0:00:00.000,0:00:02.000
Thứ tôi sắp sửa cho các bạn xem

0:00:02.000,0:00:06.000
là những cỗ máy phân tử kỳ diệu

0:00:06.000,0:00:09.000
đã tạo ra toàn bộ cơ cấu sự sống của cơ thể các bạn.

0:00:09.000,0:00:12.000
Những phân tử này thực sự, thực sự nhỏ xíu.

0:00:12.000,0:00:14.000
Và khi tôi nói là nhỏ xíu,

0:00:14.000,0:00:16.000
thì chúng thực sự như vậy.

0:00:16.000,0:00:18.000
Chúng còn nhỏ hơn một bước sóng ánh sáng,

0:00:18.000,0:00:21.000
vì vậy chúng ta không thể quan sát chúng trực tiếp.

0:00:21.000,0:00:23.000
Nhưng qua khoa học, chúng ta vẫn có thể biết được tương đối tốt

0:00:23.000,0:00:26.000
chuyện gì đang xảy ra ở mức độ phân tử.

0:00:26.000,0:00:29.000
Vì thế những gì chúng tôi có thể làm là kể với các bạn về những phân tử này,

0:00:29.000,0:00:32.000
nhưng chúng tôi lại không có cách nào giúp bạn nhìn trực tiếp những phân tử đó.

0:00:32.000,0:00:35.000
Có một cách khác để làm việc này là vẽ.

0:00:35.000,0:00:37.000
Và ý tưởng này thực sự không mới.

0:00:37.000,0:00:39.000
Các nhà khoa học vẫn luôn tạo ra những bức vẽ

0:00:39.000,0:00:42.000
như là một phần của quá trình suy nghĩ và khám phá của họ.

0:00:42.000,0:00:45.000
Họ vẽ ra những thứ họ đang quan sát dưới con mắt của họ,

0:00:45.000,0:00:47.000
thông qua những thiết bị như kính thiên văn và kính hiển vi,

0:00:47.000,0:00:50.000
cũng như những gì họ đang nghĩ trong đầu.

0:00:50.000,0:00:52.000
Tôi xin lấy hai ví dụ nổi tiếng,

0:00:52.000,0:00:55.000
chúng rất nổi tiếng về sự biểu đạt khoa học thông qua nghệ thuật.

0:00:55.000,0:00:57.000
Đầu tiên là Galileo

0:00:57.000,0:00:59.000
người đã sử dụng kính thiên văn đầu tiên trên thế giới

0:00:59.000,0:01:01.000
để quan sát Mặt Trăng.

0:01:01.000,0:01:03.000
Và ông đã thay đổi nhận thức của chúng ta về Mặt Trăng.

0:01:03.000,0:01:05.000
Theo quan niệm ở thế kỷ 17 thì

0:01:05.000,0:01:07.000
Mặt Trăng là một trái cầu hoàn hảo.

0:01:07.000,0:01:10.000
Nhưng cái mà Galileo nhìn thấy lại là một vùng đất cằn cỗi và nhiều đá,

0:01:10.000,0:01:13.000
như ông đã diễn tả qua những bức tranh mầu nước của mình.

0:01:13.000,0:01:15.000
Một nhà khoa học với những ý tưởng rất lớn khác,

0:01:15.000,0:01:18.000
một siêu sao của ngành sinh học, là Charles Darwin.

0:01:18.000,0:01:20.000
Ở mục ghi chép nổi tiếng trong cuốn sổ của ông,

0:01:20.000,0:01:23.000
ông bắt đầu ở góc trái với, "Tôi nghĩ là",

0:01:23.000,0:01:26.000
rồi phác họa ra cây sự sống đầu tiên,

0:01:26.000,0:01:28.000
mà đồng thời cũng là quan điểm của ông

0:01:28.000,0:01:30.000
về mối liên hệ giữa các loài, các sinh vật trên Trái đất,

0:01:30.000,0:01:33.000
thông qua lịch sử tiến hóa --

0:01:33.000,0:01:35.000
nguồn gốc của muôn loài qua chọn lọc tự nhiên

0:01:35.000,0:01:38.000
và sự phân nhánh từ một quần thể tổ tiên ban đầu.

0:01:38.000,0:01:40.000
Mặc dù cũng là một nhà khoa học,

0:01:40.000,0:01:42.000
nhưng khi nghe bài giảng của các nhà sinh học phân tử

0:01:42.000,0:01:45.000
tôi đã hoàn toàn không hiểu gì,

0:01:45.000,0:01:47.000
với tất cả những ngôn ngữ kỹ thuật mầu mè và các biệt ngữ

0:01:47.000,0:01:49.000
mà họ sử dụng để nói về công việc của họ,

0:01:49.000,0:01:52.000
cho đến khi tôi thấy những bức ảnh minh họa của David Goodsell,

0:01:52.000,0:01:55.000
một nhà sinh học phân tử ở viện Scripps.

