TEDxSydney
Drew Berry: Animations of unseeable biology
Drew Berry: Animazioni di biologia invisibile
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Non c'è modo di osservare direttamente le molecole né cosa fanno - Drew Berry vuole cambiare questa situazione. Al TEDxSydney mostra le sue animazioni scientificamente accurate (e divertenti!) che aiutano i ricercatori a vedere i processi invisibili all'interno delle nostre cellule.
Drew Berry - Biomedical animator
Drew Berry creates stunning and scientifically accurate animations to illustrate how the molecules in our cell move and interact. Full bio
Drew Berry creates stunning and scientifically accurate animations to illustrate how the molecules in our cell move and interact. Full bio
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What I'm going to show you
0
0
2000
Quello che vi mostrerò
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are the astonishing molecular machines
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2000
4000
sono le incredibili macchine molecolari
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that create the living fabric of your body.
2
6000
3000
che creano il tessuto vivente del vostro corpo.
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Now molecules are really, really tiny.
3
9000
3000
Le molecole sono molto, molto piccole.
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And by tiny,
4
12000
2000
E per piccole,
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I mean really.
5
14000
2000
intendo davvero piccole.
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They're smaller than a wavelength of light,
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16000
2000
Sono più piccole della lunghezza d'onda della luce,
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so we have no way to directly observe them.
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18000
3000
quindi non c'è modo di osservarle direttamente.
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But through science, we do have a fairly good idea
8
21000
2000
Ma attraverso la scienza abbiamo un'idea abbastanza buona
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of what's going on down at the molecular scale.
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23000
3000
di quello che accade su scala molecolare.
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So what we can do is actually tell you about the molecules,
10
26000
3000
Quindi quello che possiamo fare è parlarvi delle molecole,
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but we don't really have a direct way of showing you the molecules.
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29000
3000
ma in realtà non abbiamo un modo diretto di mostrarvele.
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One way around this is to draw pictures.
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32000
3000
Un modo per risolvere il problema è quello di disegnare immagini.
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And this idea is actually nothing new.
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35000
2000
Questa idea, in effetti, non è nuova.
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Scientists have always created pictures
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37000
2000
Gli scienziati hanno sempre creato immagini
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as part of their thinking and discovery process.
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39000
3000
come parte del loro pensiero e processo di scoperta.
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They draw pictures of what they're observing with their eyes,
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42000
3000
Disegnano ciò che vedono con i propri occhi
01:00
through technology like telescopes and microscopes,
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45000
2000
usando tecnologie come telescopi e microscopi,
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and also what they're thinking about in their minds.
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47000
3000
e anche quello che passa per le loro menti.
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I picked two well-known examples,
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50000
2000
Ho scelto due esempi famosi,
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because they're very well-known for expressing science through art.
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52000
3000
perché sono noti per esprimere la scienza attraverso l'arte.
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And I start with Galileo
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55000
2000
E comincio con Galileo
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who used the world's first telescope
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57000
2000
che usò il primo telescopio al mondo
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to look at the Moon.
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59000
2000
per osservare la Luna.
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And he transformed our understanding of the Moon.
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61000
2000
Fu lui a trasformare la nostra comprensione della Luna.
01:18
The perception in the 17th century
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63000
2000
La percezione nel 17° secolo
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was the Moon was a perfect heavenly sphere.
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65000
2000
era che si trattava di una sfera celeste perfetta.
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But what Galileo saw was a rocky, barren world,
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67000
3000
Ma ciò che Galileo vide fu un mondo roccioso e arido
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which he expressed through his watercolor painting.
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70000
3000
che espresse attraverso la sua pittura ad acquerello.
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Another scientist with very big ideas,
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73000
2000
Un altro scienziato con idee molto grandi,
01:30
the superstar of biology, is Charles Darwin.
30
75000
3000
la superstar della biologia, è Charles Darwin.
