Animations of unseeable biology | Drew Berry | TED

Traduttore: Ana María Pérez Revisore: Daniele Buratti

What I'm going to show you are the astonishing molecular machines

Quello che vi mostrerò

sono le incredibili macchine molecolari

that create the living fabric of your body.

che creano il tessuto vivente del vostro corpo.

Now molecules are really, really tiny.

Le molecole sono molto, molto piccole.

E per piccole,

And by tiny, I mean really.

intendo davvero piccole.

They're smaller than a wavelength of light,

Sono più piccole della lunghezza d'onda della luce,

so we have no way to directly observe them.

quindi non c'è modo di osservarle direttamente.

Ma attraverso la scienza abbiamo un'idea abbastanza buona

But through science, we do have a fairly good idea

di quello che accade su scala molecolare.

of what's going on down at the molecular scale.

Quindi quello che possiamo fare è parlarvi delle molecole,

So what we can do is actually tell you about the molecules,

but we don't really have a direct way of showing you the molecules.

ma in realtà non abbiamo un modo diretto di mostrarvele.

Un modo per risolvere il problema è quello di disegnare immagini.

One way around this is to draw pictures.

And this idea is actually nothing new.

Questa idea, in effetti, non è nuova.

Scientists have always created pictures

Gli scienziati hanno sempre creato immagini

come parte del loro pensiero e processo di scoperta.

as part of their thinking and discovery process.

Disegnano ciò che vedono con i propri occhi

They draw pictures of what they're observing with their eyes,

through technology like telescopes and microscopes,

usando tecnologie come telescopi e microscopi,

e anche quello che passa per le loro menti.

and also what they're thinking about in their minds.

I picked two well-known examples,

Ho scelto due esempi famosi,

because they're very well-known for expressing science through art.

perché sono noti per esprimere la scienza attraverso l'arte.

E comincio con Galileo

And I start with Galileo, who used the world's first telescope

che usò il primo telescopio al mondo

per osservare la Luna.

to look at the Moon.

And he transformed our understanding of the Moon.

Fu lui a trasformare la nostra comprensione della Luna.

The perception in the 17th century

La percezione nel 17° secolo

was the Moon was a perfect heavenly sphere.

era che si trattava di una sfera celeste perfetta.

But what Galileo saw was a rocky, barren world,

Ma ciò che Galileo vide fu un mondo roccioso e arido

which he expressed through his watercolor painting.

che espresse attraverso la sua pittura ad acquerello.

Another scientist with very big ideas,

Un altro scienziato con idee molto grandi,

la superstar della biologia, è Charles Darwin.

the superstar of biology is Charles Darwin.

E con questa voce famosa nel suo taccuino,

And with this famous entry in his notebook,

inizia in alto a sinistra con: "Io penso",

he begins in the top left-hand corner with, "I think,"

e poi traccia il primo albero della vita,

and then sketches out the first tree of life,

which is his perception of how all the species,

che è la sua percezione

di come tutte le specie, tutti gli esseri viventi sulla Terra,

all living things on Earth are connected through evolutionary history --

siano collegati attraverso la storia evolutiva -

the origin of species through natural selection

l'origine delle specie attraverso la selezione naturale

and divergence from an ancestral population.

e le differenze con una popolazione ancestrale.

Even as a scientist,

Pur essendo uno scienziato,

I used to go to lectures by molecular biologists

andavo a conferenze di biologi molecolari

e le trovavo totalmente incomprensibili,

and find them completely incomprehensible,

with all the fancy technical language and jargon

con tutto il linguaggio tecnico sofisticato e il gergo

che usavano per descrivere il loro lavoro,

that they would use in describing their work,

finché non ho trovato le opere d'arte di David Goodsell,

until I encountered the artworks of David Goodsell,

un biologo molecolare dell'Istituto Scripps.

who is a molecular biologist at the Scripps Institute.

Nei suoi quadri

And his pictures -- everything's accurate and it's all to scale.

tutto è esatto e in scala.

And his work illuminated for me

La sua opera mi ha chiarito

what the molecular world inside us is like.

com'è il mondo molecolare dentro di noi.

Questa è una sezione trasversale del sangue.

So this is a transection through blood.

In the top left-hand corner, you've got this yellow-green area.

In alto a sinistra avete questa zona giallo-verde.

Sono i fluidi del sangue, che sono prevalentemente acqua,

The yellow-green area is the fluid of blood, which is mostly water,

ma anche anticorpi, zuccheri,

but it's also antibodies, sugars, hormones, that kind of thing.

ormoni, questo genere di cose.

