Die Wunder der molekularen Welt, animiert
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0:02 - 0:04Ich wohne in Utah,
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0:04 - 0:07ein Ort bekannt für die beeindruckendsten
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0:07 - 0:09Landschaften auf der Welt.
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0:09 - 0:13Man wird leicht überwältigt
von diesen Landschaften -
0:13 - 0:17und man ist fasziniert
von diesen Alien-Formationen. -
0:17 - 0:20Als Wissenschaftlerin liebe ich es,
die Natur zu beobachten. -
0:20 - 0:22Doch als Zellenbiologin
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0:22 - 0:25bin ich mehr daran interessiert,
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0:25 - 0:28die Natur in einem viel kleinerem
Maßstab zu verstehen. -
0:28 - 0:31Als molekularer Animatorin
arbeite ich mit anderen Forschern, -
0:31 - 0:34um Moleküle zu visualisieren,
die so klein sind, -
0:34 - 0:35dass sie fast unsichtbar sind.
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0:35 - 0:38Diese Moleküle sind kleiner
als die Wellenlänge des Lichts -
0:38 - 0:40und deswegen können
wir sie nie direkt sehen, -
0:40 - 0:42selbst mit den besten Lichtmikroskopen.
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0:42 - 0:45Wie visualisiere ich also Dinge,
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0:45 - 0:47die wir nicht einmal sehen können?
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0:47 - 0:49Wissenschaftler, so wie meine Mitarbeiter,
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0:49 - 0:51können ihre gesamte Karriere
daran arbeiten, -
0:51 - 0:54einen einzigen molekularen
Prozess zu verstehen. -
0:54 - 0:56Dazu führen sie eine Reihe
von Experimenten durch, -
0:56 - 0:59wo jedes zu einem kleinen Teil
des Puzzles beiträgt. -
0:59 - 1:02Ein Experiment kann über
die Form des Proteins informieren, -
1:02 - 1:03während ein anderes zeigt,
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1:03 - 1:06wie es mit anderen Proteinen wechselwirkt,
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1:06 - 1:09und ein weiteres zeigt uns
wo man es in einer Zelle findet. -
1:09 - 1:12All diese Ergebnisse kann man benutzen,
um eine Hypothese zu formulieren, -
1:12 - 1:16wie ein Molekül agieren könnte.
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1:17 - 1:21Meine Aufgabe besteht darin,
diese Ideen in Animationen umzusetzen. -
1:21 - 1:22Dies kann schwierig sein,
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1:22 - 1:25weil Moleküle, einige
verrückte Dinge machen können. -
1:26 - 1:29Aber diese Animationen können
für Forscher sehr nützlich sein, -
1:29 - 1:32um Ihre Ideen zu kommunizieren
wie diese Moleküle funktionieren. -
1:32 - 1:35Sie erlauben uns auch die molekulare Welt,
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1:35 - 1:36durch ihre Augen zu sehen.
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1:36 - 1:38Ich möchte einige Animationen zeigen,
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1:38 - 1:40eine kurze Tour darüber
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1:40 - 1:44was ich als Naturwunder
der molekularen Welt betrachte. -
1:44 - 1:46Hier eine Immunzelle.
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1:46 - 1:48Diese Art von Zellen
müssen durch unsere Körper kriechen, -
1:48 - 1:52um Eindringlinge wie
pathogene Bakterien zu finden. -
1:52 - 1:55Diese Bewegung wird durch eins
meiner Lieblingsproteine erzeugt, -
1:55 - 1:56das Aktin,
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1:56 - 1:58welches ein Teil des Zytoskeletts ist.
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1:58 - 2:00Im Gegensatz zu unserem Skelett,
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2:00 - 2:04werden Aktinfilamente ständig
gebildet und zerlegt. -
2:04 - 2:07Das Aktin-Zytoskelett spielt eine sehr
wichtige Rolle in unseren Zellen. -
2:07 - 2:09Sie ermöglichen Zellformänderungen,
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2:09 - 2:12Zellbewegungen, Anhaftung auf Oberflächen,
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2:12 - 2:14und können auch Bakterien verschlingen.
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2:14 - 2:17Aktin ist auch an einer
anderen Art Bewegung beteiligt. -
2:17 - 2:20In unseren Muskelzellen bilden
Aktinstrukturen reguläre Filamente, -
2:20 - 2:21die wie Stoff ausschauen.
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2:21 - 2:24Bei Anspannung der Muskeln
ziehen sich die Filamente zusammen -
2:24 - 2:26und gehen auf ihren
Originalzustand zurück, -
2:26 - 2:28wenn die Muskeln entspannen.
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2:28 - 2:31Andere Teile des Zytoskeletts,
in diesem Fall Mikrotubuli, -
2:31 - 2:34sind verantwortlich
für den Langstreckentransport. -
2:34 - 2:36Man kann sie sich als
zellulare Autobahnen vorstellen, -
2:36 - 2:40die Dinge von einer Seite der Zelle
auf die andere bewegt. -
2:40 - 2:43Anders als bei Straßen,
wachsen und schrumpfen Mikrotubuli, -
2:43 - 2:44sie erscheinen bei Bedarf
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2:44 - 2:46und verschwinden,
wenn ihre Aufgabe erfüllt ist. -
2:46 - 2:49Die molekulare Variante des LKWs
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2:49 - 2:51sind sogenannte Motorproteine,
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2:52 - 2:54die sich am Mikrotubuli
entlang bewegen können, -
2:54 - 2:57und manchmal riesige Frachten
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2:57 - 2:59wie Organellen hinterher schleppen.
