Animations of unseeable biology

Det jeg skal vise dere nå

er de forbløffende molekylære maskinene

som utgjør det levende vevet i kroppen vår.

Molekyler er bitte, bitte små.

Og med små,

mener jeg virkelig små.

De er mindre enn bølgelengden til lys,

så vi har ingen måte å observere dem på direkte.

Men takket være vitenskapen, har vi en temmelig god idé

om hva som foregår på molekylært nivå.

Så vi kan faktisk fortelle dere om molekylene,

men vi har ingen direkte måte å vise dem på.

Det vi kan gjøre er å lage tegninger.

– Og det er ikke noe nytt.

Vitenskapsmenn har alltid laget tegninger

som en del av sin tanke- og oppdagelsesprosess.

De tegner det de observerer med egne øyne,

ved hjelp av teknologi som teleskop og mikroskop,

og også av de forestillinger de lager i sitt eget hode.

Jeg har valgt to velkjente eksempler,

– kjent for å uttrykke vitenskap gjennom kunst.

Og jeg starter med Galileo

som benyttet verdens første teleskop

til å se på månen.

Og han endret vår forståelse av månen.

Oppfatningen i det 17. århundre

var at månen var en perfekt himmelsk kule.

Men det Galileo så, var en steinete, gold verden,

slik han har uttrykt det i denne akvarellen.

En annen vitenskapsmann med store idéer,

biologiens superstjerne, er Charles Darwin.

Og på denne berømte sida fra hans notater,

starter han oppe til venstre med "Jeg tenker",

og så lager han den første skissen av livets tre,

som er hans oppfattelse

av hvordan alle arter, alt levende på jorden,

er forbundet gjennom evolusjonshistorien --

artenes utvikling gjennom naturlig seleksjon

og endringer fra tidligere generasjoner.

Jeg er selv vitenskapsmann,

men har gått på forelesninger av molekylærbiolologer

og opplevd dem som totalt uforståelige,

med alt sitt finurlige språk og sjargong

som de bruker for å forklare hva de gjør,

helt til jeg oppdaget kunstverkene til David Goodsell,

som er molekylærbiolog fra Scripps institutt.

Og bildene hans,

– som er nøyaktige og der alt er i riktig målestokk –

de belyste for meg

hvordan den molekylære verden inne i oss er.

Dette er et tverrsnitt av blod.

Oppe til venstre er det et gulgrønt område.

Det gulgrønne området er væskene i blodet, for det meste vann,

men der er også antistoffer, sukker,

hormoner og slike ting.

Og det røde området er et snitt gjennom en rød blodcelle.

Og de røde molekylene er hemoglobin.

De er faktisk røde, det er det som gir blodet farge.

Hemoglobin opptrer som en molekylær svamp

som suger opp oksygen i lungene våre

og deretter frakter det til andre deler av kroppen.

Jeg ble veldig inspirert av dette bildet for mange år siden,

og lurte på om vi kunne bruke datagrafikk

til å representere den molekylære verden.

Hvordan ville det bli seende ut?

Slik var det jeg begynte. Så la oss starte.

Dette er DNA i den klassiske dobbelspiralen.

Det er fra røntgenkrystallografi,

så det er en nøyaktig modell av DNA.

Hvis vi vikler opp spiralen og tar de to strengene fra hverandre,

ser dere dette som ligner på tenner.

Det er bokstavene som utgjør den genetiske koden,

de 25 000 genene som er lagret i ditt DNA.

Det er dette de vanligvis snakker om,

den genetiske koden, det er den de snakker om.

Men jeg vil ta opp et annet aspekt som gjelder DNA,

og det er DNAs fysiske natur.

Det er disse to strengene som går i hver sin retning

av grunner jeg ikke kan ta opp nå.

Men fysisk går de altså i hver sine retninger,

og det skaper en hel del problemer for levende celler,

som dere snart skal se,

særlig når DNA skal kopieres.

Så det jeg skal vise dere

er en nøyaktig fremstilling

av DNA-kopieringsmaskinen som akkurat nå arbeider inne i kroppene deres,

i alle fall i 2002-biologi.

DNAet kommer inn på produksjonslinjen fra venstre,

og treffer denne samlingen av biokjemiske maskiner i miniatyr,

som drar DNA-strengene fra hverandre og lager en eksakt kopi.

DNAet kommer alså inn

og treffer denne blå, smultringformede saken

og blir revet fra hverandre til to strenger.

En streng kan bli kopiert direkte,

det er det som spoles av nederst.

Men det er ikke så enkelt for den andre strengen,

fordi den må kopieres baklengs.

Den må gjentatte ganger kveiles av i løkker

og bli kopiert seksjon for seksjon,

slik at det skapes to nye DNA-molekyler.

Det er milliarder av slike maskiner

som akkurat nå arbeider inne i kroppene deres,

og kopierer DNAet med utsøkt kvalitet.

Dette er en nøyaktig gjengivelse av det som foregår,

og farten er også temmelig lik den som foregår inne i dere.

Jeg har ikke tatt med feilretting og en haug andre ting.

