TEDxSydney
Drew Berry: Animations of unseeable biology
Drew Berry: Animationen der unsichtbaren Biologie
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Wir können Moleküle nicht einfach so beobachten und sehen was diese machen – Drew Berry will das ändern. Bei TEDxSydney zeigt er seine wissenschaftlich akkuraten (und unterhaltenden) Animationen, welche es den Wissenschaftlern ermöglicht, die unsichtbaren Prozesse in unseren Zellen zu sehen.
Drew Berry - Biomedical animator
Drew Berry creates stunning and scientifically accurate animations to illustrate how the molecules in our cell move and interact. Full bio
Drew Berry creates stunning and scientifically accurate animations to illustrate how the molecules in our cell move and interact. Full bio
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What I'm going to show you
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Ich möchte Ihnen die erstaunlichen
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are the astonishing molecular machines
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molekularen Maschinen zeigen,
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that create the living fabric of your body.
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3000
die jede lebende Faser Ihres Körpers ausmachen.
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Now molecules are really, really tiny.
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Moleküle sind wirklich sehr, sehr klein.
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And by tiny,
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Und mit klein,
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I mean really.
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da meine ich,
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They're smaller than a wavelength of light,
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dass sie kleiner als die Wellenlänge des Lichts sind,
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so we have no way to directly observe them.
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so dass wir sie nicht direkt beobachten können.
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But through science, we do have a fairly good idea
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Die Wissenschaft gibt uns eine ziemlich gute Vorstellung,
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of what's going on down at the molecular scale.
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was auf molekularer Ebene passiert.
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So what we can do is actually tell you about the molecules,
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Wir können Ihnen also von den Molekülen erzählen,
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but we don't really have a direct way of showing you the molecules.
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aber wir haben keine Möglichkeiten, Ihnen diese direkt zu zeigen.
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One way around this is to draw pictures.
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Eine Herangehensweise wäre, ein Bild zu zeichnen.
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And this idea is actually nothing new.
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Und diese Idee ist in Wirklichkeit nichts neues.
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Scientists have always created pictures
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Wissenschaftler haben immer Bilder eingesetzt,
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as part of their thinking and discovery process.
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um ihren Denk- und Entdeckungsprozess zu unterstützen.
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They draw pictures of what they're observing with their eyes,
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Sie haben Bilder davon gemacht, was sie mit Ihren Augen
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through technology like telescopes and microscopes,
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durch Apparate wie Teleskope und Mikroskope beobachteten,
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and also what they're thinking about in their minds.
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und außerdem über die Dinge, über die sie nachdachten.
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I picked two well-known examples,
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Ich habe zwei bekannte Beispiele herausgesucht,
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because they're very well-known for expressing science through art.
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weil diese für den Ausdruck von Wissenschaft mithilfe der Kunst bekannt sind.
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And I start with Galileo
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Und ich möchte mit Galileo beginnen,
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who used the world's first telescope
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der das erste Teleskop der Welt benutzte,
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to look at the Moon.
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um den Mond anzusehen.
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And he transformed our understanding of the Moon.
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Und er hat unser Verständnis des Mondes verändert.
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The perception in the 17th century
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Die Wahrnehmung im 17. Jahrhundert
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was the Moon was a perfect heavenly sphere.
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war, dass der Mond eine perfekte Himmelssphäre darstellte.
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But what Galileo saw was a rocky, barren world,
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Aber Galileo sah eine steinige, kahle Welt,
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which he expressed through his watercolor painting.
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welche er durch ein Aquarellgemälde abbildete.
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Another scientist with very big ideas,
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Ein anderer Wissenschaftler mit bahnbrechenden Ideen,
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the superstar of biology, is Charles Darwin.
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der Superstar der Biologie, war Charles Darwin.
