TED2014
Janet Iwasa: How animations can help scientists test a hypothesis
ג'נט איווסה: כיצד סרטונים מונפשים יכולים לעזור למדענים לבחון השערות
Filmed:
Readability: 5.1
900,546 views
הנפשת תלת מימד יכולה להחיות השערות מחקר של מדענים. הביולוגית המולקולרית (ועמיתת TED) ג'נט איווסה מציגה תוכנת קוד פתוח חדשה המעוצבת במיוחד עבור מדענים.
Double-click the English transcript below to play the video.
00:12
Take a look at this drawing.
0
710
1869
תסתכלו על האיור הזה.
00:14
Can you tell what it is?
1
2579
1604
אתם יכולים לומר מהו?
00:16
I'm a molecular biologist by training,
2
4183
2747
בהכשרתי אני ביולוגית מולקולרית,
00:18
and I've seen a lot of these kinds of drawings.
3
6930
2603
וראיתי איורים רבים מסוג זה.
00:21
They're usually referred to as a model figure,
4
9533
3092
לרוב מתייחסים אליהם כאל דגם תבניתי,
00:24
a drawing that shows how we think
5
12625
1734
איור שמראה כיצד אנו חושבים
00:26
a cellular or molecular process occurs.
6
14359
2664
שתהליך תאי או מולקולרי מתרחש.
00:29
This particular drawing is of a process
7
17023
2499
האיור הספציפי הזה הוא של תהליך
00:31
called clathrin-mediated endocytosis.
8
19522
4323
הנקרא בליעה תאית בתיווך חלבון קלאטרין.
00:35
It's a process by which a molecule can get
9
23845
2610
זהו הליך בו מולקולה יכולה להיכנס
00:38
from the outside of the cell to the inside
10
26455
2238
מחוץ לתא פנימה
00:40
by getting captured in a bubble or a vesicle
11
28693
2537
על ידי תפיסתה בבועה או בשלפוחית
00:43
that then gets internalized by the cell.
12
31230
2820
אשר לאחר מכן חודרת לתוך התא.
00:46
There's a problem with this drawing, though,
13
34050
1835
עם זאת, ישנה בעיה עם האיור הזה,
00:47
and it's mainly in what it doesn't show.
14
35885
2632
והעיקר הוא במה שהאיור לא מראה.
00:50
From lots of experiments,
15
38517
1465
ממחקרים רבים,
00:51
from lots of different scientists,
16
39982
1835
ממדענים רבים ושונים,
00:53
we know a lot about what these molecules look like,
17
41817
2996
אנו יודעים רבות כיצד המולקולות הללו נראות,
00:56
how they move around in the cell,
18
44813
1682
כיצד הן זזות בתוך התא,
00:58
and that this is all taking place
19
46495
1825
וכי כל הדבר הזה מתרחש
01:00
in an incredibly dynamic environment.
20
48320
2990
בתוך סביבה דינמית לאין שיעור.
01:03
So in collaboration with a clathrin
expert Tomas Kirchhausen,
expert Tomas Kirchhausen,
21
51310
3473
אז יחד עם מומחה לקלאטרין, תומאס קירקהאוזן,
01:06
we decided to create a new kind of model figure
22
54783
2319
החלטנו ליצור סוג חדש של דגם תבניתי
01:09
that showed all of that.
23
57102
2024
אשר מראה את כל זה.
01:11
So we start outside of the cell.
24
59126
1736
אז התחלנו מחוץ לתא.
01:12
Now we're looking inside.
25
60862
1648
עכשיו אנחנו מסתכלים פנימה.
01:14
Clathrin are these three-legged molecules
26
62510
2080
חלבוני קלאטרין הם
מולקולות בנות שלוש רגליים
מולקולות בנות שלוש רגליים
01:16
that can self-assemble into soccer-ball-like shapes.
27
64590
3288
אשר יכולות להתאגד לכדי
צורות הדומות לכדורגל.
צורות הדומות לכדורגל.
