1
00:00:00,000 --> 00:00:02,000
Thứ tôi sắp sửa cho các bạn xem

2
00:00:02,000 --> 00:00:06,000
là những cỗ máy phân tử kỳ diệu

3
00:00:06,000 --> 00:00:09,000
đã tạo ra toàn bộ cơ cấu sự sống của cơ thể các bạn.

4
00:00:09,000 --> 00:00:12,000
Những phân tử này thực sự, thực sự nhỏ xíu.

5
00:00:12,000 --> 00:00:14,000
Và khi tôi nói là nhỏ xíu,

6
00:00:14,000 --> 00:00:16,000
thì chúng thực sự như vậy.

7
00:00:16,000 --> 00:00:18,000
Chúng còn nhỏ hơn một bước sóng ánh sáng,

8
00:00:18,000 --> 00:00:21,000
vì vậy chúng ta không thể quan sát chúng trực tiếp.

9
00:00:21,000 --> 00:00:23,000
Nhưng qua khoa học, chúng ta vẫn có thể biết được tương đối tốt

10
00:00:23,000 --> 00:00:26,000
chuyện gì đang xảy ra ở mức độ phân tử.

11
00:00:26,000 --> 00:00:29,000
Vì thế những gì chúng tôi có thể làm là kể với các bạn về những phân tử này,

12
00:00:29,000 --> 00:00:32,000
nhưng chúng tôi lại không có cách nào giúp bạn nhìn trực tiếp những phân tử đó.

13
00:00:32,000 --> 00:00:35,000
Có một cách khác để làm việc này là vẽ.

14
00:00:35,000 --> 00:00:37,000
Và ý tưởng này thực sự không mới.

15
00:00:37,000 --> 00:00:39,000
Các nhà khoa học vẫn luôn tạo ra những bức vẽ

16
00:00:39,000 --> 00:00:42,000
như là một phần của quá trình suy nghĩ và khám phá của họ.

17
00:00:42,000 --> 00:00:45,000
Họ vẽ ra những thứ họ đang quan sát dưới con mắt của họ,

18
00:00:45,000 --> 00:00:47,000
thông qua những thiết bị như kính thiên văn và kính hiển vi,

19
00:00:47,000 --> 00:00:50,000
cũng như những gì họ đang nghĩ trong đầu.

20
00:00:50,000 --> 00:00:52,000
Tôi xin lấy hai ví dụ nổi tiếng,

21
00:00:52,000 --> 00:00:55,000
chúng rất nổi tiếng về sự biểu đạt khoa học thông qua nghệ thuật.

22
00:00:55,000 --> 00:00:57,000
Đầu tiên là Galileo

23
00:00:57,000 --> 00:00:59,000
người đã sử dụng kính thiên văn đầu tiên trên thế giới

24
00:00:59,000 --> 00:01:01,000
để quan sát Mặt Trăng.

25
00:01:01,000 --> 00:01:03,000
Và ông đã thay đổi nhận thức của chúng ta về Mặt Trăng.

26
00:01:03,000 --> 00:01:05,000
Theo quan niệm ở thế kỷ 17 thì

27
00:01:05,000 --> 00:01:07,000
Mặt Trăng là một trái cầu hoàn hảo.

28
00:01:07,000 --> 00:01:10,000
Nhưng cái mà Galileo nhìn thấy lại là một vùng đất cằn cỗi và nhiều đá,

29
00:01:10,000 --> 00:01:13,000
như ông đã diễn tả qua những bức tranh mầu nước của mình.

30
00:01:13,000 --> 00:01:15,000
Một nhà khoa học với những ý tưởng rất lớn khác,

31
00:01:15,000 --> 00:01:18,000
một siêu sao của ngành sinh học, là Charles Darwin.

32
00:01:18,000 --> 00:01:20,000
Ở mục ghi chép nổi tiếng trong cuốn sổ của ông,

33
00:01:20,000 --> 00:01:23,000
ông bắt đầu ở góc trái với, "Tôi nghĩ là",

34
00:01:23,000 --> 00:01:26,000
rồi phác họa ra cây sự sống đầu tiên,

35
00:01:26,000 --> 00:01:28,000
mà đồng thời cũng là quan điểm của ông

36
00:01:28,000 --> 00:01:30,000
về mối liên hệ giữa các loài, các sinh vật trên Trái đất,

37
00:01:30,000 --> 00:01:33,000
thông qua lịch sử tiến hóa --

38
00:01:33,000 --> 00:01:35,000
nguồn gốc của muôn loài qua chọn lọc tự nhiên

39
00:01:35,000 --> 00:01:38,000
và sự phân nhánh từ một quần thể tổ tiên ban đầu.

