מה שאני עומד להראות
זה את המכונות המולקולריות מעוררות ההשתאות
אשר יוצרות את מארג החיים של גופנו.
מולקולות הן ממש, ממש זעירות.
וכאשר אני אומר זעירות,
אני באמת מתכוון לזה.
הן יותר קטנות מאורך גל של אור,
כך שאין לנו דרך לראותן ישירות.
אבל באמצעות המדע, יש לנו מושג די טוב
על מה שמתרחש ברמה המולקולרית.
מה שאנו יכולים לעשות זה לספר על מולקולות,
אבל אין ביכולתנו להראות ישירות את המולקולות.
אחת הדרכים לעקוף זאת היא לצייר ציורים.
אבל אין בזה שום דבר חדש.
מדענים תמיד יצרו סקיצות
כחלק מתהליך החשיבה והגילוי שלהם.
הם מציירים ציורים על מה שרואות עיניהם,
בעזרת טכנולגיות כמו טלסקופים ומיקרוסקופים,
וגם על המחשבות החולפות במוחם.
בחרתי בשתי דוגמאות מאוד ידועות,
כי הן ידועות בעבור הבעת מדע באמצעות אמנות.
אתחיל עם גלילאו
שהשתמש בטלסקופ הראשון בעולם
כדי להביט לעבר הירח.
הוא שינה לחלוטין את הבנתנו לגבי הירח.
על-פי התפיסה של המאה ה-17,
הירח היה כדור שמיימי מושלם.
אבל מה שגלילאו ראה היה עולם סלעי שומם,
שאותו ביטא דרך ציורי צבעי המים שלו.
מדען אחר בעל רעיונות כבירים,
כוכב-העל של ביולוגיה, הוא צ'רלס דארווין.
ועם רישום ידוע זה במחברתו,
הוא מתחיל בפינה השמאלית העליונה ב-"אני סבור",
ואז משרבט סקיצה של עץ החיים הראשון,
המבטאת את תפיסתו בנוגע לכיצד
כל המינים, כל החי על כדור-הארץ,
קשורים באמצעות היסטוריה אבולוציונית --
מוצא המינים באמצעות הברירה הטבעית
והתפצלות מאוכלוסיה קדומה משותפת.
אפילו כמדען, כאשר ישבתי בהרצאות
שניתנו על-ידי ביולוגים מולקולריים,
הן כלל לא היו מובנות לי,
עם כל השפה והמושגים הטכניים
שהם השתמשו בהם לתיאור עבודתם,
עד שנתקלתי בעבודת האמנות של דייויד גודסל,
שהוא ביולוג מולקולרי במכון סקריפס.
ובתמונותיו,
הכל מדוייק ובמידות הנכונות.
עבודותיו האירו לי
איך נראה העולם המולקולרי מבפנים.
זהו חתך רוחב דם.
בפינה השמאלית העליונה, רואים אזור צהוב-ירוק.
אזור זה הוא הנוזלים בדם, בעיקר מים,
אבל גם נוגדנים, סוכרים,
הורמונים ודברים כאלה. והאזור האדום
הוא חתך בתוך תא דם אדום.
ואותן מולקולות אדומות הן המוגלובין.
הן באמת אדומות; זה מה שהופך את הדם לאדום.
ההמוגלובין פועל כספוג מולקולרי
כדי לספוג את החמצן שבריאות
ולשאתו לאיברים אחרים בגוף.
מאוד התרשמתי מתמונה זו לפני שנים רבות,
ותהיתי אם ניתן להשתמש בגרפיקה ממוחשבת
כדי לתאר את העולם המולקולרי.
כיצד הוא ייראה?
וכך באמת התחלתי. אז הבה נתחיל.
זהו DNA בצורה הקלסית של הסליל הכפול.
זה התקבל מדיפרקציית קרני-X,
כך שזה מודל מדוייק של ה-DNA.
אם מתירים את הסליל הכפול ופותחים את שני הגדילים שבתוכו,
רואים דברים אלה שנראים כמו שיניים.
