TED2014
Janet Iwasa: How animations can help scientists test a hypothesis
Janet Iwasa: Wie Wissenschaftler mit Animationen ihre Hypothesen prüfen können
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3D-Animationen können naturwissenschaftliche Hypothesen zum Leben erwecken. Janet Iwasa, Molekularbiologin (und TED Fellow), stellt eine neue Open-Source-Animationssoftware für Naturwissenschaftler vor.
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00:12
Take a look at this drawing.
0
710
1869
Schauen Sie mal diese Zeichnung hier.
00:14
Can you tell what it is?
1
2579
1604
Erkennen Sie, was es ist?
00:16
I'm a molecular biologist by training,
2
4183
2747
Ich bin ausgebildete Molekularbiologin
00:18
and I've seen a lot of these kinds of drawings.
3
6930
2603
und habe schon viele
solcher Zeichnungen gesehen.
solcher Zeichnungen gesehen.
00:21
They're usually referred to as a model figure,
4
9533
3092
Man nennt sie Modellabbildungen,
Zeichnungen, die zeigen,
00:24
a drawing that shows how we think
5
12625
1734
wie wir uns einen Zell- bzw.
Molekularprozess vorstellen.
Molekularprozess vorstellen.
00:26
a cellular or molecular process occurs.
6
14359
2664
00:29
This particular drawing is of a process
7
17023
2499
Diese Zeichnung zeigt
den sogenannten Vorgang
den sogenannten Vorgang
00:31
called clathrin-mediated endocytosis.
8
19522
4323
der Clathrin-vermittelten Endozytose.
00:35
It's a process by which a molecule can get
9
23845
2610
Bei diesem Vorgang gelangt ein Molekül
00:38
from the outside of the cell to the inside
10
26455
2238
von außen in eine Zelle,
indem es in einer Blase bzw.
einem Vesikel gefangen wird,
einem Vesikel gefangen wird,
00:40
by getting captured in a bubble or a vesicle
11
28693
2537
00:43
that then gets internalized by the cell.
12
31230
2820
die dann von der Zelle aufgenommen wird.
00:46
There's a problem with this drawing, though,
13
34050
1835
Das Hauptproblem an dieser Zeichnung
00:47
and it's mainly in what it doesn't show.
14
35885
2632
besteht darin, dass sie nicht alles zeigt.
00:50
From lots of experiments,
15
38517
1465
Aus vielen Versuchen und von
00:51
from lots of different scientists,
16
39982
1835
vielen verschiedenen Wissenschaftlern
00:53
we know a lot about what these molecules look like,
17
41817
2996
wissen wir viel über das
Aussehen dieser Moleküle,
Aussehen dieser Moleküle,
00:56
how they move around in the cell,
18
44813
1682
wie sie sich in der Zelle bewegen,
00:58
and that this is all taking place
19
46495
1825
und dass sich alles
01:00
in an incredibly dynamic environment.
20
48320
2990
in einer unglaublich
dynamischen Umgebung abspielt.
dynamischen Umgebung abspielt.
01:03
So in collaboration with a clathrin
expert Tomas Kirchhausen,
expert Tomas Kirchhausen,
21
51310
3473
Zusammen mit dem Clathrin-Experten
Tomas Kirchhausen haben wir beschlossen,
Tomas Kirchhausen haben wir beschlossen,
01:06
we decided to create a new kind of model figure
22
54783
2319
eine neue Form der Modellabbildung
zu entwickeln,
zu entwickeln,
01:09
that showed all of that.
23
57102
2024
die das alles darstellt.
01:11
So we start outside of the cell.
24
59126
1736
Wir beginnen außerhalb der Zelle.
01:12
Now we're looking inside.
25
60862
1648
Jetzt sehen wir sie von innen.
01:14
Clathrin are these three-legged molecules
26
62510
2080
Clathrine sind dreibeinige Moleküle,
01:16
that can self-assemble into soccer-ball-like shapes.
27
64590
3288
die sich selbst in fußballähnliche
Formen angliedern können.
Formen angliedern können.
01:19
Through connections with a membrane,
28
67878
1697
Durch die Verbindungen zur Membran
01:21
clathrin is able to deform the membrane
29
69575
2167
kann ein Clathrin die Membran verformen.
