Животът, случващ се в клетките ти, разкрит в 3D.
-
0:01 - 0:05Да се опитваме да разберем живота
без да го виждаме ясно -
0:05 - 0:08е като извънземно да се опитва да разбере
правилата на една футболна игра -
0:08 - 0:10само от гледане на няколко снимки.
-
0:10 - 0:12Ние можем да разберем много
от тези снимки. -
0:12 - 0:15Например, има играч във и извън игрището.
-
0:15 - 0:16Има група.
-
0:16 - 0:20Има дори мажоретки, които
много се забавляват, докато гледат играта. -
0:20 - 0:23И разбира се, въпреки научаването
на цялата тази информация -
0:23 - 0:26от гледане на тези снимки,
-
0:26 - 0:28ние все още не можем да свържем
правилата на играта. -
0:28 - 0:30За тази цел
-
0:30 - 0:32ще трябва реално да гледаме
играта в действие. -
0:33 - 0:36Много от това, което знаем за живота
и как той работи -
0:36 - 0:38идва от гледането на тези "снимки''.
-
0:38 - 0:42Учените са успели да разберат много
от гледането на подобни снимки, -
0:42 - 0:46но в края на краищата, за да могат
да разберат как работи животът, -
0:46 - 0:48трябва наистина да го гледат в действие.
-
0:48 - 0:51И това, в основата си, е
където животът се случва -
0:51 - 0:55е да се опитаме да разберем как
работи фундаменталната му единица. -
0:55 - 0:57И за да сме способни да гледаме това,
-
0:57 - 1:00трябва да сме способни
да разбираме как е животът. -
1:01 - 1:03В сравнение с тази мравка
-
1:03 - 1:07една човешка клетка е стотици милиони
пъти по-малка по размери. -
1:07 - 1:10Виждате ли клетката точно до мравката?
-
1:10 - 1:11Тя е точно там.
-
1:11 - 1:12За да можем да видим тази клетка,
-
1:13 - 1:16трябва да направим невидимото видимо,
-
1:16 - 1:18а това правим като построим микроскопи.
-
1:18 - 1:19Не тези микроскопи:
-
1:19 - 1:22тези, които строим,
приличат на нещо подобно. -
1:22 - 1:25Помага и това, че аз съм
част от папараците - е, донякъде. -
1:25 - 1:27Вместо да правя снимки на хора,
-
1:27 - 1:30аз съм по-скоро заинтересуван от
снимането на известни клетки. -
1:30 - 1:34Е, моята собствена
кариера до този момент -
1:34 - 1:35е доста лъкатушеща,
-
1:35 - 1:40започвайки с първата ми страст
още като дете и досега с компютрите, -
1:40 - 1:44която направи остър завой,
обръщайки се към инженерството, -
1:44 - 1:46и в последно време,
-
1:46 - 1:50много остро пренасочване към
опитването да разбера клетъчната биология. -
1:51 - 1:54Сега, това е точно тази
интердисциплинарност, -
1:54 - 1:56която ме доведе докъдето съм днес.
-
1:56 - 1:59Способен съм да правя
тези многодисциплинарни проучвания -
1:59 - 2:00с една единствена цел.
-
2:00 - 2:04И идеята е да можем да напреднем
в иновациите и откритията -
2:04 - 2:07като обединим всички парчета
от тези различни дисциплини, -
2:07 - 2:10за да можем да работим заедно
и да решим проблемите, -
2:10 - 2:12които не можем поотделно.
-
2:12 - 2:15Ние се интересуваме от клетката.
-
2:15 - 2:16Клетката... Какво е това?
-
2:16 - 2:18Ами, това е фундаменталната
единица на живота. -
2:18 - 2:21По-просто казано, това е просто торба.
-
2:21 - 2:24Това е торба с трилиони
неорганични молекули, -
2:24 - 2:27било то белтъци, въглехидрати,
липиди или мазнини. -
2:27 - 2:29И се оказва, че през
последния половин век -
2:29 - 2:32молекулярните биолози и биохимиците
са се опитвали -
2:32 - 2:34да намерят начин тези белтъци да засияят.
-
2:35 - 2:37Те светят точно като светулки.