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And with this famous entry in his notebook,
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Und mit diesem berühmten Eintrag in sein Notizbuch
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he begins in the top left-hand corner with, "I think,"
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beginnt er in der linken oberen Ecke mit, "Ich denke"
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and then sketches out the first tree of life,
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und skizziert dann den ersten Lebensbaum,
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which is his perception
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der seine Wahrnehmung ist
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of how all the species, all living things on Earth,
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wie alle Spezies, alle lebenden Dinge auf der Erde
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are connected through evolutionary history --
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durch die Evolution miteinander verbunden –
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the origin of species through natural selection
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die Entstehung der Spezies durch natürliche Auslese
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and divergence from an ancestral population.
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95000
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und Divergenz zu der Ahnenpopulation.
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Even as a scientist,
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Selbst als Wissenschaftler
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I used to go to lectures by molecular biologists
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ging ich zu Vorlesungen von Molekularbiologen
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and find them completely incomprehensible,
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und fand diese absolut unverständlich,
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with all the fancy technical language and jargon
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mit der ganzen technischen Sprache und dem Jargon,
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that they would use in describing their work,
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mit dem sie ihre Arbeit beschreiben,
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until I encountered the artworks of David Goodsell,
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jedenfalls, bis ich die Kunst von David Goodsell entdeckte,
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who is a molecular biologist at the Scripps Institute.
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3000
der ein Molekularbiologe am Scripps-Institut ist.
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And his pictures,
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2000
In seinen Bildern
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everything's accurate and it's all to scale.
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ist alles akkurat und alles maßstabsgerecht
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And his work illuminated for me
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und seine Arbeit machte mir klar,
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what the molecular world inside us is like.
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wie die molekulare Welt in uns aussieht.
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So this is a transection through blood.
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Dies ist ein Schnitt durch unser Blut.
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In the top left-hand corner, you've got this yellow-green area.
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In der oberen linken Ecke sehen Sie ein gelb-grünes Areal.
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The yellow-green area is the fluids of blood, which is mostly water,
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Das sind Flüssigkeiten im Blut, zum Großteil ist das Wasser,
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but it's also antibodies, sugars,
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aber da sind auch Antikörper, Zucker,
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hormones, that kind of thing.
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Hormone und so weiter.
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And the red region is a slice into a red blood cell.
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Die rote Region ist ein Schnitt durch eine Blutzelle.
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And those red molecules are hemoglobin.
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Und diese roten Moleküle sind das Hämoglobin.
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They are actually red; that's what gives blood its color.
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Sie sind wirklich rot; sie geben dem Blut seine Farbe.
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And hemoglobin acts as a molecular sponge
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Hämoglobin ist wie ein molekularer Schwamm,
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to soak up the oxygen in your lungs
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der den Sauerstoff in Ihren Lungen aufsaugt
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and then carry it to other parts of the body.
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und dann in die verschiedenen Teile Ihres Körpers trägt.
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I was very much inspired by this image many years ago,
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3000
Ich wurde vor einigen Jahren stark durch dieses Bild inspiriert
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and I wondered whether we could use computer graphics
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2000
und fragte mich, ob wir Computergrafiken nutzen könnten
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to represent the molecular world.
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um die molekulare Welt abzubilden.
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What would it look like?
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Wie würde das aussehen?
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And that's how I really began. So let's begin.
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3000
Und so fing es an. Also lassen Sie uns beginnen.
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This is DNA in its classic double helix form.
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2000
Dies ist DNA in ihrer klassischen Doppelhelixform.
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And it's from X-ray crystallography,
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Das Bild stammt von einer Röntgenkristallographie,
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so it's an accurate model of DNA.
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es ist also ein akkurates Modell der DNA.
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If we unwind the double helix and unzip the two strands,
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2000
Wenn wir die Doppelhelix in ihre zwei Stränge auflösen,
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you see these things that look like teeth.
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sehen Sie, dass diese Dinge wie Zähne aussehen.
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Those are the letters of genetic code,
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Dies sind die Buchstaben des genetischen Codes,
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the 25,000 genes you've got written in your DNA.
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172000
3000
der 25.000 Gene, die in Ihre DNA geschrieben sind.
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This is what they typically talk about --
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Das meint man also, wenn man über
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the genetic code -- this is what they're talking about.
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2000
den genetischen Code spricht – darüber wird dann gesprochen.
