TEDxSydney
Drew Berry: Animations of unseeable biology
Drew Berry: Animações da Biologia Invisível
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Não existe nenhuma maneira de ver directamente moléculas e o que elas fazem. Drew Berry quer mudar isso. No TEDx Sydney ele mostra-nos as suas precisas e divertidas animações que ajudam investigadores a ver os processos invisíveis que ocorrem dentro das 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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00:15
What I'm going to show you
0
0
2000
O que vos vou mostrar
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are the astonishing molecular machines
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2000
4000
são as espantosas máquinas moleculares
00:21
that create the living fabric of your body.
2
6000
3000
que criam esta máquina viva que é o nosso corpo.
00:24
Now molecules are really, really tiny.
3
9000
3000
As moléculas são mesmo, mesmo pequenas.
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And by tiny,
4
12000
2000
E com pequenas,
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I mean really.
5
14000
2000
quero dizer mesmo pequenas.
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They're smaller than a wavelength of light,
6
16000
2000
São mais pequenas que o comprimento de onda da luz,
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so we have no way to directly observe them.
7
18000
3000
e assim não temos maneiras directas de as observar.
00:36
But through science, we do have a fairly good idea
8
21000
2000
Mas através da ciência, nós temos uma boa ideia
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of what's going on down at the molecular scale.
9
23000
3000
do que se passa a nível molecular.
00:41
So what we can do is actually tell you about the molecules,
10
26000
3000
Assim o que podemos fazer é falar-vos acerca das moléculas,
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but we don't really have a direct way of showing you the molecules.
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29000
3000
mesmo não tendo nenhuma maneira de as mostrar directamente.
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One way around this is to draw pictures.
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32000
3000
Uma forma de fazer isto é desenhando imagens.
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And this idea is actually nothing new.
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35000
2000
E esta ideia não é nova.
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Scientists have always created pictures
14
37000
2000
Os cientistas sempre criaram imagens
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as part of their thinking and discovery process.
15
39000
3000
como parte do seu processo de pensamento e descoberta.
00:57
They draw pictures of what they're observing with their eyes,
16
42000
3000
Eles desenham figuras daquilo que observam com os seus olhos,
01:00
through technology like telescopes and microscopes,
17
45000
2000
através da tecnologia como os telescópios e microscópios,
01:02
and also what they're thinking about in their minds.
18
47000
3000
e ainda sobre aquilo que pensam.
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I picked two well-known examples,
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50000
2000
Escolhi dois exemplos,
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because they're very well-known for expressing science through art.
20
52000
3000
porque eles são muito conhecidos por expressarem 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 no mundo
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to look at the Moon.
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59000
2000
e observou a Lua.
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And he transformed our understanding of the Moon.
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61000
2000
E assim transformou o nosso conhecimento sobre a Lua.
01:18
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 celestial 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, era um mundo morto e rochoso
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which he expressed through his watercolor painting.
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70000
3000
que ele retratou através das suas pinturas a aguarelas.
01:28
Another scientist with very big ideas,
29
73000
2000
Outro cientista com grandes ideias,
01:30
the superstar of biology, is Charles Darwin.
30
75000
3000
a super-estrela da biologia, foi Charles Darwin.
01:33
And with this famous entry in his notebook,
31
78000
2000
E com o seu famoso começo do seu livro,
01:35
he begins in the top left-hand corner with, "I think,"
32
80000
3000
ele começa no canto superior esquerdo com, "Eu penso,"
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and then sketches out the first tree of life,
33
83000
3000
e depois desenhou a primeira árvore da vida,
01:41
which is his perception
34
86000
2000
que era a sua percepção
01:43
of how all the species, all living things on Earth,
35
88000
2000
de como todas as espécies, todos os seres vivos na Terra,
01:45
are connected through evolutionary history --
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90000
3000
estão ligados através da história da evolução --
01:48
the origin of species through natural selection
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93000
2000
a origem das espécies através da selecção natural
01:50
and divergence from an ancestral population.
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95000
3000
e a divergência a partir de uma população ancestral.