0:01:55.000,0:01:57.000
Và các bức hình của ông,

0:01:57.000,0:01:59.000
tất cả đều chính xác và đúng tỷ lệ.

0:01:59.000,0:02:02.000
Những bức vẻ của ông đã giúp tôi thấy rõ

0:02:02.000,0:02:04.000
thế giới phân tử bên trong chúng ta như thế nào.

0:02:04.000,0:02:07.000
Đây là một lát cắt ngang qua mạch máu.

0:02:07.000,0:02:09.000
Ở góc trái trên cùng, bạn nhìn thấy khu vực màu xanh vàng này.

0:02:09.000,0:02:12.000
Đó là huyết tương, với nước là chủ yếu,

0:02:12.000,0:02:14.000
nhưng cũng có cả kháng thể, đường,

0:02:14.000,0:02:16.000
hoóc môn, những thứ đại loại vậy.

0:02:16.000,0:02:18.000
Và vùng màu đỏ là một lát cắt của một tế bào hồng cầu.

0:02:18.000,0:02:20.000
Những phân tử màu đỏ là hemoglobin.

0:02:20.000,0:02:22.000
Chúng có màu đỏ; và vì vậy tạo nên màu đỏ của máu.

0:02:22.000,0:02:24.000
Và hemoglobin hoạt động như một miếng xốp phân tử

0:02:24.000,0:02:26.000
hấp thu khí oxi từ phổi của bạn

0:02:26.000,0:02:28.000
rồi vận chuyển nó tới những bộ phận khác của cơ thể.

0:02:28.000,0:02:31.000
Bức ảnh này đã gây cảm hứng mạnh mẽ cho tôi từ nhiều năm trước,

0:02:31.000,0:02:33.000
và tôi tự hỏi liệu chúng ta có thể sử dụng đồ họa máy tính

0:02:33.000,0:02:35.000
để miêu tả thế giới phân tử.

0:02:35.000,0:02:37.000
Nó sẽ trông như thế nào?

0:02:37.000,0:02:40.000
Và đó là khi tôi bắt đầu ý tưởng. Vậy ta hãy bắt đầu.

0:02:40.000,0:02:42.000
Đây là ADN ở dạng chuỗi xoắn kép.

0:02:42.000,0:02:44.000
Và nó được xác định bởi tinh thể học tia X,

0:02:44.000,0:02:46.000
cho nên mô hình này khá là chuẩn.

0:02:46.000,0:02:48.000
Giờ nếu chúng ta tháo chuỗi xoắn kép và mở tách hai chuỗi ra,

0:02:48.000,0:02:50.000
chúng ta sẽ nhìn thấy chúng giống như hàm răng.

0:02:50.000,0:02:52.000
Đó là những ký tự của mã di truyền,

0:02:52.000,0:02:55.000
là 25,000 gen được viết vào phân tử ADN của bạn.

0:02:55.000,0:02:57.000
Đây là cái mà chúng ta vẫn luôn nói về --

0:02:57.000,0:02:59.000
mã di truyền -- đây là cái chúng ta đang thảo luận.

0:02:59.000,0:03:01.000
Nhưng tôi muốn nói về một khía cạnh khác của khoa học ADN,

0:03:01.000,0:03:04.000
và đó là bản chất vật lý của ADN.

0:03:04.000,0:03:07.000
Đó là 2 chuỗi này chạy theo 2 hướng ngược nhau

0:03:07.000,0:03:09.000
vì những lý do mà tôi không đi vào chi tiết lúc này.

0:03:09.000,0:03:11.000
Nhưng chúng chạy theo hai hướng ngược chiều nhau,

0:03:11.000,0:03:14.000
dẫn tới rất nhiều sự phức tạp trong tế bào cơ thể,

0:03:14.000,0:03:16.000
mà các bạn sắp sửa thấy đây,

0:03:16.000,0:03:19.000
cụ thể nhất là khi ADN bắt đầu được sao chép.

0:03:19.000,0:03:21.000
Và bởi vậy cái mà tôi sẽ cho bạn xem

0:03:21.000,0:03:23.000
là một sự miêu tả chính xác

0:03:23.000,0:03:26.000
về hoạt động thật sự của bộ máy sao chép DNA đang xảy ra bên trong bạn,

0:03:26.000,0:03:29.000
ít nhất là vẫn còn đúng vào năm 2002.

