TEDxSydney
Drew Berry: Animations of unseeable biology
Drew Berry: Animações da biologia que não se vê
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Não temos forma de observar diretamente as moléculas e o que elas fazem -- Drew Berry quer mudar isso. Em TEDxSydney, ele apresenta suas animações científicamente acuradas (e divertidas!) que auxiliam pesquisadores a observar processos não visíveis dentro de nossas próprias células.
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
O que vou mostrar-lhes
00:17
are the astonishing molecular machines
1
2000
4000
são máquinas moleculares admiráveis
00:21
that create the living fabric of your body.
2
6000
3000
que criam o tecido vivo de seu corpo.
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Now molecules are really, really tiny.
3
9000
3000
Moléculas são realmente, verdadeiramente minúsculas.
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And by tiny,
4
12000
2000
E por minúsculas,
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I mean really.
5
14000
2000
quero dizer muito minúsculas.
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They're smaller than a wavelength of light,
6
16000
2000
Elas são menores que o comprimento de onda da luz,
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so we have no way to directly observe them.
7
18000
3000
assim, não temos forma de observá-las diretamente.
00:36
But through science, we do have a fairly good idea
8
21000
2000
Mas, através da ciência, temos uma ideia razoavelmente boa
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of what's going on down at the molecular scale.
9
23000
3000
do que acontece na escala molecular.
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So what we can do is actually tell you about the molecules,
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26000
3000
Portanto, o que podemos fazer, na verdade, é contar a vocês sobre as moléculas,
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but we don't really have a direct way of showing you the molecules.
11
29000
3000
mas não temos realmente uma forma direta de mostrar-lhes as moléculas.
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One way around this is to draw pictures.
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32000
3000
Uma forma de fazer isso é desenhar figuras.
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And this idea is actually nothing new.
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35000
2000
E essa ideia, de fato, não é nada nova.
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Scientists have always created pictures
14
37000
2000
Os cientistas sempre criaram figuras
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as part of their thinking and discovery process.
15
39000
3000
como parte de seu processo de raciocínio e descoberta.
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They draw pictures of what they're observing with their eyes,
16
42000
3000
Eles desenham figuras daquilo que estão observando com seus olhos,
01:00
through technology like telescopes and microscopes,
17
45000
2000
através de tecnologias como telescópios e microscópios,
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and also what they're thinking about in their minds.
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47000
3000
e também daquilo sobre o que estão refletindo em suas mentes.
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I picked two well-known examples,
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50000
2000
Escolhi dois exemplos bem conhecidos,
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because they're very well-known for expressing science through art.
20
52000
3000
porque são famosos por expressar a ciência através da arte.
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And I start with Galileo
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55000
2000
E começo com Galileu
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who used the world's first telescope
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57000
2000
que usou o primeiro telescópio do mundo
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to look at the Moon.
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59000
2000
para observar a Lua.
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And he transformed our understanding of the Moon.
24
61000
2000
E ele transformou nossa compreensão da Lua.
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The perception in the 17th century
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63000
2000
A percepção, no século XVII,
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was the Moon was a perfect heavenly sphere.
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65000
2000
era que a Lua era uma esfera celeste perfeita.
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But what Galileo saw was a rocky, barren world,
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67000
3000
Mas o que Galileu viu foi um mundo rochoso, árido,
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which he expressed through his watercolor painting.
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70000
3000
que ele expressou através de sua aquarela.
01:28
Another scientist with very big ideas,
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73000
2000
Um outro cientista com grandes ideias,
01:30
the superstar of biology, is Charles Darwin.
30
75000
3000
estrela da Biologia, é Charles Darwin.
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And with this famous entry in his notebook,
31
78000
2000
E com este famoso registro em seu caderno,
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he begins in the top left-hand corner with, "I think,"
32
80000
3000
ele começa no topo do canto esquerdo com "Eu penso",
01:38
and then sketches out the first tree of life,
33
83000
3000
então rascunha a primeira árvore da vida,
01:41
which is his perception
34
86000
2000
que é a percepção dele
01:43
of how all the species, all living things on Earth,
35
88000
2000
de como todas as espécies, todas as coisas vivas na Terra,
01:45
are connected through evolutionary history --
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90000
3000
estão conectadas através da história da evolução --
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the origin of species through natural selection
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93000
2000
a origem das espécies através da seleção natural
01:50
and divergence from an ancestral population.
