Drew Berry: Gözle görülemeyen biyolojinin animasyonları

Molekülleri ve ne yaptıklarını doğrudan gözlemlemek için hiç bir yöntemimiz yok -- Drew Berry bunu değiştirmek istiyor. TEDxSydney' de bilimsel olarak tutarlı (ve eğlenceli), araştırmacılara kendi hücrelerimizdeki görünmeyen süreçleri görmelerine yardım eden animasyonlarını gösteriyor.

Sizlere...

vücudunuzun yaşayan kumaşını oluşturan

şaşırtıcı moleküler makineler göstereceğim.

Moleküller gerçekten ama gerçekten çok küçüktür.

Ve küçük derken,

çok ciddiyim.

Işığın bir dalgaboyundan daha küçükler,

bu yüzden onları direkt olarak gözlemleyemiyoruz.

Ancak bilim sayesinde, moleküler düzeyde ne olduğu hakkında

oldukça iyi bir fikrimiz var.

Yani, bizim aslında yapabileceğimiz size molekülleri anlatmak,

ama molekülleri gerçekten, doğrudan size gösterebilmemiz mümkün değil.

Bu sorunu aşmanın bir yolu resim çizmek.

Ve bu fikir aslında yeni değil.

Bilim insanları her zaman düşünme ve keşfetme süreçlerinin

bir parçası olarak resimler oluşturdular.

Onlar resimlerinde, teleskop ve mikroskop gibi

teknolojiler kullanarak gördüklerini

ve gördükleri hakkında düşündüklerini çizerler.

Sanat yoluyla bilimi ifade etmek için,

çok iyi bilinen iki örnek seçtim.

Ay'a bakmak için

dünyanın ilk teleskopunu kullanan

ve ay hakkında bildiklerimizi değiştiren

Galileo ile başlıyorum.

17. yüzyıl anlayışında

Ay, kusursuz kutsal bir küre idi.

Ama Galileo'nun gördüğü, suluboya resminde de

gösterdiği gibi kayalık ve ıssız bir dünya idi.

Büyük fikirlere sahip bir başka bilim-insanı

biyolojinin süperstarı, Charles Darwin.

Ve not defterindeki bu ünlü kayıt ile,

sol üst köşeye "Bence," yazarak başlıyor

ve ardından, dünya üzerinde yaşayan herşeyin,

bir ata topluluktan farklılaşması

ve doğal seçillimi sayesinde türlerin kökeninin

evrimsel tarih ile bağlantısı olduğu düşüncesinin

nasıl oluştuğunu gösteren

ilk yaşam ağacı taslağını çiziyor.

Bir bilim-insanı olmama rağmen,

moleküler biologların konferanslarına gittiğimde,

çalışmalarını anlatmak için kullandıkları

süslü teknik ve mesleki dilleri yüzünden

onları tamamen anlaşılmaz bulurdum,

ta ki Scripps Enstitüsü'nde bir moleküler biolog olan

David Goodsell'in sanat eserleri ile karşılaşana dek.

Onun resimlerinde

herşey olması gereken boyutta ve tutarlıydı.

Benim için, onun çalışmaları

içimizdeki moleküler dünyayı ışıklandırdı.

Bu kan yolu ile yapılan bir işlem.

Üst sol köşede, sarı-yeşil bir alanımız var.

Bu sarı-yeşil alan çoğunlukla sudan oluşan,

ama aynı zamanda antikorlar, şekerler

hormonlar gibi şeyler içeren, kanın akışkan kısmıdır.

Kırmızı bölge ise bir kırmızı kan hücresinden kesit.

Ve şu kırmızı moleküller de hemoglobin.

Gerçekten de kırmızılar; kana rengini veren de onlar.

Hemoglobin akciğerlerinizdeki

oksijeni emen ve onu vücudun

diğer bölgelerine taşıyan bir moleküler sünger gibi çalışır.

Yıllar önce bu resimden oldukça ilham almıştım,

ve acaba bilgisayar grafikleri ile moleküler dünyayı

betimleyebilir miyiz diye merak etmiştim.

Nasıl görünürdü ki?