אלה הם האותיות של הקוד הגנטי,
25,000 הגנים הכתובים ב-DNA שלנו.
על זה בדרך-כלל מדברים --
הקוד הגנטי -- על זה מדברים.
אבל ברצוני לדבר על היבט אחר
של מדע ה-DNA, שזה הצורה הפיזית של DNA.
אלה שני גדילים הרצים בכיוונים מנוגדים
מסיבות שאיני יכול לפרט כרגע.
אבל הם מסודרים בכיוונים מנוגדים,
דבר היוצר כמה סיבוכים לתאים שלנו,
כפי שנראה מייד,
במיוחד כאשר DNA עובר שיכפול.
מה שאני עומד להראות
הוא תיאור נאמן של
מכונת שיכפול DNA הפועלת ממש עכשיו בגופנו,
כך לפחות לפי ביולוגיית שנת 2002.
ה-DNA נכנס לקו הייצור מצד שמאל,
הוא פוגע במערך זה, במכונות הביוכימיות הזעירות הללו,
המפרידות את גדילי ה-DNA ויוצרות העתק מדוייק.
כך שה-DNA נכנס
ופוגע במבנה הכחול בצורת סופגנייה
ושני גדיליו מתנתקים.
גדיל אחד מועתק ישירות,
וניתן לראות מיני דברים עוברים שזירה מחדש למטה.
אבל העניין יותר מסובך עם הגדיל השני
כי צריך להעתיקו בכיוון הפוך.
הוא מושלך שוב ושוב לתוך הלולאות הללו
ועובר העתקה של כל מקטע בנפרד,
תוך יצירת שתי מולקולות DNA חדשות.
יש מיליארדי מכונות כאלו
הפועלות ממש עכשיו בתוכנו,
המשכפלות את ה-DNA בדיוק גבוה.
זהו תיאור מדוייק,
והוא גם במהירות די נכונה של מה שמתרחש בתוכנו.
לא הזכרתי תיקון שגיאות ועוד כמה דברים.
זו היתה עבודה מלפני מספר שנים.
תודה.
עבודה זו היא מלפני מספר שנים,
אבל מה שאציג כעת הוא מדע יותר מעודכן, טכנולוגיה מעודכנת.
אז שוב, מתחילים עם DNA.
הוא נע ומתנודד בגלל מרק המולקולות שמקיף אותו,
שאני הסרתי כדי שתוכלו לראות משהו.
ה-DNA הוא כ-2 ננומטר מקצה לקצה,
שזה באמת זעיר.
אבל בכל אחד מתאינו,
אורך כל גדיל DNA הוא כ-30 עד 40 מיליוני ננומטר.
לכן כדי לשמור את ה-DNA מאורגן ולהסדיר את הגישה לקוד הגנטי,
הוא מלופף סביב הפרוטאינים הסגולים הללו --
בעצם אני סימנתי אותם בסגול.
הוא צרור וארוז בחבילה.
כל התמונה הזו מראה גדיל בודד של DNA.
כל החבילה הענקית הזו של DNA נקראת כרומוזום.
נחזור לכרומוזומים עוד מעט.
אנו מתרחקים עכשיו,
יוצאים דרך נקבובית הגרעין,
שהוא שער הכניסה לחלל זה המכיל את כל ה-DNA
והמכונה גרעין התא.
כל מה רואים עכשיו
זו עבודת סמסטר שלם בביולוגיה, ולי יש רק 7 דקות.
אז אנו לא נוכל לעשות זאת היום?
לא, אומרים לי שלא.
ככה נראה תא חי תחת מיקרוסקופ אופטי.
הוא צולם לאורך זמן ולכן רואים אותו זז.
מעטפת הגרעין נקרעת.
העצמים בצורת נקניקיות הם הכרומוזומים ונתמקד בהם.
הם עושים את התנועות המדהימות האלו
המתמקדות בנקודות האדומות האלו.
כאשר התא חש שהוא מוכן לזה,
הוא תולש את הכרומוזום.