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2:59 - 3:01Diese Motorproteine
werden als Dynein bezeichnet -
3:01 - 3:04und können in Gruppen zusammenarbeiten,
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3:04 - 3:07die, zumindest für mich,
fast wie ein Pferdegespann ausschauen. -
3:07 - 3:11Wie sie sehen können, ist die Zelle ein
äußerst wechselhafter, dynamischer Ort, -
3:11 - 3:15wo Dinge ständig
gebildet und zerlegt werden. -
3:15 - 3:16Aber manche Strukturen
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3:16 - 3:18sind schwerer auseinanderzunehmen
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3:18 - 3:20und Spezialkräfte müssen geholt werden,
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3:20 - 3:24so dass die Strukturen
rechtzeitig auseinandergenommen werden. -
3:24 - 3:26Diese Arbeit wird teils
mit Proteine wie diesen gemacht. -
3:26 - 3:28Diese Donut-förmigen Proteine,
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3:28 - 3:30von denen es viele Arten
in der Zelle gibt, -
3:30 - 3:32scheinen alle Strukturen zu zerlegen,
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3:32 - 3:35indem sie praktisch Proteine
durch ein zentrales Loch ziehen. -
3:35 - 3:38Wenn diese Proteinart
nicht richtig funktioniert, -
3:38 - 3:41können Proteine, die auseinander
gerissen werden sollen, -
3:41 - 3:43manchmal zusammenkleben und sich anhäufen.
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3:43 - 3:47Das kann zu schlimmen Krankheiten
wie Alzheimer führen. -
3:47 - 3:49Jetzt schauen wir uns den Kern an,
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3:49 - 3:52der unsere Genome also DNA beherbergt.
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3:52 - 3:54In allen unseren Zellen
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3:54 - 3:58wird unsere DNA von mehreren
Proteinen gepflegt und erhalten. -
3:58 - 4:01Die DNA wird um Proteine
namens Histon gewickelt, -
4:01 - 4:05die es Zellen ermöglichen, eine große
Menge an DNA in unseren Kern zu packen. -
4:05 - 4:08Diese Maschinen sind
sogenannte Chromatin-Remodeler -
4:08 - 4:12und sie arbeiten so, dass sie
die DNA um die Histone schieben, -
4:12 - 4:16was dazu führt, dass neue
DNA-Stücke exponiert werden. -
4:16 - 4:19Diese DNA kann dann
von anderen Maschinen erkannt werden. -
4:19 - 4:22In diesem Fall, sucht diese
große molekulare Maschine -
4:22 - 4:24ein Segment der DNA,
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4:24 - 4:26das den Anfang eines Gens zeigt.
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4:26 - 4:28Sobald es ein Segment findet,
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4:28 - 4:30erfährt es eine Reihe von Formänderungen,
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4:30 - 4:33die es erlauben mehr
Maschinen einzubeziehen, -
4:33 - 4:37die es wiederum einem Gen erlauben
eingeschaltet oder übertragen zu werden. -
4:37 - 4:40Dies muss ein streng
regulierter Prozess sein, -
4:40 - 4:43weil ein zur falschen Zeit
eingeschaltetes falsches Gen -
4:43 - 4:45katastrophale Folgen haben kann.
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4:45 - 4:48Wissenschaftler können jetzt
Proteinmaschinen benutzen, -
4:48 - 4:50um Genome zu bearbeiten.
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4:50 - 4:52Sie haben sicherlich
schon mal von CRISPR gehört. -
4:52 - 4:55CRISPR nutzt ein Protein bekannt als Cas9,
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4:55 - 4:57das entwickeln werden kann,
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4:57 - 5:00um eine bestimmte Sequenz von DNA
zu erkennen und zu schneiden. -
5:00 - 5:02In diesem Beispiel,
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5:02 - 5:06werden zwei Cas9 Proteine benutzt, um ein
problematisches Stück DNA zu entfernen. -
5:06 - 5:09Zum Beispiel, ein Teil eines Gens,
das zu einer Krankheit führen kann. -
5:09 - 5:12Zellulare Maschinen werden
dann dazu verwendet, -
5:12 - 5:14um die zwei Enden der DNA
wieder zusammenzukleben. -
5:14 - 5:15Als molekulare Animatorin
-
5:15 - 5:19ist eine der größten Herausforderungen
die Unsicherheitsdarstellung. -
5:19 - 5:22Alle Animationen
repräsentieren Hypothesen, -
5:22 - 5:24wie sich meine Mitarbeiter
Prozesse vorstellen, -
5:24 - 5:27basierend auf den besten
verfügbaren Daten. -
5:27 - 5:29Aber für viele molekulare Prozesse,
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5:29 - 5:32sind wir noch in der Anfangsphase,
Dinge zu verstehen -
5:32 - 5:33und es gibt viel zu lernen.
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5:33 - 5:36In Wahrheit sind diese
unsichtbaren molekularen Welten -
5:36 - 5:39riesig und meist unerforscht.
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5:39 - 5:42Für mich sind diese
molekularen Landschaften -
5:42 - 5:45genauso spannend zu erforschen
wie die natürliche Welt, -
5:45 - 5:47die überall um uns herum sichtbar ist.
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5:47 - 5:49Vielen Dank.
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5:49 - 5:52(Applaus)
- Title:
- Die Wunder der molekularen Welt, animiert
- Speaker:
- Janet Iwasa
- Description:
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Manche Biologischen Strukturen sind so klein, dass Wissenschaftler sie selbst mit den stärksten Mikroskopen nicht sehen können. Genau dann wird molekulare Animatorin und TED Fellow Janet Iwasa kreativ. Erkunden Sie riesige, versteckte Welten in ihren Animationen, die darstellen wie diese Welten funktionieren könnten.
- Video Language:
- English
- Team:
closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 06:05
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