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95000
3000
e a divergência de uma população ancestral.
01:53
Even as a scientist,
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98000
2000
Mesmo sendo cientista,
01:55
I used to go to lectures by molecular biologists
40
100000
2000
costumava ir a palestras de biólogos moleculares
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and find them completely incomprehensible,
41
102000
3000
e achava-as completamente incompreensíveis,
02:00
with all the fancy technical language and jargon
42
105000
2000
com toda aquela linguagem técnica e jargões extravagantes
02:02
that they would use in describing their work,
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107000
2000
que usavam na descrição de seus trabalhos,
02:04
until I encountered the artworks of David Goodsell,
44
109000
3000
até que encontrei os trabalhos de arte de David Goodsell,
02:07
who is a molecular biologist at the Scripps Institute.
45
112000
3000
que é um biólogo molecular no Instituto Scripps.
02:10
And his pictures,
46
115000
2000
E seus desenhos,
02:12
everything's accurate and it's all to scale.
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117000
2000
tudo é preciso e está em escala.
02:14
And his work illuminated for me
48
119000
3000
E seu trabalho iluminou para mim
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what the molecular world inside us is like.
49
122000
2000
como é o mundo molecular dentro de nós.
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So this is a transection through blood.
50
124000
3000
Esta é uma transeção do sangue.
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In the top left-hand corner, you've got this yellow-green area.
51
127000
2000
No canto superior esquerdo, você tem essa área verde-amarela.
02:24
The yellow-green area is the fluids of blood, which is mostly water,
52
129000
3000
A área verde-amarela são os fluidos do sangue, que é predominantemente água,
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but it's also antibodies, sugars,
53
132000
2000
mas há também anticorpos, açúcares,
02:29
hormones, that kind of thing.
54
134000
2000
hormônios, esse tipo de coisas.
02:31
And the red region is a slice into a red blood cell.
55
136000
2000
E a região vermelha é um corte de uma célula de sangue vermelho.
02:33
And those red molecules are hemoglobin.
56
138000
2000
E essas moléculas vermelhas são hemoglobina.
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They are actually red; that's what gives blood its color.
57
140000
2000
Elas são realmente vermelhas, é o que dá ao sangue sua cor.
02:37
And hemoglobin acts as a molecular sponge
58
142000
2000
E a hemoglobina atua como uma esponja molecular
02:39
to soak up the oxygen in your lungs
59
144000
2000
que absorve o oxigênio em seus pulmões
02:41
and then carry it to other parts of the body.
60
146000
2000
e o carrega para outras partes do corpo.
02:43
I was very much inspired by this image many years ago,
61
148000
3000
Fui muito inspirado por esta imagem muitos anos atrás,
02:46
and I wondered whether we could use computer graphics
62
151000
2000
e imaginava se poderíamos usar computação gráfica
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to represent the molecular world.
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153000
2000
para representar o mundo molecular.
02:50
What would it look like?
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155000
2000
Como seria ele?
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And that's how I really began. So let's begin.
65
157000
3000
E foi assim que eu comecei realmente. Portanto, comecemos.
02:55
This is DNA in its classic double helix form.
66
160000
2000
Isto é o DNA em sua forma clássica de dupla espiral.
02:57
And it's from X-ray crystallography,
67
162000
2000
E vem da cristalografia de raio X,
02:59
so it's an accurate model of DNA.
68
164000
2000
portanto é um modelo preciso de DNA.
03:01
If we unwind the double helix and unzip the two strands,
69
166000
2000
Se desenrolamos a espiral dupla e separamos os dois filamentos,
03:03
you see these things that look like teeth.
70
168000
2000
você vê essas coisas que parecem dentes.
