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Janet Iwasa - Molecular animator


Why 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.
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Janet Iwasa | Speaker | TED.com
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.
- Molecular animator
Full bio

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00:12
Take a look at this drawingZeichnung.
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 molecularmolekular biologistBiologe by trainingAusbildung,
2
4183
2747
Ich bin ausgebildete Molekularbiologin
00:18
and I've seengesehen a lot of these kindsArten of drawingsZeichnungen.
3
6930
2603
und habe schon viele
solcher Zeichnungen gesehen.
00:21
They're usuallygewöhnlich referredverwiesen to as a modelModell- figureZahl,
4
9533
3092
Man nennt sie Modellabbildungen,
Zeichnungen, die zeigen,
00:24
a drawingZeichnung that showszeigt an how we think
5
12625
1734
wie wir uns einen Zell- bzw.
Molekularprozess vorstellen.
00:26
a cellularZellular or molecularmolekular processverarbeiten occurstritt ein.
6
14359
2664
00:29
This particularinsbesondere drawingZeichnung is of a processverarbeiten
7
17023
2499
Diese Zeichnung zeigt
den sogenannten Vorgang
00:31
callednamens clathrin-mediatedClathrin-vermittelten endocytosisEndozytose.
8
19522
4323
der Clathrin-vermittelten Endozytose.
00:35
It's a processverarbeiten by whichwelche a moleculeMolekül can get
9
23845
2610
Bei diesem Vorgang gelangt ein Molekül
00:38
from the outsidedraußen of the cellZelle to the insideinnen
10
26455
2238
von außen in eine Zelle,
indem es in einer Blase bzw.
einem Vesikel gefangen wird,
00:40
by gettingbekommen capturedgefangen in a bubbleBlase or a vesicleVesikel
11
28693
2537
00:43
that then getsbekommt internalizedverinnerlicht by the cellZelle.
12
31230
2820
die dann von der Zelle aufgenommen wird.
00:46
There's a problemProblem with this drawingZeichnung, thoughobwohl,
13
34050
1835
Das Hauptproblem an dieser Zeichnung
00:47
and it's mainlyhauptsächlich in what it doesn't showShow.
14
35885
2632
besteht darin, dass sie nicht alles zeigt.
00:50
From lots of experimentsExperimente,
15
38517
1465
Aus vielen Versuchen und von
00:51
from lots of differentanders scientistsWissenschaftler,
16
39982
1835
vielen verschiedenen Wissenschaftlern
00:53
we know a lot about what these moleculesMoleküle look like,
17
41817
2996
wissen wir viel über das
Aussehen dieser Moleküle,
00:56
how they moveBewegung around in the cellZelle,
18
44813
1682
wie sie sich in der Zelle bewegen,
00:58
and that this is all takingunter placeOrt
19
46495
1825
und dass sich alles
01:00
in an incrediblyunglaublich dynamicdynamisch environmentUmwelt.
20
48320
2990
in einer unglaublich
dynamischen Umgebung abspielt.
01:03
So in collaborationZusammenarbeit with a clathrinClathrin
expertExperte TomasTomas KirchhausenKirchhausen,
21
51310
3473
Zusammen mit dem Clathrin-Experten
Tomas Kirchhausen haben wir beschlossen,
01:06
we decidedbeschlossen to createerstellen a newneu kindArt of modelModell- figureZahl
22
54783
2319
eine neue Form der Modellabbildung
zu entwickeln,
01:09
that showedzeigte all of that.
23
57102
2024
die das alles darstellt.
01:11
So we startAnfang outsidedraußen of the cellZelle.
24
59126
1736
Wir beginnen außerhalb der Zelle.
01:12
Now we're looking insideinnen.
25
60862
1648
Jetzt sehen wir sie von innen.
01:14
ClathrinClathrin are these three-leggeddreibeinige moleculesMoleküle
26
62510
2080
Clathrine sind dreibeinige Moleküle,
01:16
that can self-assembleselbst zusammenbauen into soccer-ball-likeFußball-Kugel-wie shapesFormen.
27
64590
3288
die sich selbst in fußballähnliche
Formen angliedern können.
01:19
ThroughDurch connectionsVerbindungen with a membraneMembran,
28
67878
1697
Durch die Verbindungen zur Membran
01:21
clathrinClathrin is ablefähig to deformverformen the membraneMembran
29
69575
2167
kann ein Clathrin die Membran verformen.
