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Movie 1.



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  • (ZIP/109.6MB)


  • (ZIP/5.8MB)

  • (ZIP/67.2MB)


  • (ZIP/47.3MB)

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Biological Space and Time. The movies show various biological processes with their time and spatial scales. The project is inspired by “Powers of Ten”, a film by Charles and Ray Eames (1968).

(A-130s) Total 130-sec movie of Life (movie 3), Heart beating (movie 2), Cell division (movie 7), Protein synthesis and trafficking (movie 8), and Mouse development (movie 5).

(A-82s) Same as (A-130s) except the total time is 82sec.

(B) Total 183-sec movie of Heart beating (movie 2), Life (movie 3), Mouse development (movie 5), Cell division (movie 7), Protein synthesis and trafficking (movie 8), Enzyme reaction (movie 9), and Intracellular movements (movie 10).


生物学における空間と時間:これらの動画は様々な生命現象が、どれくらいの速さや空間広がりをもって進行するかを示している。この企画はチャールズ&レイ・イームズによる1968年発表の教育映画・書籍である「Powers of Ten」に着想を得たものである。

(A-130s) 2分10秒のムービー。人生の時間(ムービー3)、心臓の鼓動(ムービー2)、細胞分裂(ムービー7)、タンパク質合成(ムービー8)、個体発生(ムービー5)を連結したもの。

(A-82s) 一つ前のムービーと同内容だが合計が1分22秒。

(B) 3分のムービー。心臓の鼓動(ムービー2)、人生の時間(ムービー3)、個体発生(ムービー5)、細胞分裂(ムービー7)、タンパク質合成(ムービー8)、酵素反応(ムービー9)、細胞内の移動(ムービー10)を連結したもの。

Movie 2. Heart beating

ムービー2. 心臓の拍動

  • (ZIP/4.06MB)

  • (ZIP/26.2MB)

The process of heart beating (of human). This movie is a kind of introduction which is played in real time-scale (1s/1s).



Movie 3. Life

ムービー3. 人生の時間

  • (ZIP/1.39MB)

  • (ZIP/9.79MB)

The process of the birth, growth and aging of a human.



Movie 4. The fertilization and growth of Rice

ムービー4. イネの成長


  • (ZIP/1.69MB)

  • (ZIP/14.8MB)


  • (ZIP/3.97MB)

  • (ZIP/19.6MB)


  • (ZIP/26.8MB)

  • (ZIP/143MB)


  • (ZIP/6.24MB)

  • (ZIP/62.8MB)

(A, B) The growth of rice, a monocotyledonous model plant.

(A) The length scale is fixed, so that you can understand the relative change in sizes.

(B) The length scale is adjusted so that the images of each stage can be seen clearly.

(C, D) The life cycle of rice focusing on the pollen development (C) and double fertilization at the cellular level (D). Please take notice of pollen structure that is composed of two sperm cells enclosed within a single vegetative cell.


(A, B) 単子葉モデル植物であるイネの成長の様子。

(A) 空間スケールが固定され、相対的な大きさの変化がよくわかるよういしたもの。

(B) 空間スケールが発生の進行に伴い調整され、それぞれのステージでの構造がよくわかるようにしたもの。

(C, D) イネの生活環について、特に花粉の形成(C)、そして重複受精に至る様子(D)を細胞レベルで示した動画。花粉は、減数分裂後の2回の体細胞分裂により、栄養細胞のなかに2つの精細胞が入れ子状になった非常に特徴的な構造をとることに注目。

Movie 5. Mouse development

ムービー5. 個体発生(マウス)


  • (ZIP/1.09MB)

  • (ZIP/17.4MB)


  • (ZIP/7.54MB)

  • (ZIP/71.9MB)

The process of development from the fertilization of an egg to birth for mouse. Images were provided by Drs. Koide and Saga.

(A) The length scale is fixed, so that you can understand the relative sizes of the embryos in each stage.

(B) The length scale is adjusted so that the images of each stage can be seen clearly.