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But I want to talk about a different aspect of DNA science,
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Aber ich möchte über einen Aspekt der DNA-Forschung sprechen,
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and that is the physical nature of DNA.
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3000
und das ist die physische Erscheinung der DNA.
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It's these two strands that run in opposite directions
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184000
3000
Es sind diese beiden Stränge, die entgegengesetzt verlaufen,
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for reasons I can't go into right now.
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187000
2000
aus Gründen, auf die ich jetzt nicht eingehen kann.
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But they physically run in opposite directions,
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189000
2000
Sie verlaufen physisch in entgegengesetzte Richtungen,
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which creates a number of complications for your living cells,
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191000
3000
was einiges an Problemen für Ihre Zellen mit sich bringt,
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as you're about to see,
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194000
2000
wie Sie gleich sehen werden,
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most particularly when DNA is being copied.
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196000
3000
vor allem, wenn es um das Kopieren von DNA geht.
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And so what I'm about to show you
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2000
Was ich Ihnen jetzt zeigen werde,
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is an accurate representation
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ist eine genaue Darstellung
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of the actual DNA replication machine that's occurring right now inside your body,
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203000
3000
der DNA-Kopiermaschine und davon, was genau jetzt in Ihrem Körper passiert,
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at least 2002 biology.
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206000
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zumindest nach Erkenntnissen der Biologie aus dem Jahr 2002.
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So DNA's entering the production line from the left-hand side,
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Die DNA betritt die Produktionsstraße von der linken Seite
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and it hits this collection, these miniature biochemical machines,
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212000
3000
und trifft auf diese Struktur, biomechanische Mini-Maschinen,
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that are pulling apart the DNA strand and making an exact copy.
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215000
3000
die den DNA-Strang auseinandernehmen und eine exakte Kopie anfertigen.
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So DNA comes in
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218000
2000
Also die DNA kommt hinein
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and hits this blue, doughnut-shaped structure
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2000
und trifft auf diese blaue, gekringelte Struktur.
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and it's ripped apart into its two strands.
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222000
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Sie wird dort in zwei Stränge gerissen.
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One strand can be copied directly,
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224000
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Ein Strang kann direkt kopiert werden
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and you can see these things spooling off to the bottom there.
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226000
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und Sie können sehen, dass hier etwas nach unten abgewickelt wird.
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But things aren't so simple for the other strand
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Aber für den anderen Strang ist das nicht so einfach,
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because it must be copied backwards.
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231000
2000
weil er rückwärts kopiert werden muss.
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So it's thrown out repeatedly in these loops
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233000
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Also wird er wiederholt in Schleifen gelegt
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and copied one section at a time,
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2000
und ein Abschnitt nach dem anderen wird kopiert,
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creating two new DNA molecules.
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237000
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um so zwei neue DNA-Moleküle zu schaffen.
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Now you have billions of this machine
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240000
3000
Es gibt Milliarden dieser Maschinen,
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right now working away inside you,
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243000
2000
die gerade in Ihnen arbeiten,
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copying your DNA with exquisite fidelity.
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245000
2000
die Ihre DNA mit einer unglaublichen Genauigkeit kopieren.
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It's an accurate representation,
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Das ist eine genaue Darstellung
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and it's pretty much at the correct speed for what is occurring inside you.
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249000
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und hat das ungefähre Tempo des Originalvorgangs in Ihrem Körper.
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I've left out error correction and a bunch of other things.
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Ich habe die Fehlerkorrektur und einige anderen Dinge ausgelassen.
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This was work from a number of years ago.
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2000
Dies ist die Arbeit von vor einigen Jahren.
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Thank you.
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259000
2000
Danke.
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This is work from a number of years ago,
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261000
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Dies ist die Arbeit von vor einigen Jahren,
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but what I'll show you next is updated science, it's updated technology.
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264000
3000
aber als nächstes zeige ich Ihnen aktuelle Forschung und Technologie.
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So again, we begin with DNA.
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267000
2000
Also beginnen wir wieder mit der DNA.
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And it's jiggling and wiggling there because of the surrounding soup of molecules,
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269000
3000
Und es wackelt dort aufgrund der Suppe von Molekülen,
04:47
which I've stripped away so you can see something.
