0:00:00.000,0:00:02.000 Det jag ska visa er 0:00:02.000,0:00:06.000 är de häpnadsväckande molekylära maskiner 0:00:06.000,0:00:09.000 som skapar vår kropps levande struktur. 0:00:09.000,0:00:12.000 Molekyler är ju riktigt, riktigt små. 0:00:12.000,0:00:14.000 Och med små, 0:00:14.000,0:00:16.000 menar jag riktigt små. 0:00:16.000,0:00:18.000 De är mindre än en våglängd av ljus, 0:00:18.000,0:00:21.000 så vi har inget sätt att observera dem direkt. 0:00:21.000,0:00:23.000 Men genom vetenskapen har vi ändå en ganska god uppfattning 0:00:23.000,0:00:26.000 om vad som sker nere på den molekylära nivån. 0:00:26.000,0:00:29.000 Så vad vi kan göra är att faktiskt berätta för er om molekylerna, 0:00:29.000,0:00:32.000 men vi har egentligen inte någon direkt metod för att visa er molekylerna. 0:00:32.000,0:00:35.000 Ett sätt runt detta är att rita bilder. 0:00:35.000,0:00:37.000 Och denna idén är faktiskt inte något nytt. 0:00:37.000,0:00:39.000 Vetenskapsmän har alltid skapat bilder 0:00:39.000,0:00:42.000 som en del av deras tänkande och upptäcktsprocesser. 0:00:42.000,0:00:45.000 De ritar bilder av det som de observerar med sina ögon, 0:00:45.000,0:00:47.000 genom teknologi såsom teleskop och mikroskop, 0:00:47.000,0:00:50.000 och även vad de tänker på i sina sinnen. 0:00:50.000,0:00:52.000 Jag valde två välkända exempel, 0:00:52.000,0:00:55.000 därför att de är välkända för att uttrycka vetenskap genom konsten. 0:00:55.000,0:00:57.000 Och jag börjar med Galileo 0:00:57.000,0:00:59.000 som använde världens första teleskop 0:00:59.000,0:01:01.000 för att se på månen. 0:01:01.000,0:01:03.000 Och han förvandlade vår förståelse av månen. 0:01:03.000,0:01:05.000 Uppfattningen på 1600-talet 0:01:05.000,0:01:07.000 var att månen var en perfekt himlasfär. 0:01:07.000,0:01:10.000 Med det Galileo såg var en stenig, karg värld, 0:01:10.000,0:01:13.000 som han uttryckte i sina akvareller. 0:01:13.000,0:01:15.000 En annan vetenskapsman med väldigt stora idéer, 0:01:15.000,0:01:18.000 biologins superstjärna, är Charles Darwin. 0:01:18.000,0:01:20.000 Och med denna kända noteringen i sin anteckningsbok 0:01:20.000,0:01:23.000 börjar han i övre vänstra hörnet med, "Jag tror," 0:01:23.000,0:01:26.000 och sedan skissar han fram det första livets träd, 0:01:26.000,0:01:28.000 som är hans uppfattning 0:01:28.000,0:01:30.000 av hur alla arter, allt levande på jorden, 0:01:30.000,0:01:33.000 förenas genom evolutionens historia -- 0:01:33.000,0:01:35.000 arternas ursprung genom naturligt urval 0:01:35.000,0:01:38.000 och förändringar från en urgammal population. 0:01:38.000,0:01:40.000 Till och med som vetenskapsman 0:01:40.000,0:01:42.000 brukade jag gå på föreläsningar med molekylärbiologer 0:01:42.000,0:01:45.000 och finna dem komplett obegripliga, 0:01:45.000,0:01:47.000 med allt det fina språket och jargongen 0:01:47.000,0:01:49.000 som de använde när de beskrev sitt arbete, 0:01:49.000,0:01:52.000 tills jag mötte David Goodsells konstverk, 0:01:52.000,0:01:55.000 som är molekylärbiolog på Scripps-institutet. 0:01:55.000,0:01:57.000 Och hans bilder, 0:01:57.000,0:01:59.000 allting är korrekt och skalenligt. 0:01:59.000,0:02:02.000 Och hans arbete fick mig att förstå 0:02:02.000,0:02:04.000 hur den molekylära världen inom oss ser ut. 0:02:04.000,0:02:07.000 Så detta är ett tvärsnitt genom blod. 0:02:07.000,0:02:09.000 I det övre vänstra hörnen finns det här gul-gröna området. 0:02:09.000,0:02:12.000 Det gul-gröna området är blodets vätska, som är mest vatten, 0:02:12.000,0:02:14.000 men det är också antikroppar, sockerarter, 0:02:14.000,0:02:16.000 hormoner, den sortens saker. 