Joachim Frank(哥倫比亞大學)

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介紹/結尾部分(00:01):
歡迎來到Cryo-Talk118宝金博由熱費希爾科學有你的主人之間的對話，伊娃Amsen以及低溫電子顯微鏡領域的專家。

伊娃Amsen (00:14):
今天的Cryo-Talk節目，我們的搭檔是約阿希姆·弗蘭克生物化學和分子生物物理及生物科學教授哥倫比亞大學．當我們討論他的諾貝爾獎贏得發現。

約阿希姆·弗蘭克(00:28):
這是一個非常瞬間的一瞥，它可以用於圖像處理。

伊娃Amsen (00:36):
他的第二職業是小說作家。

約阿希姆·弗蘭克(00:38):
哦，這是一本關於科學家的小說。

伊娃Amsen (00:42):
為什麼他喜歡住在裏麵伯克郡的．

約阿希姆·弗蘭克(00:45):
他們是非常有趣的人，來自科學和藝術的各個領域。

伊娃Amsen (00:50):
經常使用你的周邊視覺的重要性。

約阿希姆·弗蘭克(00:54):
你，你隻是不知道什麼機會來了。

伊娃Amsen (00:59):
這一集《Cryo-Talk》的全部內容。

伊娃Amsen (01:06):
你好,我是伊娃Amsen今天我和一位生物物理學家在一起約阿希姆·弗蘭克哥倫比亞大學教授，2017年諾貝爾化學獎得主，因其在低溫電子顯微鏡的早期發展方麵的工作。我們稍後會更多地討論這個，但首先弗蘭克博士，你今天好嗎?

約阿希姆·弗蘭克(01:26):
好吧。好吧。謝謝。非常感謝你們邀請我。

伊娃Amsen (01:29):
我們很高興能在播客上見到你。你能告訴我們你目前在做什麼或者你的團隊目前在做什麼嗎?

約阿希姆·弗蘭克(01:38):
嗯，我們有很多時間解決的低溫電子顯微鏡項目，這次我們正在研究的是ueu核翻譯，不同的步驟和ueu核翻譯，之前我們研究的是uue -coli, ueu核翻譯。這是一個重大的轉變。

伊娃Amsen (02:08):
是的。想要弄清楚它背後的機製聽起來真的很有趣。正如我所提到的，你在幾年前獲得了諾貝爾獎因為你在多年前在低溫電子顯微鏡的早期發展中所做的工作，那是在，前低溫電子顯微鏡時代。你能告訴我們這和現在人們所說的低溫電磁有什麼聯係嗎?

約阿希姆·弗蘭克(02:37):
這是一個非常有趣和令人興奮的開拓時期當我們不得不在沒有，一個非常好的支撐分子的方法的情況下湊合。所以我們用了陰性染色法，陰性染色法並不是保存3a結構的好方法。所以，從那個角度來說，這是一個巨大的挑戰。盡管如此，我們還是完成了任務。我認為使用負著色的技巧是你選擇的部分可以被著色完全覆蓋，這樣你至少可以保留整個結構，即使它是扭曲的，它總是扭曲的，它總是在D方向上塌陷。

伊娃Amsen (03:48):
所以這是，這是，這是，這是，現在對你來說比過去更容易想象。

約阿希姆·弗蘭克(03:53):
是的,當然。所以這個，這個，這實際上是一個主要的挑戰，在單個粒子的整個概念中因為它們不是，分子不是坐在一起的或者它們不能它們不能正常地完全著色。所以每個分子都是單獨染色的，每個分子都有自己的染色方式，所以有很多的可變性，這實際上很有趣因為這種可變性從多元統計的角度來看是很有趣的。所以有可能，當我們發展多元統計分析的時候，那是1980年，1981年，第一個，第一個真正非常重要的東西當我們觀察染色中的分子時，在染色的外圍分布有很大的可變性。所以，你得到，你得到一些分子在一邊，隻有你知道，在水坑的一半，其他的是，完全浸沒在水裏。這是異質性的一個非常有趣的方麵。

伊娃Amsen (05:48):
是的。是的。所以，而且，而且，你，你的工作從那個時候開始，我想，就像能夠，平均圖像，得到一個更清晰的圖像。我總結得有道理嗎?

