Lo que voy a mostrarles son las asombrosas máquinas moleculares
que crean la vida tejido del cuerpo.
Las moléculas son realmente muy diminutas.
Y con diminutas, quiero decir diminutas de verdad.
Son más pequeñas que la longitud de una onda de luz,
por eso no tenemos forma para observarlas directamente.
Pero a través de la ciencia, tenemos una idea bastante buena
de lo que está pasando en la escala molecular.
Lo que podemos hacer es hablar sobre las moléculas,
pero no tenemos una manera directa de mostrar las moléculas.
Una forma para abordar esto es hacer dibujos.
Y esta idea no es nada nueva.
Los científicos siempre han creado imágenes
como parte de su pensamiento y proceso de descubrimiento.
Dibujan imágenes de lo que están observando con los ojos,
a través de tecnología como telescopios y microscopios,
y también sobre lo que piensan con sus mentes.
Escogí dos ejemplos muy populares por ser muy conocidos
para expresar la ciencia a través del arte.
Y empiezo con Galileo, quien usó el primer telescopio del mundo
para observar la Luna.
Y él transformó nuestra comprensión de la Luna.
La percepción en el siglo XVII
de la Luna era una perfecta esfera celestial.
Pero lo que vio Galileo era un mundo rocoso y estéril,
que expresó a través de su pintura de acuarela.
Otro científico con ideas muy grandes,
es la superestrella de la biología Charles Darwin.
Con esta entrada famosa en su cuaderno,
él comienza
en la parte superior izquierda
con, "Creo"
y luego dibuja el primer árbol de la vida,
que es su percepción de cómo todas las especies,
todos los seres vivos en la Tierra están conectados
a través de la historia evolutiva.
El origen de las especies a través de la selección natural
y divergencia de una población ancestral.
Incluso como científico,
solía ir a conferencias de biólogos moleculares
y los encuentra totalmente incomprensibles,
con toda la técnica sofisticada lenguaje y jerga
que usarían al describir su trabajo,
hasta que me encontré las obras de David Goodsell,
biólogo molecular en el Instituto Scripps.
Y sus imágenes, todo es preciso y es todo a escala.
Y su trabajo me iluminó
de cómo es el mundo molecular dentro de nosotros.
En la esquina superior izquierda, hay un área amarillo-verde.
Esta es una transección a través de la sangre.
El área amarillo-verde es el fluido de sangre, que es agua,
pero también son anticuerpos, azúcares, hormonas, ese tipo de cosas.
Y la región roja es una rebanada en un glóbulo rojo.
Y esas moléculas rojas son hemoglobina.
En realidad son rojas; eso es lo que le da color a la sangre.
Y la hemoglobina actúa como una esponja molecular
absorbiendo el oxígeno en sus pulmones
para luego llevarlo a otras partes del cuerpo.
Estaba muy inspirado por esta imagen hace muchos años,
y me preguntaba si podríamos usar gráficos por computadora
para representar el mundo molecular.
¿Cómo se vería?
Y así es como realmente comencé.
Vamos a empezar.
Esto es ADN en su clásico forma de doble hélice.
Y es de cristalografía de rayos X, y es un modelo exacto de ADN.
Si desenrollamos la doble hélice y descomprimimos los dos hilos,
se ven estas cosas que parecen dientes.
Esas son las letras del código genético, los 25 000 genes de tu ADN.
De esto es de lo que típicamente se habla: el código genético,
de esto están hablando.
Quiero hablar sobre un aspecto diferente de la ciencia del ADN,
y esa es la naturaleza física del ADN.
Son estos dos hilos que se ejecutan en direcciones opuestas
por razones en las que no puedo entrar ahora.
Pero corren físicamente en direcciones opuestas,
lo que crea una serie de complicaciones para sus células vivas,
como están a punto de ver,
más particularmente cuando el ADN está siendo copiado.
Y lo que voy a mostrar
es una representación precisa de la máquina de replicación de ADN real
eso está ocurriendo en este momento dentro de su cuerpo,
al menos en la biología de 2002.
Así que el ADN ingresa a la línea de producción
desde el lado izquierdo,
y llega a esta colección, estas máquinas bioquímicas en miniatura,
que separan el hilo de ADN y hacen una copia exacta.
Así que el ADN entra y golpea este azul, la estructura en forma de rosquilla
y la separa en sus dos hilos.
Un hilo se puede copiar directamente,
y puedes ver estas cosas enrollando a la parte inferior allí.
Pero las cosas no son tan simples para el otro hilo
porque debe copiarse hacia atrás.
Es expulsado repetidamente en estos bucles
y copiado una sección a la vez, creando dos nuevas moléculas de ADN.
