ما سوف أريكم إياه هو الآلات الجزيئية المذهلة التي تقوم بصناعة الألياف في جسد الانسان هذه الجزيئات هي بالفعل صغيرة جداً جداً وعندما أقول صغيرة فأنا أعني ... أنها اصغر من الطول الموجي للضوء لذا لايوجد اي طريقة فعلية لمراقبتها ولكن وعبر العلوم لدينا فكرة مقبولة عن ما يحدث على المستوى الجزيئي نحن في الواقع يمكننا اخباركم ما الذي يحدث حقاً على مستوى الجزئيات ولكن لا يمكننا ان نريكم بصورة مباشرة ما يحدث هناك
What I'm going to show you are the astonishing molecular machines that create the living fabric of your body. Now molecules are really, really tiny. And by tiny, I mean really. They're smaller than a wavelength of light, so we have no way to directly observe them. But through science, we do have a fairly good idea of what's going on down at the molecular scale. So what we can do is actually tell you about the molecules, but we don't really have a direct way of showing you the molecules.
واحدى الطرق للقيام بذلك هي عن طريق رسم الصور وهذه الفكرة ليست بجديدة على الاطلاق فالعلماء دوماً قاموا بتصوير الامور كجزء من ابحاثهم العلمية فقد رسموا الصور لما كانوا يرونه بالعين المجردة او عبر التكنولوجيات مثل التلسكوبات والميكروسكوبات و أيضاً ما قد يجول في الخاطر من تفكير أو تأمل لقد اخترت أمثلة معروفة لانها مثال عن التعبير بواسطة الرسوم عن العلوم
One way around this is to draw pictures. And this idea is actually nothing new. Scientists have always created pictures as part of their thinking and discovery process. They draw pictures of what they're observing with their eyes, through technology like telescopes and microscopes, and also what they're thinking about in their minds. I picked two well-known examples, because they're very well-known for expressing science through art.
وسوف أبدأ مع جاليليو والذي استخدم التلسكوب الاول من اجل النظر الى القمر وقد حول فهمنا ورؤيتنا للقمر منذ حينها فالمفهوم السائد كان حينها في القرن ال17 عن القمر انه كرة من الجنة مصنوعة باتقان ولكن ما رآه جاليليو هو عالم صخري قاحل والذي عبر عنه بواسطة رسومات بالألوان المائية
And I start with Galileo, who used the world's first telescope to look at the Moon. And he transformed our understanding of the Moon. The perception in the 17th century was the Moon was a perfect heavenly sphere. But what Galileo saw was a rocky, barren world, which he expressed through his watercolor painting.
وعالم آخر صاحب افكار كبيرة انه نجم عالم الاحياء تشارلز داروين ومقدمة كتابه الشخصي الشهيرة والتي تتموضع في زاويتها اليسرى عبارة " أعتقد " و من ثم رسومات لشجرة الحياة الأولى مع المفهوم الاولي عن كيفية نشوء الفصائل كلها و الكائنات الحية على وجه الارض وصلتها عبر تاريخ التطور العضوي والفصائل الرئيسية و نموها عبر التفاضل الطبيعي والاختلاف عن الاسلاف
Another scientist with very big ideas, the superstar of biology is Charles Darwin. And with this famous entry in his notebook, he begins in the top left-hand corner with, "I think," and then sketches out the first tree of life, which is his perception of how all the species, all living things on Earth are connected through evolutionary history -- the origin of species through natural selection and divergence from an ancestral population.
وانا كعالم كنت احضر محاضرات عن دكاترة في علم البيولوجيا الجزيئية وأراها غير مفهومة بكل تلك اللغات العلمية المنمقة والمصطلحات التي يستخدمونها من اجل شرح عملهم حتى حصل و إطلعت على اعمال ديفيد جودسيل الفنية وهو عالم احياء جزئية في معهد سكريبز وصوره دقيقة جداً وبنفس المقياس الحقيقي وعمله انار لي ماهية عالم الجزيئات وكيف يبدو
Even as a scientist, I used to go to lectures by molecular biologists and find them completely incomprehensible, with all the fancy technical language and jargon that they would use in describing their work, until I encountered the artworks of David Goodsell, who is a molecular biologist at the Scripps Institute. And his pictures -- everything's accurate and it's all to scale. And his work illuminated for me what the molecular world inside us is like.
