Drew Berry: Animaciones de biología invisible

Lo que les voy a mostrar son las sorprendentes máquinas moleculares que crean el tejido vivo de su cuerpo. Ahora, las moléculas son muy, muy diminutas. Y con diminutas, quiero decir muy diminutas. Son más pequeñas que la longitud de onda de la luz, así que no hay forma de observarlas directamente. Pero gracias a la ciencia tenemos una idea bastante buena de lo que ocurre a escala molecular. Lo que podemos hacer es hablarles acerca de las moléculas, pero realmente no tenemos una manera directa de mostrárselas.

Un modo de resolver el problema es haciendo dibujos. Esta idea no es nada nueva. Los científicos siempre han creado imágenes como parte de su pensamiento y proceso de descubrimiento. Dibujan lo que están observando con sus propios ojos usando tecnologías como telescopios y microscopios, y también lo que les pasa por la mente. Escogí dos ejemplos famosos porque expresan la ciencia a través del arte.

Y empiezo con Galileo que utilizó el primer telescopio del mundo para observar la Luna. Él transformó nuestra comprensión de la Luna. La percepción en el siglo XVII era que se trataba de una esfera celeste perfecta. Pero lo que Galileo vio fue un mundo rocoso y árido que expresó a través de su pintura a la acuarela.

Otro científico con grandes ideas, la superestrella de la biología, es Charles Darwin. Y con esta famosa nota en su cuaderno comienza en la parte superior izquierda con: "Yo pienso", y luego traza el primer árbol de la vida, que es su percepción sobre cómo todas las especies, todos los seres vivos de la Tierra, están relacionadas a través de la historia evolutiva; el origen de las especies mediante la selección natural y su divergencia de una población ancestral.

A pesar de ser un científico, asistía a conferencias de biólogos moleculares y me parecían totalmente incomprensibles, con todo el lenguaje técnico sofisticado y jerga que usaban para describir su trabajo, hasta que encontré las obras de David Goodsell, un biólogo molecular del Scripps Institute. En sus cuadros todo es exacto y a escala. Su trabajo me aclaró cómo es el mundo molecular dentro de nosotros.

Esta es una sección transversal de la sangre. Arriba a la izquierda tenemos esta zona amarillo verdoso. Son los fluidos de la sangre, que son principalmente agua, pero también anticuerpos, azúcares, hormonas, ese tipo de cosas. La región roja es una sección de un glóbulo rojo. Y esas moléculas rojas son la hemoglobina. Son realmente rojas, y dan el color a la sangre. La hemoglobina actúa como una esponja molecular para absorber el oxígeno en los pulmones y luego llevarlo a otras partes del cuerpo.

Por muchos años estuve muy inspirado por esta imagen, y me pregunté si podríamos usar computación gráfica para representar el mundo molecular. ¿Cómo hubiera sido? Y ese fue el comienzo. Empecemos.

Este es el ADN en su forma clásica de doble hélice. Proviene de la cristalografía de rayos X, por lo tanto es un modelo exacto del ADN. Si se desenrolla la doble hélice y se extienden las dos cadenas, verán estas cosas que parecen dientes. Son las letras del código genético, los 25.000 genes que tienen escrito en su ADN. A esto nos referimos normalmente cuando se habla del código genético. Pero yo quiero hablar de otro aspecto de la ciencia del ADN, es decir, de su naturaleza física. Estas dos cadenas se mueven en direcciones opuestas por razones que no explicaré ahora. Pero físicamente van en direcciones opuestas, lo que crea una serie de complicaciones para nuestras células vivas, como están a punto de ver, en particular cuando el ADN se copia.

Lo que voy a mostrarles es una representación exacta de la máquina replicadora de ADN que está funcionando ahora mismo dentro de su cuerpo, al menos en la biología de 2002. El ADN entra en la línea de producción por el lado izquierdo y alcanza este conjunto, estas máquinas bioquímicas en miniatura que están separando la cadena de ADN y haciendo una copia exacta. Entonces el ADN entra y golpea esta estructura azul en forma de rosquilla y sus dos cadenas se separan. Una cadena se puede copiar directamente, y pueden ver estas cosas enrollarse aquí abajo. Pero no es igual de sencillo para la otra cadena porque debe ser copiada al revés. Es expulsada reiteradamente en estos bucles y copiada sección por sección, creando dos nuevas moléculas de ADN.

Ahora tienen billones de máquinas como ésta que están trabajando en su cuerpo, copiando su ADN con exquisita fidelidad. Es una representación exacta de lo que está sucediendo dentro de ustedes, más o menos a velocidad real. He omitido la corrección de errores y otras cosas. Se trata de un trabajo de hace algunos años. Gracias.

