,250 --> 00:05:01,518
在这个例子里，

115
00:05:01,542 --> 00:05:05,518
我们用两个 Cas9 蛋白
切除了一段有问题的 DNA，

116
00:05:05,542 --> 00:05:09,018
比如说，基因中一个
可能引起疾病的片段，

117
00:05:09,042 --> 00:05:10,519
然后利用细胞机器

118
00:05:10,543 --> 00:05:14,059
把 DNA 的两个断点
重新“黏合”起来。

119
00:05:14,083 --> 00:05:15,351
作为一名分子动画师，

120
00:05:15,375 --> 00:05:18,684
我面临的最大挑战之一
就是如何将不确定性具象化。

121
00:05:18,708 --> 00:05:21,958
我给各位展示的所有动画
代表的只是一些假设，

122
00:05:21,958 --> 00:05:24,503
是我的合作者们基于
他们掌握的最佳信息，

123
00:05:24,503 --> 00:05:26,684
对于一个分子过程的设想。

124
00:05:26,708 --> 00:05:28,684
但对于很多分子过程来说，

125
00:05:28,708 --> 00:05:31,684
我们对它们的理解
仍处于初始阶段，

126
00:05:31,708 --> 00:05:33,018
还有许多待研究之处。

127
00:05:33,042 --> 00:05:34,309
事实是，

128
00:05:34,333 --> 00:05:38,643
这些看不见的分子世界
幅员辽阔，大部分还未经勘探。

129
00:05:39,458 --> 00:05:41,518
对我来说，这些分子景观

130
00:05:41,542 --> 00:05:45,298
和我们身边看得见
的自然世界一样，

131
00:05:45,298 --> 00:05:47,351
是那么引人入胜。

132
00:05:47,375 --> 00:05:48,643
谢谢。

133
00:05:48,667 --> 00:05:51,792
（掌声）