And the red region is a slice into a red blood cell.

La regione rossa è una sezione di un globulo rosso.

And those red molecules are hemoglobin.

E quelle molecole rosse sono l'emoglobina.

They are actually red; that's what gives blood its color.

Sono davvero rosse, e danno il colore al sangue.

L'emoglobina agisce come una spugna molecolare

And hemoglobin acts as a molecular sponge

per assorbire l'ossigeno nei polmoni

to soak up the oxygen in your lungs

e poi portarlo in altre parti del corpo.

and then carry it to other parts of the body.

Diversi anni fa questa immagine mi ha ispirato moltissimo,

I was very much inspired by this image many years ago,

and I wondered whether we could use computer graphics

e mi chiesi se avremmo potuto usare la computer grafica

per rappresentare il mondo molecolare.

to represent the molecular world.

Come sarebbe stato?

What would it look like?

And that's how I really began.

Quello è stato l'inizio. Allora cominciamo.

So let's begin.

This is DNA in its classic double helix form.

Questo è il DNA nella sua forma classica a doppia elica.

Proviene dalla cristallografia a raggi X,

And it's from X-ray crystallography, so it's an accurate model of DNA.

quindi è un modello accurato di DNA.

If we unwind the double helix and unzip the two strands,

Se srotoliamo la doppia elica ed estendiamo i due filamenti

vedrete queste cose che somigliano a denti.

you see these things that look like teeth.

Sono le lettere del codice genetico,

Those are the letters of genetic code,

i 25.000 geni che sono scritti nel vostro DNA.

the 25,000 genes you've got written in your DNA.

This is what they typically talk about -- the genetic code --

È questo che si intende di solito

quando si parla di codice genetico.

this is what they're talking about.

Ma io voglio parlare di un altro aspetto della scienza del DNA,

But I want to talk about a different aspect of DNA science,

cioè della natura fisica del DNA.

and that is the physical nature of DNA.

Questi due filamenti si muovono in direzioni opposte

It's these two strands that run in opposite directions

for reasons I can't go into right now.

per motivi che non spiegherò adesso.

But they physically run in opposite directions,

Ma fisicamente vanno in direzioni opposte,

creando una serie di complicazioni per le vostre cellule viventi,

which creates a number of complications for your living cells,

come vedrete,

as you're about to see,

e in particolare quando il DNA viene copiato.

most particularly when DNA is being copied.

And so what I'm about to show you

Quello che vi mostrerò

is an accurate representation of the actual DNA replication machine

è una rappresentazione accurata

della macchina replicatrice di DNA che è in funzione proprio ora nel vostro corpo,

that's occurring right now inside your body,

almeno per la biologia del 2002.

at least 2002 biology.

So DNA's entering the production line from the left-hand side,

Dunque il DNA entra nella linea di produzione dal lato sinistro,

and it hits this collection, these miniature biochemical machines,

raggiungendo questo gruppo, queste macchine biochimiche in miniatura

che separano il filamento di DNA facendone una copia esatta.

that are pulling apart the DNA strand and making an exact copy.

Quindi il DNA entra

So DNA comes in and hits this blue, doughnut-shaped structure

e colpisce questa struttura blu a forma di ciambella

and it's ripped apart into its two strands.

e i suoi due filamenti si separano.

Un filamento può essere copiato direttamente,

One strand can be copied directly,

e potete vedere queste cose arrotolarsi lì in fondo.

and you can see these things spooling off to the bottom there.

Ma non è altrettanto semplice per l'altro filamento

But things aren't so simple for the other strand

perché deve essere copiato in senso inverso.

because it must be copied backwards.

Quindi viene espulso ripetutamente in queste anse

So it's thrown out repeatedly in these loops

e copiato una sezione alla volta,

and copied one section at a time, creating two new DNA molecules.

creando due nuove molecole di DNA.

Now you have billions of this machine right now working away inside you,

Ora ci sono miliardi di macchine come questa

che stanno lavorando dentro di voi,

copying your DNA with exquisite fidelity.

facendo copie estremamente fedeli di DNA.

È una rappresentazione accurata

It's an accurate representation,

di ciò che sta avvenendo dentro di voi, più o meno a velocità reale.

and it's pretty much at the correct speed for what is occurring inside you.

Ho escluso la correzione di errore e altre cosette.

I've left out error correction and a bunch of other things.

(Laughter)

Si tratta di un lavoro di qualche anno fa.

