Animations of unseeable biology | Drew Berry | TED

Tradutor: Tiago Guedes Revisora: Wanderley Jesus

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

O que vos vou mostrar

são as espantosas máquinas moleculares

that create the living fabric of your body.

que criam o tecido vivo que é o nosso corpo.

Now molecules are really, really tiny.

As moléculas são mesmo pequenas.

And by tiny, I mean really.

Quando digo pequenas, quero dizer mesmo minúsculas.

They're smaller than a wavelength of light,

São mais pequenas que o comprimento de onda da luz,

so we have no way to directly observe them.

e assim não temos forma de as observar diretamente.

But through science, we do have a fairly good idea

Mas através da ciência, temos uma boa ideia

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

do que se passa a nível molecular.

Assim o que podemos fazer é falar-vos das moléculas,

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.

mesmo não tendo nenhuma maneira de as mostrar diretamente.

One way around this is to draw pictures.

Uma forma de fazer isto é desenhando imagens.

And this idea is actually nothing new.

Esta ideia não é nova.

Scientists have always created pictures

Os cientistas sempre criaram imagens

as part of their thinking and discovery process.

como parte do seu processo de pensamento e descoberta.

Desenham imagens daquilo que observam com os olhos,

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

through technology like telescopes and microscopes,

através da tecnologia como os telescópios e microscópios,

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

e ainda sobre aquilo que pensam.

I picked two well-known examples,

Escolhi dois exemplos muito conhecidos

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

porque eles são muito conhecidos por exprimirem 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 no mundo para observar a lua.

to look at the Moon.

And he transformed our understanding of the Moon.

E assim transformou o nosso conhecimento da lua.

The perception in the 17th century

A perceção no século XVII

was the Moon was a perfect heavenly sphere.

era que a lua era uma esfera celestial perfeita.

But what Galileo saw was a rocky, barren world,

Mas o que Galileu viu, foi um mundo árido e rochoso

which he expressed through his watercolor painting.

que ele retratou através das suas pinturas a aguarelas.

Another scientist with very big ideas,

Outro cientista com grandes ideias,

the superstar of biology is Charles Darwin.

a superestrela da biologia, foi Charles Darwin.

And with this famous entry in his notebook,

Com o famoso começo do seu bloco-notas,

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

ele começa no canto superior esquerdo com "Eu penso".

and then sketches out the first tree of life,

Depois desenhou a primeira árvore da vida,

which is his perception of how all the species,

que era a sua perceção de como todas as espécies,

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

todos os seres vivos na Terra, estão ligados na 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 a partir de uma população ancestral.

Even as a scientist,

Apesar de cientista,

I used to go to lectures by molecular biologists

eu costumava ir a seminários de biólogos moleculares

and find them completely incomprehensible,

e achá-los totalmente incompreensíveis,

with all the fancy technical language and jargon

com toda a pomposa linguagem técnica e jargão

that they would use in describing their work,

que eles usavam para descrever o seu trabalho,

until I encountered the artworks of David Goodsell,

até encontrar os trabalhos artísticos de David Goodsell,

who is a molecular biologist at the Scripps Institute.

que é um biólogo molecular no Instituto Scripps.

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

As suas imagens — tudo é rigoroso e à escala.

And his work illuminated for me

E o seu trabalho revelou-me

what the molecular world inside us is like.

o aspeto do mundo molecular dentro de nós.

So this is a transection through blood.

Isto é uma secção através do sangue.

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

No canto superior esquerdo, temos uma área amarelo-esverdeada.

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

Esta área representa o fluído do sangue, é praticamente água,

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

mas também anticorpos, açúcares, hormonas, essas coisas.

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

A região vermelha é um corte de um glóbulo vermelho.

And those red molecules are hemoglobin.

As moléculas vermelhas são a hemoglobina.

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

São realmente vermelhas; é o que dá a cor ao sangue.

And hemoglobin acts as a molecular sponge

A hemoglobina atua como uma esponja molecular

to soak up the oxygen in your lungs

que absorve o oxigénio nos pulmões

and then carry it to other parts of the body.

e o leva para outras partes do corpo.

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

Fiquei muito inspirado por esta imagem há muitos anos,

and I wondered whether we could use computer graphics

e pensei se podíamos usar gráficos computacionais

to represent the molecular world.

para representar o mundo molecular.

What would it look like?

Como ficaria?

And that's how I really began.

Foi assim que comecei. Vamos começar então.

So let's begin.

This is DNA in its classic double helix form.

Este é o ADN na sua forma clássica de dupla hélice.

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

É por cristalografia por raios-X, por isso é um modelo preciso do DNA.