01:33
And with this famous entry in his notebook,
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78000
2000
E con questa voce famosa nel suo taccuino,
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he begins in the top left-hand corner with, "I think,"
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80000
3000
inizia in alto a sinistra con: "Io penso",
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and then sketches out the first tree of life,
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83000
3000
e poi traccia il primo albero della vita,
01:41
which is his perception
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86000
2000
che è la sua percezione
01:43
of how all the species, all living things on Earth,
35
88000
2000
di come tutte le specie, tutti gli esseri viventi sulla Terra,
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are connected through evolutionary history --
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90000
3000
siano collegati attraverso la storia evolutiva -
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the origin of species through natural selection
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93000
2000
l'origine delle specie attraverso la selezione naturale
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and divergence from an ancestral population.
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95000
3000
e le differenze con una popolazione ancestrale.
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Even as a scientist,
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98000
2000
Pur essendo uno scienziato,
01:55
I used to go to lectures by molecular biologists
40
100000
2000
andavo a conferenze di biologi molecolari
01:57
and find them completely incomprehensible,
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102000
3000
e le trovavo totalmente incomprensibili,
02:00
with all the fancy technical language and jargon
42
105000
2000
con tutto il linguaggio tecnico sofisticato e il gergo
02:02
that they would use in describing their work,
43
107000
2000
che usavano per descrivere il loro lavoro,
02:04
until I encountered the artworks of David Goodsell,
44
109000
3000
finché non ho trovato le opere d'arte di David Goodsell,
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who is a molecular biologist at the Scripps Institute.
45
112000
3000
un biologo molecolare dell'Istituto Scripps.
02:10
And his pictures,
46
115000
2000
Nei suoi quadri
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everything's accurate and it's all to scale.
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117000
2000
tutto è esatto e in scala.
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And his work illuminated for me
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119000
3000
La sua opera mi ha chiarito
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what the molecular world inside us is like.
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122000
2000
com'è il mondo molecolare dentro di noi.
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So this is a transection through blood.
50
124000
3000
Questa è una sezione trasversale del sangue.
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In the top left-hand corner, you've got this yellow-green area.
51
127000
2000
In alto a sinistra avete questa zona giallo-verde.
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The yellow-green area is the fluids of blood, which is mostly water,
52
129000
3000
Sono i fluidi del sangue, che sono prevalentemente acqua,
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but it's also antibodies, sugars,
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132000
2000
ma anche anticorpi, zuccheri,
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hormones, that kind of thing.
54
134000
2000
ormoni, questo genere di cose.
02:31
And the red region is a slice into a red blood cell.
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136000
2000
La regione rossa è una sezione di un globulo rosso.
02:33
And those red molecules are hemoglobin.
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138000
2000
E quelle molecole rosse sono l'emoglobina.
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They are actually red; that's what gives blood its color.
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140000
2000
Sono davvero rosse, e danno il colore al sangue.
02:37
And hemoglobin acts as a molecular sponge
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142000
2000
L'emoglobina agisce come una spugna molecolare
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to soak up the oxygen in your lungs
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144000
2000
per assorbire l'ossigeno nei polmoni
02:41
and then carry it to other parts of the body.
60
146000
2000
e poi portarlo in altre parti del corpo.
02:43
I was very much inspired by this image many years ago,
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148000
3000
Diversi anni fa questa immagine mi ha ispirato moltissimo,
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and I wondered whether we could use computer graphics
62
151000
2000
e mi chiesi se avremmo potuto usare la computer grafica
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to represent the molecular world.
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153000
2000
per rappresentare il mondo molecolare.
02:50
What would it look like?
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155000
2000
Come sarebbe stato?
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And that's how I really began. So let's begin.
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157000
3000
Quello è stato l'inizio. Allora cominciamo.
02:55
This is DNA in its classic double helix form.
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160000
2000
Questo è il DNA nella sua forma classica a doppia elica.