-
2:37 - 2:40Така, хората, правещи микроскопи
са успели да направят -
2:40 - 2:42все по-добри и по-добри инструменти,
-
2:42 - 2:45за да могат да хванат светлината,
излъчвана от тези молекули -
2:45 - 2:48и информатиците и математиците
са могли да разберат -
2:48 - 2:51сигналите, които са били записвани
от камерите. -
2:51 - 2:54И чрез събирането
на всички тези неща заедно -
2:54 - 2:58ние реално ще можем да разберем
организацията на тези молекули -
2:58 - 2:59вътре в клетката,
-
2:59 - 3:02ще разберем как това се променя с времето
-
3:02 - 3:05и това е основата на нещото,
от което се интересуваме - -
3:05 - 3:07да разберем живота в неговата същност.
-
3:08 - 3:10Така започнахме от това
да си представяме живота, -
3:10 - 3:13което е по принцип разделено
в две измерения, -
3:13 - 3:16и стигнахме до това да виждаме
живота в три измерения. -
3:16 - 3:19Но как можем да превърнем
едно изображение от 2- в 3D? -
3:19 - 3:21Ами, оказва се, че е доста лесно.
-
3:21 - 3:24Просто събираме серия от
двуизмерни изображения, -
3:24 - 3:25докато движим пробата нагоре и надолу
-
3:25 - 3:28и после закачаме изображенията
едно върху друго -
3:28 - 3:30и създаваме триизмерен обем.
-
3:30 - 3:33Проблемът с този метод е,
че традиционните микроскопи -
3:33 - 3:35отделят прекалено много енергия
в тази система. -
3:35 - 3:38Това означава, че тази клетка,
която виждате ето там -
3:38 - 3:41Тя изпитва много високи дози токсичност
-
3:41 - 3:42и това е проблем.
-
3:43 - 3:45Нека го обясня малко по-добре.
-
3:45 - 3:47Например,
-
3:47 - 3:50нека кажем, че на тази планета животът
се е развил само под едно слънце, нали? -
3:51 - 3:54Сега, нека кажем, че искам да гледам
пазаруващите хора на тази улица, -
3:54 - 3:56за да разбера навиците им на пазаруване:
-
3:56 - 3:58колко дълго се бавят пред витрините,
-
3:58 - 4:00през колко магазина минават
-
4:00 - 4:02и колко дълго време прекарват
във всеки един магазин. -
4:02 - 4:05И ако стоях в кафене и
просто наблюдавах хората, -
4:05 - 4:08много от тях дори не биха забелязали,
че ги гледам. -
4:08 - 4:09Сега, какво ако изеднъж
-
4:09 - 4:12аз блестях с еквивалента на това
което е, да кажем, -
4:12 - 4:17светлината от около пет,
или, да кажем, десет слънца? -
4:17 - 4:19Те биха ли се държали
по същия нормален начин? -
4:20 - 4:23Биха ли се бавили навън за същото време?
-
4:23 - 4:27Наистина ли мога да вярвам, че
тяхното поведение изобщо не се е променило -
4:27 - 4:30като последствие от това, че са изложени
на толкова светлина. -
4:30 - 4:31Не.
-
4:31 - 4:33Повечето микроскопи в днешно време
-
4:33 - 4:35и традиционни микроскопи
-
4:35 - 4:39са способни да светят между 10 и
10 000 пъти слънчевата светлина, -
4:39 - 4:42на която ние сме изложени тук,
на тази планета, където животът -
4:43 - 4:45реално се е развил.
И заради това -
4:45 - 4:48се оказва, че аз съм част от
тези клетъчни папараци -
4:48 - 4:51и затова трябва да сме много внимателни
с това колко светлина -
4:51 - 4:53в действителност влагаме в клетката.
-
4:53 - 4:55В противен случай, може да се окажем
с изпържена клетка -
4:56 - 4:57И се оказва,
-
4:57 - 5:01че няма нищо естествено в това
да се опитваме да гледаме разрушена клетка, -
5:01 - 5:04чието поведение
е било значително променено. -
5:05 - 5:09Е, нека вземем тази клетка за пример.
-
5:09 - 5:11Тя е поставена на парче метал.
-
5:11 - 5:12Виждате ли петната навсякъде?