03:05
Those are the letters of genetic code,
71
170000
2000
Essas são as letras do código genético,
03:07
the 25,000 genes you've got written in your DNA.
72
172000
3000
os 25.000 genes que você tem escritos em seu DNA.
03:10
This is what they typically talk about --
73
175000
2000
Tipicamente, é disto que falam --
03:12
the genetic code -- this is what they're talking about.
74
177000
2000
o código genético -- é sobre isto que estão falando.
03:14
But I want to talk about a different aspect of DNA science,
75
179000
2000
Mas quero falar sobre um aspecto diferente da ciência do DNA,
03:16
and that is the physical nature of DNA.
76
181000
3000
que é a natureza física do DNA.
03:19
It's these two strands that run in opposite directions
77
184000
3000
São esses dois filamentos que correm em direções opostas
03:22
for reasons I can't go into right now.
78
187000
2000
por razões que não vou comentar agora.
03:24
But they physically run in opposite directions,
79
189000
2000
Mas, fisicamente eles correm em direções opostas,
03:26
which creates a number of complications for your living cells,
80
191000
3000
o que cria uma série de complicações para suas células vivas,
03:29
as you're about to see,
81
194000
2000
como vão ver,
03:31
most particularly when DNA is being copied.
82
196000
3000
mais especificamente quando o DNA está sendo copiado.
03:34
And so what I'm about to show you
83
199000
2000
O que vou mostrar a vocês
03:36
is an accurate representation
84
201000
2000
é uma representação precisa
03:38
of the actual DNA replication machine that's occurring right now inside your body,
85
203000
3000
da verdadeira máquina de replicação do DNA que está ocorrendo agora dentro de seu corpo,
03:41
at least 2002 biology.
86
206000
3000
no mínimo, biologia 2002.
03:44
So DNA's entering the production line from the left-hand side,
87
209000
3000
Assim, o DNA está entrando na linha de produção do lado esquerdo,
03:47
and it hits this collection, these miniature biochemical machines,
88
212000
3000
e ele atinge este conjunto, essas máquinas bioquímicas em miniatura,
03:50
that are pulling apart the DNA strand and making an exact copy.
89
215000
3000
que estão rompendo o filamento de DNA e fazendo uma cópia exata.
03:53
So DNA comes in
90
218000
2000
Dessa forma o DNA entra
03:55
and hits this blue, doughnut-shaped structure
91
220000
2000
e atinge esta estrutura azul em forma de rosquinha
03:57
and it's ripped apart into its two strands.
92
222000
2000
e é separado em dois filamentos.
03:59
One strand can be copied directly,
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224000
2000
Um filamento pode ser copiado diretamente,
04:01
and you can see these things spooling off to the bottom there.
94
226000
3000
e você pode ver essas coisas se enrolando aqui na base.
04:04
But things aren't so simple for the other strand
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229000
2000
Mas as coisas não são tão simples para o outro filamento
04:06
because it must be copied backwards.
96
231000
2000
porque ele deve ser copiado de trás para frente.
04:08
So it's thrown out repeatedly in these loops
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233000
2000
Assim ele é lançado fora repetidamente nesses laços
04:10
and copied one section at a time,
98
235000
2000
e copiado uma parte por vez,
04:12
creating two new DNA molecules.
99
237000
3000
criando duas novas moléculas de DNA.
04:15
Now you have billions of this machine
100
240000
3000
Você tem bilhões dessas máquinas
04:18
right now working away inside you,
101
243000
2000
trabalhando exatamente agora dentro de você,
04:20
copying your DNA with exquisite fidelity.
102
245000
2000
copiando seu DNA com primorosa fidelidade.
04:22
It's an accurate representation,
103
247000
2000
É uma representação precisa,
04:24
and it's pretty much at the correct speed for what is occurring inside you.
104
249000
3000
e está muito próxima da velocidade correta para aquilo que está ocorrendo dentro de você.
04:27
I've left out error correction and a bunch of other things.
105
252000
3000
Deixei de lado a correção de erros e um punhado de outras coisas.
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This was work from a number of years ago.
106
257000
2000
Isto foi trabalho de vários anos atrás.