01:23
and form this sort of a cup
30
71742
1413
So entsteht ein Körbchen,
01:25
that forms this sort of a bubble, or a vesicle,
31
73155
2307
das dann zu einer Art Blase
oder Vesikel wird.
oder Vesikel wird.
01:27
that's now capturing some of the proteins
32
75462
1784
Diese fängt nun einige der Proteine
01:29
that were outside of the cell.
33
77246
1654
außerhalb der Zelle ein.
01:30
Proteins are coming in now that
basically pinch off this vesicle,
basically pinch off this vesicle,
34
78900
3498
Die Proteine dringen nun ein und
klemmen im Grunde das Vesikel ab.
klemmen im Grunde das Vesikel ab.
01:34
making it separate from the rest of the membrane,
35
82398
2584
Dadurch wird es vom Rest
der Membran getrennt.
der Membran getrennt.
01:36
and now clathrin is basically done with its job,
36
84982
2392
Das Clathrin hat nun an sich
seine Aufgabe getan.
seine Aufgabe getan.
01:39
and so proteins are coming in now —
37
87374
1238
Nun kommen die Proteine,
01:40
we've covered them yellow and orange —
38
88612
1946
in Gelb und Orange,
01:42
that are responsible for taking
apart this clathrin cage.
apart this clathrin cage.
39
90558
2542
die das Clathrin-Gehäuse zerlegen.
01:45
And so all of these proteins
can get basically recycled
can get basically recycled
40
93100
3282
All diese Proteine können
nun im Grunde recycelt
nun im Grunde recycelt
01:48
and used all over again.
41
96382
1536
und wieder verwendet werden.
01:49
These processes are too small to be seen directly,
42
97918
3409
Diese Prozesse sind sogar
für das beste Mikroskop zu klein,
für das beste Mikroskop zu klein,
01:53
even with the best microscopes,
43
101327
1832
um gesehen zu werden,
01:55
so animations like this provide a really powerful way
44
103159
2631
und darum sind diese Animationen
so überaus nützlich,
so überaus nützlich,
01:57
of visualizing a hypothesis.
45
105790
3018
um Hypothesen zu veranschaulichen.
02:00
Here's another illustration,
46
108808
1846
Hier ist noch eine Darstellung.
02:02
and this is a drawing of how a researcher might think
47
110654
2736
Sie zeigt die Vorstellung
eines Forschers darüber,
eines Forschers darüber,
02:05
that the HIV virus gets into and out of cells.
48
113390
3505
wie das HIV-Virus in und aus Zellen kommt.
02:08
And again, this is a vast oversimplification
49
116895
2519
Nochmal, dies ist eine
starke Vereinfachung
starke Vereinfachung
02:11
and doesn't begin to show
50
119414
1744
und zeigt nicht annähernd,
02:13
what we actually know about these processes.
51
121158
2482
was wir alles über diese Prozesse wissen.
02:15
You might be surprised to know
52
123640
2215
Es mag Sie verwundern,
02:17
that these simple drawings are the only way
53
125855
2767
dass diese einfachen Zeichnungen
für die meisten Biologen
für die meisten Biologen
02:20
that most biologists visualize
their molecular hypotheses.
their molecular hypotheses.
54
128622
3832
der einzige Weg sind, ihre molekularen
Hypothesen zu veranschaulichen.
Hypothesen zu veranschaulichen.
02:24
Why?
55
132454
1028
Warum?
02:25
Because creating movies of processes
56
133482
1990
Weil es wirklich sehr schwer ist,
02:27
as we think they actually occur is really hard.
57
135472
3014
über hypothetische Prozesse
einen Film zu machen.
einen Film zu machen.
02:30
I spent months in Hollywood
learning 3D animation software,
learning 3D animation software,
58
138486
3633
Ich war monatelang in Hollywood,
um 3D-Animationssoftware zu erlernen.
02:34
and I spend months on each animation,
59
142119
2281
Ich brauchte Monate für jede Animation.
02:36
and that's just time that most
researchers can't afford.
researchers can't afford.
60
144400
3350
Diese Zeit haben die meisten
Forscher einfach nicht.
Forscher einfach nicht.
02:39
The payoffs can be huge, though.
61
147750
2200
Die Mühe lohnt sich jedoch enorm.