هذه عملية نقل في الدماء على الطرف الايسر ترون هذه المناطق الصفراء-الخضراء المناطق الصفراء-الخضراء هي الدماء و معظمها مياه ولكن يوجد ايضاً مضادات حيوية و سكريات وهرمونات و من مثل هذا والمنطقة الحمراء هي خلية دم حمراء والجزيئات الحمراء هي الهيموجلابين وهي حمراء فعلاً .. وهي التي تعطي الدماء لونها والهيموجلابين يعمل كإسفنجة جزيئية تمتص الاكسجين من الرئتين ومن ثم يقوم بنقله الى انحاء الجسم
So this is a transection through blood. In the top left-hand corner, you've got this yellow-green area. The yellow-green area is the fluid of blood, which is mostly water, but it's also antibodies, sugars, hormones, that kind of thing. And the red region is a slice into a red blood cell. And those red molecules are hemoglobin. They are actually red; that's what gives blood its color. And hemoglobin acts as a molecular sponge to soak up the oxygen in your lungs and then carry it to other parts of the body.
لقد الهمتني هذه الصور كثيراً منذ عدة سنوات وكنت افكر ان كان بالامكان استخدام المؤثرات المرئية على الحاسوب من اجل التعبير عن العالم الجزيئي وان امكن ذلك فكيف ستبدو ؟ وهكذا بدأت .. لنبدأ
I was very much inspired by this image many years ago, and I wondered whether we could use computer graphics to represent the molecular world. What would it look like? And that's how I really began.
هذا الشكل الافتراضي لشريط الحمض النووي الحلزوني المزدوج وهذه الصورة من بلورات اشعة اكس لذا انه شكل دقيق للحمض النووي ان قمنا بفك هذا الشريط الحلزوني المزدوج من الحمض النووي و قمنا بفصله الى شريطين كما ترون عليه ما يشبه الاسنان انها كودات الاحرف الجينية ال25 ألف جين المكتوب في الحمض النووي خاصتنا وهذا ما يتم التحدث عنه على الدوام بمسمى الكود الجيني .. هذا ما كانوا يتحدثون عنه قبل قليل ولكن اريد ان اتحدث عن مفاهيم مختلفة من علوم الحمض النووي وهذه هي البنية الطبيعية للحمض النووي كما ترون الشريطين اللذان يسيران باتجاهين متعاكسين لاسباب لا يمكنني الخوض بها الان ولكنها تسير باتجاهين متعاكسين مما يشكل بعض من المضاعفات للخلايا الحية كما سوف ترون عادة عندما يتم نسخ الحمض النووي
So let's begin. This is DNA in its classic double helix form. And it's from X-ray crystallography, so it's an accurate model of DNA. If we unwind the double helix and unzip the two strands, you see these things that look like teeth. Those are the letters of genetic code, the 25,000 genes you've got written in your DNA. This is what they typically talk about -- the genetic code -- this is what they're talking about. But I want to talk about a different aspect of DNA science, and that is the physical nature of DNA. It's these two strands that run in opposite directions for reasons I can't go into right now. But they physically run in opposite directions, which creates a number of complications for your living cells, as you're about to see, most particularly when DNA is being copied.