This was work from a number of years ago--

Grazie.

Thank you.

Questo è un lavoro di alcuni anni fa,

(Applause)

This is work from a number of years ago,

ma quello che vi mostrerò ora è scienza moderna, tecnologia d'avanguardia.

but what I'll show you next is updated science,

it's updated technology.

Cominciamo di nuovo con il DNA.

So again, we begin with DNA.

Si agita tutto perché è circondato da una zuppa di molecole

And it's jiggling and wiggling there

because of the surrounding soup of molecules,

che ho rimosso in modo da renderlo più visibile.

which I've stripped away so you can see something.

Il DNA ha una sezione di circa due nanometri,

DNA is about two nanometers across, which is really quite tiny.

che è davvero molto poco.

Ma in ognuna delle vostre cellule,

But in each one of your cells,

ogni filamento di DNA è lungo circa 30-40 milioni di nanometri.

each strand of DNA is about 30 to 40 million nanometers long.

So to keep the DNA organized and regulate access to the genetic code,

Quindi, per mantenere il DNA in ordine e regolare l'accesso al codice genetico,

viene avvolto attorno a queste proteine ​​viola -

it's wrapped around these purple proteins --

come le chiamo io.

or I've labeled them purple here.

È impacchettato e imballato.

It's packaged up and bundled up.

All this field of view is a single strand of DNA.

Tutto quello che vedete è un singolo filamento di DNA.

This huge package of DNA is called a chromosome.

Questo bel pacchetto di DNA si chiama cromosoma.

And we'll come back to chromosomes in a minute.

Torneremo ai cromosomi tra un minuto.

We're pulling out, we're zooming out,

Ci allontaniamo, usciamo di qui

out through a nuclear pore,

attraverso un poro nucleare,

which is the gateway to this compartment that holds all the DNA,

che è l'accesso a questo comparto che contiene tutto il DNA,

called the nucleus.

detto nucleo.

All of this field of view is about a semester's worth of biology,

Tutto quello che vediamo

è l'equivalente di un semestre di biologia, ma io ho a disposizione 7 minuti.

and I've got seven minutes,

E allora non riusciremo ad approfondirlo adesso?

So we're not going to be able to do that today?

No, ho sentito un "No".

No, I'm being told, "No."

This is the way a living cell looks down a light microscope.

Ecco come appare una cellula vivente al microscopio.

È stata filmata in time-lapse, motivo per cui la vedete muoversi.

And it's been filmed under time-lapse, which is why you can see it moving.

La membrana nucleare si rompe.

The nuclear envelope breaks down.

Queste cose a forma di salsiccia sono i cromosomi, e ci concentreremo su di loro.

These sausage-shaped things are the chromosomes,

and we'll focus on them.

Si muovono in questo modo sorprendente

They go through this very striking motion that is focused on these little red spots.

attorno a quelle macchioline rosse.

Quando la cellula si sente pronta,

When the cell feels it's ready to go, it rips apart the chromosome.

i cromosomi si separano.

One set of DNA goes to one side,

Una parte di DNA va da un lato,

the other side gets the other set of DNA --

l'altra parte di DNA va dall'altro -

identical copies of DNA.

copie identiche di DNA.

And then the cell splits down the middle.

E poi la cellula si divide a metà.

And again, you have billions of cells undergoing this process

Di nuovo, ci sono miliardi di cellule

che stanno facendo la stessa cosa nel vostro corpo.

right now inside of you.

Now we're going to rewind and just focus on the chromosomes,

Ora un passo indietro per parlare dei cromosomi

and look at its structure and describe it.

e vederne e descriverne la struttura.

Eccoci di nuovo al momento della divisione.

So again, here we are at that equator moment.

I cromosomi si allineano.

The chromosomes line up.

And if we isolate just one chromosome,

Ora isoleremo un singolo cromosoma,

we're going to pull it out and have a look at its structure.

in modo da dare un'occhiata alla sua struttura.

È una delle più grandi strutture molecolari del corpo umano,

So this is one of the biggest molecular structures that you have,

almeno per quello che siamo riusciti a scoprire finora.

at least as far as we've discovered so far inside of us.

Dunque questo è un singolo cromosoma.

So this is a single chromosome.

Ci sono due filamenti di DNA in ogni cromosoma.

And you have two strands of DNA in each chromosome.

One is bundled up into one sausage.

Uno è avvolto a forma di salsicciotto.

The other strand is bundled up into the other sausage.

L'altro filamento forma l'altro salsicciotto.

