Intentar entender la vida sin verla del todo en acción
es como si un extraterrestre intentase entender
las reglas de un partido de futbol con unas pocas imágenes
Podemos aprender mucho de estas imágenes
Por ejemplo, hay jugadores dentro y fuera del campo
Hay una banda
Hay incluso animadoras pasando un buen rato viendo el partido
A pesar de aprender todo esto
a partir de estas imágenes,
no podemos entender las reglas del juego.
Para ello,
necesitamos ver el partido en acción.
Mucho de lo que sabemos sobre la vida
viene de ver estas imágenes.
Científicos han podido descubrir mucho a partir de observar imágenes similares
pero en última instancia, para entender cómo funciona la vida
necesitan verla realmente en acción
Y esto es esencialmente donde la vida sucede,
es intentar entender cómo funciona la unidad fundamental de la vida.
Y para ser capaz de verlo,
necesitamos entender cómo es la vida.
Comparada con esta hormiga,
una célula humana es cien millones de veces más pequeña en tamaño
¿Ven la célula justo al lado de la hormiga?
Está ahí mismo.
Para poder ver la célula
necesitamos hacer visible lo invisible,
y lo conseguimos construyendo microscopios.
No esos microscopios;
los que nosotros construimos son más o menos como estos.
Ayuda el que yo sea como un paparazzi, bueno, del estilo.
En vez de hacer fotos a personas,
me interesa más hacer fotos a células famosas.
Mi propia carrera profesional hasta este momento
ha sido bastante agitada,
empezando por la primera obsesión de mi infancia,
seguida de mi pasión por la informática,
que tomó una brusca transición hacia la ingeniería,
y más recientemente,
una muy brusca transición al intentar entender la biología celular.
Ahora bien, es esta combinación de disciplinas
la que me ha llevado a donde estoy hoy.
Soy capaz de realizar investigaciones interdisciplinarias
con un objetivo claro.
Y la idea es ser capaz de avanzar en innovación y descubrimientos
reuniendo a expertos de estas diferentes disciplinas
que trabajen juntos y resuelvan problemas que por separado no podemos.
Ahora, nos interesa entender una célula.
La célula ... ¿qué es?
Es la unidad fundamental de la vida.
Simplificando, es sólo una bolsa.
Una bolsa que tiene billones de moléculas inanimadas,
ya sean proteínas, carbohidratos, lípidos o grasa.
Y resulta que, durante la última mitad de siglo,
biólogos moleculares y bioquímicos han encontrado maneras
de hacer que estas proteínas brillen.
Que se enciendan como luciérnagas
Desarrolladores de microscopios han podido
hacer mejores y mejores aparatos
para poder captar esa luz emitida por esas moléculas,
y los informáticos y matemáticos han podido entender
las señales que se han grabado en las cámaras.
Y poniendo en común estas herramientas,
podemos entender la organización de estas moléculas
dentro de esas células,
entender cómo cambian con el tiempo,
y eso es esencialmente en lo que estamos interesados,
intentando entender la vida en su esencia.
Lo que queremos es pasar de la imagen de la vida,
que ha sido tradicionalmente reducida a dos dimensiones,
a ser capaces de verla en tres dimensiones.
¿Cómo hacer de una imagen bidimensional una tridimensional?
Es bastante sencillo.
Simplemente tomamos una serie de imágenes bidimensionales
mientras movemos la muestra de arriba a abajo
y luego apilamos las imágenes una encima de otra
creando un volumen tridimensional.
El problema de este enfoque es que los microscopios tradicionales,
arrojan demasiada energía en el sistema.
Esto significa que esta célula que ven aquí,
está experimentando mucha toxicidad lumínica,
y eso es un problema.
Déjenme explicarlo un poco mejor.
Por ejemplo,
digamos que en este planeta la vida evolucionó bajo un solo sol, ¿sí?
Y, digamos que quiero observar a los compradores en esta calle
para entender sus hábitos de compra:
cuánto tiempo paran ante un escaparate,
en cuántas tiendas entran
y cuánto tiempo pasan en cada tienda.
Si estuviese sentado en una cafetería observando a la gente,
la mayoría no notaría que les estoy observando.
Pero, ¿qué pasaría si de repente
yo brillase el equivalente de lo que sería,
la luz solar de unos cinco o diez soles distintos?
¿Se comportarían de la misma manera?