0:02:16.000,0:02:18.000 Och det röda området är ett snitt in i en röd blodkropp. 0:02:18.000,0:02:20.000 Och de röda molekylerna är hemoglobin. 0:02:20.000,0:02:22.000 De är verkligen röda; det är det som ger blodet dess färg. 0:02:22.000,0:02:24.000 Och hemoglobinet fungerar som en molekylär svamp 0:02:24.000,0:02:26.000 för att suga upp syret i lungorna 0:02:26.000,0:02:28.000 och sedan transportera det till andra delar av kroppen. 0:02:28.000,0:02:31.000 Jag inspirerades väldigt av denna bilden för många år sedan, 0:02:31.000,0:02:33.000 och jag undrade om vi skulle kunna använda datorgrafik 0:02:33.000,0:02:35.000 för att avbilda den molekylära världen. 0:02:35.000,0:02:37.000 Hur skulle det se ut? 0:02:37.000,0:02:40.000 Och det är så jag verkligen började. Så låt oss börja. 0:02:40.000,0:02:42.000 Detta är DNA med sin klassiska dubbelspiralform. 0:02:42.000,0:02:44.000 Och det kommer från röntgenkristallografi, 0:02:44.000,0:02:46.000 så det är en korrekt modell av DNA. 0:02:46.000,0:02:48.000 Om vi rätar ut spiralen och drar isär de två strängarna, 0:02:48.000,0:02:50.000 ser man de här sakerna som liknar tänder. 0:02:50.000,0:02:52.000 Detta är den genetiska kodens bokstäver, 0:02:52.000,0:02:55.000 de 25.000 gener man har inskrivna i sitt DNA. 0:02:55.000,0:02:57.000 Detta är vad de typiskt handlar om -- 0:02:57.000,0:02:59.000 den genetiska koden -- detta är vad de handlar om. 0:02:59.000,0:03:01.000 Men jag vill tala om en annan aspekt av DNA-vetenskapen, 0:03:01.000,0:03:04.000 och det är DNA:s fysiska struktur. 0:03:04.000,0:03:07.000 Det är dessa två strängar som går i motsatta riktningar 0:03:07.000,0:03:09.000 av skäl som jag inte kan gå in på nu. 0:03:09.000,0:03:11.000 Men de går bokstavligen i motsatta riktningar, 0:03:11.000,0:03:14.000 vilket skapar ett antal komplikationer för våra levande celler, 0:03:14.000,0:03:16.000 som ni ska få se nu, 0:03:16.000,0:03:19.000 allra mest när DNA kopieras. 0:03:19.000,0:03:21.000 Så det som jag nu ska visa er 0:03:21.000,0:03:23.000 är en korrekt avbildning 0:03:23.000,0:03:26.000 av den verkliga kopiatorn för DNA som sker just nu inne i din kropp, 0:03:26.000,0:03:29.000 åtminstone 2002-biologi. 0:03:29.000,0:03:32.000 Så DNA kommer in i produktionslinan från den vänstra sidan, 0:03:32.000,0:03:35.000 och den stöter på denna ansamling, dessa biokemiska maskiner i miniatyr, 0:03:35.000,0:03:38.000 som drar isär DNA-strängen och gör en exakt kopia. 0:03:38.000,0:03:40.000 Så DNA kommer in 0:03:40.000,0:03:42.000 och stöter på denna blå, munk-liknande strukturen 0:03:42.000,0:03:44.000 och den dras sönder till två strängar. 0:03:44.000,0:03:46.000 En sträng kan kopieras direkt, 0:03:46.000,0:03:49.000 och man kan se de här sakerna som slungas nedåt där. 0:03:49.000,0:03:51.000 Men det är inte så lätt för den andra strängen 0:03:51.000,0:03:53.000 för den måste kopieras baklänges. 0:03:53.000,0:03:55.000 Så den kastas ut gång på gång i dessa öglor 0:03:55.000,0:03:57.000 och kopieras en del åt gången, 0:03:57.000,0:04:00.000 så att det bildas två nya DNA-molekyler. 0:04:00.000,0:04:03.000 Det är så att vi har miljarder sådana maskiner 0:04:03.000,0:04:05.000 som just nu arbetar inom oss, 0:04:05.000,0:04:07.000 och kopierar DNA med utsökt noggrannhet. 0:04:07.000,0:04:09.000 Det är en korrekt avbildning, 0:04:09.000,0:04:12.000 och det går i stort sett i korrekt hastighet jämfört med det som händer inom oss. 0:04:12.000,0:04:15.000 Jag har utelämnat felkorrigering och en massa andra saker. 0:04:17.000,0:04:19.000 Detta var något jag arbetade med för flera år sedan. 