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.
Денеңіздің тірі ағзалар фабрикасын құрайтын таңғажайып молекулалардың құрылысын сіздерге танытқым келіп тұр. Молекулалар кіп-кішкентай. Расында да, тым кішкентай. Тіпті жарық толқынының ұзындығынан кем, сол үшін оларды жай көзімізбен тікелей бақылап отыра алмаймыз. Бірақ ғылымның көмегімен молекула әлемінде не болып жатқанын шамамен елестете аламыз. Оларды жақыннан көрсететін нақты құрал бізде болмағандықтан, молекулалардың сипатын ауызша айту- бар болған қабілетіміз.
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.
Алайда олардың суретін салып көрсетсек болады. Бұл, әрине, тың тәсіл емес. Ғалымдар зерттеу барысында үнемі кескіндер салып отырған. Телескоп пен микроскоппен бақылайтын заттардың, өз тұжырымдарының суреттерін салу арқылы жеткізіп отырған. Мен екі атақты мысалды таңдап алдым, себебі олар көркем өнерде де кең танылған.
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.
Айды жақыннан көру үшін әлемдегі ең алғашқы телескопты қолданған Галилеодан бастаймын. Ол біздің Ай жайында түсінігімізді түгелдей өзгертті. XVII ғ. Ай кіршіксіз таза аспан денесі болып есептелінді. Бірақ Галилео өнімі жоқ, тастақ жерді көріп, оны өзі салған суретінде көрсетті.
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.
Келесі ғалым үлкен идеялардың негізін қалаушы, биологияның жұлдызы-Чарльз Дарвин. Танымал жазбасын дәптерінде жоғарғы сол жақ бұрышынан "Менің ойымша," деген сөздерден бастап, тірі ағзалардың эволюция тарихымен байланысы туралы, ата-бабаларымыздың табиғи сұрыпталумен қалай пайда болғанын, олардың даму процесстерінің қазіргілерден қалайша ерекшеленетінін өз түсінігі бойынша суреттерін салды.
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.
Ғалым болғаннан кейін молекулаларды зерттейтін биологтардың лекцияларына жиі баратынмын. Бірақ Скрипс институтының молекулалық биологы Дэвид Гудселлдің жұмыстарын кездестірмейінше, олардың терминмен сөйлеген сөздері маған түсініксіз еді. Оның кескіндері нақты өлшеммен көрсетілген. Осы кісінің жұмыстары арқылы денеміздегі молекулалардың көрінісі мен үшін айқындала түсті
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.
Мынау - қанның көлденең қимасы. Жоғарыдағы сол жақ бұрышында сары-жасыл түсті аймақ жатыр. Ол жерде қанның сұйық бөлшегі, яғни плазмасы орналасқан. Көбінесе судан,сондай-ақ қарсы денелерден қанттан,гормондардан, тағы сол сияқты заттардан тұрады. Қызыл түсті аймақ- қан жасушаларының қабаты. Ал мына қызыл молекулалар-гемоглобин. Қанның түсін осылар келтіреді. Гемоглобин сорғыштың қызметін атқарады. Ол өкпедегі оттегіні өзіне сіңіріп алып, дененің басқа бөлімдеріне тасиды.
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. So let's begin.
Көп жыл бұрын осы сурет мені ерекше шабыттандырды. "Молекулалық әлемді көре алуымыз үшін компьютерлік графиканы пайдалана аламыз ба, онда оның түрі қандай болады екен?"- деп өзімнен сұрадым. Бәрі осыдан басталды. Ал,енді бастайық. Мынау екі шиыршықтан тұратын кәдімгі ДНК.
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.
Рентген кристаллографиясы арқылы бізге көрініп тұр және бұл ДНК-ның дәлмедәл үлгісі. Егер қос шиыршықты айналдырып, екі қатарға айырсақ, олардың тістерге ұқсайтынын көресіз. Бұл-ДНК-ыңызға енгізілген гендердің, яғни генетикалық кодтың әріптері. Әдетте, адамдар генетикалық код жайлы талқылайды. Бірақ менің әңгімем ол жайында емес, ДНК-ның физикалық болмысы туралы болмақ. Мына екі тізбек қарама-қарсы бағытта қозғалғандықтан, (белгілі себептермен улкейте алмаймын) сіздердің тірі жасушаларыңызға, әсіресе ДНК репликациясының процесі үшін, көріп тұрғаныңыздай, көптеген қиындықтар туады.
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.
Дәл қазір денемізде болып жатқан ДНК репликациясының құрылысын сіздерге көрсетпекпін. Ең азында 2002 биологиясы. ДНК өз көшірмесін жасауға сол жақтан кіріседі, сөйтіп мына кішкентай биохимиялық құрылыс жинақтарымен соғысады. Бұдан соң ДНК екіге бөлініп, оның дәл екінші көшірмесі пайда болады. Сонымен ДНК тоқаш тәрізді көкпеңбек бөлшекпен соғысып, екі қатарға айырылады. Бір қатардың көшірмесі еш қиындықсыз орындалуы мүмкін және төменге қарай ажырап жатқан мына заттарды көре аласыз. Бірақ екіншісінің көшірмесін теріс бағытта жасау керек,сол үшін процесс қиынға түспек Ол мына ілмешектердің астына бірнеше рет түсіп,екі жаңа ДНК молекулаларын шығарып, бір уақытта бір секциядан көшіріледі.
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.
Қазір денелеріңізде осындай миллиардтаған құрылғылар ДНК-ыңыздың дәлме-дәл көшірмесін жасап жатыр. Жылдамдықтары да нақты өлшеммен беріліп тұр. Кейбір заттарды өткізіп жібердім.
