Animações de biologia invisível

Não temos forma de observar diretamente as moléculas e aquilo que eles fazem — Drew Berry que alterar isso. Em TEDxSydney mostra as suas animações cientificamente rigorosas (e divertidas) que ajudam os investigadores a ver processos invisíveis no interior das nossas células.

O que vos vou mostrar

são as espantosas máquinas moleculares

que criam o tecido vivo
que é o nosso corpo.

As moléculas são mesmo pequenas.

Quando digo pequenas,
quero dizer mesmo minúsculas.

São mais pequenas
que o comprimento de onda da luz,

e assim não temos forma
de as observar diretamente.

Mas através da ciência,
temos uma boa ideia

do que se passa a nível molecular.

Assim o que podemos fazer
é falar-vos das moléculas,

mesmo não tendo nenhuma maneira
de as mostrar diretamente.

Uma forma de fazer isto
é desenhando imagens.

Esta ideia não é nova.

Os cientistas sempre criaram imagens

como parte do seu processo
de pensamento e descoberta.

Desenham imagens daquilo
que observam com os olhos,

através da tecnologia
como os telescópios e microscópios,

e ainda sobre aquilo que pensam.

Escolhi dois exemplos muito conhecidos

porque eles são muito conhecidos
por exprimirem ciência através da arte.

E começo com Galileu

que usou o primeiro telescópio
no mundo para observar a lua.

E assim transformou
o nosso conhecimento da lua.

A perceção no século XVII

era que a lua era
uma esfera celestial perfeita.

Mas o que Galileu viu,
foi um mundo árido e rochoso

que ele retratou através
das suas pinturas a aguarelas.

Outro cientista com grandes ideias,

a superestrela da biologia,
foi Charles Darwin.

Com o famoso começo do seu bloco-notas,

ele começa no canto superior esquerdo
com "Eu penso".

Depois desenhou a primeira árvore da vida,

que era a sua perceção
de como todas as espécies,

todos os seres vivos na Terra,
estão ligados na história da evolução,

a origem das espécies
através da seleção natural

e a divergência a partir
de uma população ancestral.

Apesar de cientista,

eu costumava ir a seminários
de biólogos moleculares

e achá-los totalmente incompreensíveis,

com toda a pomposa
linguagem técnica e jargão

que eles usavam
para descrever o seu trabalho,

até encontrar os trabalhos artísticos
de David Goodsell,

que é um biólogo molecular
no Instituto Scripps.

As suas imagens
— tudo é rigoroso e à escala.

E o seu trabalho revelou-me

o aspeto do mundo molecular dentro de nós.

Isto é uma secção através do sangue.

No canto superior esquerdo,
temos uma área amarelo-esverdeada.

Esta área representa o fluído do sangue,
é praticamente água,

mas também anticorpos, açúcares,
hormonas, essas coisas.

A região vermelha
é um corte de um glóbulo vermelho.

As moléculas vermelhas são a hemoglobina.

São realmente vermelhas;
é o que dá a cor ao sangue.

A hemoglobina atua
como uma esponja molecular

que absorve o oxigénio nos pulmões

e o leva para outras partes do corpo.

Fiquei muito inspirado por esta imagem
há muitos anos,

e pensei se podíamos
usar gráficos computacionais

para representar o mundo molecular.

Como ficaria?

Foi assim que comecei.
Vamos começar então.

Este é o ADN na sua forma clássica
de dupla hélice.

É por cristalografia por raios-X,
por isso é um modelo preciso do DNA.

Se desdobrarmos a dupla hélice
e separarmos as duas cadeias,

vemos estas coisas que parecem dentes.

São as letras do código genético,

os 25 000 genes que temos escritos no DNA.

Isto é do que costumam falar
— o código genético —

é disto que falam.

Mas eu vou falar de um aspeto
diferente na ciência do ADN,

que é a natureza física do ADN.

São estas duas cadeias
que correm em direções opostas

por razões que agora não posso explicar.

Mas correm fisicamente
em direções opostas,

o que cria algumas complicações
para as nossas células,

como vamos ver,

especialmente quando o ADN
está a ser copiado.

Assim, o que vos vou mostrar

é uma representação precisa
da máquina de replicação do ADN

que funciona neste momento
dentro do nosso corpo,

pelo menos na biologia de 2002.

O ADN entra na linha de produção
pelo lado esquerdo,

e choca com esta coleção, estas máquinas
bioquímicas em miniatura,

que rasgam a cadeia de ADN
e fazem uma cópia exata.

Assim o ADN entra e choca
com esta estrutura azul

em forma de "donut",

e é separado nas suas duas cadeias.

Uma cadeia pode ser copiada diretamente,

e vemos estas coisas a sair da estrutura.

Mas as coisas não são tão simples
na outra cadeia

porque deve ser copiada
em sentido contrário.

Assim é dobrada
repetidamente nestes laços

e é copiada uma secção de cada vez,
criando duas novas moléculas de ADN.

Temos milhares de milhões
de máquinas como estas

neste momento a trabalhar dentro de nós,

a copiar o ADN com uma fidelidade precisa.