01:53
Even as a scientist,
39
98000
2000
Mesmo como cientista,
01:55
I used to go to lectures by molecular biologists
40
100000
2000
costumava ir a seminários de biólogos moleculares
01:57
and find them completely incomprehensible,
41
102000
3000
e achá-los completamente incompreensíveis,
02:00
with all the fancy technical language and jargon
42
105000
2000
com toda a pomposa linguagem técnica e jargão
02:02
that they would use in describing their work,
43
107000
2000
que eles usavam para descrever o seu trabalho,
02:04
until I encountered the artworks of David Goodsell,
44
109000
3000
até encontrar os trabalhos artísticos 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 as suas imagens,
02:12
everything's accurate and it's all to scale.
47
117000
2000
tudo preciso e à escala.
02:14
And his work illuminated for me
48
119000
3000
E o seu trabalho trouxe luz
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what the molecular world inside us is like.
49
122000
2000
acerca do mundo molecular dentro de nós.
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So this is a transection through blood.
50
124000
3000
Isto é uma secção através 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, temos esta área amarelo-esverdeada.
02:24
The yellow-green area is the fluids of blood, which is mostly water,
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129000
3000
A área amarelo-esverdeada representam os fluídos do sangue, é praticamente água,
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but it's also antibodies, sugars,
53
132000
2000
mas também anticorpos, açucares,
02:29
hormones, that kind of thing.
54
134000
2000
hormonas, 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 glóbulo vermelho fatiado.
02:33
And those red molecules are hemoglobin.
56
138000
2000
E aquelas moléculas vermelhas são a hemoglobina.
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They are actually red; that's what gives blood its color.
57
140000
2000
Elas são realmente vermelhas; o que dá a cor normal ao sangue.
02:37
And hemoglobin acts as a molecular sponge
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142000
2000
E a hemoglobina actua como uma esponja molecular
02:39
to soak up the oxygen in your lungs
59
144000
2000
que absorve o oxigénio nos pulmões
02:41
and then carry it to other parts of the body.
60
146000
2000
e leva-o para outras partes do corpo.
02:43
I was very much inspired by this image many years ago,
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148000
3000
E fiquei muito inspirado por esta imagem há muitos anos,
02:46
and I wondered whether we could use computer graphics
62
151000
2000
e perguntei-me se podíamos usar gráficos computacionais
02:48
to represent the molecular world.
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153000
2000
para representar o mundo molecular.
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What would it look like?
64
155000
2000
Como ficaria?
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And that's how I really began. So let's begin.
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157000
3000
E foi assim que comecei. Vamos começar então.
02:55
This is DNA in its classic double helix form.
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160000
2000
Este é o DNA na sua forma clássica de dupla hélice.
02:57
And it's from X-ray crystallography,
67
162000
2000
E é por cristalografia por raios-X,
02:59
so it's an accurate model of DNA.
68
164000
2000
por isso é um modelo preciso do DNA.
03:01
If we unwind the double helix and unzip the two strands,
69
166000
2000
Se desdobrarmos a dupla hélice e separarmos as duas cadeias,
03:03
you see these things that look like teeth.
70
168000
2000
vão ver que estas coisas parecem dentes.
03:05
Those are the letters of genetic code,
71
170000
2000
Aquelas são as letras do código genético,
03:07
the 25,000 genes you've got written in your DNA.
72
172000
3000
os 25000 genes que temos escritos no DNA.
03:10
This is what they typically talk about --
73
175000
2000
Isto é do que costumam falar --
03:12
the genetic code -- this is what they're talking about.
74
177000
2000
o codigo genético -- isto é do que falam.
03:14
But I want to talk about a different aspect of DNA science,
75
179000
2000
Mas eu queria falar de algo diferente na ciência do DNA,
03:16
and that is the physical nature of DNA.
76
181000
3000
e que é a sua natureza física.
03:19
It's these two strands that run in opposite directions
77
184000
3000
São estas duas cadeias que correm em direcções opostas
03:22
for reasons I can't go into right now.
78
187000
2000
por razões que agora não posso explicar.
03:24
But they physically run in opposite directions,
79
189000
2000
Mas elas correm fisicamente em direcções opostas,
03:26
which creates a number of complications for your living cells,
80
191000
3000
o que cria algumas complicações para as nossas células,
03:29
as you're about to see,
81
194000
2000
como vamos ver,
03:31
most particularly when DNA is being copied.
82
196000
3000
particularmente quando o DNA está a ser copiado.
03:34
And so what I'm about to show you
83
199000
2000
Assim o que vos vou mostrar
03:36
is an accurate representation
84
201000
2000
é uma representação precisa
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of the actual DNA replication machine that's occurring right now inside your body,
85
203000
3000
da maquina de replicação do DNA que está em movimento dentro dos vossos corpos,
03:41
at least 2002 biology.