02:41
Molecular animations are unparalleled
62
149950
2384
Molekulare Animationen sind einmalig,
02:44
in their ability to convey a great deal of information
63
152334
3441
wenn es darum geht,
große Mengen an Informationen
große Mengen an Informationen
02:47
to broad audiences with extreme accuracy.
64
155775
3592
an ein breites Publikum in
sehr genauer Weise zu übermitteln.
sehr genauer Weise zu übermitteln.
02:51
And I'm working on a new project now
65
159367
1503
Mein neues Projekt im Moment
02:52
called "The Science of HIV"
66
160870
1438
heißt "The Science of HIV"
[HIV-Wissenschaft].
[HIV-Wissenschaft].
02:54
where I'll be animating the entire life cycle
67
162308
2362
Meine Animation soll dabei
so genau wie möglich
so genau wie möglich
02:56
of the HIV virus as accurately as possible
68
164670
3104
den gesamten Lebenszyklus des HIV-Virus
bis ins kleinste Molekül zeigen.
bis ins kleinste Molekül zeigen.
02:59
and all in molecular detail.
69
167774
1961
03:01
The animation will feature data
70
169735
2151
Die Animation wird Fakten darstellen,
03:03
from thousands of researchers
collected over decades,
collected over decades,
71
171886
2976
die Tausende von Forschern
über Jahrzehnte gesammelt haben,
über Jahrzehnte gesammelt haben,
03:06
data on what this virus looks like,
72
174862
3080
z. B. Informationen über
das Aussehen des Virus,
das Aussehen des Virus,
03:09
how it's able to infect cells in our body,
73
177942
3088
wie es die Zellen unseres
Körpers infizieren kann
Körpers infizieren kann
03:13
and how therapeutics are
helping to combat infection.
helping to combat infection.
74
181030
3972
und wie Medikamente bei der
Bekämpfung der Infektion helfen.
Bekämpfung der Infektion helfen.
03:17
Over the years, I found that animations
75
185002
2329
Im Laufe der Jahre
habe ich herausgefunden,
habe ich herausgefunden,
03:19
aren't just useful for communicating an idea,
76
187331
2819
dass Animationen nicht nur nützlich sind,
03:22
but they're also really useful
77
190150
1496
um eine Idee zu übermitteln,
03:23
for exploring a hypothesis.
78
191646
2312
sondern auch um Hypothesen zu überprüfen.
03:25
Biologists for the most part are
still using a paper and pencil
still using a paper and pencil
79
193958
3194
Biologen nutzen meist
immer noch Papier und Bleistift,
immer noch Papier und Bleistift,
03:29
to visualize the processes they study,
80
197152
2222
um ihre Vorgänge zu veranschaulichen.
03:31
and with the data we have now,
that's just not good enough anymore.
that's just not good enough anymore.
81
199374
3480
Mit den Daten, die wir heute haben,
reicht das aber nicht mehr.
reicht das aber nicht mehr.
03:34
The process of creating an animation
82
202854
2416
Der Prozess bei der
Entwicklung einer Animation
Entwicklung einer Animation
03:37
can act as a catalyst that allows researchers
83
205270
2657
kann als Katalysator dienen,
der es Forschern erlaubt,
der es Forschern erlaubt,
03:39
to crystalize and refine their own ideas.
84
207927
2951
ihre Ideen herauszuarbeiten
und zu verfeinern.
und zu verfeinern.
03:42
One researcher I worked with
85
210878
1784
Ich arbeitete mit einer Forscherin,
03:44
who works on the molecular mechanisms
86
212662
1776
die den molekularen Mechanismus
03:46
of neurodegenerative diseases
87
214438
1784
neurodegenerativer Krankheiten
untersuchte
untersuchte
03:48
came up with experiments that were related
88
216222
1978
und entwickelte Experimente,
03:50
directly to the animation that
she and I worked on together,
she and I worked on together,
89
218200
2983
die auf unseren gemeinsamen
Animationen beruhten.
Animationen beruhten.
03:53
and in this way, animation can
feed back into the research process.
feed back into the research process.
90
221183
4121
Auf diese Weise können Animationen
auf den Forschungsprozess rückwirken.
auf den Forschungsprozess rückwirken.
03:57
I believe that animation can change biology.