É uma representação rigorosa,

e mostra a velocidade correta
a que trabalha dentro de nós.

Não falei da correção dos erros
e de muitas outras coisas.

Este foi um trabalho de há anos.

(Aplausos)

Obrigado.

Mas o que vou mostrar de seguida
é ciência recente, é tecnologia recente.

Voltamos a começar com o ADN.

Mexe-se e remexe-se devido
à sopa de moléculas que o rodeia,

que eu removi
para se poder ver alguma coisa.

O ADN tem cerca de 2 nanómetros
de secção,

o que é verdadeiramente pequeno.

Mas em cada uma das nossas células,

cada cadeia de ADN tem cerca
de 30 a 40 milhões de nanómetros

de comprimento.

Para manter o ADN organizado
e regular o acesso ao código genético,

está enrolado à volta
destas proteínas roxas

— fui eu que as colori de roxo.

Está arrumado e embalado.

Tudo isto é uma única molécula de ADN.

Esta grande quantidade de ADN
condensado chama-se cromossoma.

Já voltamos aos cromossomas,

Vamos sair e afastarmo-nos,

sair através de um poro nuclear,

que é o portão para este compartimento
que guarda todo o ADN,

chamado núcleo.

Todo este tema dá-se
num semestre de biologia,

e eu só tenho 7 minutos.

Assim, não vamos poder ver isto tudo hoje?

Não, estão a dizer-me que não.

Esta é o aspeto que uma célula viva
tem quando vista ao microscópio.

Está a ser filmada ao retardador
para vermos o movimento.

O envelope nuclear quebra-se.

Estas coisas em forma de salsicha
são os cromossomas,

Eles passam por todo este movimento
concentrado naquelas manchas vermelhas.

Quando a célula sente que está pronta,
separa os cromossomas.

Uma parte do ADN vai para um lado,

a outra parte do ADN vai para o outro

— cópias idênticas de ADN.

Assim a célula separa-se a meio.

E de novo, temos
milhares de milhões de células

a passar por este processo dentro de nós.

Vamos voltar atrás
e focarmo-nos nos cromossomas

e olhar para esta estrutura e descrevê-la.

Estamos, de novo, no momento equatorial.

Os cromossomas alinham-se.

Se isolarmos um só cromossoma,

vamos observar a sua estrutura.

É uma das maiores estruturas
moleculares que temos

pelo menos, das encontradas
até hoje dentro de nós.

Isto é um único cromossoma.

Temos duas cadeias de ADN
em cada cromossoma.

Uma está enrolada em forma de salsicha.

A outra está enrolada
na forma da outra salsicha.

Estas coisas que parecem bigodes,
que saem de cada lado

são a plataforma dinâmica da célula.

Chamam-se microtúbulos.
Não é um nome importante.

Vamos observar esta zona vermelha
— que eu colori a vermelho —

e na interface entre a plataforma dinâmica
e os cromossomas.

É obviamente importante
para o movimento dos cromossomas.

Não fazemos ideia de como
é conseguido o movimento

Temos estudado esta estrutura
a que chamam cinetócoro.

há mais de cem anos, com estudos intensos,

e ainda estamos a descobrir
para que serve.

É feito de mais
de 200 proteínas diferentes,

milhares de proteínas no total.

É um sistema de transmissão de sinal.

Transmite por sinais químicos

dizendo ao resto da célula
quando está pronto,

quando sente que está tudo alinhado
e pronto para começar,

para a separação dos cromossomas.

É capaz de interagir com os microtúbulos
que crescem ou diminuem.

Está envolvido no crescimento
dos microtúbulos,

e é capaz de se ligar a eles
transitoriamente.

É também um sistema
sensorial de atenção

capaz de sentir
quando a célula está pronta,

quando os cromossomas
estão corretamente posicionados.

Está a ficar verde porque sente
que tudo está correto.

E vamos ver, há esta pequena coisa

que continua vermelha.

E que caminha ao longo dos microtúbulos.

Isso é a transmissão do sinal de STOP.

E vai-se embora.
Quero dizer, é assim mecânico.

É um relógio molecular.

É assim que se trabalha
à escala molecular.

Assim, com um bocadinho de cor,

temos as cinesinas,
que são as cor de laranja.

São pequenas moléculas mensageiras
que caminham num sentido.

E aqui temos as dineínas.
Transportam o sistema de transmissão.

Têm pernas longas para poderem
ultrapassar obstáculos.

Repito, tudo isto deriva da ciência.
de forma precisa

O problema é que não podemos
mostrar isto de outra forma.

Explorar a fronteira da ciência,

e a fronteira da compreensão humana,

é espetacular.

Descobrir estas coisas

é certamente um bom incentive
para trabalhar em ciência.

Mas para a maioria
dos investigadores médicos...

Descobrir coisas

são apenas pequenos passos
para o grande objetivo

que é erradicar doenças,

eliminar o sofrimento e a infelicidade
que a doença causa

e tirar pessoas da pobreza.

Obrigado.

(Aplausos)