¿Pararían ante un escaparate el mismo tiempo?
¿Puedo creer que su comportamiento de verdad no ha sido alterado
como consecuencia de estar expuesto a demasiada luz solar?
No.
La mayoría de los microscopios a día de hoy,
y los microscopios convencionales,
han podido arrojar entre 10 y 10 000 veces la luz solar
a la que nos exponemos en este planeta, donde la vida realmente evolucionó.
Y por esto,
como dicho, soy como un paparazzi de células,
por eso hay que ser muy cuidadosos en cuanto a cuanta luz
exponemos a la célula.
De lo contrario, puede que terminemos con una célula frita.
Y resulta
que no hay nada natural al intentar observar una célula dañada
cuyo comportamiento ha sido significativamente alterado.
Bien, tomemos esta célula por ejemplo.
Está sobre un trozo de cristal.
¿Ven las manchas por todas partes?
Estas manchas representan máquinas moleculares
que se están ensamblando en la superficie de la célula
para poder transportar comida del exterior al interior de la célula.
Nuestro laboratorio utiliza algo llamado microscopía de láminas de luz enrejadas,
lo que genera una muy delgada hoja de luz,
prestando atención a no dañar las células
o no emitir demasiada luz dentro del sistema.
Y cuando hacemos esto,
podemos observar la dinámica del proceso por mucho más tiempo
sin estresar a las células.
Hemos utilizado estas herramientas y técnica de microscopía
para poder entender cómo los virus infectan a las células.
En este ejemplo, hemos expuesto la célula a un rotavirus.
Es un patógeno muy contagioso que mata a más de 200 000 personas cada año.
A partir de observar estas moléculas, estas partículas de virus,
cómo se difunden en la superficie de las células,
podemos realmente entender las reglas por las que se rigen.
Y una vez entendemos estas reglas,
podemos empezar a superarlas,
ya bien con terapias de fármacos inteligentes,
para poder mitigar, manejar o incluso prevenir que
el virus se una a la célula en primer lugar.
Hemos hecho visible lo invisible,
pero la pregunta permanece:
¿Cuándo podemos creer lo que vemos?
Todo lo que les he mostrado hasta este punto
ha sido una célula prisionera en una pieza de cristal o placa de Petri.
Y las células no han evolucionado realmente en un trozo de cristal, ¿verdad?
No han evolucionado en el aislamiento,
y no han evolucionado fuera de su contexto psicológico.
Para entender verdaderamente el comportamiento natural de las células,
debemos observarlas en acción donde en realidad está su territorio.
Echemos un vistazo a este complejo sistema.
Esto es un embrión de pez cebra en desarrollo,
donde viven células organizándose entre ellas
para formar tejidos, para formas sistemas de órganos.
Y cuando vemos la película otra vez, verán que pasadas unas 20 horas,
empiezan a formar el ojo y la cola del pez cebra.
Podemos ver esto, no en esta baja resolución,
podemos verlo con exquisito detalle,
y queremos verlo en tres dimensiones
durante el transcurso de minutos, segundos, horas o incluso días.
El problema con estos complejos sistemas
es que revolvemos la luz,
o que ellas mueven la luz que emitimos sobre ellas,
lo que causa que grabemos imágenes muy borrosas.
Y los astrónomos han tenido un problema parecido,
pero para ellos, el problema sucede
cuando intentan grabar la luz de distintas estrellas
en telescopios ubicados en la tierra.
El problema es que, cuando la luz viaja a miles de años luz
y de repente llega a nuestra turbia atmósfera,
la luz se revuelve.
Por suerte, ellos llegaron a una solución
en el trascurso de medio siglo.
Lo que hacen es que generan una estrella artificial
a unos 90 km por encima de la superficie de la Tierra,
y utilizan esa luz,
que pasa por la misma atmósfera turbia que la luz de las estrellas más lejanas,
y pueden entender cómo la luz se revuelve,
y ponen un espejo que puede cambiar su forma
para así compensar o deshacer este movimiento.
Lo que hemos hecho es tomar esas ideas
y las hemos implementando en nuestro sistema de microscopía,
Y una vez hecho esto,
podemos más o menos deshacer la complejidad del movimiento
y la confusión que está ocurriendo
como consecuencia de complejos sistemas.
Hacemos esto con el pez cebra.
Nos gusta el pez cebra porque, como nosotros, es un vertebrado.