01:23
and formbilden this sortSortieren of a cupTasse
30
71742
1413
So entsteht ein Körbchen,
01:25
that formsFormen this sortSortieren of a bubbleBlase, or a vesicleVesikel,
31
73155
2307
das dann zu einer Art Blase
oder Vesikel wird.
01:27
that's now capturingErfassung some of the proteinsProteine
32
75462
1784
Diese fängt nun einige der Proteine
01:29
that were outsidedraußen of the cellZelle.
33
77246
1654
außerhalb der Zelle ein.
01:30
ProteinsProteine are comingKommen in now that
basicallyGrundsätzlich gilt pinchPrise off this vesicleVesikel,
34
78900
3498
Die Proteine dringen nun ein und
klemmen im Grunde das Vesikel ab.
01:34
makingHerstellung it separategetrennte from the restsich ausruhen of the membraneMembran,
35
82398
2584
Dadurch wird es vom Rest
der Membran getrennt.
01:36
and now clathrinClathrin is basicallyGrundsätzlich gilt doneerledigt with its jobJob,
36
84982
2392
Das Clathrin hat nun an sich
seine Aufgabe getan.
01:39
and so proteinsProteine are comingKommen in now —
37
87374
1238
Nun kommen die Proteine,
01:40
we'vewir haben coveredbedeckt them yellowGelb and orangeOrange
38
88612
1946
in Gelb und Orange,
01:42
that are responsibleverantwortlich for takingunter
apartein Teil this clathrinClathrin cageKäfig.
39
90558
2542
die das Clathrin-Gehäuse zerlegen.
01:45
And so all of these proteinsProteine
can get basicallyGrundsätzlich gilt recycledRecycling
40
93100
3282
All diese Proteine können
nun im Grunde recycelt
01:48
and used all over again.
41
96382
1536
und wieder verwendet werden.
01:49
These processesProzesse are too smallklein to be seengesehen directlydirekt,
42
97918
3409
Diese Prozesse sind sogar
für das beste Mikroskop zu klein,
01:53
even with the bestBeste microscopesMikroskope,
43
101327
1832
um gesehen zu werden,
01:55
so animationsAnimationen like this providezu Verfügung stellen a really powerfulmächtig way
44
103159
2631
und darum sind diese Animationen
so überaus nützlich,
01:57
of visualizingVisualisierung von a hypothesisHypothese.
45
105790
3018
um Hypothesen zu veranschaulichen.
02:00
Here'sHier ist anotherein anderer illustrationIllustration,
46
108808
1846
Hier ist noch eine Darstellung.
02:02
and this is a drawingZeichnung of how a researcherForscher mightMacht think
47
110654
2736
Sie zeigt die Vorstellung
eines Forschers darüber,
02:05
that the HIVHIV virusVirus getsbekommt into and out of cellsZellen.
48
113390
3505
wie das HIV-Virus in und aus Zellen kommt.
02:08
And again, this is a vastriesig oversimplificationVereinfachung
49
116895
2519
Nochmal, dies ist eine
starke Vereinfachung
02:11
and doesn't beginStart to showShow
50
119414
1744
und zeigt nicht annähernd,
02:13
what we actuallytatsächlich know about these processesProzesse.
51
121158
2482
was wir alles über diese Prozesse wissen.
02:15
You mightMacht be surprisedüberrascht to know
52
123640
2215
Es mag Sie verwundern,
02:17
that these simpleeinfach drawingsZeichnungen are the only way
53
125855
2767
dass diese einfachen Zeichnungen
für die meisten Biologen
02:20
that mostdie meisten biologistsBiologen visualizevisualisieren
theirihr molecularmolekular hypothesesHypothesen.
54
128622
3832
der einzige Weg sind, ihre molekularen
Hypothesen zu veranschaulichen.
02:24
Why?
55
132454
1028
Warum?
02:25
Because creatingErstellen moviesFilme of processesProzesse
56
133482
1990
Weil es wirklich sehr schwer ist,
02:27
as we think they actuallytatsächlich occurauftreten is really hardhart.
57
135472
3014
über hypothetische Prozesse
einen Film zu machen.
02:30
I spentverbraucht monthsMonate in HollywoodHollywood
learningLernen 3D animationAnimation softwareSoftware,
58
138486
3633
Ich war monatelang in Hollywood,
um 3D-Animationssoftware zu erlernen.
02:34
and I spendverbringen monthsMonate on eachjede einzelne animationAnimation,
59
142119
2281
Ich brauchte Monate für jede Animation.
02:36
and that's just time that mostdie meisten
researchersForscher can't affordgewähren.