86
206000
3000
pelo menos na biologia até 2002.
03:44
So DNA's entering the production line from the left-hand side,
87
209000
3000
Assim o DNA entra na linha de produção pelo lado esquerdo,
03:47
and it hits this collection, these miniature biochemical machines,
88
212000
3000
e choca com esta colecção, estas maquinas bioquimicas em miniatura,
03:50
that are pulling apart the DNA strand and making an exact copy.
89
215000
3000
que rasgam a cadeia de DNA e fazem uma cópia exacta.
03:53
So DNA comes in
90
218000
2000
Assim o DNA entra
03:55
and hits this blue, doughnut-shaped structure
91
220000
2000
e choca com esta estrutura azul em forma de donut
03:57
and it's ripped apart into its two strands.
92
222000
2000
e é separado nas suas duas cadeias.
03:59
One strand can be copied directly,
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224000
2000
Uma cadeia pode ser copiada directamente,
04:01
and you can see these things spooling off to the bottom there.
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226000
3000
e podem ver estas coisas a sair da estrutura.
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 na outra cadeia
04:06
because it must be copied backwards.
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231000
2000
porque ela deve ser copiada em sentido contrário.
04:08
So it's thrown out repeatedly in these loops
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233000
2000
Assim é dobradas repetidamente nestes laços
04:10
and copied one section at a time,
98
235000
2000
e é copiada uma secção de cada vez,
04:12
creating two new DNA molecules.
99
237000
3000
criando duas novas moleculas de DNA.
04:15
Now you have billions of this machine
100
240000
3000
Vocês têm biliões de máquinas como estas
04:18
right now working away inside you,
101
243000
2000
neste momento a trabalhar dentro de vocês,
04:20
copying your DNA with exquisite fidelity.
102
245000
2000
a copiar o DNA com uma fidelidade precisa.
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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 mostra a velocidade correcta a que trabalha dentro de vocês.
04:27
I've left out error correction and a bunch of other things.
105
252000
3000
Não falei da correcção dos erros e de muitas outras coisas.
04:32
This was work from a number of years ago.
106
257000
2000
Este foi um trabalho de alguns anos atrás.
04:34
Thank you.
107
259000
2000
Obrigado.
04:36
This is work from a number of years ago,
108
261000
3000
Este foi um trabalho de algum tempo atrás,
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but what I'll show you next is updated science, it's updated technology.
109
264000
3000
mas o que vos vou mostrar de seguida é ciência recente, é tecnologia recente.
04:42
So again, we begin with DNA.
110
267000
2000
De novo, começamos com o DNA.
04:44
And it's jiggling and wiggling there because of the surrounding soup of molecules,
111
269000
3000
E mexe-se e remexe-se devido à sopa de moléculas que o rodeia,
04:47
which I've stripped away so you can see something.
112
272000
2000
que eu removi para vocês poderem ver alguma coisa.
04:49
DNA is about two nanometers across,
113
274000
2000
DNA mede cerca de 2 nanometros
04:51
which is really quite tiny.
114
276000
2000
o que é verdadeiramente pequeno.
04:53
But in each one of your cells,
115
278000
2000
Mas em cada uma das vossas células,
04:55
each strand of DNA is about 30 to 40 million nanometers long.
116
280000
4000
cada cadeia de DNA tem cerca de 30 a 40 milhões de nanometros de comprimento.
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 o acesso ao código genético regulado,
05:02
it's wrapped around these purple proteins --
118
287000
2000
está enrolado à voltas destas proteínas roxas
05:04
or I've labeled them purple here.
119
289000
2000
ou eu é que as coloquei roxas aqui
05:06
It's packaged up and bundled up.
120
291000
2000
Está arrumado e embalado.
05:08
All this field of view is a single strand of DNA.
121
293000
3000
Tudo isto é uma única molécula de DNA.
05:11
This huge package of DNA is called a chromosome.
122
296000
3000
Esta grande quantidade de DNA condensado é chamado de cromossoma.
05:14
And we'll come back to chromosomes in a minute.
123
299000
3000
E vamos voltar aos cromossomas num minuto,
05:17
We're pulling out, we're zooming out,
124
302000
2000
Vamos sair e fazer um zooming out
05:19
out through a nuclear pore,
125
304000
2000
sair 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 portão para este compartimento que guarda todo o DNA
05:24
called the nucleus.