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

Se desdobrarmos a dupla hélice e separarmos as duas cadeias,

you see these things that look like teeth.

vemos estas coisas que parecem dentes.

Those are the letters of genetic code,

São as letras do código genético,

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

os 25 000 genes que temos escritos no DNA.

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

Isto é do que costumam falar — o código genético —

this is what they're talking about.

é disto que falam.

Mas eu vou falar de um aspeto diferente na ciência do ADN,

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

que é a natureza física do ADN.

and that is the physical nature of DNA.

São estas duas cadeias 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 agora não posso explicar.

But they physically run in opposite directions,

Mas correm fisicamente em direções opostas,

which creates a number of complications for your living cells,

o que cria algumas complicações para as nossas células,

as you're about to see,

como vamos ver,

especialmente quando o ADN está a ser copiado.

most particularly when DNA is being copied.

And so what I'm about to show you

Assim, o que vos vou mostrar

is an accurate representation of the actual DNA replication machine

é uma representação precisa da máquina de replicação do ADN

que funciona neste momento dentro do nosso corpo,

that's occurring right now inside your body,

at least 2002 biology.

pelo menos na biologia de 2002.

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

O ADN entra na linha de produção pelo lado esquerdo,

and it hits this collection, these miniature biochemical machines,

e choca com esta coleção, estas máquinas bioquímicas em miniatura,

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

que rasgam a cadeia de ADN e fazem uma cópia exata.

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

Assim o ADN entra e choca com esta estrutura azul

em forma de "donut",

and it's ripped apart into its two strands.

e é separado nas suas duas cadeias.

One strand can be copied directly,

Uma cadeia pode ser copiada diretamente,

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

e vemos estas coisas a sair da estrutura.

Mas as coisas não são tão simples na outra cadeia

But things aren't so simple for the other strand

because it must be copied backwards.

porque deve ser copiada em sentido contrário.

So it's thrown out repeatedly in these loops

Assim é dobrada repetidamente nestes laços

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

e é copiada uma secção de cada vez, criando duas novas moléculas de ADN.

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

Temos milhares de milhões de máquinas como estas

neste momento a trabalhar dentro de nós,

copying your DNA with exquisite fidelity.

a copiar o ADN com uma fidelidade precisa.

It's an accurate representation,

É uma representação rigorosa,

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

e mostra a velocidade correta a que trabalha dentro de nós.

Não falei da correção dos erros e de muitas outras coisas.

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

(Laughter)

This was work from a number of years ago--

Este foi um trabalho de há anos.

Thank you.

(Aplausos)

(Applause)

Obrigado.

This is work from a number of years ago,

Mas o que vou mostrar de seguida é ciência recente, é tecnologia recente.

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

it's updated technology.

Voltamos a começar com o ADN.

So again, we begin with DNA.

Mexe-se e remexe-se devido à sopa de moléculas que o rodeia,

And it's jiggling and wiggling there

because of the surrounding soup of molecules,

que eu removi para se poder ver alguma coisa.

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

O ADN tem cerca de 2 nanómetros de secção,

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

o que é verdadeiramente pequeno.

Mas em cada uma das nossas células,

But in each one of your cells,

cada cadeia de ADN tem cerca de 30 a 40 milhões de nanómetros

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

de comprimento.

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

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

it's wrapped around these purple proteins --

está enrolado à volta destas proteínas roxas

or I've labeled them purple here.

— fui eu que as colori de roxo.

It's packaged up and bundled up.

Está arrumado e embalado.

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

Tudo isto é uma única molécula de ADN.

This huge package of DNA is called a chromosome.

Esta grande quantidade de ADN condensado chama-se cromossoma.

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

Já voltamos aos cromossomas,

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

Vamos sair e afastarmo-nos,

out through a nuclear pore,

sair através de um poro nuclear,

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

que é o portão para este compartimento que guarda todo o ADN,

called the nucleus.

chamado núcleo.

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

Todo este tema dá-se num semestre de biologia,

e eu só tenho 7 minutos.

and I've got seven minutes,

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

Assim, não vamos poder ver isto tudo hoje?

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

Não, estão a dizer-me que não.

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

Esta é o aspeto que uma célula viva tem quando vista ao microscópio.

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

Está a ser filmada ao retardador para vermos o movimento.

The nuclear envelope breaks down.

O envelope nuclear quebra-se.

These sausage-shaped things are the chromosomes,

Estas coisas em forma de salsicha são os cromossomas,

and we'll focus on them.

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

Eles passam por todo este movimento concentrado naquelas manchas vermelhas.

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

Quando a célula sente que está pronta, separa os cromossomas.

One set of DNA goes to one side,

Uma parte do ADN vai para um lado,

the other side gets the other set of DNA --

a outra parte do ADN vai para o outro

identical copies of DNA.