40
00:01:38,000 --> 00:01:40,000
Mặc dù cũng là một nhà khoa học,

41
00:01:40,000 --> 00:01:42,000
nhưng khi nghe bài giảng của các nhà sinh học phân tử

42
00:01:42,000 --> 00:01:45,000
tôi đã hoàn toàn không hiểu gì,

43
00:01:45,000 --> 00:01:47,000
với tất cả những ngôn ngữ kỹ thuật mầu mè và các biệt ngữ

44
00:01:47,000 --> 00:01:49,000
mà họ sử dụng để nói về công việc của họ,

45
00:01:49,000 --> 00:01:52,000
cho đến khi tôi thấy những bức ảnh minh họa của David Goodsell,

46
00:01:52,000 --> 00:01:55,000
một nhà sinh học phân tử ở viện Scripps.

47
00:01:55,000 --> 00:01:57,000
Và các bức hình của ông,

48
00:01:57,000 --> 00:01:59,000
tất cả đều chính xác và đúng tỷ lệ.

49
00:01:59,000 --> 00:02:02,000
Những bức vẻ của ông đã giúp tôi thấy rõ

50
00:02:02,000 --> 00:02:04,000
thế giới phân tử bên trong chúng ta như thế nào.

51
00:02:04,000 --> 00:02:07,000
Đây là một lát cắt ngang qua mạch máu.

52
00:02:07,000 --> 00:02:09,000
Ở góc trái trên cùng, bạn nhìn thấy khu vực màu xanh vàng này.

53
00:02:09,000 --> 00:02:12,000
Đó là huyết tương, với nước là chủ yếu,

54
00:02:12,000 --> 00:02:14,000
nhưng cũng có cả kháng thể, đường,

55
00:02:14,000 --> 00:02:16,000
hoóc môn, những thứ đại loại vậy.

56
00:02:16,000 --> 00:02:18,000
Và vùng màu đỏ là một lát cắt của một tế bào hồng cầu.

57
00:02:18,000 --> 00:02:20,000
Những phân tử màu đỏ là hemoglobin.

58
00:02:20,000 --> 00:02:22,000
Chúng có màu đỏ; và vì vậy tạo nên màu đỏ của máu.

59
00:02:22,000 --> 00:02:24,000
Và hemoglobin hoạt động như một miếng xốp phân tử

60
00:02:24,000 --> 00:02:26,000
hấp thu khí oxi từ phổi của bạn

61
00:02:26,000 --> 00:02:28,000
rồi vận chuyển nó tới những bộ phận khác của cơ thể.

62
00:02:28,000 --> 00:02:31,000
Bức ảnh này đã gây cảm hứng mạnh mẽ cho tôi từ nhiều năm trước,

63
00:02:31,000 --> 00:02:33,000
và tôi tự hỏi liệu chúng ta có thể sử dụng đồ họa máy tính

64
00:02:33,000 --> 00:02:35,000
để miêu tả thế giới phân tử.

65
00:02:35,000 --> 00:02:37,000
Nó sẽ trông như thế nào?

66
00:02:37,000 --> 00:02:40,000
Và đó là khi tôi bắt đầu ý tưởng. Vậy ta hãy bắt đầu.

67
00:02:40,000 --> 00:02:42,000
Đây là ADN ở dạng chuỗi xoắn kép.

68
00:02:42,000 --> 00:02:44,000
Và nó được xác định bởi tinh thể học tia X,

69
00:02:44,000 --> 00:02:46,000
cho nên mô hình này khá là chuẩn.

70
00:02:46,000 --> 00:02:48,000
Giờ nếu chúng ta tháo chuỗi xoắn kép và mở tách hai chuỗi ra,

71
00:02:48,000 --> 00:02:50,000
chúng ta sẽ nhìn thấy chúng giống như hàm răng.