İşte bu benim nasıl başladığım. Haydi başlayalım.

Bu klasik çift sarmal formundaki DNA.

Ve X-ışını kristalografisinden olduğu için

DNA'nın gerçek modeli ile tutarlı.

Eğer çift sarmalı açar ve iki ipliğe ayırırsak,

bu şeylerin dişlere benzediklerini görürsünüz.

Bunlar genetik kodunuzun harfleri,

DNA'nızda yazılı olan 25,000 gen.

Bu onların hakkında konuştukları şey --

genetik kod -- bahsettikleri şey.

Ancak ben DNA biliminin farklı bir boyutundan bahsetmek istiyorum,

DNA'nın fiziksel doğasından.

Yani, şuan sebebini açıklayamayacağım

zıt yönde uzanan bu iki iplikten.

Bu iplikler fiziksel olarak zıt yönde uzanıyorlar,

ve birazdan göreceğiniz gibi bu uzanım yaşayan hücreleriniz için

birtakım komplikasyonlar yaratıyor,

özellikle de DNA kopyalanırken.

Sonuç olarak size göstermek üzere olduğum

şuanda vücudumuzun içinde

çalışan DNA kopyalama makinesinin tam bir temsili.

en azından 2002 biyoloji.

DNA üretim dizisine sol taraftan giriyor

ve DNA ipliğini parçalayan ardından bire bir kopyalayan

minyatür biyokimyasal makineler ile etkileşime giriyor.

Yani, DNA içeri giriyor

ve lokma şekilli mavi yapıya ulaşıyor.

ve iki ipliğe ayrılıyor.

Bir iplik doğrudan kopyalanabilir,

ve aşağıda biriken şu şeyleri de görüyorsunuz.

Bu şeyler tersten kopyalanması gereken

diğer iplik için bu kadar basit değil.

Bu yüzden bu döngülere tekrar tekrar atılıyor

iki yeni DNA molekülü oluşturmak için

parça parça kopyalanıyor.

Şuan bu makinelerden milyarlarcası

içinizde bir yerlerde çalışıyor

ve DNA'nızı hassas doğrulukta kopyalıyor.

Bu doğru bir gösterim,

ve içinizde gerçekleşenle nerdeyse aynı hızda.

Hata düzeltme ve bazı diğer şeyleri göstermedim.

Bu birkaç yıl öncesinin çalışmasıydı.

Teşekkürler.

Bu çalışma birkaç yıl öncesindendi,

fakat birazdan size güncel bilimi göstereceğim, bu güncel teknoloji.

Yine, DNA ile başlıyoruz.

Bir şeyler görebilmeniz için ayırdığım çevredeki molekül köpüğü yüzünden

Dna orada kıpır kıpır titreşiyor.

DNA yaklaşık iki nanometre uzunluğunda,

gerçekten çok küçük.

Ama her bir hücrenizdeki,

her bir DNA ipliği yaklaşık olarak 30-40 milyon nanometre uzunluğunda.

Bu sebeple DNA'yı düzenli tutabilmek ve genetik koda erişimi düzenleyebilmek için

şu mor proteinlere sarılmış durumda -

ya da burada proteinleri ben mor ile etiketledim.

Paketlenmiş ve sarmal oluşturmuş durumda.

Tüm bu görüntü tek bir DNA ipliğine ait.

Bu devasa DNA paketi kromozom olarak adlandırılıyor.

Kromozomlara birazdan geri döneceğiz.

Çekirdek olarak adlandırılan,

nüklear bir gözeneğin arasında,

tüm DNA'yı barındıran bölümün kapısına doğru

uzaklaşıyoruz.

Tüm bu görüntü,

yaklaşık bir dönemlik biyolojiye eşdeğer, ama benim sadece yedi dakikam var.

Yani bunu bugün yapamayacak mıyız?

Hayır, bana "Hayır" dendi.

Bu canlı bir hücrenin ışık mikroskobunda nasıl göründüğü.

Hızlı çekimde filme alınmış, bu sebeple hareket ettiğini görebiliyorsunuz.

Çekirdek zarı parçalanıyor.

Şu sosis şekilli şeyler kromozomlar, onlara odaklanacağız.

