Animations of unseeable biology
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0:00 - 0:02我要展示给大家的
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0:02 - 0:06是创造了你们身体活组织
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0:06 - 0:09的惊人的分子机器
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0:09 - 0:12分子实在是很小
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0:12 - 0:14说到小呢,
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0:14 - 0:16我的意思是真小
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0:16 - 0:18它们比光的波长还小,
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0:18 - 0:21所以,我们无法直接观察它们
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0:21 - 0:23但是,通过科学,我们有一个很好的概念
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0:23 - 0:26分子比例是怎么回事
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0:26 - 0:29我们能做到真实地告诉你分子的情况,
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0:29 - 0:32但我们不能有一个直接的方法把分子展示给你们
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0:32 - 0:35有一种方法就是画图
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0:35 - 0:37实际上这已不是个新方法
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0:37 - 0:39科学家们总是在创造图片
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0:39 - 0:42作为他们思考和发现过程的一部分
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0:42 - 0:45他们借助望远镜和显微镜之类的技术,
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0:45 - 0:47以及他们大脑思考的
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0:47 - 0:50画出他们所观察到的
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0:50 - 0:52我举两个众所周知的例子,
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0:52 - 0:55因为他们以通过艺术来表达科学而著名
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0:55 - 0:57我先从伽利略开始
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0:57 - 0:59伽利略用过世界上第一台望远镜
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0:59 - 1:01来看月亮
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1:01 - 1:03他改变了我们对月亮的理解
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1:03 - 1:0517世纪的感知
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1:05 - 1:07月亮是个完美的天球
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1:07 - 1:10可是,伽利略所看到的是坚硬的,贫瘠的世界,
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1:10 - 1:13他通过他的水彩画表达了出来
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1:13 - 1:15另一位的科学家有一个很大的想法,
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1:15 - 1:18他就是生物学界的超级明星-查尔斯·达尔文
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1:18 - 1:20在他的笔记里,那著名的开始语,
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1:20 - 1:23他从左上角开始写道:“我认为,”
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1:23 - 1:26接着呢,画出了第一棵生命树,
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1:26 - 1:28那就是他的见解
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1:28 - 1:30地球上所有的物种及生物,
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1:30 - 1:33如何通过进化的历史而连接起来
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1:33 - 1:35物种的起源来自物竞天择
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1:35 - 1:38并分歧于一个祖先群体
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1:38 - 1:40即使作为一名科学家,
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1:40 - 1:42我曾参加过分子生物学家们的演讲
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1:42 - 1:45发现完全无法理解,
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1:45 - 1:47他们使用所有时髦的技术语言和行话
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1:47 - 1:49来描述他们的作品,
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1:49 - 1:52知道我遇到大卫 古德塞尔的艺术作品,
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1:52 - 1:55他是斯克里普斯研究所的分子生物学家
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1:55 - 1:57他的图画,
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1:57 - 1:59样样都精确,并且都按比例
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1:59 - 2:02他的作品对我释明
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2:02 - 2:04我们内在的分子世界是什么样
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2:04 - 2:07这是通过血液的一个横断面
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2:07 - 2:09在左上角,你看到这个黄绿色的区域
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2:09 - 2:12这个黄绿区血液的流体,大部分是水分,
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2:12 - 2:14但它也是抗体,糖分,
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2:14 - 2:16和激素类的东西
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2:16 - 2:18这个红色区是一个红血球的切片
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2:18 - 2:20这些红分子是血红蛋白
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2:20 - 2:22它们实际就是红色,也就是血液的颜色
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2:22 - 2:24血红蛋白像是一个分子海绵
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2:24 - 2:26在你的肺里面浸透氧气
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2:26 - 2:28再带到身体的其他部位
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2:28 - 2:31很多年前,我就很被这个图像所激励,
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2:31 - 2:33我就想是否能够使用电脑绘图
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2:33 - 2:35来描绘分子世界
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2:35 - 2:37它会是个什么样子呢?