72
00:02:50,000 --> 00:02:52,000
Đó là những ký tự của mã di truyền,

73
00:02:52,000 --> 00:02:55,000
là 25,000 gen được viết vào phân tử ADN của bạn.

74
00:02:55,000 --> 00:02:57,000
Đây là cái mà chúng ta vẫn luôn nói về --

75
00:02:57,000 --> 00:02:59,000
mã di truyền -- đây là cái chúng ta đang thảo luận.

76
00:02:59,000 --> 00:03:01,000
Nhưng tôi muốn nói về một khía cạnh khác của khoa học ADN,

77
00:03:01,000 --> 00:03:04,000
và đó là bản chất vật lý của ADN.

78
00:03:04,000 --> 00:03:07,000
Đó là 2 chuỗi này chạy theo 2 hướng ngược nhau

79
00:03:07,000 --> 00:03:09,000
vì những lý do mà tôi không đi vào chi tiết lúc này.

80
00:03:09,000 --> 00:03:11,000
Nhưng chúng chạy theo hai hướng ngược chiều nhau,

81
00:03:11,000 --> 00:03:14,000
dẫn tới rất nhiều sự phức tạp trong tế bào cơ thể,

82
00:03:14,000 --> 00:03:16,000
mà các bạn sắp sửa thấy đây,

83
00:03:16,000 --> 00:03:19,000
cụ thể nhất là khi ADN bắt đầu được sao chép.

84
00:03:19,000 --> 00:03:21,000
Và bởi vậy cái mà tôi sẽ cho bạn xem

85
00:03:21,000 --> 00:03:23,000
là một sự miêu tả chính xác

86
00:03:23,000 --> 00:03:26,000
về hoạt động thật sự của bộ máy sao chép DNA đang xảy ra bên trong bạn,

87
00:03:26,000 --> 00:03:29,000
ít nhất là vẫn còn đúng vào năm 2002.

88
00:03:29,000 --> 00:03:32,000
Và đây là ADN đang đi vào phạm vi sản xuất từ phía bên trái,

89
00:03:32,000 --> 00:03:35,000
và đâm vào khu vực tập hợp những bộ máy hóa sinh nhỏ,

90
00:03:35,000 --> 00:03:38,000
mà đang kéo tách một phần chuỗi ADN và tạo ra một bản copy chính xác.

91
00:03:38,000 --> 00:03:40,000
Vậy là ADN đi vào

92
00:03:40,000 --> 00:03:42,000
và chạm vào kết cấu mầu xanh hình bánh rán

93
00:03:42,000 --> 00:03:44,000
rồi bị xé thành hai chuỗi.

94
00:03:44,000 --> 00:03:46,000
Một chuỗi có thể được sao chép một cách trực tiếp,

95
00:03:46,000 --> 00:03:49,000
và bạn có thể nhìn thấy chúng đang được cuộn vào cho tới tận cùng đây.

96
00:03:49,000 --> 00:03:51,000
Nhưng mọi sự không hề đơn giản cho chuỗi còn lại

97
00:03:51,000 --> 00:03:53,000
bởi vì nó phải được sao chép theo hướng ngược lại.

98
00:03:53,000 --> 00:03:55,000
Vậy là nó bị quẳng ra ngoài một cách lặp đi lặp lại qua những vòng này

99
00:03:55,000 --> 00:03:57,000
và mỗi lần như vậy lại được sao chép một phần,

100
00:03:57,000 --> 00:04:00,000
để tạo ra hai phân tử ADN mới.

101
00:04:00,000 --> 00:04:03,000
Giờ bạn có hàng tỷ những cỗ máy này

102
00:04:03,000 --> 00:04:05,000
đang làm việc ngay lúc này bên trong bạn,

103
00:04:05,000 --> 00:04:07,000
sao chép ADN của bạn với độ tin cậy cao.

104
00:04:07,000 --> 00:04:09,000
Đây là một sự miêu tả chính xác,

105
00:04:09,000 --> 00:04:12,000
và rất gần với tốc độ chính xác những gì đang xảy ra bên trong bạn.

106
00:04:12,000 --> 00:04:15,000
Dù tôi đã bỏ sót quá trình sửa lỗi và nhiều thứ khác.

107
00:04:17,000 --> 00:04:19,000
Đây là công trình từ nhiều năm về trước.

