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Die Wunder der molekularen Welt, animiert

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    Ich wohne in Utah,
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    ein Ort bekannt für die beeindruckendsten
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    Landschaften auf der Welt.
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    Man wird leicht überwältigt
    von diesen Landschaften
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    und man ist fasziniert
    von diesen Alien-Formationen.
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    Als Wissenschaftlerin liebe ich es,
    die Natur zu beobachten.
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    Doch als Zellenbiologin
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    bin ich mehr daran interessiert,
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    die Natur in einem viel kleinerem
    Maßstab zu verstehen.
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    Als molekularer Animatorin
    arbeite ich mit anderen Forschern,
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    um Moleküle zu visualisieren,
    die so klein sind,
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    dass sie fast unsichtbar sind.
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    Diese Moleküle sind kleiner
    als die Wellenlänge des Lichts
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    und deswegen können
    wir sie nie direkt sehen,
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    selbst mit den besten Lichtmikroskopen.
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    Wie visualisiere ich also Dinge,
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    die wir nicht einmal sehen können?
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    Wissenschaftler, so wie meine Mitarbeiter,
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    können ihre gesamte Karriere
    daran arbeiten,
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    einen einzigen molekularen
    Prozess zu verstehen.
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    Dazu führen sie eine Reihe
    von Experimenten durch,
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    wo jedes zu einem kleinen Teil
    des Puzzles beiträgt.
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    Ein Experiment kann über
    die Form des Proteins informieren,
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    während ein anderes zeigt,
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    wie es mit anderen Proteinen wechselwirkt,
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    und ein weiteres zeigt uns
    wo man es in einer Zelle findet.
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    All diese Ergebnisse kann man benutzen,
    um eine Hypothese zu formulieren,
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    wie ein Molekül agieren könnte.
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    Meine Aufgabe besteht darin,
    diese Ideen in Animationen umzusetzen.
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    Dies kann schwierig sein,
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    weil Moleküle, einige
    verrückte Dinge machen können.
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    Aber diese Animationen können
    für Forscher sehr nützlich sein,
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    um Ihre Ideen zu kommunizieren
    wie diese Moleküle funktionieren.
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    Sie erlauben uns auch die molekulare Welt,
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    durch ihre Augen zu sehen.
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    Ich möchte einige Animationen zeigen,
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    eine kurze Tour darüber
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    was ich als Naturwunder
    der molekularen Welt betrachte.
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    Hier eine Immunzelle.
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    Diese Art von Zellen
    müssen durch unsere Körper kriechen,
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    um Eindringlinge wie
    pathogene Bakterien zu finden.
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    Diese Bewegung wird durch eins
    meiner Lieblingsproteine erzeugt,
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    das Aktin,
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    welches ein Teil des Zytoskeletts ist.
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    Im Gegensatz zu unserem Skelett,
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    werden Aktinfilamente ständig
    gebildet und zerlegt.
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    Das Aktin-Zytoskelett spielt eine sehr
    wichtige Rolle in unseren Zellen.
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    Sie ermöglichen Zellformänderungen,
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    Zellbewegungen, Anhaftung auf Oberflächen,
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    und können auch Bakterien verschlingen.
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    Aktin ist auch an einer
    anderen Art Bewegung beteiligt.
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    In unseren Muskelzellen bilden
    Aktinstrukturen reguläre Filamente,
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    die wie Stoff ausschauen.
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    Bei Anspannung der Muskeln
    ziehen sich die Filamente zusammen
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    und gehen auf ihren
    Originalzustand zurück,
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    wenn die Muskeln entspannen.
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    Andere Teile des Zytoskeletts,
    in diesem Fall Mikrotubuli,
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    sind verantwortlich
    für den Langstreckentransport.
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    Man kann sie sich als
    zellulare Autobahnen vorstellen,
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    die Dinge von einer Seite der Zelle
    auf die andere bewegt.
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    Anders als bei Straßen,
    wachsen und schrumpfen Mikrotubuli,
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    sie erscheinen bei Bedarf
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    und verschwinden,
    wenn ihre Aufgabe erfüllt ist.
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    Die molekulare Variante des LKWs
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    sind sogenannte Motorproteine,
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    die sich am Mikrotubuli
    entlang bewegen können,
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    und manchmal riesige Frachten
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    wie Organellen hinterher schleppen.
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    Diese Motorproteine
    werden als Dynein bezeichnet