Hay miles de millones de esta máquina ahora trabajando dentro de Uds.,
copiando su ADN con exquisita fidelidad.
Es una representación precisa,
y muestra más o menos la velocidad correcta de lo que está ocurriendo dentro de Uds.
He omitido la corrección de errores y un montón de otras cosas.
(Risas)
Este fue un trabajo de hace varios años.
Gracias.
(Aplausos)
Este es un trabajo de hace varios años,
pero lo que mostraré a continuación es ciencia y tecnología actualizada,
De nuevo, comenzamos con ADN.
Y se mueve allí
en el entorno sopa de moléculas,
que he eliminado para que puedan ver algo.
El ADN tiene aproximadamente dos nanómetros de ancho,
que es realmente bastante pequeño.
Pero en cada una de tus celdas,
cada filamento de ADN es de 30 a 40 millones de nanómetros de largo.
Para mantener el ADN organizado y regular el acceso al código genético,
está envuelto alrededor de estas proteínas
etiquetado con color púrpura aquí.
Está empaquetado.
Todo este campo de visión es una sola cadena de ADN.
Este gran paquete de ADN se llama cromosoma.
Y volveremos a los cromosomas
en un minuto.
Nos estamos extrayendo, estamos disminuyendo,
a través de un poro nuclear,
que es la puerta de entrada a este compartimiento
que contiene todo el ADN, llamado el núcleo.
Todo este campo de visión
es sobre el valor de la biología de un semestre,
y tengo siete minutos.
¿Y no vamos a ser capaces de hacer eso hoy?
No, me dicen "no".
(Risas)
Esta es la forma como una célula viviente
mira hacia un microscopio de luz.
Y ha sido filmado en un lapso de tiempo, por eso puedes verlo en movimiento.
La envoltura nuclear se rompe.
En forma de salchicha son los cromosomas, y nos enfocaremos en ellos.
Pasan por este movimiento tan llamativo
que se centra en estos pequeños puntos rojos.
Cuando la célula siente que está lista para funcionar,
separa el cromosoma.
Un conjunto de ADN va a un lado,
el otro lado se pone el otro conjunto de ADN,
copias idénticas de ADN.
Y luego la célula se divide en el medio.
Y nuevamente, hay miles de millones de células
sometidas a este proceso ahora mismo dentro de Uds.
Vamos a rebobinar para solo enfocarnos en los cromosomas,
y mirar su estructura y describirla.
Así que de nuevo, aquí estamos en ese momento ecuador.
Los cromosomas se alinean.
Y si aislamos solo un cromosoma,
vamos a sacarlo y echar un vistazo a su estructura.
Esta es una de las estructuras más grandes moleculares que tenemos,
al menos hasta donde hemos descubierto hasta ahora.
Y este es un solo cromosoma.
Y hay dos hilos de ADN en cada cromosoma.
Uno está envuelto en una salchicha.
El otro hilo está envuelto en la otra salchicha.
Estas cosas que parecen bigotes que sobresalen de cualquier lado
son el andamiaje dinámico de la célula.
Se llaman microtúbulos, ese nombre no es importante.
Pero nos enfocaremos en la región etiquetada como roja aquí.
Y es la interfaz entre el andamio dinámico
y los cromosomas.
Es obviamente central al movimiento de los cromosomas.
No tenemos idea, realmente,
cómo se logra ese movimiento.
Hemos estudiado esto que se llama cinetocoro
que tiene un bagaje de más de cien años de intenso estudio,
y todavía estamos por descubrir de qué se trata.
Se compone de aproximadamente 200 tipos diferentes de proteínas,
miles de proteínas en total.
Es un sistema de transmisión de señales.
Emite a través de señales químicas,
diciéndole al resto de la célula cuándo está listo,
cuando siente que todo está alineado y listo
para la separación de los cromosomas.
Es capaz de unirse al crecimiento y reducción de microtúbulos.
Está involucrado con el crecimiento de los microtúbulos,
y puede transitoriamente emparejarse con ellos.
También es un sistema de sentido de atención.
Puede sentir cuando la célula está lista,
cuando el cromosoma está correctamente posicionado.
Esta verde aquí porque se siente que todo está bien.
Y hay una última pequeña parte la roja.
Y va por los microtúbulos.
Ese es el sistema de transmisión de señales
enviando la señal de parada.
Y va, quiero decir, es muy mecánico.
Es un aparato de relojería molecular.
Así es como se trabaja a escala molecular.
Y con algo de ojos dulces moleculares,
(Risas)
tenemos kinesinas, las naranjas.
Son pequeños mensajeros moleculares, moléculas caminando de una manera.