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2:37 - 2:40就这样我就开始了。现在让我们来看,
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2:40 - 2:42这是传统的DNA的双螺旋结构,
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2:42 - 2:44它来自X射线晶体学,
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2:44 - 2:46所以它是一个精确的DNA模型
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2:46 - 2:48如果我们把双螺旋展开,把两股拉开,
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2:48 - 2:50你们看到它们像牙齿一样
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2:50 - 2:52这些就是遗传密码的字母,
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2:52 - 2:55在你的DNA上有25,000个基因
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2:55 - 2:57这就是他们通常谈论的 --
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2:57 - 2:59遗传密码--大家都这样讲的
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2:59 - 3:01我想从不同的角度来谈论DNA科学,
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3:01 - 3:04那是DNA的物理性质
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3:04 - 3:07这两条线走向不同的方向
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3:07 - 3:09我现在先不讲什么原因
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3:09 - 3:11它们实际上就是在走向不同的方向,
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3:11 - 3:14这就给你们的活细胞制作了大量的混乱,
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3:14 - 3:16你会看到,
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3:16 - 3:19大多数特别是在DNA复制过程中
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3:19 - 3:21我就要给你们看的是
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3:21 - 3:23是一个精确的描述
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3:23 - 3:26有关DNA在你身体内部的实际复制,
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3:26 - 3:29至少是2002的生物学
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3:29 - 3:32DNA从左手边进入生产线,
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3:32 - 3:35撞倒这一堆小型的生化机器,
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3:35 - 3:38这些生化机器把DNA线拉开,重新复制
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3:38 - 3:40DNA进来
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3:40 - 3:42碰到这个蓝色的,圆圈状的结构
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3:42 - 3:44把两条线扯开
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3:44 - 3:46一条线可以直接复制,
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3:46 - 3:49你能看到这些放在底部
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3:49 - 3:51但另一条线就没有这么简单
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3:51 - 3:53因为它要反向复制
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3:53 - 3:55它要反复在这些圈里被推出
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3:55 - 3:57一次复制一段,
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3:57 - 4:00创造两个新的DNA分子
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4:00 - 4:03现在你有成千上亿的机器
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4:03 - 4:05此时此刻就在你里面工作,
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4:05 - 4:07忠实细致地复制着你的DNA
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4:07 - 4:09这是个很精确的描述,
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4:09 - 4:12它的速度和你体内发生的正在进行的一样
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4:12 - 4:15我没提一些更正和其它的
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4:17 - 4:19这是几年前的作品
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4:19 - 4:21谢谢!
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4:21 - 4:24这个是几年前的作品,
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4:24 - 4:27接下来我要给你们看的是最新的科学,最新的技术
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4:27 - 4:29我们再次从DNA开始
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4:29 - 4:32因为周围被分子包围,它就不停摇摆扭动,
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4:32 - 4:34我揭开了所以你们看得到
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4:34 - 4:36DNA大约有两个纳米宽,
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4:36 - 4:38真的是非常小
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4:38 - 4:40在你的每一个细胞里,
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4:40 - 4:44每条DNA大约是3至4千万纳米长
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4:44 - 4:47为了保持DNA有组织有规律地到达遗传密码,
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4:47 - 4:49它是被这些紫色的蛋白质包着--
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4:49 - 4:51这是我是用了紫色
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4:51 - 4:53它打好包,打好捆
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4:53 - 4:56这里看到的是单条的DNA
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4:56 - 4:59这一大包的DNA叫做染色体
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4:59 - 5:02我们过会再回来讲染色体
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5:02 - 5:04我们拉出来,拉远缩小,
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5:04 - 5:06通过核膜孔拉出来,
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5:06 - 5:09核膜孔是通往储存DNA包厢的通道
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5:09 - 5:11称为细胞核
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5:11 - 5:13这里所看到的
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5:13 - 5:16够上一个学期的生物课,我把它压缩成7分钟
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5:16 - 5:19所以今天我们能不能讲那么细呢?
