Чудата на молекуларниот свет- анимирани

Некои биолошки структури се толку мали што научниците не можат да ги видат ни со најмоќните микроскопи. Токму тогаш молекуларниот аниматор и ТЕД колешка Џенет Иваса станува креативна. Истражете огромни, невидени молекуларни светови додека таа споделува неверојатни анимации кои замислуваат како тие светови функционираат.

Живеам во Јута,

место познато по тоа што има
едни од најчудесните

природни пејзажи на планетава.

Лесно е да се изненадите
од овие прекрасни погледи,

и да бидете фасцинирани од овие
формации што некогаш личат на вонземски.

Како научник, сакам да го
истражувам природниот свет.

Но како биолог за клетки,

повеќе сум заинтересирана
за сфаќање на природниот свет

во многу помал размер.

Јас сум молекуларен аниматор
и работам со други истражувачи

да создадеме визуелизации
на молекули толку мали,

што се речиси невидливи.

Овие молекули се помали
од брановата должина на светлината,

што значи дека
никогаш не ги гледаме директно,

дури и со најдобрите светлечки микроскопи.

Па како создавам
визуелизации на работи

толку мали што не ги ни гледаме?

Научниците, како моите соработници,

може да ги поминат нивните
цели кариери

работејќи да разберат
еден молекуларен процес.

За да го направат ова, прават
серија експерименти

и секој еден ни кажува
мал дел од сложувалката.

Еден тип експеримент
ни кажува за обликот на протеините

додека друг ни кажува

за тоа со кои други
протеини може да реагира;

друг ни кажува
каде се наоѓа во клетката,

Сите овие мали информации
се користат за да се дојде до хипотеза,

приказна, всушност, за тоа
како функционира молекулата.

Мојата задала е да ги претворам
овие идеи во анимација.

Ова може да е незгодно,

затоа што изгледа како
молекулите да прават луди нешта.

Но овие анимации можат да бидат
неверојатно корисни за истражувачите

за да ги претстават идеите за тоа
како овие молекули работат.

Исто така можат да ни дозволат
да го видиме молекул-светот

низ нивните очи.

Сакам да ви покажам неколку анимации,

кратка турнеја на тоа што јас мислам
дека се природни чуда

на молекуларниот свет.

Прво, ова е имунолошка клетка.

Овие типови клетки треба да се
движат низ телото

за да најдат непријатели како
патогени бактерии.

Движењето е засилено
со еден од моите омилени протеини

што се вика актин,

кој е дел од она што го знаеме
како цитоскелет.

За разлика од нашите скелети,

филаментите на актин постојано се
градат и рушат.

Цитоскелетот актин игра
неверојатно важни улоги во нашите клетки.

Им дозволуваат да сменат облик,

да се движат, да се спојат на површини,

и да јадат бактерии.

Актинот е вклучен и во
различен тип на движење.

Во мускулните клетки, негови
структури создаваат регуларни филаменти

што наликуваат на материјал.

Кога мускулите се згрчуваат,
овие филаменти се спојуваат

и тие се враќаат
во првобитната позиција

кога мускулите
се релаксираат.

Други делови на цитоскелетот,
како микротубулите,

се одговорни за пренос
на големи далечини.

Може да се гледаат како
клеточни патишта

што движат работи од
еден дел на клетката до друг.

За разлика од патиштата,
микротубулите растат и се собираат

појавувајќи се кога се треба

и исчезнувајќи кога ја завршиле работата.

Молекуларната верзија на полу-камиони

се протеини наречени мотор-протеини,

што се движат низ микротубулите,

носејќи некогаш голем товар,

како органели, зад нив.

Овој мотор-протеин
е познат како динеин,

познат по тоа што
работи во група

и речиси изгледа, барем за мене
како кочија со коњи.

Гледате, клетката е ова неверојатно
менувачко, динамично место

каде работите константно
се градат и рушат.

Но, некои од овие структури

се потешки да се одвојат
од други.

И посебни сили треба да се внесат

за да се осигура дека структурите
се одвоени навремено.

Таа работа ја завршуваат
протеини како овие.

Овие протеини како крофна,

од кои многу ги има во клетката,

одвојуваат структури

влечејќи индивидуални протеини
низ централна дупка.

Кога овие типови протеини не работат
правилно,

типовите на протеини
што треба да се одвојат

може да се залепат и соберат

и тоа може да предизвика
лоши болести, како Алцхајмер.

Ајде сега да го видиме нуклеусот,

што го вдомува нашиот геном
во форма на ДНК.

Во сите наши клетки,

за нашата ДНК се грижат
различен состав на протеини.

ДНК е собрана околу протеини
наречени хистони,

кои овозможуваат клетките да пакуваат
големи количини ДНК во нуклеусот.

Овие машини се викаат
ремоделатори на хроматин,

и кога работат, всушност
ја собираат ДНК

околу овие хистони

и овозможуваат нови делови на ДНК
да се експонираат.

Оваа ДНК потоа ја препознаваат
други машини.

Во овој случај, оваа голема молекуларна
машина

бара сегменти на ДНК

што кажува дека е
на почетокот на генот.

Кога ќе најде сегмент,

поминува низ серија на
промени на обликот

што овозможува да внесува
нова машинерија

која наизменично го прави генот
да се вклучи или транскрибира.

Ова треба да е строго
регулиран процес,

затоа што вклучување на погрешен
ген во погрешно време

може да има катастрофални последици.

Научниците сега можат
да користат протеински машини

за да уредуваат геноми.

Сигурна сум дека сите сте чуле за CRISPR.

CRISPR го искористува
протеинот познат како Кас9,

што може да се конструира
да препознае и сече

специфична секвенца на ДНК.

Во овој пример,

два Кас9 протеини се користат
за да се извади проблематичен дел на ДНК,

Пример, дел на ген што може
да развие болест.

Тогаш се користи клеточна
машинерија

за да спои два краја на
ДНК заедно.

Како молекуларен аниматор,

еден од најголемите предизвици ми е
визуелизирање на несигурноста.

Сите анимации што ви ги покажав
претставуваат хипотези,

за фунционирањето на процесот

базирани на најдобрите
информации кои ги имаме.

Но за многу молекуларни процеси,

сѐ уште сме во рани фази
на разбирање на работите,

и има многу да се учи.

Вистината е

дека овие невидливи молекуларни светови
се огромни и нецелосно истражени.

За мене, овие молекуларни пејзажи

се исто толку интересни за истражување
како природниот свет

видлив за сите нас.

Ви благодарам.

(аплауз)