Minunile lumii moleculare, animate

Câteva structuri moleculare sunt atât de mici încât oamenii de știință nu le pot vedea nici cu cele mai puternice microscoape. Aici ne ajută creatoare de animații și TED Fellow Janet Iwasa. Explorați lumi moleculare vaste și nevăzute, în timp ce ea ne împărtășește animații fascinante care ne arată cum ar putea ele funcționa.

Trăiesc în Utah,

un loc cunoscut pentru cele mai uimitoare

peisaje naturale de pe planetă.

Este ușor să fii copleșit
de aceste priveliști grozave

și să fii fascinat de aceste formațiuni
care par uneori extraterestre.

Ca om de știință, îmi place
să studiez lumea naturală.

Dar ca biolog celular,

sunt mult mai interesată
să înțeleg lumea naturală

la o scară mult mai mică.

Sunt animator molecular
și lucrez cu alți cercetători

pentru a reprezenta
molecule care sunt atât de mici,

încât sunt aproape invizibile.

Aceste molecule sunt mai mici
decât lungimea de undă a luminii

și din această cauză
nu le putem vedea direct,

chiar și cu cele mai bune
microscoape optice.

Deci, cum pot reprezenta lucruri

care atât de mici încât nu le putem vedea?

Oameni de știință,
precum cei cu care colaborez,

își pot dedica întreaga
carieră profesională

pentru a înțelege un singur
proces molecular.

Pentru a face asta,
realizează o serie de experimente

care ne pot arăta o mică piesă din puzzle.

Un experiment ne poate indica
forma proteinei,

altul ne poate spune cu ce alte
proteine interacționează,

iar altul ne spune
unde poate fi găsită în celulă.

Și toate aceste informații pot fi
folosite pentru a crea o ipoteză,

o poveste, în esență, despre cum
ar putea funcționa o moleculă.

Rolul meu e să folosesc aceste idei
și să le transform în animații.

Acest lucru poate fi dificil,

deoarece se pare că moleculele
pot face lucruri neobișnuite.

Dar aceste animații pot fi
extrem de folositoare pentru cercetători

pentru a-și comunica ideile
despre cum funcționează aceste molecule.

Ne permit și să vedem lumea moleculară

prin ochii lor.

Mi-ar place să vă arăt câteva animații,

un scurt tur a ceea ce consider a fi
unele dintre minunile naturale

ale lumii moleculare.

Prima e o celulă imună.

Aceste celule trebuie
să se târască în corpul nostru

pentru a găsi invadatori
precum bacteriile patogene.

Aceasta mișcare e cauzată
de una din proteinele mele preferate

numită actină,

care face parte din citoschelet.

Spre deosebire de scheletele noastre,

filamentele de actină sunt construite
și distruse constant.

Citoscheletul de actină joacă roluri
foarte importante în celulele noastre.

Le permit să-și schimbe forma,

să se miște, să adere la suprafețe

și să înghită bacterii.

Actina este implicată
și într-un alt tip de mișcare.

În celulele musculare,
actina formează filamente

care arată ca un material textil.

Când mușchii se contractă,
aceste filamente se strâng

și se întorc la poziția lor originală

când mușchii noștri se relaxează.

Alte părți ale citoscheletului,
în acest caz microtubulii,

sunt responsabile de transportul
pe distanțe mari.

Pot fi considerate
drept autostrăzile celulei,

deoarece pot mișca lucruri
dintr-o parte a celulei în alta.

Spre deosebire de drumuri,
microtubulii cresc și se scurtează,

apărând când este nevoie de ele

și dispărând
după ce își îndeplinesc rolul.

Versiunea moleculară a camioanelor

sunt proteine numite pe bună dreptate
„proteine motorii”,

care se pot deplasa de-a lungul
microtubulilor,

târând uneori încărcături imense,

precum organele, după ele.

Această proteină motorie
este cunoscută ca dienină

și se știe că poate lucra în grupuri

care arată aproape, cel puțin pentru mine,
ca un car tras de cai.

Precum vedeți, celula este
un loc incredibil și schimbător,

unde lucrurile sunt construite
și dezasamblate constant.

Dar câteva structuri

sunt mai greu de dezasamblat
decât altele,

și sunt folosite anumite forțe speciale

pentru a se asigura că structurile
sunt dezasamblate la timp.

Treaba aceasta este făcută
de proteine ca acestea.

Aceste proteine în formă de gogoașă,

care există sub multe forme în celulă,

par să rupă structurile

trăgând proteinele
printr-o gaură centrală.

Când aceste proteine
nu funcționează corect,

proteinele care
trebuie să fie dezasamblate

uneori pot rămâne întregi
și se pot agrega,

iar asta poate cauza boli groaznice,
precum boala Alzheimer.

Acum, să aruncăm o privire
asupra nucleului,

care găzduiește genomul în formă de ADN.

În toate celulele noastre,

ADN-ul este îngrijit și menținut
de o gama largă de proteine.

ADN-ul este răsucit
în jurul proteinelor numite histone,

care permit celulei să împacheteze
mari cantități de ADN în nucleu.

Aceste mașinării
sunt numite remodelatoare de cromatină

și rolul lor e înfășurarea ADN-ului

în jurul acestor histone

și permit ca noi părți ale ADN-ului
să fie expuse.

Acest ADN poate fi recunoscut
de altă mașinărie.

În acest caz,
această mașinărie moleculară mare

caută un segment de ADN

care spune că se află
la începutul unei gene.

Odată ce găsește segmentul,

trece printr-o serie
de modificări de formă

care îi permit să aducă o altă mașinărie,

care la rândul său permite ca o genă
să fie activată și transcrisă.

Acesta trebuie să fie un proces
foarte strict reglementat,

deoarece activând gena greșită
la momentul greșit

poate avea consecințe dezastruoase.

Oamenii de știință pot folosi
acum mașinării proteice

pentru a edita genomul.

Sunt sigură ca ați auzit cu toții
de CRISPR.

CRIPSR profită de o proteină
cunoscută drept Cas9,

care poate fi proiectată
ca să recunoască și să taie

o secvență foarte specifică de ADN.

În acest exemplu,

două proteine Cas9 sunt folosite
pentru a tăia o parte problematică de ADN.

Spre exemplu, o secvență dintr-o genă
care poate cauza o boală.

Mecanismele celulare sunt folosite apoi

pentru a lipi cele două capete
ale ADN-ului.

Ca creatoare de animații,

una din provocările mele cele mai mari
e vizualizarea incertitudinii.

Toate animațiile pe care vi le-am arătat
reprezintă ipoteze,

cum cred colaboratorii mei
că funcționează un proces,

pe baza celor mai bune informații
de care dispun.

Dar pentru multe procese moleculare

suntem încă la începutul
procesului de a le înțelege

și mai e mult de învățat.

Adevărul este că aceste lumi
moleculare invizibile

sunt vaste și în mare parte neexplorate.

Pentru mine, aceste peisaje moleculare

sunt la fel de captivante de explorat
precum lumea naturală

care este vizibilă în jurul nostru.

Vă mulțumesc!

(Aplauze)