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Lo que les voy a mostrar
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son las sorprendentes máquinas moleculares
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que crean el tejido vivo de su cuerpo.
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Ahora, las moléculas son muy, muy diminutas.
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Y con diminutas,
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quiero decir muy diminutas.
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Son más pequeñas que la longitud de onda de la luz,
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así que no hay forma de observarlas directamente.
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Pero gracias a la ciencia tenemos una idea bastante buena
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de lo que ocurre a escala molecular.
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Lo que podemos hacer es hablarles acerca de las moléculas,
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pero realmente no tenemos una manera directa de mostrárselas.
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Un modo de resolver el problema es haciendo dibujos.
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Esta idea no es nada nueva.
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Los científicos siempre han creado imágenes
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como parte de su pensamiento y proceso de descubrimiento.
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Dibujan lo que están observando con sus propios ojos
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usando tecnologías como telescopios y microscopios,
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y también lo que les pasa por la mente.
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Escogí dos ejemplos famosos
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porque expresan la ciencia a través del arte.
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Y empiezo con Galileo
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que utilizó el primer telescopio del mundo
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para observar la Luna.
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Él transformó nuestra comprensión de la Luna.
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La percepción en el siglo XVII
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era que se trataba de una esfera celeste perfecta.
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Pero lo que Galileo vio fue un mundo rocoso y árido
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que expresó a través de su pintura a la acuarela.
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Otro científico con grandes ideas,
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la superestrella de la biología, es Charles Darwin.
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Y con esta famosa nota en su cuaderno
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comienza en la parte superior izquierda con: "Yo pienso",
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y luego traza el primer árbol de la vida,
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que es su percepción
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sobre cómo todas las especies, todos los seres vivos de la Tierra,
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están relacionadas a través de la historia evolutiva;
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el origen de las especies mediante la selección natural
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y su divergencia de una población ancestral.
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A pesar de ser un científico,
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asistía a conferencias de biólogos moleculares
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y me parecían totalmente incomprensibles,
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con todo el lenguaje técnico sofisticado y jerga
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que usaban para describir su trabajo,
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hasta que encontré las obras de David Goodsell,
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un biólogo molecular del Scripps Institute.
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En sus cuadros
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todo es exacto y a escala.
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Su trabajo me aclaró
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cómo es el mundo molecular dentro de nosotros.
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Esta es una sección transversal de la sangre.
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Arriba a la izquierda tenemos esta zona amarillo verdoso.
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Son los fluidos de la sangre, que son principalmente agua,
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pero también anticuerpos, azúcares,
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hormonas, ese tipo de cosas.
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La región roja es una sección de un glóbulo rojo.
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Y esas moléculas rojas son la hemoglobina.
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Son realmente rojas, y dan el color a la sangre.
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La hemoglobina actúa como una esponja molecular
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para absorber el oxígeno en los pulmones
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y luego llevarlo a otras partes del cuerpo.
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Por muchos años estuve muy inspirado por esta imagen,
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y me pregunté si podríamos usar computación gráfica
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para representar el mundo molecular.
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¿Cómo hubiera sido?
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Y ese fue el comienzo. Empecemos.
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Este es el ADN en su forma clásica de doble hélice.
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Proviene de la cristalografía de rayos X,
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por lo tanto es un modelo exacto del ADN.
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Si se desenrolla la doble hélice y se extienden las dos cadenas,
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verán estas cosas que parecen dientes.
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Son las letras del código genético,
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los 25.000 genes que tienen escrito en su ADN.
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A esto nos referimos normalmente
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cuando se habla del código genético.
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Pero yo quiero hablar de otro aspecto de la ciencia del ADN,
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es decir, de su naturaleza física.
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Estas dos cadenas se mueven en direcciones opuestas
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por razones que no explicaré ahora.
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Pero físicamente van en direcciones opuestas,
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lo que crea una serie de complicaciones para nuestras células vivas,
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como están a punto de ver,
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en particular cuando el ADN se copia.
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Lo que voy a mostrarles
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es una representación exacta
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de la máquina replicadora de ADN que está funcionando ahora mismo dentro de su cuerpo,
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al menos en la biología de 2002.
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El ADN entra en la línea de producción por el lado izquierdo
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y alcanza este conjunto, estas máquinas bioquímicas en miniatura
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que están separando la cadena de ADN y haciendo una copia exacta.
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Entonces el ADN entra
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y golpea esta estructura azul en forma de rosquilla
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y sus dos cadenas se separan.
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Una cadena se puede copiar directamente,
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y pueden ver estas cosas enrollarse aquí abajo.
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Pero no es igual de sencillo para la otra cadena
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porque debe ser copiada al revés.
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Es expulsada reiteradamente en estos bucles
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y copiada sección por sección,
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creando dos nuevas moléculas de ADN.
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Ahora tienen billones de máquinas como ésta
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que están trabajando en su cuerpo,
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copiando su ADN con exquisita fidelidad.
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Es una representación exacta
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de lo que está sucediendo dentro de ustedes, más o menos a velocidad real.
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He omitido la corrección de errores y otras cosas.
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Se trata de un trabajo de hace algunos años.