108
00:04:19,000 --> 00:04:21,000
Cảm ơn.

109
00:04:21,000 --> 00:04:24,000
Công trình này đã cũ rồi,

110
00:04:24,000 --> 00:04:27,000
nhưng thứ tôi sẽ cho các bạn xem sau đây là công nghệ khoa học đã được cập nhật.

111
00:04:27,000 --> 00:04:29,000
Nào hãy bắt đầu lại với ADN.

112
00:04:29,000 --> 00:04:32,000
Và nó đang lắc lư và xóc xóc nhẹ bởi vì xung quanh nó là rất nhiều phân tử khác,

113
00:04:32,000 --> 00:04:34,000
mà giờ tôi sẽ dẹp đi để bạn có thể nhìn thấy thứ gì đó.

114
00:04:34,000 --> 00:04:36,000
ADN chỉ rộng cỡ khoảng 2 nm

115
00:04:36,000 --> 00:04:38,000
nó rất nhỏ.

116
00:04:38,000 --> 00:04:40,000
Nhưng bên trong mỗi tế bào của bạn,

117
00:04:40,000 --> 00:04:44,000
mỗi chuỗi ADN dài khoảng 30 - 40 triệu nm.

118
00:04:44,000 --> 00:04:47,000
Bởi vậy để giữ cho ADN ở trạng thái có tổ chức và để điều khiển việc tiếp cận mã di truyền,

119
00:04:47,000 --> 00:04:49,000
nó được cuốn quanh những phân tử protein mầu tím này --

120
00:04:49,000 --> 00:04:51,000
tôi đã đánh dấu mầu tím ở đây.

121
00:04:51,000 --> 00:04:53,000
Nó được gói ghém và bó lại.

122
00:04:53,000 --> 00:04:56,000
Và cái chúng ta đang nhìn là một chuỗi đơn ADN.

123
00:04:56,000 --> 00:04:59,000
Gói ADN lớn này được gọi là nhiễm sắc thể.

124
00:04:59,000 --> 00:05:02,000
Chúng ta sẽ nói về nhiễm sắc thể sau một phút.

125
00:05:02,000 --> 00:05:04,000
Giờ chúng ta đang gỡ ra, thu nhỏ lại,

126
00:05:04,000 --> 00:05:06,000
nhìn qua một lỗ hổng của nhân,

127
00:05:06,000 --> 00:05:09,000
mà chính là cổng để tới nơi đang giữ tất cả ADN

128
00:05:09,000 --> 00:05:11,000
và ta gọi nơi đó là nhân tế bào.

129
00:05:11,000 --> 00:05:13,000
Tất cả những gì chúng ta nhìn thấy

130
00:05:13,000 --> 00:05:16,000
có giá trị ngang với một học kỳ của môn sinh học, và tôi chỉ gói trong 7 phút.

131
00:05:16,000 --> 00:05:19,000
Chẳng lẽ ngày nay chúng ta sẽ không thể làm được điều này?

132
00:05:19,000 --> 00:05:22,000
Và tôi được trả lời là "Không thể."

133
00:05:22,000 --> 00:05:25,000
Đây là tế bào sống được nhìn qua một chiếc kính hiển vi.

134
00:05:25,000 --> 00:05:28,000
Và nó đã được quay thành phim, bởi vậy mà bạn nhìn thấy nó đang chuyển động.

135
00:05:28,000 --> 00:05:30,000
Vỏ nhân bị phá hủy.

136
00:05:30,000 --> 00:05:33,000
Và những thứ có hình xúc xích này là nhiễm sắc thể, và chúng ta sẽ chú ý tới chúng.

137
00:05:33,000 --> 00:05:35,000
Chúng trải qua một sự chuyển động cực kỳ ấn tượng

138
00:05:35,000 --> 00:05:38,000
mà được tập trung ở những chấm đỏ này.

139
00:05:38,000 --> 00:05:41,000
Khi tế bào cảm thấy nó đã sẵn sàng,

140
00:05:41,000 --> 00:05:43,000
nó sẽ xé nhiễm sắc thể làm đôi.

