چگونه پویانمایی می تواند به دانشمندان در آزمودن فرضیاتشان کمک کند

به این نقاشی نگاه کنید. می تونید بگید چیه؟ من دانش آموخته زیست شناسی مولکولی هستم، و یه عالمه از این نقاشی ها دیده ام. معمولاً به اینها میگویند تصویر شماتیک، یه نقاشی که نشان میده چه برداشتی از یه فرآیند سلولی یا مولکولی داریم. این نقاشی خاص مربوط به فرآیندی به نام درون‌رانی (اندوسیتوز) با واسطه کلاترین است. از طریق این فرآیند یک مولکول میتونه از خارج سلول به داخل سلول بره به این طریق که توسط یک حبابچه یا ریزکیسه (وزیکول) گرفته شده و بعد توسط سلول به داخل کشیده میشه. البته این نقاشی یک مشکل داره، و بیشتر آن چیزی است که نمی توان نشان داد. آزمایش های زیادی توسط دانشمندان مختلف انجام شده، که در نتیجه آنها ما اطلاعات زیادی درباره شکل این مولکولها، نحوه حرکت آنها در اطراف سلول، و این نکته داریم که همه این اتفاقات در یک محیط فوق العاده پویا رخ میدهد.
من با همکاری توماس کرچ هاوزن، متخصص زیست شناسی سلولی، تصمیم گرفتیم تصویر شماتیک جدیدی از کلاترین درست کنیم که همه این چیزها را نشان دهد. پس، از خارج سلول شروع می کنیم. حالا به داخل نگاه می کنیم. کلاترین ها مولکولهای سه پایه هستند که خودشان با هم ترکیب شده به شکل توپ فوتبال در می آیند. کلاترین با اتصال به غشا، شکل غشا را تغییر میده و آن را به شکل فنجانی در میاره که یک حبابچه یا وزیکول را تشکیل میدهد، که برخی پروتئین ها را که خارج سلول بودند به دام می اندازد. حالا پروتئین هایی می آیند که این وزیکول را به طور کامل سوا کرده، از بقیه غشا جدا می کنند، و حالا کلاترین کار خود را به طور کامل انجام داده، و در نتیجه اکنون پروتئین هایی به داخل می آیند-- آنها را با رنگ زرد و نارنجی پوشانده ایم-- که مسئول جدا کردن اجزای این قفس کلاترین هستند. و به این ترتیب همه این پروتئین ها به طور کامل قابل بازیافت و استفاده مجدد هستند.
این فرآیندها بیش از آن کوچک هستند که با دید مستقیم، و حتی با بهترین میکروسکوپها مشاهده شوند، در نتیجه انیمیشن هایی مانند این، روش بسیار خوبی برای نشان دادن یک فرضیه هستند.
این هم یک تصویر دیگر و در این شکل یک محقق میتونه تصور کنه ویروس اچ آی وی به داخل یا خارج سلولها میره. و دوباره، این شکل به شدت ساده شده و چیزهایی را که در واقع درباره این فرآیندها می دانیم از اول شروع نمی کنه.
ممکنه تعجب کنید که این شکلهای ساده تنها راهی هستند که بیشتر زیست شناس ها می توننفرضیه های مولکولی خود را نشان دهند. چرا؟ چون خلق فیلم از فرآیندها آن طور که فکر می کنیم واقعاً اتفاق می افتند، خیلی سخته. چند ماه در هالیوود مشغول یادگیرینرم افزار پویانمایی (انیمیشن) سه بعدی بودم، و روی هر انیمیشن چند ماه کار کردم، و بیشتر محققین برای این طور کارها وقت ندارند. در حالی که حاصل این کار می تونه قابل توجه باشه. انیمیشن مولکولی از نظر توانایی نشان دادن حجم زیادی از اطلاعات با دقت بالا و برای طیف وسیعی از مخاطبین، بی نظیر است. و در حال حاضر روی پروژه جدیدی به نام "دانش اچ آی وی" کار می کنم که کل چرخه زندگی اچ آی وی را با بیشترین دقت ممکن و با همه جزئیات مولکولی آن به شکل انیمیشن خواهم ساخت. این انیمیشن شامل داده های هزاران پژوهشگر است که طی دهه ها جمع آوری شده، داده هایی درباره شکل این ویروس، نحوه آلوده ساختن سلول های بدن ما، و نحوه اثر داروها در مقابل عفونت.
طی سالها، دریافتم که انیمیشن تنها به درد تبادل اطلاعات نمی خورد، بلکه در واقع برای تحلیل یک فرضیه هم خوب است. زیست شناسان اکثرا برای تصور فرآیندهای موردمطالعه بیشتر از قلم و کاغذ استفاده می کنند، و در حال حاضر این روش پاسخگوی حجم بالای داده های ما نیست. فرآیند خلق یک انیمیشن می تونه مثل یک کاتالیزور عمل کنه که به محققین اجازه میده ایده های خود را شفاف و ملموس کنند. همکار پژوهشگر من که روی مکانیسمهای مولکولی بیماریهای تحلیل برنده اعصاب کار می کنه آزمایشهایی در ارتباط مستقیم با یک انیمیشن انجام می داد که با هم روی آن کار کرده بودیم، و به این ترتیب، انیمیشن می تونه به فرآیند تحقیق کمک کنه.
من معتقدم انیمیشن می تونه زیست شناسی را متحول کنه. می تونه نحوه ارتباط ما با یکدیگر، نحوه تحلیل داده ها و نحوه آموزش دانشجویان ما را تغییر بده. ولی برای چنین تغییری، لازم است محققین بیشتری انیمیشن بسازند، و من به این منظور، تیمی تشکیل دادم از چند زیست شناس، انیماتور و برنامه نویس تا یک نرم افزار متن باز (با کدهای قابل تغییر)جدید و رایگان درست کنیم-- نام آن فلیپ بوک مولکولی است-- که فقط برای زیست شناسان طراحی شده فقط برای خلق انیمیشن مولکولی. آزمایش ما نشان داده فقط 15 دقیقه زمان می برد تا یک زیست شناس که قبلاً به هیچ نرم افزار انیمیشنی دست نزده اولین انیمیشن مولکولی خود را درباره فرضیه خود درست کند. ما همچنین در حال ایجاد پایگاه داده آنلاینی هستیم که هر کس می تونه انیمیشن ببینه، دانلود و یا آپلود کند. برای ما واقعاً هیجان انگیزه که اعلام کنیم نسخه بتای نرم افزار انیمیشن مولکولی امروز برای دانلود آماده می شه. مشاهده آنچه زیست شناسان با آن خلق می کنند و بینش تازه ای که دست آورد اون هست واقعاً هیجان انگیزه. از اینکه بالاخره قادر به ساختن انیمیشنی از شکل های شماتیک خود هستند.
متشکرم.
(تشویق حاضرین)