60
144400
3350
Diese Zeit haben die meisten
Forscher einfach nicht.
02:39
The payoffsAuszahlungen can be hugeenorm, thoughobwohl.
61
147750
2200
Die Mühe lohnt sich jedoch enorm.
02:41
MolecularMolekulare animationsAnimationen are unparalleledunvergleichlich
62
149950
2384
Molekulare Animationen sind einmalig,
02:44
in theirihr abilityFähigkeit to conveyvermitteln a great dealDeal of informationInformation
63
152334
3441
wenn es darum geht,
große Mengen an Informationen
02:47
to broadbreit audiencesPublikum with extremeextrem accuracyGenauigkeit.
64
155775
3592
an ein breites Publikum in
sehr genauer Weise zu übermitteln.
02:51
And I'm workingArbeiten on a newneu projectProjekt now
65
159367
1503
Mein neues Projekt im Moment
02:52
callednamens "The ScienceWissenschaft of HIVHIV"
66
160870
1438
heißt "The Science of HIV"
[HIV-Wissenschaft].
02:54
where I'll be animatingAnimieren von the entireganz life cycleZyklus
67
162308
2362
Meine Animation soll dabei
so genau wie möglich
02:56
of the HIVHIV virusVirus as accuratelygenau as possiblemöglich
68
164670
3104
den gesamten Lebenszyklus des HIV-Virus
bis ins kleinste Molekül zeigen.
02:59
and all in molecularmolekular detailDetail.
69
167774
1961
03:01
The animationAnimation will featureFeature dataDaten
70
169735
2151
Die Animation wird Fakten darstellen,
03:03
from thousandsTausende of researchersForscher
collectedgesammelt over decadesJahrzehnte,
71
171886
2976
die Tausende von Forschern
über Jahrzehnte gesammelt haben,
03:06
dataDaten on what this virusVirus lookssieht aus like,
72
174862
3080
z. B. Informationen über
das Aussehen des Virus,
03:09
how it's ablefähig to infectinfizieren cellsZellen in our bodyKörper,
73
177942
3088
wie es die Zellen unseres
Körpers infizieren kann
03:13
and how therapeuticsTherapeutika are
helpingPortion to combatKampf infectionInfektion.
74
181030
3972
und wie Medikamente bei der
Bekämpfung der Infektion helfen.
03:17
Over the yearsJahre, I foundgefunden that animationsAnimationen
75
185002
2329
Im Laufe der Jahre
habe ich herausgefunden,
03:19
aren'tsind nicht just usefulsinnvoll for communicatingkommunizierend an ideaIdee,
76
187331
2819
dass Animationen nicht nur nützlich sind,
03:22
but they're alsoebenfalls really usefulsinnvoll
77
190150
1496
um eine Idee zu übermitteln,
03:23
for exploringErkundung a hypothesisHypothese.
78
191646
2312
sondern auch um Hypothesen zu überprüfen.
03:25
BiologistsBiologen for the mostdie meisten partTeil are
still usingmit a paperPapier- and pencilBleistift
79
193958
3194
Biologen nutzen meist
immer noch Papier und Bleistift,
03:29
to visualizevisualisieren the processesProzesse they studyStudie,
80
197152
2222
um ihre Vorgänge zu veranschaulichen.
03:31
and with the dataDaten we have now,
that's just not good enoughgenug anymorenicht mehr.
81
199374
3480
Mit den Daten, die wir heute haben,
reicht das aber nicht mehr.
03:34
The processverarbeiten of creatingErstellen an animationAnimation
82
202854
2416
Der Prozess bei der
Entwicklung einer Animation
03:37
can actHandlung as a catalystKatalysator that allowserlaubt researchersForscher
83
205270
2657
kann als Katalysator dienen,
der es Forschern erlaubt,
03:39
to crystalizekristallisieren and refineverfeinern theirihr ownbesitzen ideasIdeen.
84
207927
2951
ihre Ideen herauszuarbeiten
und zu verfeinern.
03:42
One researcherForscher I workedhat funktioniert with
85
210878
1784
Ich arbeitete mit einer Forscherin,
03:44
who worksWerke on the molecularmolekular mechanismsMechanismen
86
212662
1776
die den molekularen Mechanismus
03:46
of neurodegenerativeneurodegenerative diseasesKrankheiten
87
214438
1784
neurodegenerativer Krankheiten
untersuchte
03:48
camekam up with experimentsExperimente that were relatedverwandte
88
216222
1978
und entwickelte Experimente,
03:50
directlydirekt to the animationAnimation that
she and I workedhat funktioniert on togetherzusammen,
89
218200
2983
die auf unseren gemeinsamen
Animationen beruhten.