Este es un trabajo de hace algunos años, pero lo que voy a mostrarles a continuación es ciencia moderna, tecnología de avanzada. De nuevo, empezamos con el ADN. Se retuerce porque está rodeado por una sopa de moléculas que he quitado con el fin de hacerla más visible. El ADN tiene una sección de unos dos nanómetros, que en realidad es muy poco. Pero en cada una de sus células cada cadena de ADN tiene una longitud de unos 30 a 40 millones de nanómetros. Entonces, para mantener el ADN organizado y el acceso regular al código genético, se envuelve alrededor de estas proteínas púrpuras, o al menos yo las puse púrpuras aquí. Está envasado y empaquetado. Todo lo que ven es una única cadena de ADN. Este enorme paquete de ADN se llama cromosoma. Volveremos a los cromosomas en un minuto.

Nos alejamos, salimos de aquí a través de un poro nuclear, que es el acceso a este compartimiento que contiene todo el ADN llamado núcleo. Todo lo que vemos equivale a un semestre de biología y yo tengo siete minutos. Entonces, ¿no seremos capaces de desarrollarlo hoy? No, he oído decir "No".

Así es como se ve una célula viva en un microscopio. Ha sido filmada en cámara rápida, por eso pueden verla moverse. La membrana nuclear se rompe. Estas cosas en forma de salchicha son los cromosomas, y nos centraremos en ellos. Se mueven de esta manera sorprendente en torno a esas pequeñas manchas rojas. Cuando la célula se siente lista los cromosomas se separan. Una parte del ADN va para un lado, la otra parte del ADN va del otro -copias idénticas de ADN- y luego la célula se divide por la mitad. Una vez más, hay billones de células que están haciendo lo mismo en su cuerpo.

Ahora devolvámonos para enfocarnos solo en los cromosonas y ver su estructura y describirla. Vamos de nuevo al momento de la división. Los cromosomas se alinean. Ahora aislaremos solo un cromosoma para echar un vistazo a su estructura. Es una de las más grandes estructuras moleculares del cuerpo humano, por lo menos de lo que hemos descubierto hasta ahora. Así que esto es un solo cromosoma. Y hay dos cadenas de ADN en cada cromosoma. Una se envuelve en forma de salchicha. La otra cadena forma la otra salchicha.

Estas cosas que parecen bigotes que sobresalen por ambos lados son el andamiaje dinámico de la célula. Se llaman microtúbulos. El nombre no es importante. Pero nos vamos a centrar en esta región roja -que he marcado de rojo aquí- que es la interfaz entre el andamiaje dinámico y los cromosomas. Obviamente es vital para el movimiento de los cromosomas. No sabemos realmente cómo produce este movimiento.

Hemos estudiado intensamente esta cosa llamada cinetocoro por más de cien años y apenas estamos empezando a descubrir de qué se trata. Está compuesta por unos 200 tipos diferentes de proteínas, miles de proteínas en total. Es un sistema de transmisión de señal. Transmite mediante señales químicas que alerta al resto de la célula cuando está lista, cuando siente que todo está en orden y listo para la separación de los cromosomas. Es capaz de unirse a los microtúbulos que crecen y se encogen.

Está involucrado con el crecimiento de los microtúbulos y es capaz de unirse a ellos de forma transitoria. También es un sistema sensible a la atención capaz de percibir cuando la célula está lista, cuando el cromosoma está posicionado correctamente. Se pone verde aquí porque siente que todo está bien. Y verán que hay un último pedacito que sigue siendo rojo. Y es enviado a lo largo de los microtúbulos. Este es el sistema de transmisión de señal enviando la señal de pare. Es enviado. Es decir, se trata de una transmisión así de mecánica. Es un mecanismo de relojería molecular.

Así es como funciona a escala molecular. Con un poquito de embellecimiento molecular, tenemos las kinesinas, las naranjadas. Son pequeñas moléculas mensajeras que van en una dirección. Y aquí están las dineínas llevando el sistema de transmisión. Tienen largas patas que les permite pasar entre los obstáculos y demás. De nuevo, todo esto viene de la ciencia exacta. El problema es que no podemos mostrárselo de otra forma.

Explorar la frontera de la ciencia, la frontera del conocimiento humano es alucinante. Descubrir todo esto es sin duda un incentivo placentero para hacer ciencia. Pero para la mayoría de los investigadores médicos, descubrir todo esto es simplemente un paso en el camino hacia las grandes metas, que son erradicar la enfermedad, eliminar el sufrimiento y la miseria que la enfermedad causa y sacar a la gente de la pobreza.

Gracias.

(Aplausos)