Animations of unseeable biology | Drew Berry | TED

Drew Berry: Animações da biologia que não se vê

Tradutor: Isabel Villan Revisor: Rafael Eufrasio

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

O que vou mostrar a vocês

são máquinas moleculares admiráveis

that create the living fabric of your body.

que criam o tecido vivo de seu corpo.

Now molecules are really, really tiny.

Moléculas são realmente minúsculas.

And by tiny, I mean really.

e por minúsculas, quero dizer muito minúsculas.

They're smaller than a wavelength of light,

São menores que o comprimento da onda de luz,

so we have no way to directly observe them.

assim, não é possível observá-las diretamente.

But through science, we do have a fairly good idea

Mas, através da ciência, temos uma ideia razoavelmente boa

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

do que acontece na escala molecular.

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

Nós podemos falar sobre as moléculas,

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

mas não temos um meio direto de lhes mostrar as moléculas.

One way around this is to draw pictures.

Um modo de fazer isso é desenhar figuras.

And this idea is actually nothing new.

E essa ideia não é nada nova.

Scientists have always created pictures

Cientistas sempre criaram figuras

como parte de seu processo de raciocínio e descoberta.

as part of their thinking and discovery process.

Eles desenham figuras daquilo que observam com os olhos,

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

through technology like telescopes and microscopes,

através de tecnologias como telescópios e microscópios,

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

e também sobre o que estão refletindo.

I picked two well-known examples,

Escolhi dois exemplos bem conhecidos,

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

pois são famosos por expressar a ciência através da arte.

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

E começo com Galileu

que usou o primeiro telescópio do mundo para observar a Lua.

to look at the Moon.

And he transformed our understanding of the Moon.

E ele transformou nossa compreensão da Lua.

The perception in the 17th century

A percepção, no século 17, era de que a Lua era uma esfera celestial perfeita.

was the Moon was a perfect heavenly sphere.

But what Galileo saw was a rocky, barren world,

Mas o que Galileu viu foi um mundo rochoso e árido

which he expressed through his watercolor painting.

que ele expressou através de aquarela.

Another scientist with very big ideas,

Outro cientista com grandes ideias, estrela da Biologia, é Charles Darwin,

the superstar of biology is Charles Darwin.

And with this famous entry in his notebook,

com o famoso registro em seu caderno, ele começa no topo do canto esquerdo

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

com "Eu penso", então rascunha a primeira árvore da vida,

and then sketches out the first tree of life,

which is his perception of how all the species,

que é a percepção dele de como todas as espécies,

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

todas as coisas vivas na Terra, estão conectadas pela história da evolução.

the origin of species through natural selection

A origem das espécies através da seleção natural

and divergence from an ancestral population.

e a divergência de uma população ancestral.

Even as a scientist,

Mesmo sendo cientista, eu costumava ir a palestras de biólogos moleculares

I used to go to lectures by molecular biologists

e as achava totalmente incompreensíveis,

and find them completely incomprehensible,

with all the fancy technical language and jargon

com toda aquela linguagem técnica e jargões extravagantes

that they would use in describing their work,

que usavam na descrição de seus trabalhos,

until I encountered the artworks of David Goodsell,

até que conheci a arte de David Goodsell, um biólogo molecular no Instituto Scripps.

who is a molecular biologist at the Scripps Institute.

E seus desenhos são precisos e estão em escala.

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

And his work illuminated for me

E seu trabalho iluminou para mim como é o mundo molecular dentro de nós.

what the molecular world inside us is like.

Esta é uma transeção do sangue.

So this is a transection through blood.

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

No canto superior esquerdo, temos essa área verde-amarela,

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

que são os fluidos do sangue, predominantemente água,

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

mas há também anticorpos, açúcares, hormônios, esse tipo de coisas.

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

A região vermelha é o corte de uma célula sanguínea,

And those red molecules are hemoglobin.

E essas moléculas vermelhas são hemoglobina.

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

São bem vermelhas, é o que dá ao sangue sua cor.

And hemoglobin acts as a molecular sponge

E a hemoglobina atua como uma esponja molecular

to soak up the oxygen in your lungs

que absorve o oxigênio em seus pulmões e o carrega para outras partes do corpo.

and then carry it to other parts of the body.

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

Fui muito inspirado por esta imagem muitos anos atrás,

and I wondered whether we could use computer graphics

e imaginava se poderíamos representar o mundo molecular com computação gráfica.

to represent the molecular world.

What would it look like?

Como seria ele?

And that's how I really began.

E foi assim que eu comecei, então, vamos começar.

So let's begin.

This is DNA in its classic double helix form.

Isto é o DNA em sua forma clássica de dupla espiral.

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

E vem da cristalografia de raio X, portanto é um modelo preciso de DNA.

