Tôi sống ở Utah,
nơi được biết tới bởi một số cảnh quan thiên nhiên
hùng vĩ bật nhất nhất thế giới.
Ta dễ bị choáng ngợp bởi những khung cảnh tuyệt vời này,
và thật sự bị mê ngoặc bởi những hình thể trông giống như người ngoài hành tinh.
Là một nhà khoa học, tôi thích ngắm nhìn thế giới tự nhiên.
Nhưng là một nhà sinh học tế bào,
tôi thích thú hơn với việc tìm hiểu thế giới tự nhiên
trên một phạm vi nhỏ hơn rất nhiều.
Tôi là nhà làm phim phân tử, làm việc với các nhà nghiên cứu khác
để làm mô phỏng cho các phân tử rất nhỏ,
chúng dường như vô hình.
Các phân tử nhỏ hơn bước sóng của ánh sáng,
có nghĩa là ta không bao giờ thấy chúng trực tiếp,
ngay cả với kính hiển vi ánh sáng.
Vậy làm sao tôi làm mô phỏng cho những thứ
nhỏ bé đến mức ta không thể thấy chúng?
Các nhà khoa học, là các cộng sự của tôi,
có thể dành cả sự nghiệp của họ
để hiểu một quy trình phân tử.
Để làm điều này, họ thực hiện một chuỗi thí nghiệm
mà có thể cho ta biết một mảnh nhỏ trong bức ghép hình.
Một kiểu thí nghiệm có thể cho ta biết hình dạng của protein,
kiểu khác cho ta biết
về các protein khác chúng có thể tương tác với,
và loại khác cho ta biết về cách tìm protein trong tế bào.
Tất cả thông tin đó có thể được dùng để đưa ra một giả thuyết,
một câu chuyện, một cách cần thiết về cách phân tử hoạt động.
Công việc của tôi là biến các ý tưởng đó thành một phim hoạt hình.
Nó có thể khó khăn,
vì nó chỉ ra rằng các phân tử có thể làm một số điều khá điên rồ.
Nhưng những hình ảnh động này có thể hữu ích cho các nhà nghiên cứu
trao đổi các ý tưởng của họ về cách các phân tử này hoạt động.
Chúng cũng cho phép chúng ta nhìn thấy thế giới phân tử
bằng chính mắt của mình.
Tôi muốn cho bạn xem một đoạn minh hoạ,
một chuyến tham quan ngắn về những gì tôi coi là kì quan thiên nhiên
của thế giới phân tử.
Đầu tiên, đây là tế bào miễn dịch.
Loại tế bào này cần đi khắp nơi trong cơ thể chúng ta
để tìm những thứ xâm nhập từ ngoài như các vi khuẩn gây bệnh.
Chuyển động này được hỗ trợ từ một trong số các protein yêu thích của tôi
được gọi là actin,
một phần của khung xương của tế bào.
Không như khung xương của chúng ta,
các sợi actin thường xuyên được tạo ra và tháo gỡ.
Bộ khung actin có vai trò vô cùng quan trọng trong các tế bào.
Chúng giúp tế bào thay đổi hình dạng,
di chuyển, bám vào các bề mặt
và cũng để "ăn" các vi khuẩn.
Actin cũng tham gia vào một hoạt động khác.
Trong các tế bào cơ, cấu trúc của actin tạo nên các sợi tơ thế này
trong giống như vải.
Khi cơ của ta co lại, các sợi tơ này được kéo lại gần nhau
và chúng trở về trạng thái bình thường
khi cơ của chúng ta dãn ra.
Các bộ phận khác của tế bào, trong trường hợp này là vi ống,
đảm nhận vai trò vận chuyển đường dài.
Chúng có thể được ví như các đường cao tốc cơ bản
được dùng để vận chuyển nhiều thứ từ tế bào này sang tế bào khác.
Không như những con đường, vi ống phát triển và co lại,
xuất hiện khi được cần đến
và biến mất khi chúng hoàn thành công việc.