約阿希姆·弗蘭克(06:01):
好的，二維的證明，關於，關於，得到增強的二維信息的證明，是這個概念的第一個證明。我的意思是，證明就是要成功對齊圖像。是的，這基本上是第一件事。我們可以得到更清晰的信息，但下一步是，這是一個真正的裏程碑能夠區分具有不同外觀的分子。然後，你就得到了非常清晰的子集圖像，這是一個很大的突破。我認為，你知道，就整個方法的可信度而言，這真的起到了很大的作用。是的。這發生在1981年。

伊娃Amsen (07:08):
是的。我的意思是，如果你想一下人們現在在看什麼，它通常是關於區分，最微小的差異，所以有很多信息在裏麵。在你的職業生涯中，你曾在德國和美國工作過。你能快速介紹一下這個過程嗎?

約阿希姆·弗蘭克(07:32):
這是一段非常漫長的旅程。我是我是第一個弗萊堡大學拿到了我的福特文憑所以他們，學士和，我主修物理。然後我去了慕尼黑，在一個聽不清的研究所讀了一個碩士學位，在那裏我做了一個研究電子在液體黃金上的反向散射的項目。所以這是一個非常大的實驗挑戰，因為你必須，如果你能想到的話，你必須在真空中保持黃金在一個熔化的溫度，同時你也要測量電子的反向散射。這是一個不可思議的實驗挑戰。然後，這讓我認識了電子在這個過程中，我不得不，製造了一個小型電子槍，這在某種程度上引導了我的方向，而且我的導師金德博士是與生物相關的電子顯微鏡的先驅之一，他，他在1943年發現了蝴蝶翅膀上鱗片的圖案。通過幹涉效果產生顏色，所以，他有一個儀器，一個舊的電子顯微鏡在他的辦公室看起來像彼得的，彼得的，登月，你知道，兒童讀物。它是，它是水平安裝的，稍微向你的觀察者靠近。所以屏幕，屏幕在你麵前，而陰極在，在最遠處。

伊娃Amsen(十12):
它有多大?

約阿希姆·弗蘭克(15):
嗯，它不是，你知道，正常的柱子大小，但是，但是，它是，它是，你知道，稍微向上水平麵對著你。所以，因為我想留在慕尼黑，我，我，我必須，我必須找到一個我可以，可以做電子顯微鏡的地方，所以，這就是為什麼我，我結束了霍珀，嗯，霍珀。雖然霍珀有一個結構研究所，但他是一個x射線晶體學家，他發現了對電子顯微鏡的興趣。所以他把x射線晶體學的所有不同概念都應用到了電子顯微鏡中。所以，我做了很多工作，他當時做了很多理論工作。它看起來非常非常深奧，如果你仔細看的話，它非常非常深奧。他有非常遠大的理想，但是，但是在當時，這些理想並沒有實現。其中許多在當時無法實現。這就是我花時間的方式，這就是我開始研究圖像處理的地方。我做了第一個顯微圖像處理發現可以使用相關函數來得到圖像的對齊發現了各種各樣的定理我研究了統計光學並將其中的一些定理應用到圖像處理中。 And so that was really the beginning. And then 1970, I, I got the, I got a PhD and in the process I, I got a nomination for a Harkness fellowship that brought me to the United States for two years, and I could select any labs that I wanted to go to. And so I wound up at the噴氣推進實驗室然後我去了鮑勃·格拉斯的實驗室加州大學伯克利分校然後在康奈爾大學．在JPL噴氣推進實驗室有一段非常有趣的時光，因為當時他們擁有世界上最先進的圖像處理設備。嗯，所以你知道，我，我可以做掃描，也可以用電腦重新製作圖像，你知道，這是沒有人能做的，你知道，我們，我們，我們，我們做過重複打印字符，在那之前。

伊娃Amsen (42):
哇。是的。那一定，那一定是非常有趣的，在一個真正處於科技前沿的地方。

約阿希姆·弗蘭克(十三50):
是的。是的。我，我用，我用圖像處理係統VIKOR不是，我，我沒有，它沒有，它沒有使用它，而是，我把它作為一個基礎設施，來移植我的程序。所以，所以我有一個完整的基礎設施，你知道，做西裝或做循環，和類似的事情。所以我把我的程序連接起來，這是一種非常非常先進的使用軟件的方式。後來，我把我在軟件開發中發現的這些想法，應用到蜘蛛．

伊娃Amsen (40):
在你的研究或職業生涯中，是否有過這樣一個時刻，事情發生了令人驚訝的轉折?