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

Se desenrolamos a espiral dupla e separamos os dois filamentos,

you see these things that look like teeth.

vemos essas coisas que parecem dentes.

Those are the letters of genetic code,

Elas são as letras do código genético, os 25 mil genes que temos escritos no DNA.

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

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

Esse é o código genético a que se referem.

this is what they're talking about.

Mas quero falar sobre um aspecto diferente da ciência do DNA,

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

que é a natureza física do DNA.

and that is the physical nature of DNA.

São esses dois filamentos que correm em direções opostas

It's these two strands that run in opposite directions

for reasons I can't go into right now.

por razões que não vou comentar agora,

But they physically run in opposite directions,

Mas, eles correm em direções opostas,

o que cria uma série de complicações para suas células vivas,

which creates a number of complications for your living cells,

como vão ver,

as you're about to see,

mais especificamente quando o DNA está sendo copiado.

most particularly when DNA is being copied.

And so what I'm about to show you

O que vou mostrar a vocês é uma representação precisa

is an accurate representation of the actual DNA replication machine

da máquina de replicação do DNA que está ocorrendo agora dentro de seu corpo,

that's occurring right now inside your body,

no mínimo, biologia 2002.

at least 2002 biology.

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

Assim, o DNA está entrando na linha de produção do lado esquerdo,

and it hits this collection, these miniature biochemical machines,

e atinge essas máquinas bioquímicas em miniatura,

que estão rompendo o filamento de DNA e fazendo uma cópia exata.

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

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

Assim, o DNA entra e atinge a estrutura azul em forma de rosquinha

and it's ripped apart into its two strands.

e é separado em dois filamentos.

One strand can be copied directly,

Um filamento pode ser copiado diretamente,

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

e podemos ver essas coisas se enrolando aqui na base.

But things aren't so simple for the other strand

Mas não é tão simples para o outro filamento

because it must be copied backwards.

porque ele deve ser copiado de trás para frente.

So it's thrown out repeatedly in these loops

Ele é ejetado repetidamente nesses laços e copiado uma parte por vez,

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

criando duas novas moléculas de DNA.

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

Você tem bilhões dessas máquinas trabalhando agora dentro de você,

copying your DNA with exquisite fidelity.

copiando seu DNA com primorosa fidelidade.

It's an accurate representation,

É uma representação precisa,

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

e está muito próxima da velocidade correta para o que ocorre dentro de você.

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

Deixei de lado a correção de erros e outras coisas.

(Laughter)

(Risos)

This was work from a number of years ago--

Obrigado.

Thank you.

(Aplausos)

(Applause)

Isto foi trabalho de vários anos atrás,

This is work from a number of years ago,

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

mas o que vou mostrar a seguir é ciência e tecnologia atualizada.

it's updated technology.

So again, we begin with DNA.

Novamente, começamos com o DNA,

And it's jiggling and wiggling there

e está se movimentando ali por causa da sopa de moléculas ao redor,

because of the surrounding soup of molecules,

que retirei para que pudessem ver alguma coisa.

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

O DNA tem aproximadamente dois nanômetros, o que é bem pequeno.

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

Mas em cada uma de suas células,

But in each one of your cells,

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

cada filamento do DNA tem a extensão de aproximadamente

30 a 40 milhões de nanômetros.

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

Para manter o DNA organizado e regular o acesso ao código genético,

it's wrapped around these purple proteins --

ele é envolvido por essas proteínas roxas

or I've labeled them purple here.

Ele é embalado e empacotado.

It's packaged up and bundled up.

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

Todo esse campo de visão é um único filamento de DNA.

This huge package of DNA is called a chromosome.

Esse enorme pacote de DNA é chamado de cromossomo.

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

E voltaremos aos cromossomos em um minuto.

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

Estamos partindo, estamos saindo

out through a nuclear pore,

através de um poro nuclear,

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

que é o acesso a esse compartimento que contém todo o DNA chamado núcleo.

called the nucleus.

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

Todo esse campo visual

vale aproximadamente um semestre de biologia, e eu levei sete minutos.

and I've got seven minutes,

Não vamos conseguir fazer isso hoje?

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

Disseram-me: "Não".

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

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

É assim que uma célula viva parece à luz do microscópio.

Está sendo filmada em aceleração, por isso podem vê-la se movendo.

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

The nuclear envelope breaks down.

O envoltório nuclear se rompe.

These sausage-shaped things are the chromosomes,

Essas coisas em forma de linguiça são os cromossomos, e vamos focá-los.

and we'll focus on them.

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

Eles passam por essa movimentação impressionante

que foca esses pequenos pontos vermelhos.

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

Quando a célula sente que está pronta, ela rasga o cromossomo.

One set of DNA goes to one side,

Um conjunto de DNA vai para um lado,

the other side gets the other set of DNA --

o outo lado fica com o outro conjunto de DNA: cópias idênticas de DNA.

identical copies of DNA.