141
00:05:43,000 --> 00:05:45,000
Một bộ ADN sẽ tới một phía,

142
00:05:45,000 --> 00:05:47,000
và bộ ADN còn lại sẽ tới phía kia --

143
00:05:47,000 --> 00:05:49,000
đó là hai bản giống nhau của ADN.

144
00:05:49,000 --> 00:05:51,000
Và sau đó tế bào chia cắt ở giữa.

145
00:05:51,000 --> 00:05:53,000
Và tiếp tục, chúng ta có hàng tỷ tế bào

146
00:05:53,000 --> 00:05:56,000
đang thực hiện quá trình này ngay bên trong bạn.

147
00:05:56,000 --> 00:05:59,000
Giờ chúng ta tua lại đoạn phim và chỉ tập trung vào nhiễm sắc thể,

148
00:05:59,000 --> 00:06:01,000
quan sát cấu trúc và miêu tả nó.

149
00:06:01,000 --> 00:06:04,000
Nào bây giờ chúng ta đang ở mặt phẳng xích đạo.

150
00:06:04,000 --> 00:06:06,000
Các nhiễm sắc thể xếp thành hàng dọc.

151
00:06:06,000 --> 00:06:08,000
Và nếu chúng ta tách một nhiễm sắc thể,

152
00:06:08,000 --> 00:06:10,000
chúng ta sẽ kéo nó ra và nhìn vào cấu trúc của nó.

153
00:06:10,000 --> 00:06:13,000
Đây là một trong những cấu trúc phân tử lớn nhất trong cơ thể bạn,

154
00:06:13,000 --> 00:06:17,000
ít nhất là với những gì chúng ta hiện giờ biết được.

155
00:06:17,000 --> 00:06:19,000
Và đây là một nhiễm sắc thể đơn.

156
00:06:19,000 --> 00:06:22,000
Và bạn có hai chuỗi ADN trong mỗi nhiễm sắc thể.

157
00:06:22,000 --> 00:06:24,000
Một chuỗi bó lại thành một chiếc xúc xích.

158
00:06:24,000 --> 00:06:26,000
Chuỗi kia bó lại thành một chiếc xúc xích khác.

159
00:06:26,000 --> 00:06:29,000
Còn những thứ mà trông giống như lông mèo mà đang vắt qua từ hai phía tế bào

160
00:06:29,000 --> 00:06:32,000
là những giàn giáo linh động nâng đỡ tế bào.

161
00:06:32,000 --> 00:06:34,000
Chúng được gọi là vi ống. Tên không quan trọng lắm.

162
00:06:34,000 --> 00:06:37,000
Cái mà chúng ta cần chú ý là khu vực đỏ này -- Tôi dán nhãn đỏ ở đây --

163
00:06:37,000 --> 00:06:39,000
và đó là mặt phân giới

164
00:06:39,000 --> 00:06:42,000
giữa hệ vi ống và nhiễm sắc thể.

165
00:06:42,000 --> 00:06:45,000
Nó hiển nhiên là trung tâm cho sự chuyển động của nhiễm sắc thể.

166
00:06:45,000 --> 00:06:48,000
Và chúng ta không biết thực sự nó đạt được sự chuyển động này bằng cách nào.

167
00:06:48,000 --> 00:06:50,000
Chúng ta đã tập trung nghiên cứu rất sâu

168
00:06:50,000 --> 00:06:52,000
cái gọi là vùng gắn thoi (kinetochore) hơn 100 năm nay rồi,

169
00:06:52,000 --> 00:06:55,000
và chúng ta vẫn mới chỉ bắt đầu khám phá nó thực sự là cái gì.

170
00:06:55,000 --> 00:06:58,000
Đó là một tập hợp của hơn 200 loại protein khác nhau,

171
00:06:58,000 --> 00:07:01,000
tổng cộng là hàng ngàn protein.

172
00:07:01,000 --> 00:07:04,000
Nó là một hệ thống truyền tín hiệu.

173
00:07:04,000 --> 00:07:06,000
Nó truyền tin thông qua những tín hiệu hóa học

174
00:07:06,000 --> 00:07:09,000
để nói với phần còn lại của tế bào khi nào nó sẵn sàng,

175
00:07:09,000 --> 00:07:12,000
khi nào nó cảm thấy mọi thứ đã được sắp xếp và sẵn sàng để bắt đầu

176
00:07:12,000 --> 00:07:14,000
quá trình phân chia nhiễm sắc thể.