Se diferencian de nosotros en que son casi transparentes.
Esto significa que, cuando emitioms luz sobre ellos,
podemos observar las dinámicas celulares y subcelulares
con exquisito detalle.
Déjenme mostrarles un ejemplo.
En este vídeo, ven la columna vertebral y el músculo de un pez cebra.
Podemos ver la organización de las células,
cientos de células en esta área en concreto,
en la presencia y ausencia de la óptica adaptativa.
Con estas herramientas,
podemos observar con más claridad lo que nunca antes habíamos podido ver.
En un ejemplo muy específico,
mirando cómo el ojo se desarrolla en el pez cebra,
ven realmente la conmoción dentro del desarrollo de este embrión del pez cebra.
Ven las células que bailan alrededor.
En un ejemplo, ven cómo la célula se divide.
En otro ejemplo,
ven células intentando hacerse sitio y empujando al pasar al lado de otra célula.
Y en este último ejemplo, ven una célula peleándose con sus vecinas
simplemente pegándoles puñetazos.
¿Verdad?
Esta tecnología nos capacita para observar mas clara y profundamente,
casi como si estuviésemos observando células únicas en un trozo de cristal,
donde han sido prisioneras.
Y para demostrar la promesa que esta tecnología acarrea,
nos hemos asociado con algunos de los mejores científicos del mundo.
Y hemos empezado a preguntarnos cosas fundamentales
en las que trabajamos juntos ahora mismo.
Por ejemplo, ¿cómo se expande el cáncer por el cuerpo?
En este ejemplo, ven células cancerígenas de un cáncer de pecho humano
que básicamente están como migrando,
donde usan los vasos sanguíneos que se muestran en magenta.
Están básicamente usando los vasos sanguíneos como autopistas
para moverse por la cabaña.
Pueden básicamente verlas apretándose entre los vasos sanguíneos.
Pueden verlas rodando donde hay espacio.
Y en un ejemplo, ven lo que es igual al tráiler de Ridley Scott
para la próxima película "Alien".
Esta célula cancerígena está literalmente intentado salir del vaso sanguíneo
para poder invadir otra parte del cuerpo.
En el último ejemplo que les voy a enseñar,
intentamos entender cómo se desarrolla la oreja.
En este caso, estábamos eclipsados por los neutrófilos rastreros.
Estas células inmunes están básicamente patrullando todo el tiempo.
Básicamente, no descansan nunca.
Están constantemente trabajando para entender ya sea un peligro extraño,
o si hay una infección.
Están sintiendo el ambiente, moviéndose constantemente.
Ahora, podemos observar estas imágenes y películas
con más detalle del que nunca antes ha sido posible en nuestro tiempo
hasta ahora.
Ahora, con todas estas nuevas tecnologías,
nuevas capacidades vienen con nuevos retos,
y para nosotros, el mayor es cómo manejar los datos.
Estos microscopios generan muchísimos datos.
Generamos entre uno y tres terabytes de datos por hora.
Para ponerlo en contexto: llenamos dos millones de disquetes por hora,
para nuestro público más experimentado
(Risas)
Más o menos, hasta unos 500 DVDs,
o poniéndolo en contexto para la generación Z,
es como una docena de iPhones 11s que lleno por hora.
Tenemos muchísimos datos.
Debemos encontrar nuevas formas de poder ver estos datos.
Necesitamos encontrar nuevas formas
de extraer de estas bases de datos información significativa biológicamente
Y lo más importante,
queremos asegurarnos de que ponemos estos avanzados microscopios
en manos de científicos de todo el mundo.
Y damos ofrecemos los diseños de estos microscopios gratis.
Pero la clave es,
colaborar todavía más para generar un impacto.
Estamos juntando a científicos
que desarrollen nuevas herramientas químicas y biológicas.
Estamos trabajando junto a científicos de datos
y científicos instrumentales
para construir y manejar los datos.
Y porque damos estos instrumentos de manera gratuita,
a todos los académicos y organizaciones sin ánimo de lucro,
también construimos avanzados centros de imágenes para albergarlos,
para juntar a estos grupos de personas que son microscopistas,
biólogos y gente de computación,
y para crear un equipo que pueda resolver el tipo de problemas
que cada uno de nosotros no puede individualmente.
Y gracias a estos microscopios,
la frontera de la ciencia está abierta de nuevo.
Así que observémosla juntos.
Gracias
(Aplausos)