0:03:29.000,0:03:32.000
Và đây là ADN đang đi vào phạm vi sản xuất từ phía bên trái,

0:03:32.000,0:03:35.000
và đâm vào khu vực tập hợp những bộ máy hóa sinh nhỏ,

0:03:35.000,0:03:38.000
mà đang kéo tách một phần chuỗi ADN và tạo ra một bản copy chính xác.

0:03:38.000,0:03:40.000
Vậy là ADN đi vào

0:03:40.000,0:03:42.000
và chạm vào kết cấu mầu xanh hình bánh rán

0:03:42.000,0:03:44.000
rồi bị xé thành hai chuỗi.

0:03:44.000,0:03:46.000
Một chuỗi có thể được sao chép một cách trực tiếp,

0:03:46.000,0:03:49.000
và bạn có thể nhìn thấy chúng đang được cuộn vào cho tới tận cùng đây.

0:03:49.000,0:03:51.000
Nhưng mọi sự không hề đơn giản cho chuỗi còn lại

0:03:51.000,0:03:53.000
bởi vì nó phải được sao chép theo hướng ngược lại.

0:03:53.000,0:03:55.000
Vậy là nó bị quẳng ra ngoài một cách lặp đi lặp lại qua những vòng này

0:03:55.000,0:03:57.000
và mỗi lần như vậy lại được sao chép một phần,

0:03:57.000,0:04:00.000
để tạo ra hai phân tử ADN mới.

0:04:00.000,0:04:03.000
Giờ bạn có hàng tỷ những cỗ máy này

0:04:03.000,0:04:05.000
đang làm việc ngay lúc này bên trong bạn,

0:04:05.000,0:04:07.000
sao chép ADN của bạn với độ tin cậy cao.

0:04:07.000,0:04:09.000
Đây là một sự miêu tả chính xác,

0:04:09.000,0:04:12.000
và rất gần với tốc độ chính xác những gì đang xảy ra bên trong bạn.

0:04:12.000,0:04:15.000
Dù tôi đã bỏ sót quá trình sửa lỗi và nhiều thứ khác.

0:04:17.000,0:04:19.000
Đây là công trình từ nhiều năm về trước.

0:04:19.000,0:04:21.000
Cảm ơn.

0:04:21.000,0:04:24.000
Công trình này đã cũ rồi,

0:04:24.000,0:04:27.000
nhưng thứ tôi sẽ cho các bạn xem sau đây là công nghệ khoa học đã được cập nhật.

0:04:27.000,0:04:29.000
Nào hãy bắt đầu lại với ADN.

0:04:29.000,0:04:32.000
Và nó đang lắc lư và xóc xóc nhẹ bởi vì xung quanh nó là rất nhiều phân tử khác,

0:04:32.000,0:04:34.000
mà giờ tôi sẽ dẹp đi để bạn có thể nhìn thấy thứ gì đó.

0:04:34.000,0:04:36.000
ADN chỉ rộng cỡ khoảng 2 nm

0:04:36.000,0:04:38.000
nó rất nhỏ.

0:04:38.000,0:04:40.000
Nhưng bên trong mỗi tế bào của bạn,

0:04:40.000,0:04:44.000
mỗi chuỗi ADN dài khoảng 30 - 40 triệu nm.

0:04:44.000,0:04:47.000
Bởi vậy để giữ cho ADN ở trạng thái có tổ chức và để điều khiển việc tiếp cận mã di truyền,

0:04:47.000,0:04:49.000
nó được cuốn quanh những phân tử protein mầu tím này --

0:04:49.000,0:04:51.000
tôi đã đánh dấu mầu tím ở đây.

0:04:51.000,0:04:53.000
Nó được gói ghém và bó lại.

0:04:53.000,0:04:56.000
Và cái chúng ta đang nhìn là một chuỗi đơn ADN.

0:04:56.000,0:04:59.000
Gói ADN lớn này được gọi là nhiễm sắc thể.

0:04:59.000,0:05:02.000
Chúng ta sẽ nói về nhiễm sắc thể sau một phút.

0:05:02.000,0:05:04.000
Giờ chúng ta đang gỡ ra, thu nhỏ lại,

0:05:04.000,0:05:06.000
nhìn qua một lỗ hổng của nhân,

0:05:06.000,0:05:09.000
mà chính là cổng để tới nơi đang giữ tất cả ADN

0:05:09.000,0:05:11.000
và ta gọi nơi đó là nhân tế bào.