127
309000
2000
chamado núcleo.
05:26
All of this field of view
128
311000
2000
Tudo isto
05:28
is about a semester's worth of biology, and I've got seven minutes.
129
313000
3000
é um semestre de biologia, e eu tenho apenas 7minutos.
05:31
So we're not going to be able to do that today?
130
316000
3000
Assim, nao vamos ser capazes de ver isto tudo hoje?
05:34
No, I'm being told, "No."
131
319000
3000
Não, estão a dizer "Não".
05:37
This is the way a living cell looks down a light microscope.
132
322000
3000
Esta a forma de como uma célula viva parece quando se vê ao microscópio.
05:40
And it's been filmed under time-lapse, which is why you can see it moving.
133
325000
3000
E está a ser filmada para poderem ver o movimento.
05:43
The nuclear envelope breaks down.
134
328000
2000
O envelope nuclear quebra-se.
05:45
These sausage-shaped things are the chromosomes, and we'll focus on them.
135
330000
3000
Estas coisas em forma de salsicha são os cromossomas, e vamos focar-nos neles.
05:48
They go through this very striking motion
136
333000
2000
Eles passam por todo este processo
05:50
that is focused on these little red spots.
137
335000
3000
que se pode ver nestes pequenos pontos vermelhos.
05:53
When the cell feels it's ready to go,
138
338000
3000
Quando a célula sente que está pronta para ir,
05:56
it rips apart the chromosome.
139
341000
2000
separa os cromossomas.
05:58
One set of DNA goes to one side,
140
343000
2000
Uma parte do DNA vai para um lado,
06:00
the other side gets the other set of DNA --
141
345000
2000
a outra parte de DNA vai para o outro --
06:02
identical copies of DNA.
142
347000
2000
cópias identicas de DNA.
06:04
And then the cell splits down the middle.
143
349000
2000
Assim a células separa-se a meio.
06:06
And again, you have billions of cells
144
351000
2000
E de novo, voces tem biliões de células
06:08
undergoing this process right now inside of you.
145
353000
3000
a passar por este processo neste momento.
06:11
Now we're going to rewind and just focus on the chromosomes
146
356000
3000
Vamos voltar atrás e focar nos cromossomas
06:14
and look at its structure and describe it.
147
359000
2000
e olhar para esta estrutura e descrevê-la.
06:16
So again, here we are at that equator moment.
148
361000
3000
De novo, estamos no momento equatorial.
06:19
The chromosomes line up.
149
364000
2000
Os cromossomas alinham-se
06:21
And if we isolate just one chromosome,
150
366000
2000
E se isolarmos os cromossomas,
06:23
we're going to pull it out and have a look at its structure.
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368000
2000
e vamos focar e ver esta estrutura.
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So this is one of the biggest molecular structures that you have,
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370000
3000
É uma das estruturas maiores que temos
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at least as far as we've discovered so far inside of us.
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373000
4000
pelo menos das encontradas até hoje dentro de nós.
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So this is a single chromosome.
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377000
2000
Isto é um único cromossoma.
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And you have two strands of DNA in each chromosome.
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379000
3000
E vocês têm 2 cadeias de DNA em cada cromossoma.
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One is bundled up into one sausage.
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382000
2000
Uma esta enrolada e com forma de salsicha.
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The other strand is bundled up into the other sausage.
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384000
2000
A outra está enrolada na forma da 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
Estas coisas que parecem bigodes, que estão de cada lado
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are the dynamic scaffolding of the cell.
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389000
3000
são as plataformas dinâmicas da célula.
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They're called mircrotubules. That name's not important.
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392000
2000
São chamados microtúbulos. Não é um nome 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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394000
3000
Mas vamos focar nesta zona vermelha - que eu coloquei a vermelho -
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and it's the interface
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397000
2000
e na interface
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between the dynamic scaffolding and the chromosomes.
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399000
3000
entre a plataforma dinâmica e os cromossomas.
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It is obviously central to the movement of the chromosomes.
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402000
3000
É óbviamente importante para o movimento dos cromossomas.
07:00
We have no idea really as to how it's achieving that movement.
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405000
3000
Não temos ideia mesmo de como é que o movimento é conseguido
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We've been studying this thing they call the kinetochore
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408000
2000
Temos estudado esta estrutura a que chamam cinetocoro.