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272000
2000
die ich weggelassen habe, damit Sie etwas sehen können.
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DNA is about two nanometers across,
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274000
2000
DNA ist ungefähr zwei Nanometer breit,
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which is really quite tiny.
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276000
2000
was ziemlich winzig ist.
04:53
But in each one of your cells,
115
278000
2000
Aber in jeder unserer Zellen
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each strand of DNA is about 30 to 40 million nanometers long.
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280000
4000
ist jeder DNA-Strang um die 30 bis 40 Millionen Nanometer lang.
04:59
So to keep the DNA organized and regulate access to the genetic code,
117
284000
3000
Um die DNA geordnet und den Zugang zum Gencode reguliert zu halten,
05:02
it's wrapped around these purple proteins --
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287000
2000
ist es um diese lila Proteine gewickelt –
05:04
or I've labeled them purple here.
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289000
2000
bzw. ich habe diese lila markiert.
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It's packaged up and bundled up.
120
291000
2000
Es ist verpackt und aufgewickelt.
05:08
All this field of view is a single strand of DNA.
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293000
3000
Dieser komplette Ausschnitt ist ein einzelner DNA-Strang.
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This huge package of DNA is called a chromosome.
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296000
3000
Dieses riesige DNA-Paket nennt man ein Chromosom.
05:14
And we'll come back to chromosomes in a minute.
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299000
3000
Wir kommen gleich auf Chromosome zurück.
05:17
We're pulling out, we're zooming out,
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302000
2000
Wir vergrößern das Blickfeld, wir zoomen raus,
05:19
out through a nuclear pore,
125
304000
2000
durch eine nukleare Pore,
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which is the gateway to this compartment that holds all the DNA
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306000
3000
welche der Zugang zu dem Teil, der die DNA beherbergt, ist
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called the nucleus.
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309000
2000
und Nukleus genannt wird.
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All of this field of view
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311000
2000
Dieser gesamte Anblick
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is about a semester's worth of biology, and I've got seven minutes.
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313000
3000
ist ungefähr ein Semester Biologiestudium wert, ich habe sieben Minuten.
05:31
So we're not going to be able to do that today?
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316000
3000
Wir werden dies also nicht alles heute durchnehmen können?
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No, I'm being told, "No."
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319000
3000
Nein, sagt man mir, "Nein".
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This is the way a living cell looks down a light microscope.
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322000
3000
So sieht eine lebende Zelle durch ein Lichtmikroskop aus.
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And it's been filmed under time-lapse, which is why you can see it moving.
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325000
3000
Und es ist im Zeitraffer gefilmt, daher können wir sehen, wie es sich bewegt.
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The nuclear envelope breaks down.
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328000
2000
Die nukleare Hülle reißt auf.
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These sausage-shaped things are the chromosomes, and we'll focus on them.
135
330000
3000
Wir konzentrieren uns auf diese wurstförmigen Dinger, die Chromosomen.
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They go through this very striking motion
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333000
2000
Sie durchlaufen dieses sehr auffällige Bewegungsmuster,
05:50
that is focused on these little red spots.
137
335000
3000
das sich auf die roten Punkte konzentriert.
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When the cell feels it's ready to go,
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338000
3000
Wenn die Zelle bereit ist loszulegen,
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it rips apart the chromosome.
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341000
2000
reißt es die Chromosome auseinander.
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One set of DNA goes to one side,
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343000
2000
Ein Teil der DNA geht auf die eine Seite,
06:00
the other side gets the other set of DNA --
141
345000
2000
die andere Seite bekommt das DNA-Gegenstück –
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identical copies of DNA.
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347000
2000
beides sind identische Kopien.
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And then the cell splits down the middle.
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349000
2000
Und dann zerteilt die Zelle sich in der Mitte.
06:06
And again, you have billions of cells
144
351000
2000
Und noch einmal, Sie haben Milliarden von Zellen,
06:08
undergoing this process right now inside of you.
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353000
3000
die diesen Prozess genau jetzt in Ihnen vollziehen.