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Gracias.
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Este es un trabajo de hace algunos años,
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pero lo que voy a mostrarles a continuación es ciencia moderna, tecnología de avanzada.
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De nuevo, empezamos con el ADN.
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Se retuerce porque está rodeado por una sopa de moléculas
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que he quitado con el fin de hacerla más visible.
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El ADN tiene una sección de unos dos nanómetros,
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que en realidad es muy poco.
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Pero en cada una de sus células
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cada cadena de ADN tiene una longitud de unos 30 a 40 millones de nanómetros.
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Entonces, para mantener el ADN organizado y el acceso regular al código genético,
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se envuelve alrededor de estas proteínas púrpuras,
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o al menos yo las puse púrpuras aquí.
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Está envasado y empaquetado.
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Todo lo que ven es una única cadena de ADN.
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Este enorme paquete de ADN se llama cromosoma.
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Volveremos a los cromosomas en un minuto.
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Nos alejamos, salimos de aquí
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a través de un poro nuclear,
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que es el acceso a este compartimiento que contiene todo el ADN
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llamado núcleo.
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Todo lo que vemos
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equivale a un semestre de biología y yo tengo siete minutos.
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Entonces, ¿no seremos capaces de desarrollarlo hoy?
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No, he oído decir "No".
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Así es como se ve una célula viva en un microscopio.
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Ha sido filmada en cámara rápida, por eso pueden verla moverse.
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La membrana nuclear se rompe.
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Estas cosas en forma de salchicha son los cromosomas, y nos centraremos en ellos.
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Se mueven de esta manera sorprendente
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en torno a esas pequeñas manchas rojas.
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Cuando la célula se siente lista
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los cromosomas se separan.
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Una parte del ADN va para un lado,
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la otra parte del ADN va del otro
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-copias idénticas de ADN-
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y luego la célula se divide por la mitad.
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Una vez más, hay billones de células
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que están haciendo lo mismo en su cuerpo.
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Ahora devolvámonos para enfocarnos solo en los cromosonas
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y ver su estructura y describirla.
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Vamos de nuevo al momento de la división.
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Los cromosomas se alinean.
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Ahora aislaremos solo un cromosoma
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para echar un vistazo a su estructura.
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Es una de las más grandes estructuras moleculares del cuerpo humano,
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por lo menos de lo que hemos descubierto hasta ahora.
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Así que esto es un solo cromosoma.
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Y hay dos cadenas de ADN en cada cromosoma.
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Una se envuelve en forma de salchicha.
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La otra cadena forma la otra salchicha.
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Estas cosas que parecen bigotes que sobresalen por ambos lados
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son el andamiaje dinámico de la célula.
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Se llaman microtúbulos. El nombre no es importante.
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Pero nos vamos a centrar en esta región roja -que he marcado de rojo aquí-
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que es la interfaz
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entre el andamiaje dinámico y los cromosomas.
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Obviamente es vital para el movimiento de los cromosomas.
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No sabemos realmente cómo produce este movimiento.
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Hemos estudiado intensamente esta cosa
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llamada cinetocoro por más de cien años
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y apenas estamos empezando a descubrir de qué se trata.
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Está compuesta por unos 200 tipos diferentes de proteínas,
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miles de proteínas en total.
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Es un sistema de transmisión de señal.
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Transmite mediante señales químicas
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que alerta al resto de la célula cuando está lista,
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cuando siente que todo está en orden y listo
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para la separación de los cromosomas.
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Es capaz de unirse a los microtúbulos que crecen y se encogen.
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Está involucrado con el crecimiento de los microtúbulos
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y es capaz de unirse a ellos de forma transitoria.
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También es un sistema sensible a la atención
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capaz de percibir cuando la célula está lista,
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cuando el cromosoma está posicionado correctamente.
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Se pone verde aquí
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porque siente que todo está bien.
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Y verán que hay un último pedacito
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que sigue siendo rojo.
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Y es enviado a lo largo de los microtúbulos.
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Este es el sistema de transmisión de señal enviando la señal de pare.
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Es enviado. Es decir, se trata de una transmisión así de mecánica.
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Es un mecanismo de relojería molecular.
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Así es como funciona a escala molecular.
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Con un poquito de embellecimiento molecular,
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tenemos las kinesinas, las naranjadas.
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Son pequeñas moléculas mensajeras que van en una dirección.
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Y aquí están las dineínas llevando el sistema de transmisión.
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Tienen largas patas que les permite pasar entre los obstáculos y demás.
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De nuevo, todo esto viene
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de la ciencia exacta.
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El problema es que no podemos mostrárselo de otra forma.
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Explorar la frontera de la ciencia,
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la frontera del conocimiento humano
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es alucinante.
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Descubrir todo esto
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es sin duda un incentivo placentero para hacer ciencia.
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Pero para la mayoría de los investigadores médicos,
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descubrir todo esto
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es simplemente un paso en el camino hacia las grandes metas,
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que son erradicar la enfermedad,
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eliminar el sufrimiento y la miseria que la enfermedad causa
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y sacar a la gente de la pobreza.
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Gracias.
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(Aplausos)