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for over a hundred years with intense study,
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410000
2000
por mais de uma centena de anos com estudos intensos,
07:07
and we're still just beginning to discover what it's all about.
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412000
3000
e ainda estamos só a descobrir para que serve.
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It is made up of about 200 different types of proteins,
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415000
3000
É feito por mais de 200 proteinas diferentes,
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thousands of proteins in total.
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418000
3000
milhares no total.
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It is a signal broadcasting system.
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421000
3000
É um sistema de transmissão de sinal.
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It broadcasts through chemical signals
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424000
2000
Transmite por sinais químicos
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telling the rest of the cell when it's ready,
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426000
3000
dizendo ao resto da celula quando está pronto,
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when it feels that everything is aligned and ready to go
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429000
3000
quando sente que tudo esta alinhado e pronto para dividir
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for the separation of the chromosomes.
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432000
2000
para a separação dos cromossomas.
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It is able to couple onto the growing and shrinking microtubules.
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434000
3000
É capaz de interagir com os microtubulos que crescem ou diminuem.
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It's involved with the growing of the microtubules,
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437000
3000
Esta envolvido no crescimento dos microtubulos,
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and it's able to transiently couple onto them.
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440000
3000
e é capaz de se ligar a eles transitoriamente.
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It's also an attention sensing system.
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443000
2000
É tambem um sistema sensorial de atenção
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It's able to feel when the cell is ready,
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445000
2000
sendo capaz de sentir quando a célula está pronta,
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when the chromosome is correctly positioned.
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447000
2000
quando os cromossomas estão correctamente posicionados.
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It's turning green here
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449000
2000
Esta a tornar-se verde aqui
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because it feels that everything is just right.
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451000
2000
porque sente que tudo está correcto.
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And you'll see, there's this one little last bit
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453000
2000
E vão ver, há esta pequena coisa
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that's still remaining red.
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455000
2000
que continua vermelha.
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And it's walked away down the microtubules.
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457000
3000
E que caminha ao longo dos microtubulos.
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That is the signal broadcasting system sending out the stop signal.
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461000
3000
Isso é a transmissão do sinal de STOP.
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And it's walked away. I mean, it's that mechanical.
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464000
3000
E vai-se embora. Quero dizer, é assim mecânico.
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It's molecular clockwork.
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467000
2000
É um relógio molecular.
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This is how you work at the molecular scale.
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469000
3000
É assim que se trabalha à escala molecular.
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So with a little bit of molecular eye candy,
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472000
3000
Assim com um um bocadinho de cor,
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we've got kinesins, which are the orange ones.
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475000
3000
nós temos a cinesinas, que são as laranjas.
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They're little molecular courier molecules walking one way.
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478000
2000
São pequenas moléculas mensageiras que caminham num sentido.
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And here are the dynein. They're carrying that broadcasting system.
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480000
3000
E aqui temos as dineínas. Transportam o sistema de transmissão.
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And they've got their long legs so they can step around obstacles and so on.
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483000
3000
E têm as suas pernas longas para poderem ultrapassar obstáculos.
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So again, this is all derived accurately
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486000
2000
De novo, isto é tudo derivado de forma precisa
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from the science.
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488000
2000
da ciência.
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The problem is we can't show it to you any other way.
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490000
3000
O problema é que não vos podemos mostrar isto de outra forma.
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Exploring at the frontier of science,
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493000
2000
Explorar a fronteira da ciência,
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at the frontier of human understanding,
200
495000
2000
e a fronteira da compreensão humana,
08:32
is mind-blowing.
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497000
3000
é espectacular.
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Discovering this stuff
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500000
2000
Descobrir estas coisas
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is certainly a pleasurable incentive to work in science.
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502000
3000
é certamente um bom incentivo para trabalhar em ciência.
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But most medical researchers --
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505000
3000
Mas a maioria dos investigadores médicos --
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discovering the stuff
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508000
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descobrindo coisas
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is simply steps along the path to the big goals,
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são apenas pequenos passos para o grande objectivo
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which are to eradicate disease,
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513000
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que é erradicar doenças,
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to eliminate the suffering and the misery that disease causes
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eliminar o sofrimento e miséria que a doença causa
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and to lift people out of poverty.
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e tirar pessoas da pobreza.
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Thank you.
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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