Phiên bản phân tử của xe bán tải
là các protein gọi là protein vận chuyển,
có thể đi dọc theo các vi ống
kéo theo thùng hàng lớn,
như các bào quan, phía sau chúng.
Những protein vận chuyển này được gọi là dynein,
và chúng được biết đến vì có thể hoạt động theo nhóm
mà theo tôi, trông giống một cỗ xe ngựa.
Bạn có thể thấy, tế bào này là một nơi luôn thay đổi và năng động đáng kinh ngạc,
khi nhiều thứ khác luôn được tạo mới và tháo gỡ.
Nhưng một vài cấu trúc này
khó bị gỡ ra hơn loại khác.
Và một lực đặc biệt tham gia vào
để đảm bảo các cấu trúc này được tháo gỡ vào thời điểm thích hợp.
Việc này được thực hiện theo phần bởi các protein thế này.
Các protein có dạng như donut,
mà có rất nhiều loại trong một tế bào,
dường như cùng thực hiện tháo các cấu trúc
bằng cách kéo từng protein ra khỏi lỗ trung tâm.
Khi những protein này không làm đúng công việc,
các loại protein đáng lẽ bị tháo rời
có thể bám vào nhau và tổng hợp
và có thể dẫn đến các bệnh kinh khủng như Alzheimer's.
Và bây giờ hãy nhìn vào nhân tế bào,
nơi chứa bộ gene của ta dưới dạng DNA.
Trong tất cả các tế bào của ta,
DNA được quan tâm và duy trì bởi một nhóm nhiều loại proteín.
DNA được cuốn vào các proteins gọi là histones,
thứ cho phép tế bào chứa số lượng lớn DNA trong nhân tế bào của ta.
Những bộ máy này được gọi là "chromatin sửa chữa",
và cách chúng hoạt động cơ bản là điều khiển DNA
xung quanh histones
và chúng cho phép những đoạn DNA mới lộ ra.
Đoạn DNA này có thể được phát hiện bởi một bộ máy khác.
Trường hợp này, bộ máy phân tử lớn
đang tìm một đoạn DNA
mà báo rằng nó là đoạn bắt đầu của một gene.
Một khi nó tìm được đoạn đó,
cơ bản là nó trải qua một loạt các thay đổi về hình dáng,
cho phép nó đưa thêm một bộ máy mới vào,
giúp cho gene được khởi động hoặc phiên mã.
Đây phải là một quá trình được kiểm soát chặt chẽ,
bởi vì khởi động sai một gene vào sai thời điểm
có thể dẫn đến hậu quả khôn lường.
Các nhà khoa học nay có thể sử dụng các bộ máy protein
để chỉnh sửa bộ gene.
Tôi chắc rằng các bạn đã nghe tới CRISPR.
CRISPR tận dụng một protein gọi là Cas 9,
thứ có thể được thiết kế để nhận biết và cắt
một đoạn DNA rất cụ thể.
Trong ví dụ này,
hai protein Cas9 đang được sử dụng để cắt một đoạn DNA có vấn đề.
Ví dụ, một phần của gene có thể gây bệnh.
Cơ chế tế bào được sử dụng
để dán hai đoạn cuối của DNA lại với nhau.
Là một người làm minh hoạ,
một trong những thử thách lớn nhất của tôi là làm rõ điều mơ hồ.
Tất cả đoạn phim tôi cho bạn xem đại diện cho các giả thuyết,
mà các cộng sự của tôi nghĩ về một quy trình
dựa trên thông tin tốt nhất họ có.
Nhưng với nhiều quá trình phân tử khác,
chúng ta còn ở giai đoạn đầu của việc tìm hiểu,
và còn rất nhiều để học.
Sự thật là
những thế giới phân tử vô hình này rất rộng lớn và phần lớn chưa được khám phá.
Với tôi, các bức tranh phân tử này
cũng thú vị để khám phá như thế giới tự nhiên
hiện diện xung quanh chúng ta.
Xin cảm ơn.
(Vỗ tay)