02:57
And it's from X-ray crystallography,
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162000
2000
Proviene dalla cristallografia a raggi X,
02:59
so it's an accurate model of DNA.
68
164000
2000
quindi è un modello accurato di DNA.
03:01
If we unwind the double helix and unzip the two strands,
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166000
2000
Se srotoliamo la doppia elica ed estendiamo i due filamenti
03:03
you see these things that look like teeth.
70
168000
2000
vedrete queste cose che somigliano a denti.
03:05
Those are the letters of genetic code,
71
170000
2000
Sono le lettere del codice genetico,
03:07
the 25,000 genes you've got written in your DNA.
72
172000
3000
i 25.000 geni che sono scritti nel vostro DNA.
03:10
This is what they typically talk about --
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175000
2000
È questo che si intende di solito
03:12
the genetic code -- this is what they're talking about.
74
177000
2000
quando si parla di codice genetico.
03:14
But I want to talk about a different aspect of DNA science,
75
179000
2000
Ma io voglio parlare di un altro aspetto della scienza del DNA,
03:16
and that is the physical nature of DNA.
76
181000
3000
cioè della natura fisica del DNA.
03:19
It's these two strands that run in opposite directions
77
184000
3000
Questi due filamenti si muovono in direzioni opposte
03:22
for reasons I can't go into right now.
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187000
2000
per motivi che non spiegherò adesso.
03:24
But they physically run in opposite directions,
79
189000
2000
Ma fisicamente vanno in direzioni opposte,
03:26
which creates a number of complications for your living cells,
80
191000
3000
creando una serie di complicazioni per le vostre cellule viventi,
03:29
as you're about to see,
81
194000
2000
come vedrete,
03:31
most particularly when DNA is being copied.
82
196000
3000
e in particolare quando il DNA viene copiato.
03:34
And so what I'm about to show you
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199000
2000
Quello che vi mostrerò
03:36
is an accurate representation
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201000
2000
è una rappresentazione accurata
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of the actual DNA replication machine that's occurring right now inside your body,
85
203000
3000
della macchina replicatrice di DNA che è in funzione proprio ora nel vostro corpo,
03:41
at least 2002 biology.
86
206000
3000
almeno per la biologia del 2002.
03:44
So DNA's entering the production line from the left-hand side,
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209000
3000
Dunque il DNA entra nella linea di produzione dal lato sinistro,
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and it hits this collection, these miniature biochemical machines,
88
212000
3000
raggiungendo questo gruppo, queste macchine biochimiche in miniatura
03:50
that are pulling apart the DNA strand and making an exact copy.
89
215000
3000
che separano il filamento di DNA facendone una copia esatta.
03:53
So DNA comes in
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218000
2000
Quindi il DNA entra
03:55
and hits this blue, doughnut-shaped structure
91
220000
2000
e colpisce questa struttura blu a forma di ciambella
03:57
and it's ripped apart into its two strands.
92
222000
2000
e i suoi due filamenti si separano.
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One strand can be copied directly,
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224000
2000
Un filamento può essere copiato direttamente,
04:01
and you can see these things spooling off to the bottom there.
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226000
3000
e potete vedere queste cose arrotolarsi lì in fondo.
04:04
But things aren't so simple for the other strand
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229000
2000
Ma non è altrettanto semplice per l'altro filamento
04:06
because it must be copied backwards.
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231000
2000
perché deve essere copiato in senso inverso.
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So it's thrown out repeatedly in these loops
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233000
2000
Quindi viene espulso ripetutamente in queste anse
04:10
and copied one section at a time,
98
235000
2000
e copiato una sezione alla volta,
04:12
creating two new DNA molecules.
99
237000
3000
creando due nuove molecole di DNA.
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Now you have billions of this machine
100
240000
3000
Ora ci sono miliardi di macchine come questa
04:18
right now working away inside you,
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243000
2000
che stanno lavorando dentro di voi,
04:20
copying your DNA with exquisite fidelity.