And then the cell splits down the middle.

Então a célula se divide ao meio.

And again, you have billions of cells undergoing this process

Novamente, você tem bilhões de células

sendo submetidas a esse processo agora dentro de você.

right now inside of you.

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

Vamos rebobinar e focar apenas os cromossomos

and look at its structure and describe it.

e observar sua estrutura e descrevê-la.

Aqui estamos no momento da divisão.

So again, here we are at that equator moment.

The chromosomes line up.

Os cromossomos se alinham, e isolamos apenas um deles,

And if we isolate just one chromosome,

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

o extraímos e observamos sua estrutura.

Esta é uma das maiores estruturas moleculares que temos dentro de nós,

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

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

pelo menos é o que descobrimos até agora.

So this is a single chromosome.

Este é um único cromossomo.

And you have two strands of DNA in each chromosome.

E temos dois filamentos de DNA em cada cromossomo.

One is bundled up into one sausage.

Um é empacotado numa linguiça, O outro é empacotado na outra linguiça.

The other strand is bundled up into the other sausage.

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

Essas coisas que parecem bigodes saindo de cada lado

são as estruturas dinâmicas de sustentação da célula

are the dynamic scaffolding of the cell.

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

chamadas microtúbulos e esse nome não é importante.

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

Mas vamos focar essa região vermelha, eu a rotulei de vermelha aqui,

and it's the interface between the dynamic scaffolding

a interface entre a estrutura dinâmica de sustentação e os cromossomos.

and the chromosomes.

It is obviously central to the movement of the chromosomes.

Obviamente ela é fundamental para o movimento dos cromossomos.

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

Não temos ideia de como ela realiza esse movimento.

We've been studying this thing they call the kinetochore

Temos estudado essa orbe cinética por mais de 100 anos com estudos intensos,

for over a hundred years with intense study,

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

e ainda estamos começando a descobrir o que significa.

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

Ela é feita de cerca de 200 tipos diferentes de proteínas,

thousands of proteins in total.

milhares de proteínas no total.

It is a signal broadcasting system.

É um sistema de transmissão de sinais, que transmite através de sinais químicos

It broadcasts through chemical signals,

dizendo ao restante da célula quando está pronta,

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

when it feels that everything is aligned and ready to go

quando ela sente que tudo está alinhado e pronto para a separação dos cromossomos.

for the separation of the chromosomes.

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

Ela consegue se juntar aos microtúbulos que estão crescendo e encolhendo,

e está envolvida com o crescimento dos microtúbulos,

It's involved with the growing of the microtubules,

podendo transitoriamente se juntar a eles.

and it's able to transiently couple onto them.

É também um sistema de sensoriamento de atenção,

It's also an attention-sensing system.

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

podendo perceber quando a célula está pronta,

when the chromosome is correctly positioned.

quando o cromossomo está posicionado corretamente.

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

Está se tornando verde aqui, porque percebe que tudo está correto.

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

E vão ver, há este último pedacinho que ainda permanece vermelho.

that's still remaining red.

E ele se afastou dos microtúbulos.

And it's walked away down the microtubules.

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

Esse é o sistema de transmissão de sinais enviando o sinal de parada.

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

E ele se afastou; é bem mecânico mesmo.

It's molecular clockwork.

É a máquina molecular.

This is how you work at the molecular scale.

É assim que trabalhamos na escala molecular.

So with a little bit of molecular eye candy,

Então, com um pouquinho de atração molecular,

(Laughter)

temos cinesina, que são aquelas laranja,

we've got kinesins, the orange ones.

They're little molecular courier molecules walking one way.

pequenos mensageiros que caminham numa direção.

E aqui está a dineína, que carrega o sistema de transmissão,

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

com pernas longas para que possam ultrapassar obstáculos.

And they've got their long legs

so they can step around obstacles and so on.

Novamente, isso tudo é precisamente derivado da ciência.

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

O problema é que não podemos mostrar isso de nenhuma outra maneira.

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,

Explorar na fronteira da ciência, na fronteira da compreensão humana,

is mind-blowing.

é alucinante.

Discovering this stuff

Descobrir esta matéria é, certamente, um incentivo agradável

is certainly a pleasurable incentive to work in science.

pra trabalhar com ciência.

But most medical researchers --

Mas muitos pesquisadores médicos...

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

descobrir essas coisas

é simplesmente um passo ao longo do caminho para as grandes metas,

which are to eradicate disease, to eliminate the suffering

que são erradicar doenças,

eliminar sofrimento e miséria que a doença causa

and the misery that disease causes

and to lift people out of poverty.

e tirar as pessoas da pobreza.

Thank you.

Obrigado.

(Applause)

(Aplausos)