— cópias idênticas de ADN.

And then the cell splits down the middle.

Assim a célula separa-se a meio.

And again, you have billions of cells undergoing this process

E de novo, temos milhares de milhões de células

right now inside of you.

a passar por este processo dentro de nós.

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

Vamos voltar atrás e focarmo-nos nos cromossomas

and look at its structure and describe it.

e olhar para esta estrutura e descrevê-la.

So again, here we are at that equator moment.

Estamos, de novo, no momento equatorial.

The chromosomes line up.

Os cromossomas alinham-se.

And if we isolate just one chromosome,

Se isolarmos um só cromossoma,

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

vamos observar a sua estrutura.

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

É uma das maiores estruturas moleculares que temos

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

pelo menos, das encontradas até hoje dentro de nós.

Isto é um único cromossoma.

So this is a single chromosome.

And you have two strands of DNA in each chromosome.

Temos duas cadeias de ADN em cada cromossoma.

One is bundled up into one sausage.

Uma está enrolada em forma de salsicha.

The other strand is bundled up into the other sausage.

A outra está enrolada na forma da outra salsicha.

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

Estas coisas que parecem bigodes, que saem de cada lado

are the dynamic scaffolding of the cell.

são a plataforma dinâmica da célula.

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

Chamam-se microtúbulos. Não é um nome importante.

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

Vamos observar esta zona vermelha — que eu colori a vermelho —

and it's the interface between the dynamic scaffolding

e na interface entre a plataforma dinâmica e os cromossomas.

and the chromosomes.

It is obviously central to the movement of the chromosomes.

É obviamente importante para o movimento dos cromossomas.

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

Não fazemos ideia de como é conseguido o movimento

Temos estudado esta estrutura a que chamam cinetócoro.

We've been studying this thing they call the kinetochore

for over a hundred years with intense study,

há mais de cem anos, com estudos intensos,

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

e ainda estamos a descobrir para que serve.

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

É feito de mais de 200 proteínas diferentes,

thousands of proteins in total.

milhares de proteínas no total.

It is a signal broadcasting system.

É um sistema de transmissão de sinal.

It broadcasts through chemical signals,

Transmite por sinais químicos

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

dizendo ao resto da célula quando está pronto,

when it feels that everything is aligned and ready to go

quando sente que está tudo alinhado e pronto para começar,

for the separation of the chromosomes.

para a separação dos cromossomas.

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

É capaz de interagir com os microtúbulos que crescem ou diminuem.

It's involved with the growing of the microtubules,

Está envolvido no crescimento dos microtúbulos,

and it's able to transiently couple onto them.

e é capaz de se ligar a eles transitoriamente.

It's also an attention-sensing system.

É também um sistema sensorial de atenção

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

capaz de sentir quando a célula está pronta,

when the chromosome is correctly positioned.

quando os cromossomas estão corretamente posicionados.

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

Está a ficar verde porque sente que tudo está correto.

E vamos ver, há esta pequena coisa

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

that's still remaining red.

que continua vermelha.

E que caminha ao longo dos microtúbulos.

And it's walked away down the microtubules.

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

Isso é a transmissão do sinal de STOP.

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

E vai-se embora. Quero dizer, é assim mecânico.

É um relógio molecular.

It's molecular clockwork.

This is how you work at the molecular scale.

É assim que se trabalha à escala molecular.

So with a little bit of molecular eye candy,

Assim, com um bocadinho de cor,

(Laughter)

temos as cinesinas, que são as cor de laranja.

we've got kinesins, the orange ones.

They're little molecular courier molecules walking one way.

São pequenas moléculas mensageiras que caminham num sentido.

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

E aqui temos as dineínas. Transportam o sistema de transmissão.

And they've got their long legs

Têm pernas longas para poderem ultrapassar obstáculos.

so they can step around obstacles and so on.

Repito, tudo isto deriva da ciência. de forma precisa

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

O problema é que não podemos mostrar isto de outra forma.

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 a fronteira da ciência,

e a fronteira da compreensão humana,

is mind-blowing.

é espetacular.

Discovering this stuff

Descobrir estas coisas

is certainly a pleasurable incentive to work in science.

é certamente um bom incentive para trabalhar em ciência.

Mas para a maioria dos investigadores médicos...

But most medical researchers --

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

Descobrir coisas

são apenas pequenos passos para o grande objetivo

which are to eradicate disease, to eliminate the suffering

que é erradicar doenças,

eliminar o sofrimento e a infelicidade que a doença causa

and the misery that disease causes

and to lift people out of poverty.

e tirar pessoas da pobreza.

Thank you.

Obrigado.

(Applause)

(Aplausos)