و ما سوف اريكم اياه الان هو وصف دقيق عن عملية مضاعفة /نسخ الحمض النووي التي تحدث الان في جسدكم على الاقل في 2002 بيولوجي حسناً .. الحمض النووي يدخل مرحلة الانتاج من القسم الايسر ومن ثم يدخل ضمن هذه المجموعة .. وهي آليات بيوكيميائية مصغرة والتي تقوم بفك شريط الحمض النووي وتصنع نسخة مشابهة له تماماً اذا شريط الحمض النووي يدخل هذه الاجهزة ومن ثم يصل الى الاجهزة الزرقاء التي تشبه الدونات ويتم فصله الى شريطين ويتم نسخ احد الاشرطة على الفور وكما ترون في الاسفل يتم تحرير ما كان تم تهيئته مسبقاً ويتم استخدامه على الفور ولكن الامر ليست بهذه السهولة للشريط الاخر لان عملية النسخ يجب ان تتم بصورة عكسية لذا يتم فك وتحرير الاجزاء من هذه العملية والسلسلة بصورة مستمرة ويتم نسخ كل جزء على حدى لكي يتم صنع جزيئين من الحمض النووي
And so what I'm about to show you is an accurate representation of the actual DNA replication machine that's occurring right now inside your body, at least 2002 biology. So DNA's entering the production line from the left-hand side, and it hits this collection, these miniature biochemical machines, that are pulling apart the DNA strand and making an exact copy. So DNA comes in and hits this blue, doughnut-shaped structure and it's ripped apart into its two strands. One strand can be copied directly, and you can see these things spooling off to the bottom there. But things aren't so simple for the other strand because it must be copied backwards. So it's thrown out repeatedly in these loops and copied one section at a time, creating two new DNA molecules.
وكل واحد منكم لديه الآن بلايين من هذه الآليات تعمل الآن في داخل جسمه وتقوم بنسخ شرائط الحمض النووي بذات الاتقان ان هذا التمثيل المرئي هو تمثيل دقيق وان مايحدث في داخل اجسامكم يحدث تقريبا بذات السرعة التي تم عرضها لقد تركت اعطاب نقاط الاتصال و بعض الامور الاخرى على كل هذا عمل قمت به منذ عدة سنوات شكرا لكم
Now you have billions of this machine right now working away inside you, copying your DNA with exquisite fidelity. It's an accurate representation, and it's pretty much at the correct speed for what is occurring inside you. I've left out error correction and a bunch of other things. (Laughter) This was work from a number of years ago--
انه عمل قمت به منذ عدة سنوات
Thank you.
ولكن ما سأريكم اياه هو علم حديث .. وتكنولوجيا حديثة مرة أخرى دعونا نبدأ مع الحمض النووي وهو يتأرجل و يهتز بسبب السوائل المليئة بالجزيئات المحيطة به والتي قد ازلتها لكي تتمكنوا من رؤية شيء ما ان الحمض النووي بعرض 2 نانو متر وهو صغير جداً ولكن في كل خلية من خلاياكم يكون طول كل شريط من شرائط الحمض النووي الموجود من 30-40 مليون نانومتر ولكي يبقى الحمض النووي مرتب و من السهل الوصول الى الكود الجيني يتم تغليفه بواسطة البروتينات البنفسجية وقد لونتهم باللون البنفسجي انها مجتمعة و ملتفة على بعضها البعض كل ما ترونه هنا هو مجرد شريط واحد من الحمض النووي ان حزمة الحمض النووي تدعى الكروموسوم وسوف نعود الى الكروموسومات خلال دقيقة
(Applause) This is work from a number of years ago, but what I'll show you next is updated science, it's updated technology. So again, we begin with DNA. And it's jiggling and wiggling there because of the surrounding soup of molecules, which I've stripped away so you can see something. DNA is about two nanometers across, which is really quite tiny. But in each one of your cells, each strand of DNA is about 30 to 40 million nanometers long. So to keep the DNA organized and regulate access to the genetic code, it's wrapped around these purple proteins -- or I've labeled them purple here. It's packaged up and bundled up. All this field of view is a single strand of DNA. This huge package of DNA is called a chromosome. And we'll come back to chromosomes in a minute.