Şu küçük kırmızı noktalarda odaklanan

çarpıcı hareketlerden geçiyorlar.

Hücre kendini hazır hissettiğinde,

kromozomu parçalıyor.

Bir DNA seti bir tarafa,

diğeri öteki tarafa gidiyor -

bire bir DNA kopyaları.

Sonra hücre ortadan bölünüyor.

Ve yine, içinizde şu anda

bu süreçten geçen milyarlarca hücre var.

Şimdi geri dönüp kromozomlara odaklanıp yapılarına

bakacağız ve bunları tanımlayacağız.

Tekrar ekvatoryal andayız.

Kromozomlar sıralanıyor.

Yalnızca bir kromozomu izole edip,

onu dışarı çıkarıp yapısına bakacağız.

Bu en azından şimdilik içinizde tesbit ettiğimiz

en büyük moleküler yapı.

Tek bir kromozom.

Ve her bir kromozomda iki DNA ipliğiniz var.

Biri sosis şeklinde sarmal oluşturmuş.

Diğer iplik ise bir başka sosis şeklinde sarmal oluşturmuş.

Şu iki taraftan da çıkan bıyık benzeri şeyler

hücrenin dinamik iskeleti.

Mikrotübülller olarak adlandırılıyorlar. İsimleri önemli değil.

Şu kırmızı bölge üzerine odaklanacağız - onu ben kırmızı ile işaretledim -

ve dinamik iskelet ile kromozomlar arasındaki

bu bölge

açıkça kromozomların hareket merkezi burası.

Bu harekete nasıl eriştiği konusunda gerçekten hiçbir fikrimiz yok.

Bu kinetokor olarak adlandırılan şey üzerinde

yüzyıldan fazla süredir yoğun olarak çalışıyoruz,

ama hala daha bunun ne olduğunu yeni yeni keşfediyoruz.

Yaklaşık olarak 200 farklı tip proteinden yapılmış,

toplamda binlerce proteinden.

Bir sinyal yayınlama sistemi.

Kimyasal sinyaller yoluyla yayın yaparak

herşeyin ayarlandığını hissettiğinde

hücrenin geri kalanına kromzomların ayrılması için

hazır olduğunu söylüyor.

Büyüyen ve küçülen mikrotübüller ile birleşebilir.

Mikrotübüllerin büyümesinde görev alıyor

ve geçici olarak onlarla eşleşme yeteneğine sahip.

Ayrıca bir algı sistemi.

Kromozom doğru yere yerleştiğinde,

hücrenin hazır olduğunu hissedebiliyor.

Herşeyin yolunda olduğunu

hissettiği için burada yeşile dönüyor.

Hala kırmızı kalan şu küçük parçayı

göreceksiniz.

Mikrotübüllerden aşağı doğru taşındı.

Bu dur sinyalini gönderen sinyal yayınlama sistemi.

Ve taşındı, yani bu derece mekanik.

Bu moleküler saat mekanizması.

İşte bu moleküler düzeyde nasıl çalışıldığı.

Birazcık moleküler şeker ile,

kinesislerimiz var, turuncu olanlar.

Bunlar tek yönlü küçük moleküler taşıyıcılardır.

Ve şuradakiler "dinein"ler, yayınlama sistemini taşıyolar.

Engelleri ve diğer şeyleri aşabilmeleri için uzun bacaklara sahipler.

Ve tüm bunlar kesin olarak

bilimden kaynaklanıyor.

Tek sorun bunu size başka bir yolla gösteremiyoruz.

Bilimin sınırlarında

ve insan anlayışının sınırlarında keşfe çıkmak

akıllara durgunluk verici.

Bilimde bu konuları

keşfetme gerçekten de zevkli ve özendirici bir iş.

Ancak çoğu tıp araştırmacısı

bir şeyler keşfederken

basitçe büyük hedeflere yöneliyorlar;

hastalıkların kökünü kurutmak,

hastalıkların sebep olduğu acı ve sefaleti ortadan kaldırma,

ve insanları yoksulluktan kurtamak gibi.

Teşekkürler.

(Alkış)