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用動畫呈現分子世界的奇景

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    我住的猶他州,
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    因有著世界上最讓人讚嘆的
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    一些自然景觀而聞名。
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    人們常震懾於這壯麗的觀景,
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    且深深著迷於這些有時看起來
    如同異世界的奇景。
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    身為科學家,我很愛觀察大自然。
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    但,身為細胞生物學家,
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    我更感興趣的是去瞭解
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    極小尺度下的自然界。
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    我是分子動畫師,我和研究者合作
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    將肉眼看不見的微小分子具象化。
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    這些分子比光的波長還小,
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    意即就算有最好的光學顯微鏡,
    我們也無法直接看見它們,
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    我要如何將看不見的東西視像化?
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    科學家,比如我的合作夥伴,
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    會終其職涯
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    窮究一個分子過程。
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    他們的做法是進行一系列的實驗,
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    每個實驗都能告訴我們
    拼圖的一小部分。
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    有的實驗可以告訴我們
    蛋白質的形狀資訊,
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    有的能告訴我們它可能
    會和哪些蛋白質作用,
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    有的能告訴我們它位於細胞何處。
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    這些零星片段的資訊拼湊起來
    可以讓我們彙整出一個假設,
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    一個故事,說明分子如何運作。
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    我的工作是要把這些想法製成動畫。
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    有時挺棘手,因為
    分子其實會做些蠻瘋狂的事。
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    但這些動畫對研究者表達
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    他們對於分子運作的想法非常有用。
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    這些動畫也讓我們能透過
    他們的眼睛來看分子世界。
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    讓我給大家看一些動畫,
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    快速帶大家看一些我心目中的
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    分子世界自然奇景。
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    首先,這是免疫細胞。
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    這類細胞必須要在
    我們體內到處爬來爬去,
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    才能找到入侵者,比如病原菌。
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    這種移動的動力來源
    是我最愛的蛋白質之一,
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    肌動蛋白,它是所謂
    細胞骨架的一部分。
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    和我們的骨骼不同,
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    肌動蛋白細絲一直不斷地
    產製和拆解。
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    肌動蛋白細胞骨架在我們的
    細胞中扮演極重要的角色。
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    它們能讓細胞改變形狀,
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    四處移動、附著在表面上
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    以及吃掉細菌。
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    肌動蛋白也參與另一種不同的動作。
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    在肌肉細胞中,肌動蛋白結構
    會形成這些細絲,
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    看起來就像織物。
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    當我們的肌肉收縮,
    這些細絲會被拉近,
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    當肌肉放鬆時,
    又回到原來的位置。
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    細胞骨架的其他部分,
    比如這裡的微管,
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    負責長程的運輸。
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    可以把它視為細胞的高速公路,
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    把東西從細胞的此端運送到彼端。
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    和我們的道路不同,
    微管會長大和縮小,
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    需要它們時就會出現,
    工作完成後就會消失。
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    分子版的半掛式卡車
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    是被貼切稱為馬達蛋白的蛋白質,
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    它能延著微管爬行,
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    有時身後還可以拖著大型貨物,
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    比如胞器。
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    這種馬達蛋白就是
    一般所稱的動力蛋白,
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    它們以團隊合作著稱,
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    至少我個人看起來覺得就像馬戰車。
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    各位可以看到,細胞是個
    不斷改變、保持動態的地方,
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    東西經常在這裡被建造和拆除。
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    不過,有些結構會比
    其他結構更難拆除。
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    需要再帶入特殊的力量,
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    才能確保這些結構能及時被拆除。
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    這份工作有部分是由
    像這樣的蛋白質來完成。
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    在細胞有中很多種
    像這樣的甜甜圈型的蛋白質,
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    它們似乎都會將個別蛋白質
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    拉進中間的洞孔藉撕扯來拆除結構。
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    如果這些蛋白質沒有
    把它們的工作做好,
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    應該要被拆解的那些蛋白質
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    有時有可能會黏聚在一起,
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    那就會造成很糟糕的疾病,
    如阿茲海默症。
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    現在,來看看細胞核,
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    細胞核以 DNA 的形式
    來儲藏基因組。
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    在我們所有的細胞中,
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    DNA 由多種不同的蛋白質
    來照料和維護。
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    DNA 被組織蛋白所纏繞,
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    組織蛋白讓細胞能夠把
    大量 DNA 裝入我們的細胞核中。
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    這些機械叫做染色質重塑蛋白,
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    基本上,它們做的是快速將 DNA
    送到這些組織蛋白周圍,
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    且它們會讓 DNA 的
    新片段暴露出來。
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    接著,此 DNA 就會
    被其他機器辨認出來。
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    在這個例子中,此大型分子機械
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    在尋找基因起始的那個 DNA 節段。
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    一旦它找到了這個節段,
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    基本上,它就會進行一連串變形,
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    讓它能夠帶入其他機器,
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    而那些機器就會讓
    基因被活化或轉錄。
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    這個過程必須要非常嚴謹地控管,
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    因為若在錯的時間把錯的基因活化,
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    可能會造成災難性的後果。
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    現在,科學家能用
    蛋白質機械來編輯基因組。
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    我相信大家都聽過 CRISPR。
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    CRISPR 就利用了
    叫做 Cas9 的蛋白質,
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    將它編輯之後就可以辨認和切斷
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    非常特定的 DNA 序列。
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    在這個例子中,
    用了兩個 Cas9 蛋白質
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    來切除一段有問題的 DNA。
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    比如,基因的某部分
    可能會造成某種疾病。
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    接著,使用細胞機器,
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    將 DNA 的兩端重新黏合起來。
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    身為分子動畫師,
    我最大的挑戰之一是
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    將不確定性給具象化。
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    我剛才給各位看的
    所有動畫都只是假設,
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    我的合作夥伴根據
    他們手中的最佳資訊,
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    來判定其運作過程,
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    但,對大多數分子的運作過程,
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    我們都還在了解的初期,
    還有很多要學。
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    事實是,這些看不見的
    分子世界非常廣大,
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    且我們只探索了冰山的一角。
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    對我來說,探索這些分子景色
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    和探索我們身邊看得見的大自然
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    一樣讓人興奮。
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    謝謝。
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    (掌聲)
Títol:
用動畫呈現分子世界的奇景
Speaker:
珍妮特.埃瓦薩
Descripció:

有些生物結構小到科學家無法看見,即使用最強大的顯微鏡也不行。此時,分子動畫師及 TED 學會會員珍妮特.埃瓦薩就得要發揮創意了。在這場演說中,她分享迷人的想像式動畫,呈現它們可能的運作方式。來跟她一同探索這個浩瀚、看不見的分子世界吧!

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Video Language:
English
Team:
closed TED
Projecte:
TEDTalks
Duration:
06:05

Chinese, Traditional subtitles

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