0:04:19.000,0:04:21.000 Tack. 0:04:21.000,0:04:24.000 Detta var något jag arbetade med för flera år sedan, 0:04:24.000,0:04:27.000 men det jag nu ska visa er är uppdaterad vetenskap, uppdaterad teknologi. 0:04:27.000,0:04:29.000 Så återigen börjar vi med DNA. 0:04:29.000,0:04:32.000 Och de böljar fram och tillbaka på grund av den omgivande soppan av molekyler, 0:04:32.000,0:04:34.000 som jag har tagit bort för att ni ska kunna se något. 0:04:34.000,0:04:36.000 DNA är ungefär två nanometer långt, 0:04:36.000,0:04:38.000 vilket är riktigt litet. 0:04:38.000,0:04:40.000 Men i var och en av våra celler, 0:04:40.000,0:04:44.000 är varje DNA-sträng ungefär 30 till 40 miljoner nanometer lång. 0:04:44.000,0:04:47.000 Så för att hålla ordning på DNA och reglera tillgången till den genetiska koden, 0:04:47.000,0:04:49.000 så är den lindad kring dessa lila proteinet -- 0:04:49.000,0:04:51.000 jag har betecknat dem som lila här. 0:04:51.000,0:04:53.000 Det paketeras och läggs på plats. 0:04:53.000,0:04:56.000 I synfältet finns nu en enstaka DNA-sträng. 0:04:56.000,0:04:59.000 Det här stora DNA-paketet kallas en kromosom. 0:04:59.000,0:05:02.000 Och vi kommer tillbaka till kromosomer om en liten stund. 0:05:02.000,0:05:04.000 Vi rör oss baklänges, vi zoomar ut, 0:05:04.000,0:05:06.000 ut genom en kärnpor, 0:05:06.000,0:05:09.000 som är öppningen till denna avdelning som innehåller allt det DNA 0:05:09.000,0:05:11.000 som kallas kärnan. 0:05:11.000,0:05:13.000 Allt som syns nu 0:05:13.000,0:05:16.000 är ungefär en termins biologistudier, och jag har sju minuter. 0:05:16.000,0:05:19.000 Så vi kan inte gå igenom allt det idag? 0:05:19.000,0:05:22.000 Nej, jag får veta att det är, "Nej." 0:05:22.000,0:05:25.000 Så här ser levande celler ut i ett ljusmikroskop. 0:05:25.000,0:05:28.000 Och det har filmats under ett tidsintervall, vilket är anledningen att man kan se det röra sig. 0:05:28.000,0:05:30.000 Kärnans hölje bryts ned. 0:05:30.000,0:05:33.000 Dessa korvliknande föremål är kromosomerna, och vi ska fokusera på dem. 0:05:33.000,0:05:35.000 De genomgår denna mycket slående rörelse 0:05:35.000,0:05:38.000 som är fokuserad på de här små röda prickarna. 0:05:38.000,0:05:41.000 När cellen känner att den är redo för det, 0:05:41.000,0:05:43.000 sliter den sönder kromosomen. 0:05:43.000,0:05:45.000 En uppsättning DNA går till ena sidan, 0:05:45.000,0:05:47.000 den andra sidan får den andra DNA-uppsättningen -- 0:05:47.000,0:05:49.000 identiska kopior av DNA. 0:05:49.000,0:05:51.000 Och sedan delar sig cellen genom mitten. 0:05:51.000,0:05:53.000 Och återigen så har vi miljarder celler 0:05:53.000,0:05:56.000 som genomgår denna process just nu inom oss. 0:05:56.000,0:05:59.000 Nu ska vi spola tillbaka och bara fokusera på kromosomerna 0:05:59.000,0:06:01.000 och se på dess struktur och beskriva den. 0:06:01.000,0:06:04.000 Så återigen är vi nu vid det speciella ögonblicket. 0:06:04.000,0:06:06.000 Kromosomerna radar upp sig. 0:06:06.000,0:06:08.000 Och om vi isolerar bara en kromosom, 0:06:08.000,0:06:10.000 vi tar ut den och tittar närmare på dess struktur. 0:06:10.000,0:06:13.000 Så detta är en av de största molekylära strukturer som vi har, 0:06:13.000,0:06:17.000 åtminstone som vi hittills upptäckt inom oss. 0:06:17.000,0:06:19.000 Så detta är en enskild kromosom. 0:06:19.000,0:06:22.000 Och vi har två DNA-strängar i varje kromosom. 0:06:22.000,0:06:24.000 En är innesluten i en korv. 0:06:24.000,0:06:26.000 Den andra strängen är innesluten i den andra korven. 0:06:26.000,0:06:29.000 De här sakerna som ser ut som morrhår som sticker ut från vardera sidan 0:06:29.000,0:06:32.000 är cellens dynamiska byggnadsställning. 