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245000
2000
facendo copie estremamente fedeli di DNA.
04:22
It's an accurate representation,
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247000
2000
È una rappresentazione accurata
04:24
and it's pretty much at the correct speed for what is occurring inside you.
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249000
3000
di ciò che sta avvenendo dentro di voi, più o meno a velocità reale.
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I've left out error correction and a bunch of other things.
105
252000
3000
Ho escluso la correzione di errore e altre cosette.
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This was work from a number of years ago.
106
257000
2000
Si tratta di un lavoro di qualche anno fa.
04:34
Thank you.
107
259000
2000
Grazie.
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This is work from a number of years ago,
108
261000
3000
Questo è un lavoro di alcuni anni fa,
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but what I'll show you next is updated science, it's updated technology.
109
264000
3000
ma quello che vi mostrerò ora è scienza moderna, tecnologia d'avanguardia.
04:42
So again, we begin with DNA.
110
267000
2000
Cominciamo di nuovo con il DNA.
04:44
And it's jiggling and wiggling there because of the surrounding soup of molecules,
111
269000
3000
Si agita tutto perché è circondato da una zuppa di molecole
04:47
which I've stripped away so you can see something.
112
272000
2000
che ho rimosso in modo da renderlo più visibile.
04:49
DNA is about two nanometers across,
113
274000
2000
Il DNA ha una sezione di circa due nanometri,
04:51
which is really quite tiny.
114
276000
2000
che è davvero molto poco.
04:53
But in each one of your cells,
115
278000
2000
Ma in ognuna delle vostre cellule,
04:55
each strand of DNA is about 30 to 40 million nanometers long.
116
280000
4000
ogni filamento di DNA è lungo circa 30-40 milioni di nanometri.
04:59
So to keep the DNA organized and regulate access to the genetic code,
117
284000
3000
Quindi, per mantenere il DNA in ordine e regolare l'accesso al codice genetico,
05:02
it's wrapped around these purple proteins --
118
287000
2000
viene avvolto attorno a queste proteine viola -
05:04
or I've labeled them purple here.
119
289000
2000
come le chiamo io.
05:06
It's packaged up and bundled up.
120
291000
2000
È impacchettato e imballato.
05:08
All this field of view is a single strand of DNA.
121
293000
3000
Tutto quello che vedete è un singolo filamento di DNA.
05:11
This huge package of DNA is called a chromosome.
122
296000
3000
Questo bel pacchetto di DNA si chiama cromosoma.
05:14
And we'll come back to chromosomes in a minute.
123
299000
3000
Torneremo ai cromosomi tra un minuto.
05:17
We're pulling out, we're zooming out,
124
302000
2000
Ci allontaniamo, usciamo di qui
05:19
out through a nuclear pore,
125
304000
2000
attraverso un poro nucleare,
05:21
which is the gateway to this compartment that holds all the DNA
126
306000
3000
che è l'accesso a questo comparto che contiene tutto il DNA,
05:24
called the nucleus.
127
309000
2000
detto nucleo.
05:26
All of this field of view
128
311000
2000
Tutto quello che vediamo
05:28
is about a semester's worth of biology, and I've got seven minutes.
129
313000
3000
è l'equivalente di un semestre di biologia, ma io ho a disposizione 7 minuti.
05:31
So we're not going to be able to do that today?
130
316000
3000
E allora non riusciremo ad approfondirlo adesso?
05:34
No, I'm being told, "No."
131
319000
3000
No, ho sentito un "No".
05:37
This is the way a living cell looks down a light microscope.
132
322000
3000
Ecco come appare una cellula vivente al microscopio.
05:40
And it's been filmed under time-lapse, which is why you can see it moving.
133
325000
3000
È stata filmata in time-lapse, motivo per cui la vedete muoversi.
05:43
The nuclear envelope breaks down.
134
328000
2000
La membrana nucleare si rompe.
05:45
These sausage-shaped things are the chromosomes, and we'll focus on them.