01:19
Through connections with a membrane,
28
67878
1697
דרך קישורים עם ממברנה,
01:21
clathrin is able to deform the membrane
29
69575
2167
חלבון הקלאטרין יכול לעוות את הממברנה
01:23
and form this sort of a cup
30
71742
1413
וליצור מעין סוג של כוס
01:25
that forms this sort of a bubble, or a vesicle,
31
73155
2307
אשר יוצר מעין בועה, או שלפוחית,
01:27
that's now capturing some of the proteins
32
75462
1784
אשר עתה לוכד חלק מהחלבונים
01:29
that were outside of the cell.
33
77246
1654
שהיו מחוץ לתא.
01:30
Proteins are coming in now that
basically pinch off this vesicle,
basically pinch off this vesicle,
34
78900
3498
חלבונים שנכנסים עתה,
למעשה נצבטים אל תוך השלפוחית הזו,
למעשה נצבטים אל תוך השלפוחית הזו,
01:34
making it separate from the rest of the membrane,
35
82398
2584
ובכך מפרידים אותה משאר הממברנה,
01:36
and now clathrin is basically done with its job,
36
84982
2392
ולמעשה עתה חלבון הקאטרין סיים את עבודתו.
01:39
and so proteins are coming in now —
37
87374
1238
כך שהחלבונים נכנסים עתה --
01:40
we've covered them yellow and orange —
38
88612
1946
ציפינו אותם בצהוב ובכתום --
01:42
that are responsible for taking
apart this clathrin cage.
apart this clathrin cage.
39
90558
2542
שאחראים לפרק את כלוב הקאטרין.
01:45
And so all of these proteins
can get basically recycled
can get basically recycled
40
93100
3282
כך שלמעשה כל החלבונים הללו יכולים
למעשה להיות ממוחזרים
למעשה להיות ממוחזרים
01:48
and used all over again.
41
96382
1536
ולהיות ברי שימוש שוב.
01:49
These processes are too small to be seen directly,
42
97918
3409
התהליכים הללו הם בקנה מידה קטן מדי
מכדי להיראות ישירות,
מכדי להיראות ישירות,
01:53
even with the best microscopes,
43
101327
1832
אפילו בעזרת המיקרוסקופים הטובים ביותר,
01:55
so animations like this provide a really powerful way
44
103159
2631
כך שהנפשות שכאלה מספקות דרך עוצמית באמת
01:57
of visualizing a hypothesis.
45
105790
3018
לחזות בהשערה.
02:00
Here's another illustration,
46
108808
1846
הנה עוד דוגמה,
02:02
and this is a drawing of how a researcher might think
47
110654
2736
וזהו איור המראה כיצד חוקר יכול לשער
02:05
that the HIV virus gets into and out of cells.
48
113390
3505
שווירוס ה-HIV נכנס ויוצא מהתאים.
02:08
And again, this is a vast oversimplification
49
116895
2519
ושוב, זוהי הפשטת יתר
02:11
and doesn't begin to show
50
119414
1744
ואינה מתחילה להראות
02:13
what we actually know about these processes.
51
121158
2482
מה שאנו למעשה יודעים על התהליכים הללו.
02:15
You might be surprised to know
52
123640
2215
אולי תהיו מופתעים לגלות
02:17
that these simple drawings are the only way
53
125855
2767
שהאיורים הפשוטים הללו הם הדרך היחידה
02:20
that most biologists visualize
their molecular hypotheses.
their molecular hypotheses.
54
128622
3832
שרוב הביולוגים חוזים
בהשערות המולקולריות שלהם.
בהשערות המולקולריות שלהם.
02:24
Why?
55
132454
1028
מדוע?
02:25
Because creating movies of processes
56
133482
1990
מכיוון שיצירת סרטים של תהליכים
02:27
as we think they actually occur is really hard.
57
135472
3014
כפי שאנו חושבים שהם
למעשה מתרחשים, היא מלאכה קשה.
למעשה מתרחשים, היא מלאכה קשה.