約阿希姆·弗蘭克(48):
永遠,永遠,是的。是的。我告訴過你，我是如何用電子和電子顯微鏡檢查它的，你知道，我和霍珀一起去的，隻是因為，因為我想留在慕尼黑因為我認為那是一個有趣的，適合的地方。後來，你知道，有一個關於多種統計分析的故事，我們如何開發這個完全是一個意外。你知道，它是由某人在呼氣樣本分析中發現的。因為多種統計分析已經被使用了很長一段時間，ufor，用於這種，ufor，用於標本，醫學標本。所以，他們有一種瞬間的感覺這可以用在圖像處理中。這非常令人興奮。

伊娃Amsen (16:05):
是的。事情的結局很有趣，就像你因為一個原因做了一個選擇，而這個選擇最終完全決定了你的職業生涯。

約阿希姆·弗蘭克(16:15):
正確的。這就是為什麼，你知道，那裏有很多，我，我從學生那裏得到了很多問題。你有什麼特別的東西想要傳達給我們嗎?你知道，一個人怎樣才能成功?然後，我，我說周邊視覺，你知道，保持周邊視覺開放。不要隻是遵循某一個特定的計劃，因為你不知道會有什麼機會出現，所以你必須睜大眼睛，睜大眼睛。

伊娃Amsen (16:53):
是的，那絕對是真的。如果我們再回到Cryo-EM上，有沒有什麼是你對這個領域目前的發展感到非常興奮的呢?

約阿希姆·弗蘭克(17:08):
你知道，事實是，我們現在來了，得到了一些東西，兩埃的範圍，如果我們做得對，如果樣本表現正確那是非常令人興奮的因為低溫電子顯微鏡真的可以為藥物開發做出貢獻等等。這是正確的方向。我不知道單位是1埃的目的是什麼。我的意思是，它變得越來越深奧。最近，我對低溫技術非常感興趣，對我為之貢獻的時間分辨技術非常感興趣。我認為它很可能會成為主流，當，當儀器的種類，是普遍可用的。所以我自己在努力，在這個方麵，我和一家公司合作，讓它成為現實。你知道，我們試圖進入，我們試圖進入一個價格範圍，你知道，有競爭力。

伊娃Amsen(福音18:36):
是的,是的,是的。這絕對是令人興奮的時刻，我猜人們將能夠在更多的應用中使用它。是的。

約阿希姆·弗蘭克(18:45):
但是，我所參與的另一個發展是，映射確認空間和狀態空間的映射以及映射分子的自由能分布圖。這是，這是低溫電子顯微鏡的一個非常迷人的方麵因為你得到了如此大的分子樣本。隻要你想，你可以拿到幾百萬。是的。然後深入的數據分析和機器學習可以，可以給你一個確認可變性的感覺，然後你可以分析它來得到自由能源的情況。從那裏，你真的，你可以探索分子的功能性運動。

伊娃Amsen (20:00):
是的。哇。這，這，這聽起來就像，回想我自己學習化學和生物化學的日子，這似乎是完全不可能的。

約阿希姆·弗蘭克(20:11):
是的，我有我的意思是，如果，如果你想，想讓我用幾個詞來說明這個嗎?我最喜歡的例子是，如果你，我發現了一張來自中國某地的圖片。在那裏，有一萬匹馬，奔騰著穿過一片風景。當然，有一個人，看不見這幅圖中的10000人，隻是這麼亂，但你可以看到他們進入地平線。然後，想象一下你有一個遊客站在某個地方，然後它就會拍照。你知道，這需要很多照片，事實上，你有很多人站在那裏，他們都從自己的方向拍照。接下來的挑戰是你回到家，你試著把這些圖片分類，它們都在飛舞。所以，你可以，你應該能夠得到每一張，每一張馬的圖片，總是有一張之前和之後的，任何其他的馬。好的。所以你可以把它們按Gallop的順序排列。 And then, so you can, you can actually extract from there an entire sequence, the, the entire work cycle of, of Gallop from, from all these horses. So that’s, that’s really what we can do. If, if we have some, you know, confirmational movement of molecules, which are multidimensional, and then you can, you can order them, you can order them in, in the different dimensions and then can in the end get, get information about work cycles and so forth.