91
225304
2853
Ich glaube, dass Animation
die Biologie verändern kann.
die Biologie verändern kann.
Sie kann die Art verändern,
wie wir kommunizieren,
wie wir kommunizieren,
04:00
It can change the way that we
communicate with one another,
communicate with one another,
92
228157
2568
04:02
how we explore our data
93
230725
1623
wie wir Daten überprüfen
04:04
and how we teach our students.
94
232348
1327
und wie wir Wissen weitergeben.
04:05
But for that change to happen,
95
233675
1454
Aber damit dies geschieht,
04:07
we need more researchers creating animations,
96
235129
3157
brauchen wir mehr Forscher,
die mit Animationen arbeiten.
die mit Animationen arbeiten.
04:10
and toward that end, I brought together a team
97
238286
2255
Hierzu habe ich ein Team von Biologen,
04:12
of biologists, animators and programmers
98
240541
3137
Animatoren und Programmierern
zusammengestellt,
zusammengestellt,
04:15
to create a new, free, open-source software —
99
243678
3047
um eine neue, kostenlose
Open-Source-Software herzustellen.
Open-Source-Software herzustellen.
04:18
we call it Molecular Flipbook —
100
246725
1904
Wir nennen sie "Molecular Flipbook".
04:20
that's created just for biologists
101
248629
1896
Sie ist speziell für Biologen,
04:22
just to create molecular animations.
102
250525
3545
um Molekularanimationen zu entwickeln.
04:26
From our testing, we've found
that it only takes 15 minutes
that it only takes 15 minutes
103
254070
3712
Aus Tests wissen wir,
dass es nur 15 Minuten dauert,
dass es nur 15 Minuten dauert,
04:29
for a biologist who has never
touched animation software before
touched animation software before
104
257782
3268
bis ein Biologe, der noch nie
mit Animationssoftware gearbeitet hat,
mit Animationssoftware gearbeitet hat,
04:33
to create her first molecular animation
105
261050
2736
seine erste Molekularanimation von
04:35
of her own hypothesis.
106
263786
1522
seiner Hypothese entwickelt hat.
04:37
We're also building an online database
107
265308
2150
Wir erstellen auch eine Online-Datenbank,
04:39
where anyone can view, download and contribute
108
267458
2775
wo jeder Animationen anschauen,
herunterladen
herunterladen
04:42
their own animations.
109
270233
1616
oder die eigenen beisteuern kann.
04:43
We're really excited to announce
110
271849
1971
Wir freuen uns sehr mitteilen zu können,
04:45
that the beta version of the molecular animation
111
273820
2462
dass es die Betaversion des Toolkits
04:48
software toolkit will be available for download today.
112
276282
4208
der molekularen Animationssoftware
ab heute als Download gibt.
ab heute als Download gibt.
04:52
We are really excited to see
what biologists will create with it
what biologists will create with it
113
280490
2743
Wir sind sehr gespannt darauf,
was Biologen damit tun werden
was Biologen damit tun werden
04:55
and what new insights they're able to gain
114
283233
2056
und welche neuen Erkenntnisse
04:57
from finally being able to animate
115
285289
1481
sie letztendlich durch die Animation
04:58
their own model figures.
116
286770
1703
ihrer Modellabbildungen gewinnen.
05:00
Thank you.
117
288473
2240
Vielen Dank.
05:02
(Applause)
118
290713
3158
(Applaus)
ABOUT THE SPEAKER
Janet Iwasa - Molecular animatorWhy you should listen
While we know a lot about molecular processes, they can’t be observed directly, and scientists have to rely on simple, two-dimensional drawings to depict complex hypotheses. That is, they did until now. Janet Iwasa’s colorful and action-packed 3D animations bring scientific hypotheses to life, showing how we think molecules look, move and interact. Not only is molecular animation a powerful way to illustrate ideas and convey information to general audiences, it’s also a powerful tools for inspiring new research. However, 3D molecular animation using commercial software requires skill and time, so Iwasa has created a simpler 3D animation software tool for biologists, allowing researchers to intuitively and quickly model molecular hypotheses. In 2014, she launched the beta of her new free, open-source animation software, Molecular Flipbook, which allows biologists to create molecular animations of their own hypotheses in just 15 minutes.
More profile about the speakerJanet Iwasa | Speaker | TED.com