-
5:12 - 5:15Тези петънца представляват
молекулярни машини, -
5:15 - 5:17които се събират на
повърхността на клетката -
5:17 - 5:22така, че могат да захранват клетката
с храна отвън. -
5:22 - 5:25Лабораторията ни използва решетъчна
светлинна микроскопия, -
5:25 - 5:28което генерира много тънък лъч светлина
-
5:28 - 5:30като отделя внимание
да не увреди клетката, -
5:30 - 5:32или да не вложи прекалено много
светлина в системата. -
5:32 - 5:34И когато правим това,
-
5:34 - 5:38ние сме способни да гледаме динамиката
на тези процеси за много по-дълго -
5:38 - 5:40без наистина да стресираме тези клетки.
-
5:40 - 5:43Използвали сме тези техники
с микроскопите и тези "уреди", -
5:43 - 5:46за да можем да разберем как
вирусите инфектират клетките. -
5:46 - 5:49В този пример сме изложили клетка
на ротавирус. -
5:49 - 5:54Това е изключително заразен патоген, убиващ
повече от 200000 души всяка година -
5:54 - 5:57И гледайки тези молекули,
тези вирусни частици, -
5:57 - 5:59как те се разпространяват
на повърхността на клетката, -
5:59 - 6:02можем реално да разберем правилата,
по които играем. -
6:02 - 6:04И когато разберем тези правила,
-
6:04 - 6:05можем да започнем да ги надхитряваме,
-
6:05 - 6:08без значение дали през
интелигентна фармакотерапия, -
6:08 - 6:11за да можем да смекчим, да се справим
или дори предотвратим вируса -
6:11 - 6:13от това да влиза в клетката още по начало.
-
6:14 - 6:17Сега сме направили невидимото видимо,
-
6:17 - 6:18но въпросът си остава:
-
6:18 - 6:20Кога можем да вярваме на това,
което виждаме? -
6:20 - 6:23Всичко, което съм ви показал
до този момент -
6:23 - 6:27е било клетка, която е била държана
затворник на парче стъкло от блюдо на Петри -
6:27 - 6:31Е, оказва се, че клетките наистина не са
се развили на парче стъкло. Нали? -
6:31 - 6:32Не са се развили в изолация,
-
6:33 - 6:35и не са еволюирали извън
физиологичния контекст. -
6:35 - 6:38За да може да се разбере естественото
поведение на клетките, -
6:38 - 6:44ние трябва да можем да ги гледаме
в действие в истинския им хабитат. -
6:44 - 6:48Та, нека да видим тази сложна система
-
6:48 - 6:51Това е развиващ се зародиш на риба данио,
-
6:51 - 6:54в която гледате клетки,
които се самоорганизират, -
6:54 - 6:57за да формират тъкани, които пък
да формират системи. -
6:57 - 7:00И когато гледаме пак филма, ще видите,
че след 20 часа -
7:00 - 7:03започват да се формират опашката
и очите на рибата. -
7:03 - 7:06Сега, можем да гледаме това,
не с такава ниска резолюция, -
7:06 - 7:08можем да го видим с неповторими детайли,
-
7:08 - 7:11и искаме да можем да го гледаме
в триизмерно пространсвто -
7:11 - 7:13за времето от минути, секунди,
часове или дори дни. -
7:14 - 7:17Та проблемът с тези сложни системи
-
7:17 - 7:19е, че разбъркваме светлината
-
7:19 - 7:22или те го правят със светлината,
която реално им пускаме, -
7:22 - 7:25заради което ние запазваме
размазани снимки. -
7:25 - 7:29И се оказва, че астрономите
са имали подобни проблеми, -
7:29 - 7:30но за тях проблемът идва,
-
7:30 - 7:34когато се опитват да запишат светлината
от далечна звезда -
7:34 - 7:36на телескопи,
които са разположени на земята. -
7:37 - 7:40Проблемът е, че когато светлината пътува
хиляди светлини години -
7:40 - 7:43и се удари в турбулентната ни атмосфера
изведнъж, -
7:43 - 7:44светлината се разсейва.
-
7:45 - 7:47Те също така, за щастие,
са открили решение на това -
7:47 - 7:49вече от повече от век.
-
7:49 - 7:52Това, което правят,
е да генерират изкуствена звезда -
7:52 - 7:54на около 90 километра
от повърхността на Земята -
7:54 - 7:56и използват тази светлина,
-
7:56 - 8:00която преминава през същата
турбулентна атмосфера като отдалечената -
8:00 - 8:03и така могат да разберат как
светлината се разсейва -
8:03 - 8:05и вземат огледало,
което може да промени формата й, -
8:05 - 8:08за да компенсира
или оправи това разсейване. -
8:08 - 8:10Това, което направихме,
е да вземем тези идеи -
8:11 - 8:13и да ги вложим в нашите микроскопи.