135
330000
3000
Queste cose a forma di salsiccia sono i cromosomi, e ci concentreremo su di loro.
05:48
They go through this very striking motion
136
333000
2000
Si muovono in questo modo sorprendente
05:50
that is focused on these little red spots.
137
335000
3000
attorno a quelle macchioline rosse.
05:53
When the cell feels it's ready to go,
138
338000
3000
Quando la cellula si sente pronta,
05:56
it rips apart the chromosome.
139
341000
2000
i cromosomi si separano.
05:58
One set of DNA goes to one side,
140
343000
2000
Una parte di DNA va da un lato,
06:00
the other side gets the other set of DNA --
141
345000
2000
l'altra parte di DNA va dall'altro -
06:02
identical copies of DNA.
142
347000
2000
copie identiche di DNA.
06:04
And then the cell splits down the middle.
143
349000
2000
E poi la cellula si divide a metà.
06:06
And again, you have billions of cells
144
351000
2000
Di nuovo, ci sono miliardi di cellule
06:08
undergoing this process right now inside of you.
145
353000
3000
che stanno facendo la stessa cosa nel vostro corpo.
06:11
Now we're going to rewind and just focus on the chromosomes
146
356000
3000
Ora un passo indietro per parlare dei cromosomi
06:14
and look at its structure and describe it.
147
359000
2000
e vederne e descriverne la struttura.
06:16
So again, here we are at that equator moment.
148
361000
3000
Eccoci di nuovo al momento della divisione.
06:19
The chromosomes line up.
149
364000
2000
I cromosomi si allineano.
06:21
And if we isolate just one chromosome,
150
366000
2000
Ora isoleremo un singolo cromosoma,
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we're going to pull it out and have a look at its structure.
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in modo da dare un'occhiata alla sua struttura.
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So this is one of the biggest molecular structures that you have,
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È una delle più grandi strutture molecolari del corpo umano,
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at least as far as we've discovered so far inside of us.
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4000
almeno per quello che siamo riusciti a scoprire finora.
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So this is a single chromosome.
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Dunque questo è un singolo cromosoma.
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And you have two strands of DNA in each chromosome.
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Ci sono due filamenti di DNA in ogni cromosoma.
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One is bundled up into one sausage.
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Uno è avvolto a forma di salsicciotto.
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The other strand is bundled up into the other sausage.
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L'altro filamento forma l'altro salsicciotto.
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These things that look like whiskers that are sticking out from either side
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Questa specie di peluria che spunta da entrambi i lati
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are the dynamic scaffolding of the cell.
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è l'impalcatura dinamica della cellula.
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They're called mircrotubules. That name's not important.
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È fatta di innumerevoli microtubuli. Il nome non è importante.
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But what we're going to focus on is this red region -- I've labeled it red here --
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Ma noi ci concentreremo su questa zona rossa - che ho evidenziato in rosso -
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and it's the interface
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che è l'interfaccia
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between the dynamic scaffolding and the chromosomes.
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tra l'impalcatura dinamica e i cromosomi.
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It is obviously central to the movement of the chromosomes.
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Ovviamente è fondamentale per il movimento dei cromosomi.
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We have no idea really as to how it's achieving that movement.
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Non abbiamo proprio idea di come produca questo movimento.
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We've been studying this thing they call the kinetochore
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È stata studiata intensamente questa cosa
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for over a hundred years with intense study,
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chiamata cinetocore per oltre cent'anni
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and we're still just beginning to discover what it's all about.
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e stiamo iniziando solo ora a capire di cosa si tratta.
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It is made up of about 200 different types of proteins,
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È composta da circa 200 tipi diversi di proteine,
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thousands of proteins in total.
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migliaia di proteine in totale.
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It is a signal broadcasting system.
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È un sistema di trasmissione del segnale.