04:34
Thank you.
107
259000
2000
Obrigado.
04:36
This is work from a number of years ago,
108
261000
3000
Isto foi trabalho de vários anos atrás,
04:39
but what I'll show you next is updated science, it's updated technology.
109
264000
3000
mas o que vou mostrar a seguir é ciência atualizada, é tecnologia atualizada.
04:42
So again, we begin with DNA.
110
267000
2000
Então, novamente, começamos com o DNA.
04:44
And it's jiggling and wiggling there because of the surrounding soup of molecules,
111
269000
3000
E está se balançando e movimentando ali por causa da sopa de moléculas ao redor,
04:47
which I've stripped away so you can see something.
112
272000
2000
que tirei fora a fim de que vocês pudessem ver alguma coisa.
04:49
DNA is about two nanometers across,
113
274000
2000
O DNA tem aproximadamente dois nanômetros,
04:51
which is really quite tiny.
114
276000
2000
o que é realmente muito pequeno.
04:53
But in each one of your cells,
115
278000
2000
Mas em cada uma de suas células,
04:55
each strand of DNA is about 30 to 40 million nanometers long.
116
280000
4000
cada filamento do DNA tem a extensão de aproximadamente 30 a 40 milhões de nanômetros.
04:59
So to keep the DNA organized and regulate access to the genetic code,
117
284000
3000
Assim, para manter o DNA organizado e regular o acesso ao código genético,
05:02
it's wrapped around these purple proteins --
118
287000
2000
ele é envolvido por essas proteínas roxas --
05:04
or I've labeled them purple here.
119
289000
2000
ou eu as rotulei de roxas aqui.
05:06
It's packaged up and bundled up.
120
291000
2000
Ele é embalado e empacotado.
05:08
All this field of view is a single strand of DNA.
121
293000
3000
Todo esse campo de visão é um único filamento de DNA.
05:11
This huge package of DNA is called a chromosome.
122
296000
3000
Esse enorme pacote de DNA é chamado de cromossomo.
05:14
And we'll come back to chromosomes in a minute.
123
299000
3000
E voltaremos aos cromossomos em um minuto.
05:17
We're pulling out, we're zooming out,
124
302000
2000
Estamos partindo, estamos saindo
05:19
out through a nuclear pore,
125
304000
2000
através de um poro nuclear,
05:21
which is the gateway to this compartment that holds all the DNA
126
306000
3000
que é o acesso a esse compartimento que contém todo o DNA,
05:24
called the nucleus.
127
309000
2000
chamado núcleo.
05:26
All of this field of view
128
311000
2000
Todo esse campo visual
05:28
is about a semester's worth of biology, and I've got seven minutes.
129
313000
3000
vale aproximadamente um semestre de biologia, e eu levei sete minutos.
05:31
So we're not going to be able to do that today?
130
316000
3000
Então não vamos conseguir fazer isso hoje?
05:34
No, I'm being told, "No."
131
319000
3000
Não, disseram-me: "Não".
05:37
This is the way a living cell looks down a light microscope.
132
322000
3000
Esta é a forma como uma célula viva parece à luz do microscópio.
05:40
And it's been filmed under time-lapse, which is why you can see it moving.
133
325000
3000
E está sendo filmada em aceleração, por isso é que você pode vê-la mover-se.
05:43
The nuclear envelope breaks down.
134
328000
2000
O envoltório nuclear se rompe.
05:45
These sausage-shaped things are the chromosomes, and we'll focus on them.
135
330000
3000
Essas coisas em forma de salsicha são os cromossomos, e vamos focar neles.
05:48
They go through this very striking motion
136
333000
2000
Eles passam por essa movimentação impressionante
05:50
that is focused on these little red spots.
137
335000
3000
que está focada nesses pequenos pontos vermelhos.
05:53
When the cell feels it's ready to go,
138
338000
3000
Quando a célula sente que está pronta,
05:56
it rips apart the chromosome.
139
341000
2000
ela rasga o cromossomo.