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Now we're going to rewind and just focus on the chromosomes
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356000
3000
Jetzt spulen wir zurück und konzentrieren uns auf die Chromosomen,
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and look at its structure and describe it.
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359000
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schauen uns ihre Architektur an und beschreiben diese.
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So again, here we are at that equator moment.
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361000
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Hier ist wieder der Moment der Teilung.
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The chromosomes line up.
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364000
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Die Chromosomen reihen sich auf.
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And if we isolate just one chromosome,
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366000
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Und wenn wir nur ein einzelnes Chromosom betrachten,
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we're going to pull it out and have a look at its structure.
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368000
2000
wir ziehen es heraus und schauen uns seine Struktur an.
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So this is one of the biggest molecular structures that you have,
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370000
3000
Es ist eine der größten molekularen Strukturen, die Sie in sich haben,
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at least as far as we've discovered so far inside of us.
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373000
4000
jedenfalls soweit wir das bis jetzt entdeckt haben.
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So this is a single chromosome.
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377000
2000
Dies ist ein einzelnes Chromosom.
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And you have two strands of DNA in each chromosome.
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379000
3000
Und Sie haben zwei DNA-Stränge in jedem Chromosom.
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One is bundled up into one sausage.
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382000
2000
Einer ist zu einem Würstchen verwickelt.
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The other strand is bundled up into the other sausage.
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2000
Der andere zu dem anderen Würstchen.
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These things that look like whiskers that are sticking out from either side
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386000
3000
Diese Dinger, die so ähnlich wie Schnurrhaare aussehen und aus beiden Seiten ragen,
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are the dynamic scaffolding of the cell.
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389000
3000
sind die dynamischen Baugerüste einer Zelle.
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They're called mircrotubules. That name's not important.
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392000
2000
Sie heißen Mikrogefäße. Aber das ist unwichtig.
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But what we're going to focus on is this red region -- I've labeled it red here --
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394000
3000
Wir konzentrieren uns auf die rote Region – ich habe sie rot makiert –
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and it's the interface
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397000
2000
und es ist die Schnittstelle
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between the dynamic scaffolding and the chromosomes.
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399000
3000
zwischen den dynamischen Baugerüsten und den Chromosomen.
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It is obviously central to the movement of the chromosomes.
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402000
3000
Es ist offensichtlich von zentraler Bedeutung für die Bewegung des Chromosoms.
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We have no idea really as to how it's achieving that movement.
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3000
Wir haben keinen Schimmer, wie es diese Bewegung bewerkstelligt.
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We've been studying this thing they call the kinetochore
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408000
2000
Wir haben dieses Ding studiert, es wird Bewegungskern genannt.
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for over a hundred years with intense study,
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410000
2000
Nach einhundert Jahren intensiver Studien
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and we're still just beginning to discover what it's all about.
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412000
3000
sind wir immer noch ganz am Anfang zu verstehen, worum es überhaupt geht.
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It is made up of about 200 different types of proteins,
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415000
3000
Es besteht aus 200 verschiedenen Proteintypen,
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thousands of proteins in total.
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418000
3000
das macht Tausende von Proteinen ingesamt.
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It is a signal broadcasting system.
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421000
3000
Es ist ein System zur Signalübertragung.
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It broadcasts through chemical signals
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424000
2000
Es überträgt durch chemische Signale
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telling the rest of the cell when it's ready,
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426000
3000
und sagt so dem Rest der Zelle, wann es bereit ist,
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when it feels that everything is aligned and ready to go
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429000
3000
wann es fühlt, dass alles aufgereiht und bereit zur
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for the separation of the chromosomes.
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432000
2000
Aufspaltung der Chromosomen ist.
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It is able to couple onto the growing and shrinking microtubules.
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434000
3000
Es kann sich an wachsende und schrumpfende Mikrogefäße ankoppeln.
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It's involved with the growing of the microtubules,
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437000
3000
Es spielt selbst beim Wachstum von Mikrogefäßen eine Rolle
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and it's able to transiently couple onto them.
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440000
3000
und ist fähig, kurzzeitig an diesen anzukoppeln.
