Drew Berry: Animações da Biologia Invisível

O que vos vou mostrar são as espantosas máquinas moleculares que criam esta máquina viva que é o nosso corpo. As moléculas são mesmo, mesmo pequenas. E com pequenas, quero dizer mesmo pequenas. São mais pequenas que o comprimento de onda da luz, e assim não temos maneiras directas de as observar. Mas através da ciência, nós temos uma boa ideia do que se passa a nível molecular. Assim o que podemos fazer é falar-vos acerca das moléculas, mesmo não tendo nenhuma maneira de as mostrar directamente.

Uma forma de fazer isto é desenhando imagens. E esta ideia não é nova. Os cientistas sempre criaram imagens como parte do seu processo de pensamento e descoberta. Eles desenham figuras daquilo que observam com os seus olhos, através da tecnologia como os telescópios e microscópios, e ainda sobre aquilo que pensam. Escolhi dois exemplos, porque eles são muito conhecidos por expressarem ciência através da arte.

E começo com Galileu que usou o primeiro telescópio no mundo e observou a Lua. E assim transformou o nosso conhecimento sobre a Lua. A percepção no século XVII era que a Lua era uma esfera celestial perfeita. Mas o que Galileu viu, era um mundo morto e rochoso que ele retratou através das suas pinturas a aguarelas.

Outro cientista com grandes ideias, a super-estrela da biologia, foi Charles Darwin. E com o seu famoso começo do seu livro, ele começa no canto superior esquerdo com, "Eu penso," e depois desenhou a primeira árvore da vida, que era a sua percepção de como todas as espécies, todos os seres vivos na Terra, estão ligados através da história da evolução -- a origem das espécies através da selecção natural e a divergência a partir de uma população ancestral.

Mesmo como cientista, costumava ir a seminários de biólogos moleculares e achá-los completamente incompreensíveis, com toda a pomposa linguagem técnica e jargão que eles usavam para descrever o seu trabalho, até encontrar os trabalhos artísticos de David Goodsell, que é um biólogo molecular no Instituto Scripps. E as suas imagens, tudo preciso e à escala. E o seu trabalho trouxe luz acerca do mundo molecular dentro de nós.

Isto é uma secção através do sangue. No canto superior esquerdo, temos esta área amarelo-esverdeada. A área amarelo-esverdeada representam os fluídos do sangue, é praticamente água, mas também anticorpos, açucares, hormonas, esse tipo de coisas. E a região vermelha é um glóbulo vermelho fatiado. E aquelas moléculas vermelhas são a hemoglobina. Elas são realmente vermelhas; o que dá a cor normal ao sangue. E a hemoglobina actua como uma esponja molecular que absorve o oxigénio nos pulmões e leva-o para outras partes do corpo.

E fiquei muito inspirado por esta imagem há muitos anos, e perguntei-me se podíamos usar gráficos computacionais para representar o mundo molecular. Como ficaria? E foi assim que comecei. Vamos começar então.

Este é o DNA na sua forma clássica de dupla hélice. E é por cristalografia por raios-X, por isso é um modelo preciso do DNA. Se desdobrarmos a dupla hélice e separarmos as duas cadeias, vão ver que estas coisas parecem dentes. Aquelas são as letras do código genético, os 25000 genes que temos escritos no DNA. Isto é do que costumam falar -- o codigo genético -- isto é do que falam. Mas eu queria falar de algo diferente na ciência do DNA, e que é a sua natureza física. São estas duas cadeias que correm em direcções opostas por razões que agora não posso explicar. Mas elas correm fisicamente em direcções opostas, o que cria algumas complicações para as nossas células, como vamos ver, particularmente quando o DNA está a ser copiado.

Assim o que vos vou mostrar é uma representação precisa da maquina de replicação do DNA que está em movimento dentro dos vossos corpos, pelo menos na biologia até 2002. Assim o DNA entra na linha de produção pelo lado esquerdo, e choca com esta colecção, estas maquinas bioquimicas em miniatura, que rasgam a cadeia de DNA e fazem uma cópia exacta. Assim o DNA entra e choca com esta estrutura azul em forma de donut e é separado nas suas duas cadeias. Uma cadeia pode ser copiada directamente, e podem ver estas coisas a sair da estrutura. Mas as coisas não são tão simples na outra cadeia porque ela deve ser copiada em sentido contrário. Assim é dobradas repetidamente nestes laços e é copiada uma secção de cada vez, criando duas novas moleculas de DNA.

Vocês têm biliões de máquinas como estas neste momento a trabalhar dentro de vocês, a copiar o DNA com uma fidelidade precisa. É uma representação precisa, e mostra a velocidade correcta a que trabalha dentro de vocês. Não falei da correcção dos erros e de muitas outras coisas. Este foi um trabalho de alguns anos atrás. Obrigado.