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    und können in Gruppen zusammenarbeiten,
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    die, zumindest für mich,
    fast wie ein Pferdegespann ausschauen.
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    Wie sie sehen können, ist die Zelle ein
    äußerst wechselhafter, dynamischer Ort,
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    wo Dinge ständig
    gebildet und zerlegt werden.
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    Aber manche Strukturen
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    sind schwerer auseinanderzunehmen
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    und Spezialkräfte müssen geholt werden,
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    so dass die Strukturen
    rechtzeitig auseinandergenommen werden.
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    Diese Arbeit wird teils
    mit Proteine wie diesen gemacht.
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    Diese Donut-förmigen Proteine,
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    von denen es viele Arten
    in der Zelle gibt,
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    scheinen alle Strukturen zu zerlegen,
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    indem sie praktisch Proteine
    durch ein zentrales Loch ziehen.
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    Wenn diese Proteinart
    nicht richtig funktioniert,
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    können Proteine, die auseinander
    gerissen werden sollen,
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    manchmal zusammenkleben und sich anhäufen.
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    Das kann zu schlimmen Krankheiten
    wie Alzheimer führen.
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    Jetzt schauen wir uns den Kern an,
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    der unsere Genome also DNA beherbergt.
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    In allen unseren Zellen
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    wird unsere DNA von mehreren
    Proteinen gepflegt und erhalten.
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    Die DNA wird um Proteine
    namens Histon gewickelt,
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    die es Zellen ermöglichen, eine große
    Menge an DNA in unseren Kern zu packen.
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    Diese Maschinen sind
    sogenannte Chromatin-Remodeler
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    und sie arbeiten so, dass sie
    die DNA um die Histone schieben,
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    was dazu führt, dass neue
    DNA-Stücke exponiert werden.
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    Diese DNA kann dann
    von anderen Maschinen erkannt werden.
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    In diesem Fall, sucht diese
    große molekulare Maschine
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    ein Segment der DNA,
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    das den Anfang eines Gens zeigt.
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    Sobald es ein Segment findet,
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    erfährt es eine Reihe von Formänderungen,
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    die es erlauben mehr
    Maschinen einzubeziehen,
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    die es wiederum einem Gen erlauben
    eingeschaltet oder übertragen zu werden.
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    Dies muss ein streng
    regulierter Prozess sein,
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    weil ein zur falschen Zeit
    eingeschaltetes falsches Gen
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    katastrophale Folgen haben kann.
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    Wissenschaftler können jetzt
    Proteinmaschinen benutzen,
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    um Genome zu bearbeiten.
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    Sie haben sicherlich
    schon mal von CRISPR gehört.
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    CRISPR nutzt ein Protein bekannt als Cas9,
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    das entwickeln werden kann,
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    um eine bestimmte Sequenz von DNA
    zu erkennen und zu schneiden.
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    In diesem Beispiel,
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    werden zwei Cas9 Proteine benutzt, um ein
    problematisches Stück DNA zu entfernen.
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    Zum Beispiel, ein Teil eines Gens,
    das zu einer Krankheit führen kann.
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    Zellulare Maschinen werden
    dann dazu verwendet,
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    um die zwei Enden der DNA
    wieder zusammenzukleben.
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    Als molekulare Animatorin
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    ist eine der größten Herausforderungen
    die Unsicherheitsdarstellung.
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    Alle Animationen
    repräsentieren Hypothesen,
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    wie sich meine Mitarbeiter
    Prozesse vorstellen,
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    basierend auf den besten
    verfügbaren Daten.
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    Aber für viele molekulare Prozesse,
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    sind wir noch in der Anfangsphase,
    Dinge zu verstehen
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    und es gibt viel zu lernen.
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    In Wahrheit sind diese
    unsichtbaren molekularen Welten
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    riesig und meist unerforscht.
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    Für mich sind diese
    molekularen Landschaften
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    genauso spannend zu erforschen
    wie die natürliche Welt,
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    die überall um uns herum sichtbar ist.
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    Vielen Dank.
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    (Applaus)
Title:
Die Wunder der molekularen Welt, animiert
Speaker:
Janet Iwasa
Description:

Manche Biologischen Strukturen sind so klein, dass Wissenschaftler sie selbst mit den stärksten Mikroskopen nicht sehen können. Genau dann wird molekulare Animatorin und TED Fellow Janet Iwasa kreativ. Erkunden Sie riesige, versteckte Welten in ihren Animationen, die darstellen wie diese Welten funktionieren könnten.
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Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TEDTalks
Duration:
06:05

German subtitles

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