نحن ننسحب .. نحن نصعد لكي نلقي نظرة من الاعلى من خلال فتحة النواة والتي هي منفذ خروج للمقصورة التي تحوي الحمض النووي تدعى النواة ان ما ترونه الآن يحتاج فصلاً كاملاً من شرح علوم البيولوجيا و لكن كل ما املكه هو سبع دقائق لذا لن نتمكن من المرور على هذا اليوم .. لا .. لا يمكنني .. لقد اخبروني انه لا يمكن .
We're pulling out, we're zooming out, out through a nuclear pore, which is the gateway to this compartment that holds all the DNA, called the nucleus. All of this field of view is about a semester's worth of biology, and I've got seven minutes, So we're not going to be able to do that today? No, I'm being told, "No."
هذه هي الشاكلة التي تبدو عليه الخلايا الحية عبر المكيروسكوب العادي وقد تم تصويرها على مراحل ولهذا ترونها تتحرك يتم قسم غشاء الخلية والاشياء التي تشبه النقانق هي الكروموسومات .. سوف نركز عليهم تمر عبر حركات اهتزازية كبيرة تتركز في المناطق الحمراء عندما تشعر الخلية انها مستعدة للانقسام الخليوي فانها تفصل الكروموسوم فيذهب نصفه لجهة و النصف الاخر لجهة اخرى وهي نسختين متطابقتين من الحمض النووي ومن ثم تنقسم الخلية من المنتصف ومرة اخرى بلايين الخلايا تقوم بعملية الانقسام الخليوي الان في داخل اجسامكم
This is the way a living cell looks down a light microscope. And it's been filmed under time-lapse, which is why you can see it moving. The nuclear envelope breaks down. These sausage-shaped things are the chromosomes, and we'll focus on them. They go through this very striking motion that is focused on these little red spots. When the cell feels it's ready to go, it rips apart the chromosome. One set of DNA goes to one side, the other side gets the other set of DNA -- identical copies of DNA. And then the cell splits down the middle. And again, you have billions of cells undergoing this process right now inside of you.
الان سوف نقوم باعادة هذه العملية و سنقوم بالتركيز على الكروموسومات وننظر الى بنيتها ونحاول شرحها مرة اخرى هاكم لحظة الانقسام يرتصف الكروموسوم وان قمنا بعزل كروموسوم واحد ومن ثم غصنا في داخله و حاولنا النظر الى بنيته وهذا يعد اكبر بنية جزئية في داخل جسم الانسان على الاقل ما نعرفه لغاية الان في داخل اجسامنا اذا هذا كروموسوم وحيد وفي كل كروموسوم تملك شريطين من الحمض النووي يلتف كل واحد منهما ليشكل البنية التي تشبه النقانق من كلا الطرفين
Now we're going to rewind and just focus on the chromosomes, and look at its structure and describe it. So again, here we are at that equator moment. The chromosomes line up. And if we isolate just one chromosome, we're going to pull it out and have a look at its structure. So this is one of the biggest molecular structures that you have, at least as far as we've discovered so far inside of us. So this is a single chromosome. And you have two strands of DNA in each chromosome. One is bundled up into one sausage. The other strand is bundled up into the other sausage.
ان هذه التي تبدو كما " الشارب " والتي تتجول على كلا الجانبين هي السقالة المتحركة للخلية انها تدعى ميكروتثبول .. الاسم ليس بهذا الاهمية دعونا نركز على المنطقة الحمراء .. لقد لونتها بالاحمر هي منطقة الاحتكاك بين السقالة المتحركة والكروموسوم وكما هو واضح انها مركز الحركة في الكروموسومات نحن في الحقيقة لا نملك اي فكرة عن كيفية حركتها
These things that look like whiskers that are sticking out from either side are the dynamic scaffolding of the cell. They're called microtubules, that name's not important. But we're going to focus on the region labeled red here -- and it's the interface between the dynamic scaffolding and the chromosomes. It is obviously central to the movement of the chromosomes. We have no idea, really, as to how it's achieving that movement.