伊娃Amsen(二二12):
哇。這聽起來不可思議。我們談了一些你對這個領域未來的看法，那你自己呢?你對未來幾年有什麼計劃嗎?

約阿希姆·弗蘭克(22:28):
嗯，我，我，我非常，幸運地得到了，得到了另一大筆資助。所以我，我將，我將能夠，實現我的許多夢想，你知道，就時間結果而言，在接下來的四年裏，Cryo-EM等。這大概是我退休後的裏程碑吧。

伊娃Amsen (23:02):
你退休前的一個大項目是，我知道你也是一個小說家，你能談談這個嗎?

約阿希姆·弗蘭克(箴言):
嗯，我已經涉足小說寫作很長一段時間了。我非常興奮，當我發現我真的可以把英語作為第二語言來寫，用一種可以被識別的方式。而且，你知道，我，我可能能夠發表短篇小說等等。然後我寫了很多小說，其中一本已經在2019年出版了。現在已經可以使用了。它是,它就是河畔Zee但它，但它真的是我，我很久以前寫的，而且必須經常重寫。讀起來很有趣。我認為這是一本關於一個科學家的小說，當然，它和我沒有太多的相似之處，但是它受益於，受益於我所擁有的，關於科學是如何，科學的領導者是如何工作的，是什麼讓他們興奮等等的全部知識。

伊娃Amsen (24:34):
是的。你開始寫作是為了分散你對研究的注意力，還是你認為寫小說和思考科學在某種程度上使用了同樣的創造力?

約阿希姆·弗蘭克(24:48):
是的，我想是的。我想是的。但與此同時，我，我，我將無法將我的，我的整個生命局限於，科學。這是不可能的。我，我真的需要，我需要這個，我不會稱之為分心。這是對我整個存在的一種讚美。

伊娃Amsen (25:18):
你能跟我們說說你身後的那幅畫嗎現在我們能看到它了?

約阿希姆·弗蘭克(25:23):
哦,對了。這是這是一幅拚貼畫看起來像一隻蝴蝶這是我的，這是我女兒在上高中時送給她的禮物，這是其中一個項目，她做了非常漂亮的東西。她，她，她開始，她開始畫令人驚歎的東西，當她很小的時候，當她大概8歲或10歲的時候，美麗的，美麗的東西。我有很多這樣的收藏。到了高中，它變得更加複雜。然後我，我，我一直以為她，她會，她會進入藝術領域，但是，但是她沒有，她進入了語言學。現在她在編程學院學習。所以她在，她在一個地方，為代碼開發開發課程。

伊娃Amsen(無力):
是的。所以你總是鼓勵你的孩子要有創造力。

約阿希姆·弗蘭克(26:47):
哦，是的，是的，是的。那是因為對我來說，對我來說，這是我每天生活的本質。我，我真的，我喜歡看東西。我喜歡拍照，並把它們放在不同的環境中。我喜歡圖像和文本的並置。這非常，你知道，你，你，基本上有三種方法來探索這個。一個是，圖像是文本的插圖。另一個是文字是圖像的圖例。第三個是，你故意把兩個完全不相關的圖像和文本放在一起，然後你，你，你，你會發現，在，在，在，在，在，在，在，在，在，在，在，那個人，那個人看它，你立即開始得到一個新的完形從這個。你，你，你他們立刻被認為有某種聯係，這種關係是在你的大腦中形成的。這種，這種，這種探索對我來說是非常令人興奮的。

伊娃Amsen (28:23):
是的。我想，人們不傾向於認為科學是創造性的，但當然，它與圖像尤其是成像工作密切相關，所以。我現在有幾個簡短的問題要問你們，都是速戰速決的問題，如果你們想要花更長的時間來回答其中一個問題，你們可以先問一下，你們在哥倫比亞大學，當然，哥倫比亞大學位於紐約市中部，但是你個人更喜歡城市還是鄉村?