05:58
One set of DNA goes to one side,
140
343000
2000
Um conjunto de DNA vai para um lado,
06:00
the other side gets the other set of DNA --
141
345000
2000
o outo lado fica com o outro conjunto de DNA --
06:02
identical copies of DNA.
142
347000
2000
cópias idênticas de DNA.
06:04
And then the cell splits down the middle.
143
349000
2000
Então a célula se separa no meio.
06:06
And again, you have billions of cells
144
351000
2000
Novamente, você tem bilhões de células
06:08
undergoing this process right now inside of you.
145
353000
3000
sendo submetidas a esse processo agora dentro de você.
06:11
Now we're going to rewind and just focus on the chromosomes
146
356000
3000
Agora vamos rebobinar e focar apenas nos cromossomos
06:14
and look at its structure and describe it.
147
359000
2000
e olhar para sua estrutura e descrevê-la.
06:16
So again, here we are at that equator moment.
148
361000
3000
Novamente, aqui estamos no momento da divisão.
06:19
The chromosomes line up.
149
364000
2000
Os cromossomos se alinham.
06:21
And if we isolate just one chromosome,
150
366000
2000
E isolamos apenas um cromossomo,
06:23
we're going to pull it out and have a look at its structure.
151
368000
2000
vamos extraí-lo e dar uma olhada em sua estrutura.
06:25
So this is one of the biggest molecular structures that you have,
152
370000
3000
Esta é uma das maiores estruturas moleculares que você tem,
06:28
at least as far as we've discovered so far inside of us.
153
373000
4000
pelo menos até onde descobrimos até agora dentro de nós.
06:32
So this is a single chromosome.
154
377000
2000
Este é um único cromossomo.
06:34
And you have two strands of DNA in each chromosome.
155
379000
3000
E você tem dois filamenteos de DNA em cada cromossomo.
06:37
One is bundled up into one sausage.
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382000
2000
Um é empacotado em uma salsicha.
06:39
The other strand is bundled up into the other sausage.
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384000
2000
O outro filamento é empacotado na outra salsicha.
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These things that look like whiskers that are sticking out from either side
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386000
3000
Essas coisas que parecem bigodes esticados para fora de cada lado
06:44
are the dynamic scaffolding of the cell.
159
389000
3000
são as estrururas dinâmicas de sustentação da célula.
06:47
They're called mircrotubules. That name's not important.
160
392000
2000
Elas são chamadas microtúbulos. Esse nome não é importante.
06:49
But what we're going to focus on is this red region -- I've labeled it red here --
161
394000
3000
Mas o que vamos focar é essa região vermelha -- eu a rotulei de vermelha aqui --
06:52
and it's the interface
162
397000
2000
e ela é a interface
06:54
between the dynamic scaffolding and the chromosomes.
163
399000
3000
entre a estrutura dinâmica de sustentação e os cromossomos.
06:57
It is obviously central to the movement of the chromosomes.
164
402000
3000
Obviamente ela é fundamental para o movimento dos cromossomos.
07:00
We have no idea really as to how it's achieving that movement.
165
405000
3000
Não temos ideia realmente de como ela está realizando esse movimento.
07:03
We've been studying this thing they call the kinetochore
166
408000
2000
Temos estudado essa coisa que eles chamam de orbe cinética
07:05
for over a hundred years with intense study,
167
410000
2000
por mais de cem anos com estudos intensos,
07:07
and we're still just beginning to discover what it's all about.
168
412000
3000
e ainda estamos só começando a descobrir o que é isso.
07:10
It is made up of about 200 different types of proteins,
169
415000
3000
Ela é feita de cerca de 200 tipos diferentes de proteínas,
07:13
thousands of proteins in total.
170
418000
3000
milhares de proteínas no total.
07:16
It is a signal broadcasting system.
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421000
3000
É um sistema de transmissão de sinais.
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It broadcasts through chemical signals
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424000
2000
Ela transmite através de sinais químicos
07:21
telling the rest of the cell when it's ready,
173
426000
3000
dizendo para o restante da célula quando está pronta,
07:24
when it feels that everything is aligned and ready to go
174
429000
3000
quando ela sente que tudo está alinhado e pronto
07:27
for the separation of the chromosomes.