0:05:11.000,0:05:13.000
Tất cả những gì chúng ta nhìn thấy

0:05:13.000,0:05:16.000
có giá trị ngang với một học kỳ của môn sinh học, và tôi chỉ gói trong 7 phút.

0:05:16.000,0:05:19.000
Chẳng lẽ ngày nay chúng ta sẽ không thể làm được điều này?

0:05:19.000,0:05:22.000
Và tôi được trả lời là "Không thể."

0:05:22.000,0:05:25.000
Đây là tế bào sống được nhìn qua một chiếc kính hiển vi.

0:05:25.000,0:05:28.000
Và nó đã được quay thành phim, bởi vậy mà bạn nhìn thấy nó đang chuyển động.

0:05:28.000,0:05:30.000
Vỏ nhân bị phá hủy.

0:05:30.000,0:05:33.000
Và những thứ có hình xúc xích này là nhiễm sắc thể, và chúng ta sẽ chú ý tới chúng.

0:05:33.000,0:05:35.000
Chúng trải qua một sự chuyển động cực kỳ ấn tượng

0:05:35.000,0:05:38.000
mà được tập trung ở những chấm đỏ này.

0:05:38.000,0:05:41.000
Khi tế bào cảm thấy nó đã sẵn sàng,

0:05:41.000,0:05:43.000
nó sẽ xé nhiễm sắc thể làm đôi.

0:05:43.000,0:05:45.000
Một bộ ADN sẽ tới một phía,

0:05:45.000,0:05:47.000
và bộ ADN còn lại sẽ tới phía kia --

0:05:47.000,0:05:49.000
đó là hai bản giống nhau của ADN.

0:05:49.000,0:05:51.000
Và sau đó tế bào chia cắt ở giữa.

0:05:51.000,0:05:53.000
Và tiếp tục, chúng ta có hàng tỷ tế bào

0:05:53.000,0:05:56.000
đang thực hiện quá trình này ngay bên trong bạn.

0:05:56.000,0:05:59.000
Giờ chúng ta tua lại đoạn phim và chỉ tập trung vào nhiễm sắc thể,

0:05:59.000,0:06:01.000
quan sát cấu trúc và miêu tả nó.

0:06:01.000,0:06:04.000
Nào bây giờ chúng ta đang ở mặt phẳng xích đạo.

0:06:04.000,0:06:06.000
Các nhiễm sắc thể xếp thành hàng dọc.

0:06:06.000,0:06:08.000
Và nếu chúng ta tách một nhiễm sắc thể,

0:06:08.000,0:06:10.000
chúng ta sẽ kéo nó ra và nhìn vào cấu trúc của nó.

0:06:10.000,0:06:13.000
Đây là một trong những cấu trúc phân tử lớn nhất trong cơ thể bạn,

0:06:13.000,0:06:17.000
ít nhất là với những gì chúng ta hiện giờ biết được.

0:06:17.000,0:06:19.000
Và đây là một nhiễm sắc thể đơn.

0:06:19.000,0:06:22.000
Và bạn có hai chuỗi ADN trong mỗi nhiễm sắc thể.

0:06:22.000,0:06:24.000
Một chuỗi bó lại thành một chiếc xúc xích.

0:06:24.000,0:06:26.000
Chuỗi kia bó lại thành một chiếc xúc xích khác.

0:06:26.000,0:06:29.000
Còn những thứ mà trông giống như lông mèo mà đang vắt qua từ hai phía tế bào

0:06:29.000,0:06:32.000
là những giàn giáo linh động nâng đỡ tế bào.

0:06:32.000,0:06:34.000
Chúng được gọi là vi ống. Tên không quan trọng lắm.

0:06:34.000,0:06:37.000
Cái mà chúng ta cần chú ý là khu vực đỏ này -- Tôi dán nhãn đỏ ở đây --

0:06:37.000,0:06:39.000
và đó là mặt phân giới

0:06:39.000,0:06:42.000
giữa hệ vi ống và nhiễm sắc thể.

0:06:42.000,0:06:45.000
Nó hiển nhiên là trung tâm cho sự chuyển động của nhiễm sắc thể.

0:06:45.000,0:06:48.000
Và chúng ta không biết thực sự nó đạt được sự chuyển động này bằng cách nào.

0:06:48.000,0:06:50.000
Chúng ta đã tập trung nghiên cứu rất sâu

0:06:50.000,0:06:52.000
cái gọi là vùng gắn thoi (kinetochore) hơn 100 năm nay rồi,

0:06:52.000,0:06:55.000
và chúng ta vẫn mới chỉ bắt đầu khám phá nó thực sự là cái gì.