-
8:13 - 8:14И когато направиш това,
-
8:15 - 8:18можеш малко или много да оправиш
сложността на разсейването -
8:18 - 8:20и наелектризирането, което се случва
-
8:20 - 8:22като последствие от комплексните системи.
-
8:22 - 8:24И правим това в даниото.
-
8:24 - 8:28Харесваме тази риба, защото, като нас,
те са гръбначни. -
8:28 - 8:30За разлика от нас,
те са основно прозрачни. -
8:30 - 8:33Това означава, че когато пуснем лъч
светлина през тях -
8:33 - 8:36можем да наблюдаваме клетъчните
и подклетъчните процеси -
8:36 - 8:37с невероятни детайли.
-
8:37 - 8:39Нека ви дам пример.
-
8:40 - 8:44В това видео, вие гледате гръбнака
и мускулите на рибата данио. -
8:44 - 8:48Можем да погледнем
организацията на клетките -- -
8:48 - 8:51стотици клетки в този точен обем --
-
8:51 - 8:54в присъствието и отсъствието
на адаптивна оптика. -
8:54 - 8:55Сега, с тези уреди
-
8:55 - 8:59ние можем да виждаме нещата
много по-ясно от преди. -
9:01 - 9:02И в един много специфичен пример,
-
9:02 - 9:05гледайки как се развива окото при даниото,
-
9:05 - 9:09можете наистина да видите вълненията
вътре в този ембрион на рибата. -
9:09 - 9:12Можете да видите клетките,
които танцуват наоколо. -
9:12 - 9:15В един пример виждате
как клетката се дели. -
9:15 - 9:16В друг пример
можете да видите -
9:16 - 9:19как те се опитват да отидат на
едно място, минавайки през други клетки. -
9:20 - 9:24В последния пример виждате как една
клетка е груба към съседите си -
9:24 - 9:25и как ги бута.
-
9:25 - 9:26Нали?
-
9:27 - 9:32Тази технология наистина ни позволява
да гледаме по-дълбоко и ясно, -
9:32 - 9:35почти сякаш гледаме единствена клетка
на парче стъкло, -
9:35 - 9:37където те са държани като затворници.
-
9:37 - 9:40И за да демонстрираме колко е обещаваща
тази технология, -
9:40 - 9:43сме си партнирали с някои от
най-добрите учени по света. -
9:43 - 9:46И сме започнали да задаваме много
фундаментални въпроси, -
9:46 - 9:48върху които почваме да работим заедно
в момента. -
9:48 - 9:51Например, как ракът се разпространява
през тялото? -
9:51 - 9:54В този пример гледате клетки от жена
с рак на гърдата, -
9:54 - 9:56които в общи линии мигрират
-
9:56 - 9:59като използват кръвоносните съдове,
показани с магента. -
9:59 - 10:02В общи линии ги използват като магистрала,
-
10:02 - 10:03за да стигнат до "колибата".
-
10:03 - 10:06Можете горе-долу да ги видите как
се промушват през вените. -
10:06 - 10:09Вижда се как те са там,
където има достатъчно място. -
10:09 - 10:12И в друг пример, е, виждате нещо,
приличащо на трейлър на Ридли Скот -
10:12 - 10:14за следващия филм на "Пришълецът".
-
10:14 - 10:17Тази ракова клетка се опитва
да излезе от кръвоносния съд, -
10:17 - 10:19за да може да нападне
друга част от тялото. -
10:22 - 10:24В последния пример, който ще ви покажа
-
10:24 - 10:26се опитваме да разберем
как се развива ухото. -
10:26 - 10:30В този случай сме засенчени от
пълзящи неутрофилни гранулоцити. -
10:30 - 10:33Тези клетки на имунната система
в общи линии винаги патрулират. -
10:33 - 10:35Като цяло, нямат никаква почивка.
-
10:35 - 10:38Работят постоянно, за да разберат
ако има странна опасност, -
10:38 - 10:41ако има инфекция.
-
10:41 - 10:44Те усещат околната среда, която постоянно
се променя около тях. -
10:45 - 10:49Сега, можем да видим тези изображения
и тези филми -
10:49 - 10:53в по-големи детайли отколкото
когато и да било -
10:53 - 10:54досега.