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It's also an attention sensing system.
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443000
2000
Es ist außerdem in der Lage, Aufmerksamkeit zu spüren.
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It's able to feel when the cell is ready,
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445000
2000
Es spürt, wenn die Zelle bereit ist,
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when the chromosome is correctly positioned.
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447000
2000
wenn die Chromosomen ihre Position eingenommen haben.
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It's turning green here
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449000
2000
Hier wird es grün,
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because it feels that everything is just right.
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451000
2000
weil es merkt, dass alles genau richtig ist.
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And you'll see, there's this one little last bit
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453000
2000
Und Sie sehen, dort ist das letzte kleine Stück,
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that's still remaining red.
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455000
2000
das noch rot ist.
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And it's walked away down the microtubules.
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457000
3000
Und es wird durch die Mikrogefäße abgeleitet.
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That is the signal broadcasting system sending out the stop signal.
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461000
3000
Das ist das Stopsignal des Signalübertragungssystems.
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And it's walked away. I mean, it's that mechanical.
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464000
3000
Es wird abgeleitet, und das auf mechanische Weise.
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It's molecular clockwork.
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467000
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Es ist ein molekulares Uhrwerk.
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This is how you work at the molecular scale.
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469000
3000
So funktionieren Sie auf molekularer Ebene.
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So with a little bit of molecular eye candy,
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472000
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Als molekularen Augenschmaus
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we've got kinesins, which are the orange ones.
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475000
3000
haben wir hier die Kinesine, welche orange sind.
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They're little molecular courier molecules walking one way.
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478000
2000
Sie sind kleine molekulare Kuriere, die in eine Richtung laufen.
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And here are the dynein. They're carrying that broadcasting system.
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480000
3000
Und dies sind die Dynien. Sie tragen das Übertragungssystem.
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And they've got their long legs so they can step around obstacles and so on.
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483000
3000
Sie haben lange Beine, um Hindernisse umgehen zu können und so weiter.
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So again, this is all derived accurately
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486000
2000
Noch einmal, dies sind alles akkurate,
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from the science.
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488000
2000
wissenschaftliche Ableitungen.
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The problem is we can't show it to you any other way.
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490000
3000
Das Problem ist, dass es keine andere Möglichkeit gibt, dies darzustellen.
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Exploring at the frontier of science,
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493000
2000
An neuem wissenschaftlichem Wissen zu arbeiten,
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at the frontier of human understanding,
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495000
2000
sich an den Grenzen menschlichen Wissens zu bewegen,
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is mind-blowing.
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497000
3000
es ist überwältigend.
08:35
Discovering this stuff
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500000
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Diese Dinge zu entdecken
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is certainly a pleasurable incentive to work in science.
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502000
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ist sicherlich ein angenehmer Anreiz des wissenschaftlichen Arbeitens.
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But most medical researchers --
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Aber die meisten medizinischen Forscher –
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discovering the stuff
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508000
2000
die Entdeckung dieser Dinge
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is simply steps along the path to the big goals,
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ist einfach ein Schritt auf dem Weg zu großen Zielen,
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which are to eradicate disease,
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513000
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wie Krankheiten auszumerzen,
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to eliminate the suffering and the misery that disease causes
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516000
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wie Leiden und Miseren zu beseitigen, die Krankheiten verursachen,
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and to lift people out of poverty.
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518000
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wie Menschen aus der Armut zu heben.
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Thank you.
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520000
2000
Vielen Dank.
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(Applause)
211
522000
4000
(Applaus)
ABOUT THE SPEAKER
Drew Berry - Biomedical animatorDrew Berry creates stunning and scientifically accurate animations to illustrate how the molecules in our cell move and interact.
Why you should listen
Drew Berry is a biomedical animator whose scientifically accurate and aesthetically rich visualisations reveal the microscopic world inside our bodies to a wide range of audiences. His animations have exhibited at venues such as the Guggenheim Museum, Museum of Modern Art (New York), the Royal Institute of Great Britain and the University of Geneva. In 2010 he received a MacArthur Fellowship "Genius Award".
Drew Berry | Speaker | TED.com