Dette ble laget for en del år siden.

Takk, takk.

Dette er arbeid fra noen år tilbake,

men det jeg skal vise nå er oppdatert vitenskap, oppdatert teknologi.

Vi starter igjen med DNA.

Det svinger og snor seg fordi det er omgitt av en suppe av molekyler,

som er fjernet, slik at dere kan se noe.

DNA er omtrent to nanometer i tverrsnitt,

noe som virkelig er ganske smått.

Men i hver eneste av cellene dere har,

er hver tråd av DNA rundt 30 til 40 millioner nanometer lang.

Så for å holde orden på DNAet og regulere tilgangen til den genetiske koden,

er det viklet rundt disse fiolette proteinene --

det vil si, jeg har gjort dem fiolette her.

Det er pakket og buntet.

Alt det vi ser her er et enkelt DNA-molekyl.

Denne enorme pakken av DNA kalles et kromosom.

Vi skal komme tilbake til kromosomer om et øyeblikk.

Vi drar oss tilbake, zoomer ut,

ut gjennom en kjernepore,

som er inngangen til det kammeret som inneholder all DNA,

kalt kjernen.

Alt som er i synsfeltet nå

er omtrent ett semesters biologistudium, og jeg har sju minutter.

Så vi klarer ikke alt det i dag vel?

Nei, sier de, "Nei".

Slik ser en levende celle ut i et lysmikroskop.

Det er filmet med intervallopptak, derfor kan en se bevegelser.

Kjernemembranen brytes ned.

De pølselignende sakene er kromosomer, og vi skal fokusere på dem.

De gjennomgår denne slående bevegelsen.

sentrert om de små røde flekkene.

Når cellen føler at den er klar,

deler den kromosomet i to.

Et sett DNA går til den ene siden,

den andre siden får det andre settet --

identiske kopier av DNA

Deretter deles cellen langs midten.

Og igjen; det er milliarder celler

som gjennomgår denne prosessen akkurat nå, inne i dere.

Nå skal vi spole tilbake og bare fokusere på kromosomene,

se på strukturen deres og beskrive den.

Her er vi tilbake i ekvatorøyeblikket.

Kromosomene stiller seg på linje.

Hvis vi isolerer bare ett kromosom,

skal vi konsentrere oss om det og se på strukturen.

Dette er en av de største molekylære strukturer som fins,

i alle fall av det vi har oppdaget inne i oss så langt.

Dette er et enkelt kromosom.

Og det er to tråder av DNA i hvert kromosom.

En er kveilet opp til én pølse.

Den andre tråden er kveilet opp til den andre pølsen.

Det som ser ut som barter som stikker ut på hver side

er de dynamiske stillasene i cellen.

De kalles mikrotubuli. Navnet er ikke viktig.

Det vi skal fokusere på er det røde området – jeg har merket det rødt her –

og grenseflaten

mellom det dynamiske stillaset og kromosomene.

Det er tydeligvis sentralt i bevegelsen av kromosomene.

Vi har egentlig ingen idé om hvordan det oppnår bevegelsen.

Vi har undersøkt dette som kalles kinetisk orb

gjennom over hundre år med intense studier,

og vi har bare så vidt begynt å oppdage hva det dreier seg om.

Det består av opp til 200 ulike typer protein,

tusenvis av proteiner til sammen.

Det er et signalsystem.

som sender kjemiske signaler,

og forteller resten av cellen når det er klart,

når den føler at alt er oppstilt og klar til å starte

med delingen av kromosomene.

Den er i stand til å koble seg på de voksende og krympende mikrotubuliene.

Den er involvert i veksten av mikrotubuli,

og kan koble seg på dem for en stund.

Det er også et system for oppmerksomhet.

Det føler når cellen er klar,

når kromosomene er i riktig posisjon.

Her blir det grønt

fordi den føler at alt er helt riktig.

Og som dere ser er det en liten bit til slutt

som fremdeles er rød.

Og den blir båret nedover mikrotubuliene.

Det er signalsystemet som sender stoppsignalet.

Som blir båret bort. Det er altså så mekanisk.

Det er et molekylært urverk.

Slik virker dere i molekylær målestokk.

Her har vi mer molekylært snadder,

de orange delene er kinesin.

Det er små kurermolekyler som går i en retning.

Dette er dyenin. De bærer meldingssystemet vi snakket om.

De har lange bein, slik at de kan komme forbi hindringer og slikt.

For å gjenta: dette er nøyaktig hentet

fra vitenskapen.

Problemet er bare at vi ikke kan vise det på noen annen måte.

Å utforske vitenskapens grenser,

på grensen av menneskelig forståelse,

er overveldende.

Å oppdage noe som dette

er virkelig et lystbetont insentiv til å arbeide med vitenskap.

Men de fleste medisinske forskere

som oppdager tingene,

tar enkeltsteg på veien mot de store målene,

som er å utrydde sykdommer,

fjerne lidelsen og smerten som sykdom medfører,

og løfte mennesker ut av fattigdom.

Tusen takk!

(Applaus)