Y aquí está la dineína, que lleva ese sistema de transmisión.
Y tienen piernas largas
para que puedan dar un paso sortear obstáculos, etc.
Y, de nuevo, esto se deriva precisamente de la ciencia.
El problema es que no podemos mostrarlo de otra manera.
Explorando en la frontera de la ciencia, en la frontera de la comprensión humana,
es alucinante.
Descubriendo esto
es ciertamente un incentivo placentero en el trabajo científico.
Pero la mayoría
de los investigadores médicos,
descubren las cosas con pasos
en el camino hacia los grandes objetivos,
que son erradicar enfermedades, eliminar el sufrimiento y disminuir
la miseria causada por la enfermedad y sacar a la gente de la pobreza.
Y así con mi tiempo restante, mis cuatro minutos,
voy a presentar a una de las más devastadoras
y enfermedades económicamente importantes.
Afecta a cientos de millones de personas en todo el mundo cada año.
Y otra vez, --sonido, gracias.
Este parásito es un organismo antiguo.
Ha estado con nosotros desde antes que fuéramos humanos.
Cuenta con famosas víctimas como Alejandro el Grande,
Genghis Khan
y George Washington.
Este es el cuello de un niño dormido
justo después de que se haya puesto el sol.
Y es hora de alimentar a los mosquitos.
Es la hora de cenar.
[El ciclo de vida de la Malaria Hueste Humano]
(Zumbido de mosquitos)
Este mosquito está infectado con un parásito de la malaria.
Los mosquitos son generalmente vegetarianos,
beben miel, néctar de rocío, zumos de frutas, ese tipo de cosas.
Solo una hembra embarazada picará a humanos
buscando nutrientes de la sangre para alimentar sus huevos en desarrollo.
Durante la picadura, ella inyecta saliva
para detener la coagulación de la sangre
y para lubricar la herida.
Debido a que está infectada con malaria,
su saliva también contiene el parásito de la malaria
esto sucede durante la mordida.
El parásito luego sale de la herida y busca un vaso sanguíneo
y usa el sistema circulatorio
como una autopista masiva rumbo a su primer objetivo -
el núcleo del cuerpo sistema de filtro de sangre, el hígado.
En los dos minutos de la mordida,
los parásitos de la malaria llegan al hígado.
Y al sentir su llegada, se ve una salida del flujo sanguíneo.
Y aquí es donde la malaria es particularmente tortuosa
porque usa el mismo tipo de célula inmune
residente en el torrente sanguíneo.
El sistema inmune se supone que elimina invasores alóctonos
como bacterias y parásitos.
Pero de alguna manera, no estamos muy seguros de cómo,
la malaria usa una entrada trasera en el tejido del hígado.
Así que aquí está esa célula inmunológica.
La malaria sale del torrente sanguíneo e infecta una célula hepática
matando una o más células hepáticas en su camino.
Esto está dentro un par de minutos de la picadura del mosquito.
Una vez que se infecta una célula hepática,
toma cinco o seis días.
Incuba, copia su ADN una y otra vez creando miles de nuevos parásitos.
Es este retraso de una semana de haber tenido la picadura del mosquito
antes de que los síntomas de la malaria comiencen a aparecer.
La malaria también se transforma su naturaleza física;
se dirige a un nuevo objetivo.
El próximo objetivo son los glóbulos rojos.
En la parte de su transformación, la malaria se autoprotege
con una capa de pelos moleculares que actúa como velcro.
Para pegar glóbulos rojos a la superficie exterior.
Y luego se reorientan y penetran dentro del glóbulo rojo.
Esto sucede en 30 segundos de dejar el hígado.
Esta es un área de intenso estudio. Si pudiéramos detener este proceso
podríamos crear una vacuna para la malaria.
Una vez que está dentro del glóbulo rojo,
puede esconderse del sistema inmune del cuerpo.
Luego, en los próximos días,
devora el contenido de la célula infectada y crea más parásitos.
También cambia la naturaleza del glóbulo rojo y lo hace pegajoso
por lo que se pega a las paredes de los vasos sanguíneos.
Esto le da al parásito suficiente tiempo para incubar y crecer.
Una vez que esté listo, luego estalla fuera del glóbulo rojo
propagando la malaria en todo del torrente sanguíneo.
Las víctimas de malaria sufren fiebre,
mucho sangrado, convulsiones, daño cerebral y coma.
Innumerables millones de personas han muerto por ella.
Este año entre 200 y 300 millones de personas
morirán por malaria.
La mayoría de las personas que mueren a causa de la enfermedad
son mujeres embarazadas y niños menores de cinco años.
Gracias.
(Aplausos)