0:06:55.000,0:06:58.000
Đó là một tập hợp của hơn 200 loại protein khác nhau,

0:06:58.000,0:07:01.000
tổng cộng là hàng ngàn protein.

0:07:01.000,0:07:04.000
Nó là một hệ thống truyền tín hiệu.

0:07:04.000,0:07:06.000
Nó truyền tin thông qua những tín hiệu hóa học

0:07:06.000,0:07:09.000
để nói với phần còn lại của tế bào khi nào nó sẵn sàng,

0:07:09.000,0:07:12.000
khi nào nó cảm thấy mọi thứ đã được sắp xếp và sẵn sàng để bắt đầu

0:07:12.000,0:07:14.000
quá trình phân chia nhiễm sắc thể.

0:07:14.000,0:07:17.000
Nó có thể nối các sợi vi ống đang trải rộng và co ngắn với nhau.

0:07:17.000,0:07:20.000
Nó cũng tham gia vào quá trình phát triển các vi ống,

0:07:20.000,0:07:23.000
và có thể nhất thời gắn vào vi ống.

0:07:23.000,0:07:25.000
Nó cũng là một hệ thống cảm biến.

0:07:25.000,0:07:27.000
Nó có thể cảm giác được khi nào thì tế bào đã sẵn sàng,

0:07:27.000,0:07:29.000
khi nào nhiễm sắc thể đã xếp hàng ở đúng vị trí.

0:07:29.000,0:07:31.000
Nó đang chuyển sang màu xanh ở đây

0:07:31.000,0:07:33.000
vì nó cảm thấy tất cả mọi thứ đã chín muồi.

0:07:33.000,0:07:35.000
Và bạn sẽ thấy, vẫn còn một chút xíu ở đây

0:07:35.000,0:07:37.000
vẫn còn nguyên màu đỏ.

0:07:37.000,0:07:40.000
Và nó được đưa dọc xuống vi ống.

0:07:41.000,0:07:44.000
Đó là hệ thống truyền tín hiệu đang phát đi tín hiệu ngừng.

0:07:44.000,0:07:47.000
Và nó đã được đưa đi. Ý tôi là, nó khá máy móc.

0:07:47.000,0:07:49.000
Nó giống một chiếc đồng hồ phân tử.

0:07:49.000,0:07:52.000
Và đây là những gì đang hoạt động ở cấp độ phân tử.

0:07:52.000,0:07:55.000
Và để cho vào một chút khiếu thẩm mỹ,

0:07:55.000,0:07:58.000
chúng ta có kinesin, những thứ có mầu da cam.

0:07:58.000,0:08:00.000
Chúng là những phân tử chuyển phát nhanh chỉ đi theo một chiều.

0:08:00.000,0:08:03.000
Và đây là dynein. Chúng vận chuyển hệ thống truyền tin đó.

0:08:03.000,0:08:06.000
Và chúng có những đôi chân dài để có thể bước qua những chướng ngại vật.

0:08:06.000,0:08:08.000
Và một lần nữa, tất cả đều đã được tạo ra một cách chính xác

0:08:08.000,0:08:10.000
từ khoa học.

0:08:10.000,0:08:13.000
Vấn đề là chúng tôi không thể giúp bạn nhìn thấy bằng bất cứ cách nào khác.

0:08:13.000,0:08:15.000
Khám phá tại giới hạn của khoa học,

0:08:15.000,0:08:17.000
ở ngưỡng cửa của sự hiểu biết của con người

0:08:17.000,0:08:20.000
là một thử thách hấp dẫn.

0:08:20.000,0:08:22.000
Việc khám phá ra công cụ này

0:08:22.000,0:08:25.000
chắc chắn sẽ là một động lực thú vị cho nghiên cứu khoa học.

0:08:25.000,0:08:28.000
Nhưng với hầu hết những nhà nghiên cứu y khoa --

0:08:28.000,0:08:30.000
việc khám phá ra công cụ này

0:08:30.000,0:08:33.000
đơn giản chỉ là những bước trên con đường tới những mục tiêu lớn

0:08:33.000,0:08:36.000
để quét sạch bệnh tật,

0:08:36.000,0:08:38.000
loại bỏ những đau đớn và khốn khổ mà bệnh tật gây ra

0:08:38.000,0:08:40.000
và đưa con người thoát khỏi đói nghèo.

0:08:40.000,0:08:42.000
Xin cảm ơn.

0:08:42.000,0:08:46.000
(Tiếng vỗ tay)