(Laughter)
Бұл жұмыс бірнеше жылдар бұрын жасалынды.
This was work from a number of years ago-- Thank you.
Рахмет. Бірақ сіздерге заманауи технология мен
(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.
бүгінгі таңдағы ғылымның жетістігін көрсетпекпін. Тағы да ДНК-дан бастаймыз. ДНК молекулалық сұйықтықтың қоршауында тербеліп,шайқалып жатыр. Сіздерге көрінуі үшін бұл қоршауды алып тастадым. ДНК-ның ені шамамен 2 нанометр. Сіздердің әрбір жасушаңызда ДНК-ның әр тізбегінің ұзындығы 30-40 миллион нанометрді құрайды. ДНК-ның құрылысын сақтап, генетикалық кодқа кіру жолын реттеп отыру үшін бұл ДНК тізбегі күлгін түспен белгіленген протеиндермен оранып алады. Сонымен, ол байлаулы және ораулы тұр. Мынаның бәрі-ДНК-ның бір тізбегінің көрінісі. Ал мына үлкен ДНК қаптамасы хромосома деп аталады. Хромосомаларға бір минуттан кейін ораламыз.
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."
Нюклеус деп аталатын ядро тесіктерін үлкейтейін. Бір семестр бойы өтілетін тақырыпты 7 минутта қысқаша айтып үлгеруім керек. Cол сабақтардың бәрін бүгін өтсек болмай ма? "Жоқ",- дейді маған.
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.
Тірі жасушаның микроскоптағы көрінісі. Жаймен түсірілгендіктен, осы қозғалыстарды көріп отырсыз. Ядроның қаптамасы жарылды. Енді хромосомаларға назар аударайық. Олар екі қызыл нүктеде шоғырланған қозғалыстан өтпекші. Жасуша бөлініп шығуға дайын екенін сезгенде хромосоманы екіге айырады. ДНК-ның бір тобы бірінші хромосомаға өтсе, екіншісіне оның көшірмесі тиесілі болады. Содан соң жасуша ортасынан бөлінеді. Тағы да қайталаймын.Дәл қазір осы процесстен миллиардтаған жасушаларымыз өтіп жатыр.
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.
Енді қазір хромосомаларға жақынырақ тоқталамыз. Біз өзгерісті кезеңді бақылап отырмыз. Хромосомалар сапта жиналып тұр. Бір хромосоманы жеке шығарып алып, оның құрылысына қарап көрейік. Зерттеу барысында қазіргі таңда анықталған молекулалардың ең үлкен құрылыстарының бірін экран көрсетіп тұр. Мынау - бір хромосома. Әр хромосомада ДНК-ның екі тізбегі орналасқан. Екеуі де әр хромосоманың таяқшаларында оралынып тұр.
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.
Мұртқа ұқсап тұрған мына екеуі - жасушаның қозғалмалы төменгі қабаты. Олар микротаяқшалар деп аталады Қызыл түсті аймаққа назар аударыңыз, Бұл хромосома мен жасушаның төменгі қабатының арасы. Хромосомалардың қозғалысы үшін бұл өте маңызды жер. Шынымды айтсам,қозғалыстың неден пайда болып жатқанын біз білмейміз.
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.
Кинетохор деп аталатын осы қозғалысты бір ғасыр бойы зерттей келе, ішінде не болып жатқанын енді түсініп келе жатырмыз. Кинетохор мыңдаған протеиндерден тұратын 200 түрлі-түрлі протеиндерден тұрады. Бұл - хабар таратушы жүйе. Осы жүйе химиялық сигналдар арқылы хромосомалардың бөлінуіне дайын екенін басқа элементтерге белгі береді. Және де осы жүйе үлкейіп-кішірейіп жатқан
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.
микротаяқшылармен біріге алады. Ол сенсорлық жүйенің де қызметін атқарады. Сөйтіп жасушаның қашан бөлінуге дайын екенін және әр хромосоманың дұрыс орналасып-орналаспағанын сезеді. Мына жерде түсі жасылға өзгеруде, себебі бәрі өз қалпына келе жатыр. Қараңыздар,мына жерде бір бөлшегі әзірше қызыл болып тұр. Ол микротаяқшалар бойымен хабар таратушы жүйеге тоқтау сигналын жіберіп бара жатыр. Міне,ол кетіп қалды. Бұл молекулалық сағат механизмі.
This is how you work at the molecular scale. So with a little bit of molecular eye candy,
Молекулалық деңгейде сіздер осылайша жұмыс жасайсыздар. Ал мына молекулалық әлемнің әдемі бөліктері-кинезиндер,
(Laughter)
Мына жерде олар қызғылт сары түсті.
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.
Кинезин-бір бағытта қозғалатын кішкентай молекулалық курьер. Ал мына динеин хабар таситын жүйені өздерімен алып жүреді. Олардың ұзын аяқтары тосқауылдарды аттап өтуге арналған. Бұның бәрі нақты есеппен жасалынған көрініс. Басқалай сіздерге көрсете алмаймыз.
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.
Адамның ойлау қабілеті шектеулі екенін біле тұра, осындай нәрселердің қалай әрекет етіп жатқанын үйрене алуымыз таңқаларлық жағдай әрі ғылыми зерттеу жүргізуге хошыңды ашады. Осындай құбылыстарды танып білуіміз, ақырын болса да, түрлі аурулардан пайда болатын қайғы-қасіреттерден арылту, адамдарды кедейліктен шығару сияқты үлкен мақсаттарға жетелейді.
Thank you.
Рахмет.
(Applause)
(Қол соғу)