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It broadcasts through chemical signals
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Trasmette mediante segnali chimici
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telling the rest of the cell when it's ready,
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che allertano il resto della cellula quando è pronta,
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when it feels that everything is aligned and ready to go
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quando sente che tutto è in ordine e pronto
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for the separation of the chromosomes.
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per la separazione dei cromosomi.
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It is able to couple onto the growing and shrinking microtubules.
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Può legarsi ai microtubuli che si allargano e si riducono.
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It's involved with the growing of the microtubules,
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È coinvolto nella crescita dei microtubuli,
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and it's able to transiently couple onto them.
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ed è capace di unirsi a loro provvisoriamente.
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It's also an attention sensing system.
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È anche un sistema di rilevamento dell'attenzione
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It's able to feel when the cell is ready,
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in grado di percepire quando è pronta la cellula,
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when the chromosome is correctly positioned.
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quando il cromosoma è posizionato correttamente.
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It's turning green here
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Qui diventa verde
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because it feels that everything is just right.
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perché percepisce che tutto è a posto.
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And you'll see, there's this one little last bit
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E vedete che c'è un ultimo pezzettino
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that's still remaining red.
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che rimane ancora rosso.
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And it's walked away down the microtubules.
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E viene inviato lungo i microtubuli.
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That is the signal broadcasting system sending out the stop signal.
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Questo è il sistema di trasmissione del segnale che invia il segnale di stop.
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And it's walked away. I mean, it's that mechanical.
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E viene spedito. Voglio dire, è una trasmissione meccanica.
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It's molecular clockwork.
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È un meccanismo molecolare.
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This is how you work at the molecular scale.
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Ecco come funziona su scala molecolare.
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So with a little bit of molecular eye candy,
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Quindi, usando un po' di abbellimento molecolare,
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we've got kinesins, which are the orange ones.
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ecco le chinesine, quelle arancioni.
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They're little molecular courier molecules walking one way.
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Sono piccole molecole da trasporto che vanno in una direzione.
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And here are the dynein. They're carrying that broadcasting system.
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Ed ecco le dineine che portano il sistema di trasmissione.
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And they've got their long legs so they can step around obstacles and so on.
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Hanno lunghe zampe che gli permettono di superare gli ostacoli e così via.
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So again, this is all derived accurately
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Di nuovo, tutto questo è accuratamente derivato
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from the science.
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dalla scienza.
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The problem is we can't show it to you any other way.
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Il problema è che non possiamo mostrarvelo in altri modi.
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Exploring at the frontier of science,
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Esplorare il confine della scienza,
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at the frontier of human understanding,
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la frontiera della conoscenza umana,
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is mind-blowing.
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è incredibile.
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Discovering this stuff
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Scoprire queste cose
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is certainly a pleasurable incentive to work in science.
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è sicuramente un incentivo piacevole per fare scienza.
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But most medical researchers --
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Per la maggior parte dei ricercatori medici però,
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discovering the stuff
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fare delle scoperte
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is simply steps along the path to the big goals,
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è solo uno dei passi nel cammino verso i grandi obiettivi,
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which are to eradicate disease,
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che sono sradicare la malattia,
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to eliminate the suffering and the misery that disease causes
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eliminare la sofferenza e la miseria che la malattia causa
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and to lift people out of poverty.
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e uscire dalla povertà.
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Thank you.
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Grazie.
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(Applause)
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4000
(Applausi)
ABOUT THE SPEAKER
Drew Berry - Biomedical animatorDrew Berry creates stunning and scientifically accurate animations to illustrate how the molecules in our cell move and interact.
Why you should listen
Drew Berry is a biomedical animator whose scientifically accurate and aesthetically rich visualisations reveal the microscopic world inside our bodies to a wide range of audiences. His animations have exhibited at venues such as the Guggenheim Museum, Museum of Modern Art (New York), the Royal Institute of Great Britain and the University of Geneva. In 2010 he received a MacArthur Fellowship "Genius Award".
Drew Berry | Speaker | TED.com