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5:19 - 5:22不能的,我被告知,不能的
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5:22 - 5:25这里是在光学显微镜下看到的活细胞
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5:25 - 5:28因为是採用慢速摄影,所以你们能看到它在动
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5:28 - 5:30核膜打开了
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5:30 - 5:33这些形状像香肠的是染色体,我们集中讲一下他们
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5:33 - 5:35它们通过非常明显的运动
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5:35 - 5:38集中在这些小红点上
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5:38 - 5:41当细胞准备好了,
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5:41 - 5:43它就脱离染色体
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5:43 - 5:45一组DNA去这一边,
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5:45 - 5:47另一组DNA就去另一边
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5:47 - 5:49DNA的复制一模一样
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5:49 - 5:51接下来,细胞在中间分裂
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5:51 - 5:53同样,你有成千上亿的细胞
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5:53 - 5:56此时此刻在你体内正在做这个工序
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5:56 - 5:59我们再回来看染色体
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5:59 - 6:01看看它的结构来讲述一下
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6:01 - 6:04我们现在是赤道时刻
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6:04 - 6:06染色体们排着队
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6:06 - 6:08如果我们分出一条染色体,
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6:08 - 6:10我们把它拿出来看看它的结构
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6:10 - 6:13这是你拥有的最大分子结构之一,
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6:13 - 6:17至少是至今我们发现的我们体内的
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6:17 - 6:19这是个单条染色体
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6:19 - 6:22每条染色体有两条DNA
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6:22 - 6:24一条卷起来进到一条香肠里
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6:24 - 6:26另一条卷起来进到另一条香肠里
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6:26 - 6:29这些像胡须的东西从另一头伸出来
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6:29 - 6:32它们是细胞的动态支架
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6:32 - 6:34他们称作微管。名字并不重要
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6:34 - 6:37我们要集中在这个红色区域,我把它标成红色
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6:37 - 6:39这是个接口
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6:39 - 6:42介于动态支架和染色体之间
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6:42 - 6:45很显然,它是染色体运动的中枢
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6:45 - 6:48我们也搞不懂它到底是怎么运动的
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6:48 - 6:50我们一直在研究一种叫动力球的东西
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6:50 - 6:52认真研究了上百年,
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6:52 - 6:55我们发现它仍处在初级阶段
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6:55 - 6:58它由大约200种不同的蛋白质组成,
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6:58 - 7:01总共有上千种蛋白质
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7:01 - 7:04它是一个信号传播系统
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7:04 - 7:06它通过化学信号传播
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7:06 - 7:09告诉其它的细胞它准备好了,
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7:09 - 7:12当它觉得事情都准备好了
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7:12 - 7:14为了染色体的分裂
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7:14 - 7:17它能够把成长的和缩小的微管连接起来
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7:17 - 7:20它也参与微管的成长,
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7:20 - 7:23它能暂时连接它们
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7:23 - 7:25它也是个能感觉注意力的系统
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7:25 - 7:27它能感觉到什么时候细胞准备好了,
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7:27 - 7:29什么时候染色体位置正确
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7:29 - 7:31这里变成绿色
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7:31 - 7:33因为它感觉样样都对
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7:33 - 7:35你会看到,这里有一点点
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7:35 - 7:37还是红色
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7:37 - 7:40它在微管下面走开了
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7:41 - 7:44这是信号传播系统发出停止的信号
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7:44 - 7:47它走开了,我的意思是,它是机械的
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7:47 - 7:49分子式钟表装置
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7:49 - 7:52这就是在分子比例层的工作
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7:52 - 7:55有点分子式的华而不实,
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7:55 - 7:58我们还有驱动蛋白,是这些橙色的
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7:58 - 8:00它们是分子的信差,单向行走
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8:00 - 8:03这里是动力蛋白。它们携带者传播系统
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8:03 - 8:06它们有长长的腿,能跨越障碍物
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8:06 - 8:08同样地,从科学的角度来说
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8:08 - 8:10所有这些都很精确
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8:10 - 8:13问题是我们不能用别的方法展示给你们看
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8:13 - 8:15用人类的领悟力的前沿,
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8:15 - 8:17来探索科学的前沿,
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8:17 - 8:20太令人兴奋了
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8:20 - 8:22去发现这些东西
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8:22 - 8:25确实是在科学领域工作的令人愉快的奖励
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8:25 - 8:28但,大多数的医学研究者们,
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8:28 - 8:30发现这种东西
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8:30 - 8:33只是通往远大目标的简单步骤,
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8:33 - 8:36那就是根除疾病,
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8:36 - 8:38减少疾病造成的痛苦和不幸
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8:38 - 8:40带人脱离贫困
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8:40 - 8:42谢谢!
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8:42 - 8:46(掌声)
- Title:
- Animations of unseeable biology
- Speaker:
- Drew Berry
- Description:
-
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 08:47
Regina Chu edited Chinese, Simplified subtitles for Animations of unseeable biology | ||
Emma Zhao added a translation |