我住的猶他州，

因有著世界上最讓人讚嘆的

一些自然景觀而聞名。

人們常震懾於這壯麗的觀景，

且深深著迷於這些有時看起來
如同異世界的奇景。

身為科學家，我很愛觀察大自然。

但，身為細胞生物學家，

我更感興趣的是去瞭解

極小尺度下的自然界。

我是分子動畫師，我和研究者合作

將肉眼看不見的微小分子具象化。

這些分子比光的波長還小，

意即就算有最好的光學顯微鏡，
我們也無法直接看見它們，

我要如何將看不見的東西視像化？

科學家，比如我的合作夥伴，

會終其職涯

窮究一個分子過程。

他們的做法是進行一系列的實驗，

每個實驗都能告訴我們
拼圖的一小部分。

有的實驗可以告訴我們
蛋白質的形狀資訊，

有的能告訴我們它可能
會和哪些蛋白質作用，

有的能告訴我們它位於細胞何處。

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，

一個故事，說明分子如何運作。

我的工作是要把這些想法製成動畫。

有時挺棘手，因為
分子其實會做些蠻瘋狂的事。

但這些動畫對研究者表達

他們對於分子運作的想法非常有用。

這些動畫也讓我們能透過
他們的眼睛來看分子世界。

讓我給大家看一些動畫，

快速帶大家看一些我心目中的

分子世界自然奇景。

首先，這是免疫細胞。

這類細胞必須要在
我們體內到處爬來爬去，

才能找到入侵者，比如病原菌。

這種移動的動力來源
是我最愛的蛋白質之一，

肌動蛋白，它是所謂
細胞骨架的一部分。

和我們的骨骼不同，

肌動蛋白細絲一直不斷地
產製和拆解。

肌動蛋白細胞骨架在我們的
細胞中扮演極重要的角色。

它們能讓細胞改變形狀，

四處移動、附著在表面上

以及吃掉細菌。

肌動蛋白也參與另一種不同的動作。

在肌肉細胞中，肌動蛋白結構
會形成這些細絲，

看起來就像織物。

當我們的肌肉收縮，
這些細絲會被拉近，

當肌肉放鬆時，
又回到原來的位置。

細胞骨架的其他部分，
比如這裡的微管，

負責長程的運輸。

可以把它視為細胞的高速公路，

把東西從細胞的此端運送到彼端。

和我們的道路不同，
微管會長大和縮小，

需要它們時就會出現，
工作完成後就會消失。

分子版的半掛式卡車

是被貼切稱為馬達蛋白的蛋白質，

它能延著微管爬行，

有時身後還可以拖著大型貨物，

比如胞器。

這種馬達蛋白就是
一般所稱的動力蛋白，

它們以團隊合作著稱，

至少我個人看起來覺得就像馬戰車。

各位可以看到，細胞是個
不斷改變、保持動態的地方，

東西經常在這裡被建造和拆除。

不過，有些結構會比
其他結構更難拆除。

需要再帶入特殊的力量，

才能確保這些結構能及時被拆除。

這份工作有部分是由
像這樣的蛋白質來完成。

在細胞有中很多種
像這樣的甜甜圈型的蛋白質，

它們似乎都會將個別蛋白質

拉進中間的洞孔藉撕扯來拆除結構。

如果這些蛋白質沒有
把它們的工作做好，

應該要被拆解的那些蛋白質

有時有可能會黏聚在一起，

那就會造成很糟糕的疾病，
如阿茲海默症。

現在，來看看細胞核，

細胞核以 DNA 的形式
來儲藏基因組。

在我們所有的細胞中，

DNA 由多種不同的蛋白質
來照料和維護。

DNA 被組織蛋白所纏繞，

組織蛋白讓細胞能夠把
大量 DNA 裝入我們的細胞核中。

這些機械叫做染色質重塑蛋白，

基本上，它們做的是快速將 DNA
送到這些組織蛋白周圍，

且它們會讓 DNA 的
新片段暴露出來。

接著，此 DNA 就會
被其他機器辨認出來。

在這個例子中，此大型分子機械

在尋找基因起始的那個 DNA 節段。

一旦它找到了這個節段，

基本上，它就會進行一連串變形，

讓它能夠帶入其他機器，

而那些機器就會讓
基因被活化或轉錄。

這個過程必須要非常嚴謹地控管，

因為若在錯的時間把錯的基因活化，

可能會造成災難性的後果。

現在，科學家能用
蛋白質機械來編輯基因組。

我相信大家都聽過 CRISPR。

CRISPR 就利用了
叫做 Cas9 的蛋白質，

將它編輯之後就可以辨認和切斷

非常特定的 DNA 序列。

在這個例子中，
用了兩個 Cas9 蛋白質

來切除一段有問題的 DNA。

比如，基因的某部分
可能會造成某種疾病。

接著，使用細胞機器，

將 DNA 的兩端重新黏合起來。

身為分子動畫師，
我最大的挑戰之一是

將不確定性給具象化。

我剛才給各位看的
所有動畫都只是假設，

我的合作夥伴根據
他們手中的最佳資訊，

來判定其運作過程，

但，對大多數分子的運作過程，

我們都還在了解的初期，
還有很多要學。

事實是，這些看不見的
分子世界非常廣大，

且我們只探索了冰山的一角。

對我來說，探索這些分子景色

和探索我們身邊看得見的大自然

一樣讓人興奮。

謝謝。

（掌聲）