ونحن نقوم بدراسة هذه الاشياء التي نسميها النواشط المدارية لاكثر من مئة عام دراسة مكثفة ومازلنا في بدايات اكتشافنا ماهيتها انها مكونة من نحو 200 نوع مختلف من البروتينات ما يشكل مجموعه الالاف من البروتينات انها نظام بث وحيد انها تبث عن طريق استخدام الاشارات الكيميائية لكي تخبر باقي اجزاء الخلية عن استعدادها وشعورها بان الوقت قد حان من اجل الارتصاف استعداداً لفصل الكروموسوم انه قادر على التقولب مع النمو والاهتزاز للميكروتثبول.
We've been studying this thing they call the kinetochore for over a hundred years with intense study, and we're still just beginning to discover what it's about. It is made up of about 200 different types of proteins, thousands of proteins in total. It is a signal broadcasting system. It broadcasts through chemical signals, telling the rest of the cell when it's ready, when it feels that everything is aligned and ready to go for the separation of the chromosomes. It is able to couple onto the growing and shrinking microtubules.
كما انه يتطور مع تطور الميكروتثبول. انه قادر على التموضع الزوجي انه ايضاً نظام استشعار انه يشعر متى تكون الخلية مستعدة عندما يكون الكروموسوم متموضع في مكانه تماماً فانه يتحول الى اللون الاخضر لانه يشعر ان كل شيء في مكانه الصحيح وسوف ترون .. هناك مازال مكان واحد اخير مازال احمراً وهو يسير عبر الميكروتثبول. انه نظام بث يرسل اشارات للتوقف انه يسير .. أعني ان هناك ميكانيكة ما .. انها ساعة ضبط جزيئية
It's involved with the growing of the microtubules, and it's able to transiently couple onto them. It's also an attention-sensing system. It's able to feel when the cell is ready, when the chromosome is correctly positioned. It's turning green here because it feels that everything is just right. And you'll see, there's this one little last bit that's still remaining red. And it's walked away down the microtubules. That is the signal broadcasting system sending out the stop signal. And it's walked away -- I mean, it's that mechanical. It's molecular clockwork.
هكذا يعمل الجسم على المستوى الجزيئي اذا وبنظرة جزيئية للأمور لدينا أيضاً " كينسينس " والتي تبدو باللون البرتقالي انها جزيئات صغيرة ساعية تسير في اتجاه واحد وها هي الداينين .. وهي تحمل نظام البث ولديها أرجل طويلة من اجل تجاوز العقبات ومرة اخرى هذه مستسقاة بدقة من العلوم و تمثل الواقع الحقيقي والمشكلة انه لا يمكننا ان نريكم هذا بصورة اخرى
This is how you work at the molecular scale. So with a little bit of molecular eye candy, (Laughter) we've got kinesins, the orange ones. They're little molecular courier molecules walking one way. And here are the dynein, they're carrying that broadcasting system. And they've got their long legs so they can step around obstacles and so on. So again, this is all derived accurately from the science. The problem is we can't show it to you any other way.
ان الوصول الى اقصى حدود العلم واقصى حدود الفهم البشري لهو أمرٌ يقض مضجع الألباب و اكتشاف من مثل هذه الامور هو بالتأكيد نتيجة مرضية للعمل المضني في العلوم ولكن معظم الابحاث الطبية واكتشاف من مثل هذه الامور تصب حتماً في الطريق نحو الهدف الاكبر وهو التخلص من الامراض و محو المعاناة والالم التي تسببها الامراض ورفع الناس من الفقر
Exploring at the frontier of science, at the frontier of human understanding, is mind-blowing. Discovering this stuff is certainly a pleasurable incentive to work in science. But most medical researchers -- discovering the stuff is simply steps along the path to the big goals, which are to eradicate disease, to eliminate the suffering and the misery that disease causes and to lift people out of poverty.
شكراً لكم
Thank you.
(تصفيق)
(Applause)