02:30
I spent months in Hollywood
learning 3D animation software,
learning 3D animation software,
58
138486
3633
ביליתי חודשים בהוליווד,
למדתי תוכנות להנפשת תלת מימד,
למדתי תוכנות להנפשת תלת מימד,
02:34
and I spend months on each animation,
59
142119
2281
וביליתי חודשים על כל הנפשה,
02:36
and that's just time that most
researchers can't afford.
researchers can't afford.
60
144400
3350
וזהו זמן שרוב החוקרים
לא יכולים להרשות לעצמם.
לא יכולים להרשות לעצמם.
02:39
The payoffs can be huge, though.
61
147750
2200
עם זאת, השכר יכול להיות עצום.
02:41
Molecular animations are unparalleled
62
149950
2384
להנפשות מולקולריות אין אח ורע
02:44
in their ability to convey a great deal of information
63
152334
3441
ביכולתן להעביר מידע רב
02:47
to broad audiences with extreme accuracy.
64
155775
3592
לקהל רחב, בדיוק רב.
02:51
And I'm working on a new project now
65
159367
1503
ואני עובדת על פרוייקט חדש עתה
02:52
called "The Science of HIV"
66
160870
1438
הנקרא "מדע ה-HIV"
02:54
where I'll be animating the entire life cycle
67
162308
2362
בו אני מנפישה את מחזור החיים השלם
02:56
of the HIV virus as accurately as possible
68
164670
3104
של ווירוס ה-HIV בצורה המדוייקת ביותר שאפשר
02:59
and all in molecular detail.
69
167774
1961
והכל בפירוט מולקולרי.
03:01
The animation will feature data
70
169735
2151
ההנפשות תכלולנה מידע
03:03
from thousands of researchers
collected over decades,
collected over decades,
71
171886
2976
מאלפי מחקרים, אשר נאסף לאורך העשורים,
03:06
data on what this virus looks like,
72
174862
3080
מידע על מראהו של הווירוס,
03:09
how it's able to infect cells in our body,
73
177942
3088
יכולתו לנגע תאים בגופנו,
03:13
and how therapeutics are
helping to combat infection.
helping to combat infection.
74
181030
3972
וכיצד תרופות עוזרות
להילחם בנגע.
להילחם בנגע.
03:17
Over the years, I found that animations
75
185002
2329
במהלך השנים, מצאתי שהנפשות
03:19
aren't just useful for communicating an idea,
76
187331
2819
אינן רק יעילות בהעברת רעיון,
03:22
but they're also really useful
77
190150
1496
אלא הן גם יעילות מאוד
03:23
for exploring a hypothesis.
78
191646
2312
בחקירת השערה.
03:25
Biologists for the most part are
still using a paper and pencil
still using a paper and pencil
79
193958
3194
ביולוגים, ברובם, עדיין משתמשים
בנייר ועפרון
בנייר ועפרון
03:29
to visualize the processes they study,
80
197152
2222
בכדי להמחיש את ההליך שהם חוקרים,
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
ועם המידע שיש לנו כעת, זה כבר
פשוט לא טוב מספיק.
פשוט לא טוב מספיק.
03:34
The process of creating an animation
82
202854
2416
תהליך יצירת ההנפשה
03:37
can act as a catalyst that allows researchers
83
205270
2657
יכול לשמש כזרז אשר מאפשר לחוקרים
03:39
to crystalize and refine their own ideas.
84
207927
2951
לחדד ולגבש את הרעיונות שלהם.
03:42
One researcher I worked with
85
210878
1784
חוקרת אחת עימה עבדתי
03:44
who works on the molecular mechanisms
86
212662
1776
אשר עובדת על מכניקה מולקולרית
03:46
of neurodegenerative diseases
87
214438
1784
של מחלות ניווניות
03:48
came up with experiments that were related
88
216222
1978
יצרה מחקרים אשר היו קשורים
03:50
directly to the animation that
she and I worked on together,
she and I worked on together,
89
218200
2983
ישירות להנפשות שהיא ואני עבדנו
עליהן יחדיו,
עליהן יחדיו,
03:53
and in this way, animation can
feed back into the research process.
feed back into the research process.
