Una animación de las maravillas del mundo molecular

Algunas estructuras biológicas son tan pequeñas que los científicos no pueden observarlas ni con los microscopios más avanzados. Allí es donde entra en juego la creatividad de la animadora molecular y miembro TED, Janet Iwasa. En esta charla exploramos mundos moleculares nunca vistos a través de atractivas animaciones que ilustran cómo podrían funcionar.

Vivo en Utah,

lugar conocido por tener los paisajes
naturales más imponentes del planeta.

Es fácil sentirse abrumado
por estas imágenes sorprendentes

y fascinado por estas formaciones
que lucen tan extrañas.

Como científica, me encanta
observar el mundo natural.

Pero como bióloga celular,

me interesa mucho más
entender el mundo natural

a una escala mucho, mucho más pequeña.

Soy animadora molecular
y trabajo con otros investigadores

para crear representaciones
de moléculas tan pequeñas,

que son prácticamente invisibles.

Estas moléculas son más pequeñas
que una longitud de onda de luz,

es decir, no pueden
verse de forma directa,

ni siquiera con los mejores
microscopios ópticos.

¿Cómo creo representaciones de cosas
tan pequeñas que no pueden ni verse?

Algunos científicos, como mis colegas,

destinan toda su carrera profesional
a entender un solo proceso molecular.

Para logralo, llevan a cabo
una serie de experimentos,

cada uno de los cuales puede develar
una pieza del rompecabezas.

Un experimento puede enseñarnos
sobre la forma de la proteína,

otro puede explicarnos
con qué otras proteínas interactúa

y otro puede mostrarnos en
qué parte de la célula se encuentra.

Todas estas piezas de información
pueden usarse para elaborar una hipótesis,

una historia, esencialmente,
de cómo funciona una molécula.

Mi trabajo consiste en tomar estas ideas
y transformarlas en una animación.

Esto puede ser difícil,

porque resulta que las moléculas
pueden hacer cosas asombrosas.

Pero estas animaciones pueden ser
muy útiles para que los investigadores

comuniquen sus ideas sobre
el funcionamiento de las moléculas.

También nos permiten ver
el mundo molecular a través de sus ojos.

Quiero mostrarles unas animaciones,

una pequeña muestra de
lo que considero maravillas naturales

del mundo molecular.

Aquí vemos una célula inmunitaria.

Estas células se desplazan
por nuestro organismo

en busca de invasores
como bacterias patógenas.

Este movimiento es impulsado
por una de mis proteínas favoritas

llamada "actina",

parte de lo que conocemos
como citoesqueleto.

A diferencia del esqueleto,

los filamentos de la actina
se construyen y desarman constantemente.

El citoesqueleto de actina
tiene funciones esenciales en la célula.

Le permiten cambiar de forma,
desplazarse, adherirse a las superficies

y también alimentarse de bacterias.

La actina también influye
en otro tipo de movimiento.

En las células musculares,

las estructuras de actina forman
filamentos regulares similar a un tejido.

Cuando los músculos se contraen,
dichos filamentos se contraen,

y vuelven a su posición original
cuando los músculos se relajan.

Otras partes del citoesqueleto,
en este caso los microtúbulos,

son responsables del transporte
a larga distancia.

Pueden considerarse
como autopistas celulares

que se usan para trasladar material
de un lado al otro de la célula.

Pero estos microtúbulos
crecen y se contraen,

aparecen cuando se los necesita
y desaparecen tras realizar su trabajo.

La versión molecular
de los camiones con remolque

son las convenientemente
llamadas "proteínas motoras",

capaces de desplazarse
por los microtúbulos,

trasladando en ocasiones grandes cargas
como organelas, tras de sí.

Esta proteína motora
en particular se llama dineína,

y se la conoce por ser capaz
de trabajar en grupos

que se ven como un carruaje
de caballos, al menos para mí.

Como pueden ver, la célula es un lugar
increíblemente volátil y dinámico

donde se crean y desarman
cosas constantemente.

Pero algunas de estas estructuras
son más difíciles de desarmar que otras

y se requiere de fuerzas especiales

para garantizar que las estructuras
sean desarmadas oportunamente.

Estas proteínas cumplen esa tarea.

Estas proteínas en forma de rosquilla,
de las que hay muchas en cada célula,

todas parecen desarmar las estructuras

al separar proteínas individuales
a través de un orificio central.

Cuando estas proteínas
no funcionan correctamente,

los tipos de proteínas
que deben descomponerse

pueden en ocasiones
agruparse y aglomerarse,

y esto puede causar enfermedades
terribles, como el Alzheimer.

Ahora echemos un vistazo al núcleo,

que alberga nuestro genoma
en forma de ADN.

En todas nuestras células,

el ADN es cuidado y preservado
por un grupo diverso de proteínas.

El ADN se envuelve alrededor
de proteínas llamadas histonas,

que permiten a las células almacenar
grandes cantidades de ADN en el núcleo.

Estas máquinas se conocen
como "remodeladores de cromatina",

y lo que hacen básicamente es deslizar
el ADN alrededor de las histonas,

así permiten que nuevas piezas
de ADN sean expuestas.

Este ADN puede ser reconocido
por otras máquinas.

En este caso,

esta enorme máquina molecular
está buscando un segmento de ADN

que le indique que se encuentra
al inicio de un gen.

Cuando encuentra ese segmento,
experimenta una serie de cambios de forma.

Esto le permite traer otras máquinas

que, a su vez, permiten que
el gen sea activado o transcripto.

Este proceso debe estar
extremadamente regulado,

porque activar el gen incorrecto
en el momento incorrecto

puede producir consecuencias desastrosas.

Los científicos pueden hoy día usar
máquinas de proteínas para editar genomas.

Seguramente todos
escucharon hablar sobre CRISPR.

CRISPR aprovecha una proteína
conocida como Cas9,

que puede alterarse
para reconocer y cortar

una secuencia de ADN específica.

En este ejemplo,

vemos cómo dos proteínas Cas9
cortan una pieza problemática de ADN,

por ejemplo, una parte del gen
que puede ocasionar una enfermedad.

Las máquinas celulares se usan luego

para unir, básicamente,
los dos extremos del ADN.

Como animadora molecular,

uno de los desafíos más importantes
es representar la incertidumbre.

Todas las animaciones que
les mostré representan hipótesis:

cómo mis colegas
piensan que se da el proceso,

según la mejor información que tienen.

Pero sobre muchos otros
procesos moleculares,

aún estamos en las primeras etapas
de entender cómo se dan

y queda mucho por aprender.

La verdad es que estos mundos
moleculares invisibles

son vastos y están casi inexplorados.

Para mí, estos paisajes moleculares

son tan interesantes de explorar
como los del mundo natural

que encontramos a nuestro alrededor.

Gracias.

(Aplausos)