Este foi um trabalho de algum tempo atrás, mas o que vos vou mostrar de seguida é ciência recente, é tecnologia recente. De novo, começamos com o DNA. E mexe-se e remexe-se devido à sopa de moléculas que o rodeia, que eu removi para vocês poderem ver alguma coisa. DNA mede cerca de 2 nanometros o que é verdadeiramente pequeno. Mas em cada uma das vossas células, cada cadeia de DNA tem cerca de 30 a 40 milhões de nanometros de comprimento. Assim, para manter o DNA organizado e o acesso ao código genético regulado, está enrolado à voltas destas proteínas roxas ou eu é que as coloquei roxas aqui Está arrumado e embalado. Tudo isto é uma única molécula de DNA. Esta grande quantidade de DNA condensado é chamado de cromossoma. E vamos voltar aos cromossomas num minuto,

Vamos sair e fazer um zooming out sair através de um poro nuclear, que é o portão para este compartimento que guarda todo o DNA chamado núcleo. Tudo isto é um semestre de biologia, e eu tenho apenas 7minutos. Assim, nao vamos ser capazes de ver isto tudo hoje? Não, estão a dizer "Não".

Esta a forma de como uma célula viva parece quando se vê ao microscópio. E está a ser filmada para poderem ver o movimento. O envelope nuclear quebra-se. Estas coisas em forma de salsicha são os cromossomas, e vamos focar-nos neles. Eles passam por todo este processo que se pode ver nestes pequenos pontos vermelhos. Quando a célula sente que está pronta para ir, separa os cromossomas. Uma parte do DNA vai para um lado, a outra parte de DNA vai para o outro -- cópias identicas de DNA. Assim a células separa-se a meio. E de novo, voces tem biliões de células a passar por este processo neste momento.

Vamos voltar atrás e focar nos cromossomas e olhar para esta estrutura e descrevê-la. De novo, estamos no momento equatorial. Os cromossomas alinham-se E se isolarmos os cromossomas, e vamos focar e ver esta estrutura. É uma das estruturas maiores que temos pelo menos das encontradas até hoje dentro de nós. Isto é um único cromossoma. E vocês têm 2 cadeias de DNA em cada cromossoma. Uma esta enrolada e com forma de salsicha. A outra está enrolada na forma da outra salsicha.

Estas coisas que parecem bigodes, que estão de cada lado são as plataformas dinâmicas da célula. São chamados microtúbulos. Não é um nome importante. Mas vamos focar nesta zona vermelha - que eu coloquei a vermelho - e na interface entre a plataforma dinâmica e os cromossomas. É óbviamente importante para o movimento dos cromossomas. Não temos ideia mesmo de como é que o movimento é conseguido

Temos estudado esta estrutura a que chamam cinetocoro. por mais de uma centena de anos com estudos intensos, e ainda estamos só a descobrir para que serve. É feito por mais de 200 proteinas diferentes, milhares no total. É um sistema de transmissão de sinal. Transmite por sinais químicos dizendo ao resto da celula quando está pronto, quando sente que tudo esta alinhado e pronto para dividir para a separação dos cromossomas. É capaz de interagir com os microtubulos que crescem ou diminuem.

Esta envolvido no crescimento dos microtubulos, e é capaz de se ligar a eles transitoriamente. É tambem um sistema sensorial de atenção sendo capaz de sentir quando a célula está pronta, quando os cromossomas estão correctamente posicionados. Esta a tornar-se verde aqui porque sente que tudo está correcto. E vão ver, há esta pequena coisa que continua vermelha. E que caminha ao longo dos microtubulos. Isso é a transmissão do sinal de STOP. E vai-se embora. Quero dizer, é assim mecânico. É um relógio molecular.

É assim que se trabalha à escala molecular. Assim com um um bocadinho de cor, nós temos a cinesinas, que são as laranjas. São pequenas moléculas mensageiras que caminham num sentido. E aqui temos as dineínas. Transportam o sistema de transmissão. E têm as suas pernas longas para poderem ultrapassar obstáculos. De novo, isto é tudo derivado de forma precisa da ciência. O problema é que não vos podemos mostrar isto de outra forma.

Explorar a fronteira da ciência, e a fronteira da compreensão humana, é espectacular. Descobrir estas coisas é certamente um bom incentivo para trabalhar em ciência. Mas a maioria dos investigadores médicos -- descobrindo coisas são apenas pequenos passos para o grande objectivo que é erradicar doenças, eliminar o sofrimento e miséria que a doença causa e tirar pessoas da pobreza.

Obrigado.

(Aplausos)