177
00:07:14,000 --> 00:07:17,000
Nó có thể nối các sợi vi ống đang trải rộng và co ngắn với nhau.

178
00:07:17,000 --> 00:07:20,000
Nó cũng tham gia vào quá trình phát triển các vi ống,

179
00:07:20,000 --> 00:07:23,000
và có thể nhất thời gắn vào vi ống.

180
00:07:23,000 --> 00:07:25,000
Nó cũng là một hệ thống cảm biến.

181
00:07:25,000 --> 00:07:27,000
Nó có thể cảm giác được khi nào thì tế bào đã sẵn sàng,

182
00:07:27,000 --> 00:07:29,000
khi nào nhiễm sắc thể đã xếp hàng ở đúng vị trí.

183
00:07:29,000 --> 00:07:31,000
Nó đang chuyển sang màu xanh ở đây

184
00:07:31,000 --> 00:07:33,000
vì nó cảm thấy tất cả mọi thứ đã chín muồi.

185
00:07:33,000 --> 00:07:35,000
Và bạn sẽ thấy, vẫn còn một chút xíu ở đây

186
00:07:35,000 --> 00:07:37,000
vẫn còn nguyên màu đỏ.

187
00:07:37,000 --> 00:07:40,000
Và nó được đưa dọc xuống vi ống.

188
00:07:41,000 --> 00:07:44,000
Đó là hệ thống truyền tín hiệu đang phát đi tín hiệu ngừng.

189
00:07:44,000 --> 00:07:47,000
Và nó đã được đưa đi. Ý tôi là, nó khá máy móc.

190
00:07:47,000 --> 00:07:49,000
Nó giống một chiếc đồng hồ phân tử.

191
00:07:49,000 --> 00:07:52,000
Và đây là những gì đang hoạt động ở cấp độ phân tử.

192
00:07:52,000 --> 00:07:55,000
Và để cho vào một chút khiếu thẩm mỹ,

193
00:07:55,000 --> 00:07:58,000
chúng ta có kinesin, những thứ có mầu da cam.

194
00:07:58,000 --> 00:08:00,000
Chúng là những phân tử chuyển phát nhanh chỉ đi theo một chiều.

195
00:08:00,000 --> 00:08:03,000
Và đây là dynein. Chúng vận chuyển hệ thống truyền tin đó.

196
00:08:03,000 --> 00:08:06,000
Và chúng có những đôi chân dài để có thể bước qua những chướng ngại vật.

197
00:08:06,000 --> 00:08:08,000
Và một lần nữa, tất cả đều đã được tạo ra một cách chính xác

198
00:08:08,000 --> 00:08:10,000
từ khoa học.

199
00:08:10,000 --> 00:08:13,000
Vấn đề là chúng tôi không thể giúp bạn nhìn thấy bằng bất cứ cách nào khác.

200
00:08:13,000 --> 00:08:15,000
Khám phá tại giới hạn của khoa học,

201
00:08:15,000 --> 00:08:17,000
ở ngưỡng cửa của sự hiểu biết của con người

202
00:08:17,000 --> 00:08:20,000
là một thử thách hấp dẫn.

203
00:08:20,000 --> 00:08:22,000
Việc khám phá ra công cụ này

204
00:08:22,000 --> 00:08:25,000
chắc chắn sẽ là một động lực thú vị cho nghiên cứu khoa học.

205
00:08:25,000 --> 00:08:28,000
Nhưng với hầu hết những nhà nghiên cứu y khoa --

206
00:08:28,000 --> 00:08:30,000
việc khám phá ra công cụ này

207
00:08:30,000 --> 00:08:33,000
đơn giản chỉ là những bước trên con đường tới những mục tiêu lớn

208
00:08:33,000 --> 00:08:36,000
để quét sạch bệnh tật,

209
00:08:36,000 --> 00:08:38,000
loại bỏ những đau đớn và khốn khổ mà bệnh tật gây ra

210
00:08:38,000 --> 00:08:40,000
và đưa con người thoát khỏi đói nghèo.

211
00:08:40,000 --> 00:08:42,000
Xin cảm ơn.

212
00:08:42,000 --> 00:08:46,000
(Tiếng vỗ tay)