90
221183
4121
ובדרך זו, הנפשה יכולה
לתת משוב לתוך הליך המחקר.
לתת משוב לתוך הליך המחקר.
03:57
I believe that animation can change biology.
91
225304
2853
אני מאמינה שהנפשה
יכולה לשנות את הביולוגיה.
יכולה לשנות את הביולוגיה.
04:00
It can change the way that we
communicate with one another,
communicate with one another,
92
228157
2568
היא יכולה לשנות את הדרך
שבה אנו מתקשרים זה עם זה,
שבה אנו מתקשרים זה עם זה,
04:02
how we explore our data
93
230725
1623
הדרך בה אנו חוקרים את המידע שלנו
04:04
and how we teach our students.
94
232348
1327
ואיך אנו מלמדים את הסטודנטים שלנו.
04:05
But for that change to happen,
95
233675
1454
אך בכדי שהשינוי הזה יתרחש,
04:07
we need more researchers creating animations,
96
235129
3157
אנו זקוקים לחוקרים נוספים שייצרו הנפשות,
04:10
and toward that end, I brought together a team
97
238286
2255
ולשם מטרה זו, אני הקמתי קבוצה
04:12
of biologists, animators and programmers
98
240541
3137
של ביולוגים, מנפישים ומתכנתים
04:15
to create a new, free, open-source software —
99
243678
3047
בכדי ליצור תוכנת קוד פתוח חדשה, חינמית --
04:18
we call it Molecular Flipbook —
100
246725
1904
אנו קוראים לה Molecular Flipbook
(ספרון מתהפך מולקולרי)
(ספרון מתהפך מולקולרי)
04:20
that's created just for biologists
101
248629
1896
אשר נוצרה רק עבור ביולוגים
04:22
just to create molecular animations.
102
250525
3545
רק בשביל ליצור הנפשות מולקולריות.
04:26
From our testing, we've found
that it only takes 15 minutes
that it only takes 15 minutes
103
254070
3712
מהבדיקות שלנו, גילינו כי לוקח רק
15 דקות
15 דקות
04:29
for a biologist who has never
touched animation software before
touched animation software before
104
257782
3268
לביולוגית שמעולם לא נגעה בתוכנת הנפשה לפני כן
04:33
to create her first molecular animation
105
261050
2736
ליצור את ההנפשה המולקולרית הראשונה
04:35
of her own hypothesis.
106
263786
1522
של ההשערה שלה.
04:37
We're also building an online database
107
265308
2150
כמו כן, בנינו מאגר מידע ברשת
04:39
where anyone can view, download and contribute
108
267458
2775
בו כל אחד יכול לראות, להוריד ולתרום
04:42
their own animations.
109
270233
1616
את ההנפשות שלהם.
04:43
We're really excited to announce
110
271849
1971
אנחנו מתרגשים מאוד להכריז
04:45
that the beta version of the molecular animation
111
273820
2462
כי גירסת הבטא של ערכת
הכלים של תוכנת ההנפשה
הכלים של תוכנת ההנפשה
04:48
software toolkit will be available for download today.
112
276282
4208
המולקולרית תהיה זמינה להורדה היום.
04:52
We are really excited to see
what biologists will create with it
what biologists will create with it
113
280490
2743
אנחנו מאוד מתרגשים לראות
מה ביולוגים יוכלו ליצור איתה
מה ביולוגים יוכלו ליצור איתה
04:55
and what new insights they're able to gain
114
283233
2056
ואילו תובנות חדשות הם יוכלו להשיג
04:57
from finally being able to animate
115
285289
1481
בזכות היכולת להנפיש,
04:58
their own model figures.
116
286770
1703
את הדגמים התבניתיים שלהם.
05:00
Thank you.
117
288473
2240
תודה רבה.
05:02
(Applause)
118
290713
3158
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