Questa specie di peluria che spunta da entrambi i lati

These things that look like whiskers that are sticking out from either side

è l'impalcatura dinamica della cellula.

are the dynamic scaffolding of the cell.

They're called microtubules, that name's not important.

È fatta di innumerevoli microtubuli. Il nome non è importante.

Ma noi ci concentreremo su questa zona rossa - che ho evidenziato in rosso -

But we're going to focus on the region labeled red here --

che è l'interfaccia

and it's the interface between the dynamic scaffolding

tra l'impalcatura dinamica e i cromosomi.

and the chromosomes.

It is obviously central to the movement of the chromosomes.

Ovviamente è fondamentale per il movimento dei cromosomi.

We have no idea, really, as to how it's achieving that movement.

Non abbiamo proprio idea di come produca questo movimento.

È stata studiata intensamente questa cosa

We've been studying this thing they call the kinetochore

chiamata cinetocore per oltre cent'anni

for over a hundred years with intense study,

e stiamo iniziando solo ora a capire di cosa si tratta.

and we're still just beginning to discover what it's about.

È composta da circa 200 tipi diversi di proteine​​,

It is made up of about 200 different types of proteins,

migliaia di proteine ​​in totale.

thousands of proteins in total.

It is a signal broadcasting system.

È un sistema di trasmissione del segnale.

It broadcasts through chemical signals,

Trasmette mediante segnali chimici

che allertano il resto della cellula quando è pronta,

telling the rest of the cell when it's ready,

when it feels that everything is aligned and ready to go

quando sente che tutto è in ordine e pronto

for the separation of the chromosomes.

per la separazione dei cromosomi.

It is able to couple onto the growing and shrinking microtubules.

Può legarsi ai microtubuli che si allargano e si riducono.

È coinvolto nella crescita dei microtubuli,

It's involved with the growing of the microtubules,

ed è capace di unirsi a loro provvisoriamente.

and it's able to transiently couple onto them.

È anche un sistema di rilevamento dell'attenzione

It's also an attention-sensing system.

in grado di percepire quando è pronta la cellula,

It's able to feel when the cell is ready,

quando il cromosoma è posizionato correttamente.

when the chromosome is correctly positioned.

Qui diventa verde

It's turning green here because it feels that everything is just right.

perché percepisce che tutto è a posto.

E vedete che c'è un ultimo pezzettino

And you'll see, there's this one little last bit

che rimane ancora rosso.

that's still remaining red.

E viene inviato lungo i microtubuli.

And it's walked away down the microtubules.

Questo è il sistema di trasmissione del segnale che invia il segnale di stop.

That is the signal broadcasting system sending out the stop signal.

E viene spedito. Voglio dire, è una trasmissione meccanica.

And it's walked away -- I mean, it's that mechanical.

È un meccanismo molecolare.

It's molecular clockwork.

This is how you work at the molecular scale.

Ecco come funziona su scala molecolare.

So with a little bit of molecular eye candy,

Quindi, usando un po' di abbellimento molecolare,

(Laughter)

ecco le chinesine, quelle arancioni.

we've got kinesins, the orange ones.

They're little molecular courier molecules walking one way.

Sono piccole molecole da trasporto che vanno in una direzione.

Ed ecco le dineine che portano il sistema di trasmissione.

And here are the dynein, they're carrying that broadcasting system.

Hanno lunghe zampe che gli permettono di superare gli ostacoli e così via.

And they've got their long legs

so they can step around obstacles and so on.

Di nuovo, tutto questo è accuratamente derivato

So again, this is all derived accurately from the science.

dalla scienza.

Il problema è che non possiamo mostrarvelo in altri modi.

The problem is we can't show it to you any other way.

Exploring at the frontier of science, at the frontier of human understanding,

Esplorare il confine della scienza,

la frontiera della conoscenza umana,

è incredibile.

is mind-blowing.

Discovering this stuff

Scoprire queste cose

is certainly a pleasurable incentive to work in science.

è sicuramente un incentivo piacevole per fare scienza.

Per la maggior parte dei ricercatori medici però,

But most medical researchers --

discovering the stuff is simply steps along the path to the big goals,

fare delle scoperte

è solo uno dei passi nel cammino verso i grandi obiettivi,

which are to eradicate disease, to eliminate the suffering

che sono sradicare la malattia,

eliminare la sofferenza e la miseria che la malattia causa

and the misery that disease causes

e uscire dalla povertà.

and to lift people out of poverty.

Grazie.

Thank you.

(Applause)

(Applausi)