קבוצת DNA אחת עוברת לצד אחד,
לצד האחר מגיעה קבוצת ה-DNA השניה --
העתקים זהים של DNA.
ואז התא מתפצל באמצע.
ושוב, ויש לנו מיליארדי תאים
העוברים תהליך כזה ממש עכשיו בתוכנו.
כעת נחזור אחורה ונתמקד רק בכרומוזומים,
נתבונן במבנה שלהם ונתאר אותם.
שוב אנחנו ברגע החציה.
הכרומוזומים מסתדרים.
נבודד כרומוזום אחד,
נוציא אותו ונתבונן במבנהו.
זהו מבנה מולקולרי מהגדולים ביותר שקיים,
לפחות עד כמה שגילינו עד היום.
זהו כרומוזום בודד.
יש שני גדילים של DNA בכל כרומוזום.
אחד מאוגד בצורת נקניקייה.
הגדיל השני מאוגד כנקניקייה אחרת.
הדברים האלה הנראים כזיפים המזדקרים מכל צד
הם מערכת הפיגומים הדינמית של התא.
הם נקראים מיקרו-צינוריות. השם לא חשוב.
אבל נתמקד באזור האדום הזה -- סימנתי אותו באדום --
והוא הממשק
בין הפיגומים הדינמיים והכרומוזומים.
ברור שהוא מהווה גורם מרכזי בתנועת הכרומוזומים.
אין לנו באמת מושג כיצד נוצרת התנועה הזו.
חוקרים את הדבר הזה שנקרא קינטוכור כבר
יותר מ-100 שנה בצורה אינטנסיבית,
ואנו רק עכשיו מתחילים לגלות על מה מדובר.
הוא עשוי מכ-200 סוגי חלבונים שונים,
סה"כ אלפי חלבונים.
זוהי מערכת שידור אותות.
היא משדרת באמצעות אותות כימיים
המסמנים לשאר התא שהוא מוכן,
כאשר היא מרגישה שהכל ערוך ומוכן לשלב
הפרדת הכרומוזומים.
היא מסוגלת להיצמד למיקרו-צינוריות המתרחבות ומתכווצות.
היא קשורה להתרחבות המיקרו-צינוריות,
והיא מסוגלת להיצמד אליהן ארעית.
זו גם מערכת להפניית תשומת לב.
היא מסוגלת לחוש מתי התא מוכן,
מתי הכרומוזום נמצא בתנוחה הנכונה.
כאן רואים שהיא הופכת לירוק
כי היא חשה שהכל ערוך ומוכן.
וכפי שתראו, יש עוד חלק קטן
שעדיין אדום.
והוא מתרחק בהליכה על-גבי המיקרו-צינוריות.
זוהי המערכת לשידור אותות השולחת אות לעצירה.
הוא מתרחק בהליכה. כלומר, זה עד כדי כך מכני.
זהו מנגנון-שעון מולקולרי.
כך זה עובד ברמה המולקולרית.
כך, עם קצת גרפיקה מולקולרית ממוחשבת היפה לעיניים,
קיבלנו קינזינים, שהם בצבע כתום.
הם מולקולות-שליח קטנות ההולכות לכיוון אחד.
והנה כאן הדינאינים. הם נושאים את מערכת השידור.
יש להן רגליים ארוכות כדי שיוכלו לדלג על מכשולים וכו'.
שוב, כל זה מוצג במדוייק
מתוך המחקר המדעי.
הבעיה היא שאיננו יכולים להציג לכם זאת בכל דרך אחרת.
גילויים מחזית המדע,
מחזית ההבנה האנושית,
הם דבר מטריף.
גילוי דברים כאלה
הוא ללא ספק תמריץ מושך לעסוק במדע.
אבל עבור רוב החוקרים ברפואה --
המגלים דברים כאלה,
אלה הם רק צעדים קטנים בדרך למטרות הנעלות,
שהן ביעור מחלות, ביעור הסבל והיגון
שנגרמים בגלל מחלות
והוצאת אנשים ממעגל העוני.
תודה.
(מחיאות כפיים)