03:53
and in this way, animationAnimation can
feedFutter back into the researchForschung processverarbeiten.
90
221183
4121
Auf diese Weise können Animationen
auf den Forschungsprozess rückwirken.
03:57
I believe that animationAnimation can changeVeränderung biologyBiologie.
91
225304
2853
Ich glaube, dass Animation
die Biologie verändern kann.
Sie kann die Art verändern,
wie wir kommunizieren,
04:00
It can changeVeränderung the way that we
communicatekommunizieren with one anotherein anderer,
92
228157
2568
04:02
how we exploreerforschen our dataDaten
93
230725
1623
wie wir Daten überprüfen
04:04
and how we teachlehren our studentsStudenten.
94
232348
1327
und wie wir Wissen weitergeben.
04:05
But for that changeVeränderung to happengeschehen,
95
233675
1454
Aber damit dies geschieht,
04:07
we need more researchersForscher creatingErstellen animationsAnimationen,
96
235129
3157
brauchen wir mehr Forscher,
die mit Animationen arbeiten.
04:10
and towardzu that endEnde, I broughtgebracht togetherzusammen a teamMannschaft
97
238286
2255
Hierzu habe ich ein Team von Biologen,
04:12
of biologistsBiologen, animatorsAnimatoren and programmersProgrammierer
98
240541
3137
Animatoren und Programmierern
zusammengestellt,
04:15
to createerstellen a newneu, freefrei, open-sourceOpen Source softwareSoftware
99
243678
3047
um eine neue, kostenlose
Open-Source-Software herzustellen.
04:18
we call it MolecularMolekulare FlipbookDaumenkino
100
246725
1904
Wir nennen sie "Molecular Flipbook".
04:20
that's createderstellt just for biologistsBiologen
101
248629
1896
Sie ist speziell für Biologen,
04:22
just to createerstellen molecularmolekular animationsAnimationen.
102
250525
3545
um Molekularanimationen zu entwickeln.
04:26
From our testingtesten, we'vewir haben foundgefunden
that it only takes 15 minutesProtokoll
103
254070
3712
Aus Tests wissen wir,
dass es nur 15 Minuten dauert,
04:29
for a biologistBiologe who has never
touchedberührt animationAnimation softwareSoftware before
104
257782
3268
bis ein Biologe, der noch nie
mit Animationssoftware gearbeitet hat,
04:33
to createerstellen her first molecularmolekular animationAnimation
105
261050
2736
seine erste Molekularanimation von
04:35
of her ownbesitzen hypothesisHypothese.
106
263786
1522
seiner Hypothese entwickelt hat.
04:37
We're alsoebenfalls buildingGebäude an onlineonline databaseDatenbank
107
265308
2150
Wir erstellen auch eine Online-Datenbank,
04:39
where anyonejemand can viewAussicht, downloadherunterladen and contributebeitragen
108
267458
2775
wo jeder Animationen anschauen,
herunterladen
04:42
theirihr ownbesitzen animationsAnimationen.
109
270233
1616
oder die eigenen beisteuern kann.
04:43
We're really excitedaufgeregt to announceankündigen
110
271849
1971
Wir freuen uns sehr mitteilen zu können,
04:45
that the betaBeta versionVersion of the molecularmolekular animationAnimation
111
273820
2462
dass es die Betaversion des Toolkits
04:48
softwareSoftware toolkitToolkit will be availableverfügbar for downloadherunterladen todayheute.
112
276282
4208
der molekularen Animationssoftware
ab heute als Download gibt.
04:52
We are really excitedaufgeregt to see
what biologistsBiologen will createerstellen with it
113
280490
2743
Wir sind sehr gespannt darauf,
was Biologen damit tun werden
04:55
and what newneu insightsEinblicke they're ablefähig to gaingewinnen
114
283233
2056
und welche neuen Erkenntnisse
04:57
from finallyendlich beingSein ablefähig to animateanimieren
115
285289
1481
sie letztendlich durch die Animation
04:58
theirihr ownbesitzen modelModell- figuresZahlen.
116
286770
1703
ihrer Modellabbildungen gewinnen.
05:00
Thank you.
117
288473
2240
Vielen Dank.
05:02
(ApplauseApplaus)
118
290713
3158
(Applaus)
Translated by Dewi Häuser
Reviewed by Johanna Pichler

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Janet Iwasa - Molecular animator


Why 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.
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