約阿希姆·弗蘭克(29:00):
兩者都有。我兩者都喜歡，我很幸運，我現在在鄉下，我在伯克郡的房子裏。哦,不錯。我們在紐約有一套公寓，我們在這裏有一棟房子，當然，過去兩年我們大部分時間都住在這所房子裏，原因很明顯。但是我的意思是，農村環境真的非常非常好，尤其是伯克郡，兩者都有，因為這裏有很多退休的人，你知道，可能60%的人來自紐約。所以他們想要保持一個，有知識的環境。他們是非常有趣的人，來自科學和藝術的各個領域。而在伯克郡，你有萊諾克斯和,雅各布的枕頭還有，還有，還有所有這些。所以我，你知道，我，我喜歡來這裏，但與此同時，紐約的城市環境，這個大都會的地方真的很好。對於一個來自歐洲的人來說，這真是太棒了。實際上，它比歐洲更歐洲化，因為那裏有跨文化的互動。

伊娃Amsen (30:43):
是的。是的。它就像一個小小的宇宙。你喜歡烹飪嗎?你自己在家做飯嗎?

約阿希姆·弗蘭克(30:54):
哦，這是個有趣的問題。因為我，我，我有，我的意思是，我的妻子是一個非常棒的廚師，我，我不能，你知道。

伊娃Amsen (31:05):
她不讓你去?

新議長(31:06):
不，不，不是說她不讓我去，但是，但是我，我有點，我，我，我跟不上任何，任何這樣的事情。我以前隻給自己做意大利麵之類的，但是現在，我的女兒，你知道，隻是給了我非常詳細的指示，關於某道菜。所以，我很興奮能真正進入這個領域。然後我看了，我，我被迫看了一些英劇，然後。

伊娃Amsen (31:48):
烤了嗎?英國烘焙大賽?

約阿希姆·弗蘭克(31:49):
《烘焙大賽》。所以我的妻子和女兒都看了，看了它的每一個片段。有時候我，我好像看到了。這聽起來很有趣。

伊娃Amsen (32:08):
看到人們烤東西是很鼓舞人心的。你最近讀過什麼書會推薦給別人嗎?

約阿希姆·弗蘭克(32:20):
嗯，石黑一雄的這本書現在可能已經廣為人知了，所以我非常喜歡它。如你所知，他在2017年獲得了諾貝爾文學獎。所以我，我開始了解他。

伊娃Amsen (32:36):
你是在瑞典還是?

約阿希姆·弗蘭克(32:39):
是的。是的。那真是太棒了。在那裏見到他。

伊娃Amsen (32:43):
那音樂呢?你聽音樂嗎?

約阿希姆·弗蘭克(32:48):
是的。我非常喜歡古典音樂，我們經常去紐約聽音樂會。我是雷鬼音樂的忠實粉絲，我非常喜歡雷鬼音樂，所以在我50歲生日的時候，他們為我辦了一個驚喜派對，以雷鬼音樂和牙買加音樂為主題。

伊娃Amsen (33:26):
這也太搞笑了。我喜歡問別人這個問題，如果你不是科學家，你認為你會成為什麼?其他職業嗎?

約阿希姆·弗蘭克(33:37):
好吧，我，我會，我真的會成為一個藝術家和作家。我想我從來沒有想過要從事這樣的職業，因為我認為，這不會是你知道的，隻有，隻有少數人能真正做到。而其他的人，他們的生活並不是很好，除了我的父親。他對藝術家有一種非常消極的態度。他認為他們是社會上的寄生蟲。

伊娃Amsen(詩34:18):
嗯，從某種程度上說，現在你有了兩份職業，因為你成功地出版了你的小說。我們即將結束我們的節目，但是，我們，你已經在我們之前的談話中提到了這一點，但我最後的問題是，你對那些剛剛開始研究的研究者有什麼建議嗎?

約阿希姆·弗蘭克(34:38):
這就是周邊視覺的問題。我已經說過有一些事情從路邊出現你不能把它們當做幹擾，而應該把它們當做機會，去看其他的東西，你知道，敞開你自己，去接受其他的影響。另一個是我個人在[聽不清]擔任導師的經曆是，我的想法不是在他的指導下產生的，而是與他的指導相反的，所以有很多事情我認為我麵對的觀點是站不住腳的。所以，所以，所以我相信他，你知道，在這種環境下，我，我，我能夠有創造力，因為我必須與之鬥爭的事情，所以，所以，建議是，如果你有一些，一些真的一些想法，你真的非常相信，然後不要讓自己被說服。是的。

伊娃Amsen (36:12):
這是一個不錯的建議。好了，非常感謝弗蘭克博士，本期節目到此結束，感謝大家收聽或收看《Cryo-Talk》的第一集。直到下次。

介紹/結尾部分(36:30):
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