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432000
2000
para a separação dos cromossomos.
07:29
It is able to couple onto the growing and shrinking microtubules.
176
434000
3000
Ela é capaz de unir-se aos microtúbulos que estão crescendo e encolhendo.
07:32
It's involved with the growing of the microtubules,
177
437000
3000
Ela está envolvida com o crescimento dos microtúbulos,
07:35
and it's able to transiently couple onto them.
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440000
3000
e é capaz de transitoriamente juntar-se a eles.
07:38
It's also an attention sensing system.
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443000
2000
É também um sistema de sensoriamento de atenção.
07:40
It's able to feel when the cell is ready,
180
445000
2000
É capaz de perceber quando a célula está pronta,
07:42
when the chromosome is correctly positioned.
181
447000
2000
quando o cromossomo está posicionado corretamente.
07:44
It's turning green here
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449000
2000
Está se tornando verde aqui
07:46
because it feels that everything is just right.
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451000
2000
porque percebe que tudo está correto.
07:48
And you'll see, there's this one little last bit
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453000
2000
E vão ver, há este último pedacinho
07:50
that's still remaining red.
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455000
2000
que ainda permanece vermelho.
07:52
And it's walked away down the microtubules.
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457000
3000
E ele é encaminhado para fora dos microtúbulos.
07:56
That is the signal broadcasting system sending out the stop signal.
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461000
3000
Esse é o sistema de transmissão de sinais enviando o sinal de parada.
07:59
And it's walked away. I mean, it's that mechanical.
188
464000
3000
E ele é encaminhado para fora. Quero dizer, mecânico assim mesmo.
08:02
It's molecular clockwork.
189
467000
2000
É a máquina molecular.
08:04
This is how you work at the molecular scale.
190
469000
3000
Isso é como você trabalha na escala molecular.
08:07
So with a little bit of molecular eye candy,
191
472000
3000
Então com um pouquinho de atração molecular,
08:10
we've got kinesins, which are the orange ones.
192
475000
3000
temos cinesina, que são aquelas laranja.
08:13
They're little molecular courier molecules walking one way.
193
478000
2000
Saõ pequenos mensageiros que caminham em uma direção.
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And here are the dynein. They're carrying that broadcasting system.
194
480000
3000
E aqui está a dineína. Carregam o sistema de transmissão.
08:18
And they've got their long legs so they can step around obstacles and so on.
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483000
3000
E têm essas pernas longas para que possam ultrapassar obstáculos e coisas assim.
08:21
So again, this is all derived accurately
196
486000
2000
Novamente, isso tudo é precisamente derivado
08:23
from the science.
197
488000
2000
da ciência.
08:25
The problem is we can't show it to you any other way.
198
490000
3000
O problema é que não podemos mostrar isso a vocês de nenhuma outra maneira.
08:28
Exploring at the frontier of science,
199
493000
2000
Explorar na fronteira da ciência,
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at the frontier of human understanding,
200
495000
2000
na fronteira da compreensão humana,
08:32
is mind-blowing.
201
497000
3000
é alucinante.
08:35
Discovering this stuff
202
500000
2000
Descobrir esta matéria
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is certainly a pleasurable incentive to work in science.
203
502000
3000
é certamente um incentivo agradável para trabalhar em ciência.
08:40
But most medical researchers --
204
505000
3000
Mas muitos pesquisadores médicos --
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discovering the stuff
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508000
2000
descobrir a matéria
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is simply steps along the path to the big goals,
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510000
3000
é simplesmente um passo ao longo do caminho para as grandes metas,
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which are to eradicate disease,
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513000
3000
que são erradicar doenças,
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to eliminate the suffering and the misery that disease causes
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516000
2000
eliminar sofrimento e miséria que a doença causa
08:53
and to lift people out of poverty.
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518000
2000
e tirar as pessoas da pobreza.
08:55
Thank you.
210
520000
2000
Obrigado.
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(Applause)
211
522000
4000
(Aplausos)
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