(A) 空間スケールが固定され、相対的な大きさの変化がよくわかるようにしたもの。

(B) 空間スケールが発生の進行に伴い調整され、それぞれのステージでの内部構造がよくわかるようにしたもの。

Movie 6. Oocyte-to-embryo transition in Caenorhabditis elegans

ムービー6. 個体発生の最初のイベント:卵母細胞が胚になる様子(線虫C. elegans)

  • (ZIP/12.6MB)

  • (ZIP/91.5MB)

The earliest developmental processes of how the oocytes change to embryos upon fertilization in Caenorhabditis elegans. The processes take place in the fertilized embryo until the first cell division are shown.


線虫C. elegansにおける卵母細胞が受精により胚へと変化する様子。受精してから最初の細胞分裂までに起こるイベントを示した。

Movie 7. Cell division

ムービー7. 細胞分裂

  • (ZIP/5.99MB)

  • (ZIP/35.8MB)

The process of cell division for human cells (upper, HeLa cells) and bacterial cells (lower, E. coli). HeLa cell images were provided by Drs. Shiratsuchi and Kitagawa. E. coli cells were assumed to divide every 20 min.



Movie 8. Protein synthesis and trafficking

ムービー8. タンパク質合成


  • (ZIP/14.0MB)

  • (ZIP/60.1MB)


  • (ZIP/4.39MB)

  • (ZIP/29.2MB)

(A, B) Proteins are synthesized at ribosomes inside the cell. The ribosome was assumed to incorporate 30 amino acids per second (ref. Physical Biology of the Cell, 2008, Garland). After the synthesis, proteins accumulate in ER, and then move to Golgi. From Golgi, the proteins are delivered to appropriate location (e.g. cell membrane). The time required for the trafficking depends on cell type and condition. It has been reported that a protein is secreted in about 30 minutes (ref. Boncompain et al. Nat Meth 9, 493-498, 2012). (B) shows only protein synthesis part.


(A, B) タンパク質は細胞内のリボソームで合成される。リボソームは1秒間に約30アミノ酸をタンパク質に取り込める(参考文献:Physical Biology of the Cell, 2008, Garland)。リボソームで合成されたタンパク質はERにまず蓄積し、その後ERからGolgi体へ移動する。その後、適切な目的地へむかう(例えば細胞膜)。移動にかかる時間は細胞の種類や状態、タンパク質の種類などにより異なるが、約30分で合成から分泌が行われる例が報告されている(参考文献:Boncompain et al. Nat Meth 9, 493-498, 2012)。(B)はタンパク質合成の部分のみ示す。

Movie 9. Enzyme reaction

ムービー9. 酵素反応

  • (ZIP/3.4MB)

  • (ZIP/20.8MB)

A hypothetical but typical enzyme reaction to degrade a substrate. Once a substrate binds to the enzyme, the degraded products dissociate from the enzyme ~1 microsecond later (ref. Physical Biology of the Cell, 2008, Garland).



Movie 10. Comparison between directed (motor) movement, diffusive movement, and electrical signals in nervous system

ムービー10. 方向性のある(モータータンパク質の)移動と、拡散移動の比較。さらに神経細胞での電気信号との比較。


  • (ZIP/6.19MB)

  • (ZIP/30.2MB)


  • (ZIP/9.43MB)

  • (ZIP/36.8MB)

(A) A "hypothetical" motor moves along a cytoskeleton in a speed of 1 micro-m/sec. The orange spot moves randomly with a diffusion constant of 10 micro-m^2/sec, which is a typical diffusion constant for proteins inside the cell. The orange gradient reflects the average concentration of the orange spot diffusing from the center of the image. You can see from the movie that diffusion can reach farther in a short period of time, but in a longer time scale, the directed movement wins.
(B) further compares the signal of electrical signals in nervous system, which is about 50 m/sec.


(A) ある仮想的なモータータンパク質は、細胞骨格上を毎秒1マイクロメートルで移動する。一方で、オレンジで表した点は拡散係数10平方マイクロメートル/秒でランダムに移動する。(この拡散係数は細胞内のタンパク質の典型的な値である。)オレンジ色の勾配は図の中心から拡散するオレンジの点の平均的な濃度分布を表す。このムービーは、短い時間スケールでは拡散の方が平均的に遠い距離に早く到達するが、長い時間スケールでは方向性をもつモータータンパク質がより遠くにいけることを示している。