0:06:32.000,0:06:34.000 De kallas mikrotubuler. Det namnet är inte viktigt. 0:06:34.000,0:06:37.000 Men det vi ska fokusera på är det här röda området -- jag har betecknat det som rött här -- 0:06:37.000,0:06:39.000 och det är gränssnittet 0:06:39.000,0:06:42.000 mellan den dynamiska byggnadsställningen och kromosomerna. 0:06:42.000,0:06:45.000 Det är uppenbarligen av central betydelse för kromosomernas rörelser. 0:06:45.000,0:06:48.000 Vi har ingen aning om hur den åstadkommer den rörelsen. 0:06:48.000,0:06:50.000 Vi har studerat detta som man kallar kinetisk orb 0:06:50.000,0:06:52.000 under mer än hundra år av intensivt studium, 0:06:52.000,0:06:55.000 och vi håller fortfarande bara på att börja upptäcka vad det handlar om. 0:06:55.000,0:06:58.000 Det består av ungefär 200 olika sorters proteiner, 0:06:58.000,0:07:01.000 tusentals proteiner totalt. 0:07:01.000,0:07:04.000 Det är ett system för att sända signaler. 0:07:04.000,0:07:06.000 Det sänder genom kemiska signaler 0:07:06.000,0:07:09.000 som säger till resten av cellen när den är redo, 0:07:09.000,0:07:12.000 när den känner att allt är rätt uppställt och klart att startas 0:07:12.000,0:07:14.000 för att kromosomerna ska separeras. 0:07:14.000,0:07:17.000 Den kan ansluta sig till de växande och krympande mikrotubulerna. 0:07:17.000,0:07:20.000 Den är inblandad i mikrotubulernas tillväxt, 0:07:20.000,0:07:23.000 och den kan kortvarigt ansluta sig till dem. 0:07:23.000,0:07:25.000 Det är också ett system som känner av uppmärksamhet. 0:07:25.000,0:07:27.000 Den kan också känna när cellen är redo, 0:07:27.000,0:07:29.000 när kromosomerna är korrekt placerade. 0:07:29.000,0:07:31.000 Den blir grön här 0:07:31.000,0:07:33.000 för den känner att allt är precis rätt. 0:07:33.000,0:07:35.000 Och ni ska få se, det finns en sista liten bit 0:07:35.000,0:07:37.000 som fortfarande är röd. 0:07:37.000,0:07:40.000 Och den promenerade iväg nedför mikrotubulerna. 0:07:41.000,0:07:44.000 Det är signalsändingssystemet som sänder ut en stopp-signal. 0:07:44.000,0:07:47.000 Och den gick iväg. Jag menar verkligen att den är så mekanisk. 0:07:47.000,0:07:49.000 Det är ett molekylärt urverk. 0:07:49.000,0:07:52.000 Det är så man arbetar på den molekylära skalan. 0:07:52.000,0:07:55.000 Så med en liten smula molekylärt ögongodis, 0:07:55.000,0:07:58.000 har vi kinesin-proteiner, som är de orange sakerna. 0:07:58.000,0:08:00.000 De är små molekylära kurirmolekyler som går på ett håll. 0:08:00.000,0:08:03.000 Och här är dynein-proteiner. De bär signalsändningssystemet. 0:08:03.000,0:08:06.000 Och de har sina långa ben så de kan kliva runt hinder och så vidare. 0:08:06.000,0:08:08.000 Så återigen, allt detta är härlett korrekt 0:08:08.000,0:08:10.000 från vetenskapen. 0:08:10.000,0:08:13.000 Problemet är att vi kan inte visa er det på något annat sätt. 0:08:13.000,0:08:15.000 Att utforska vid vetenskapens yttre gräns, 0:08:15.000,0:08:17.000 vid gränslinjen för mänsklig förståelse, 0:08:17.000,0:08:20.000 är helt fantastiskt. 0:08:20.000,0:08:22.000 Att upptäcka de här sakerna 0:08:22.000,0:08:25.000 är definitivt ett nöjesbetonat incitament för att arbeta med vetenskap. 0:08:25.000,0:08:28.000 Men de flesta medicinforskare -- 0:08:28.000,0:08:30.000 som upptäcker dessa saker 0:08:30.000,0:08:33.000 är helt enkelt steg längs vägen till de stora målen, 0:08:33.000,0:08:36.000 vilket är att utrota sjukdomar, 0:08:36.000,0:08:38.000 att eliminera det lidande och den misär som sjukdomar orsakar 0:08:38.000,0:08:40.000 och att lyfta människor upp ur fattigdom. 0:08:40.000,0:08:42.000 Tack. 0:08:42.000,0:08:46.000 (Applåd)