-
10:54 - 10:57Сега, както с всички тези нови технологии,
-
10:57 - 10:59с новите възможности идват
и нови отговорности -
10:59 - 11:03и за нас, голямата е как да
се справим с данните. -
11:03 - 11:06Тези микроскопи генерират тонове данни.
-
11:06 - 11:10Генерираме някъде около един до три
терабайта данни на час. -
11:10 - 11:15За да ви дам идея колко е това,
напълваме до 2 милиона дискети на час, -
11:15 - 11:17за тези от вас в публиката с повече опит.
-
11:17 - 11:19(Смях)
-
11:20 - 11:22Това се равнява на горе-долу 500 DVD-та,
-
11:22 - 11:25или, за да го направим по-разбираемо
за поколението Z, -
11:25 - 11:29това са около дузина Айфон 11с,
които пълня всеки час. -
11:31 - 11:33Имаме много информация.
-
11:33 - 11:35Трябва да намерим нови начини
да можем да я реализираме. -
11:35 - 11:37Трябва да намерим нови начини
-
11:37 - 11:40да можем да извличаме биологически
смислена информация -
11:40 - 11:41от тези набори от данни.
-
11:41 - 11:42И, което е по-важно,
-
11:42 - 11:45искаме да сме уверени, че можем да сложим
тези напредничеви -
11:45 - 11:48микроскопи в ръцете на учени
от целия свят. -
11:48 - 11:52И раздаваме дизайна
на тези микроскопи безплатно. -
11:52 - 11:53Но важната част е,
-
11:54 - 11:56че трябва да правим нещата заедно,
за да имаме влияние. -
11:56 - 11:58Свързваме всички учени заедно,
-
11:58 - 12:01които да могат да разработят
биологични и химични уреди. -
12:01 - 12:04Работим заедно с учени,
специализиращи в данните -
12:04 - 12:05и такива с научни инструменти,
-
12:05 - 12:08за да можем да конструираме
и да се справим с данните. -
12:08 - 12:11И защото раздаваме тези уреди без пари
-
12:11 - 12:14за академични цели и про боно,
-
12:14 - 12:17също така строим и развити
медицински центрове за образна диагностика -
12:17 - 12:20така че да може да съберем групата хора,
които разбират от микроскопи, -
12:20 - 12:23както и биолозите и тези, които
се занимават с изчислителна наука -
12:23 - 12:26и да направим екип, който да може
да се справя с такива проблеми, -
12:26 - 12:28с които всеки от нас поотделно
не би могъл. -
12:28 - 12:30И благодарение на тези микроскопи
-
12:30 - 12:32границата за науката е отворена отново.
-
12:32 - 12:33Така че нека погледнем заедно
-
12:34 - 12:35Благодаря ви!
-
12:35 - 12:38(Аплодисменти)
- Title:
- Животът, случващ се в клетките ти, разкрит в 3D.
- Speaker:
- Гокул Упадхиайула
- Description:
-
За да можеш да разбереш как работи животът, трябва да го видиш в действие , казва специалистът по био образна диагностика Гокул Упадхиайула. Водейки ни надолу на клетъчно ниво, той споделя работата зад най-новите микорскопи, които улавят и запазват в три измерения сложните поведения на организмите -- от инфекциозните ракови клетки до пълзящите клетки на имунната система -- и това, което те разкриват за динамиката в биологията. Гледай как животът се разкрива пред очите ти в невероятните визуализации в този разговор.
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 12:51
Anton Hikov approved Bulgarian subtitles for The life unfolding inside your cells, revealed in 3D | ||
Anton Hikov accepted Bulgarian subtitles for The life unfolding inside your cells, revealed in 3D | ||
Anton Hikov edited Bulgarian subtitles for The life unfolding inside your cells, revealed in 3D | ||
Anton Hikov edited Bulgarian subtitles for The life unfolding inside your cells, revealed in 3D | ||
Anton Hikov edited Bulgarian subtitles for The life unfolding inside your cells, revealed in 3D | ||
Trayana Hristova edited Bulgarian subtitles for The life unfolding inside your cells, revealed in 3D | ||
Trayana Hristova edited Bulgarian subtitles for The life unfolding inside your cells, revealed in 3D | ||
Trayana Hristova edited Bulgarian subtitles for The life unfolding inside your cells, revealed in 3D |