-
Ce intenționez să vă arăt
-
sunt mașinăriile moleculare extraordinare
-
care creează țesătura de viață a corpului.
-
Moleculele sunt foarte, foarte micuțe.
-
Și prin micuțe,
-
nu exagerez.
-
Mai mici decât lungimea de undă a luminii,
-
deci nu avem modalități de a le observa direct.
-
Dar prin știință, avem o idee destul de bună
-
ce se întâmplă la scară moleculară.
-
Putem să vă descriem moleculele,
-
dar nu există un mod direct de a vă arăta moleculele.
-
O modalitate ar fi să desenăm imagini.
-
Ideea asta nu e ceva nou.
-
Oamenii de știință au creat întotdeauna imagini
-
ca parte din gândire și procesul de descoperire.
-
Desenează imagini a ceea ce observă cu ochii,
-
prin tehnologie precum telescoape și microscoape,
-
și, de asemenea, despre ce gândesc.
-
Am ales două bine-cunoscute exemple,
-
cunoscute pentru exprimarea științei prin artă.
-
Încep cu Galileo
-
care a folosit primul telescop al lumii
-
pentru a observa Luna.
-
El a transformat înțelegerea noastră despre Lună.
-
Percepția în secolul 17
-
era că Luna e o sferă cerească perfectă.
-
Dar Galileo a văzut o lume stâncoasă, aridă,
-
pe care el a redat-o prin pictură în acuarelă.
-
Un alt om de știință cu idei mărețe,
-
superstarul biologiei, este Charles Darwin.
-
Cu această faimoasă introducere în agenda lui,
-
el începe în colțul din stânga-sus: ''Gândesc,''
-
și apoi schițează primul copac al vieții,
-
care e percepția lui despre modul
-
în care toate speciile, toate viețuitoarele de pe Pământ,
-
sunt conectate prin istorie evoluționară --
-
originea speciilor prin selecția naturală
-
și deviere de la populația antecedentă.
-
Ca om de știință,
-
obișnuiam să particip la cursuri de biologie moleculară
-
și le găseam complet de neînțeles,
-
cu tot limbajul tehnic și jargonul de specialitate
-
pe care-l foloseau în descrierea cercetării lor,
-
până când am dat peste arta lui David Goodsell,
-
un biolog molecular la Institutul Scripps.
-
În imaginile lui,
-
totul e exact și la scară.
-
Lucrările lui mi-au dezvăluit
-
lumea moleculară din interiorul nostru.
-
Asta e o secționare prin sânge.
-
În colțul stânga-sus aveți această zonă galben-verzuie.
-
Zona galben-verzuie reprezintă fluidele sângelui care în majoritate conțin apă,
-
dar sunt de asemenea anticorpi, zaharuri,
-
hormoni, ș.a.m.d.
-
Regiunea roșie e o secțiune dintr-o globulă roșie.
-
Aceste molecule roșii alcătuiesc hemoglobina.
-
Chiar sunt roșii; astea dau culoare sângelui .
-
Hemoglobina acționează ca un burete molecular
-
care absoarbe oxigenul din plămâni
-
și îl duce către alte părți ale corpului.
-
Am fost inspirat de această imagine cu mulți ani în urmă,
-
și m-am întrebat dacă am putea folosi grafice computerizate
-
pentru reprezentarea lumii moleculare.
-
Cum ar arăta?
-
Și așa am început. Să-i dăm drumul.
-
Iată ADN-ul în forma clasică de helix dublu.
-
E obținut prin cristalografie cu raze X,
-
deci e un model corect de ADN.
-
Dacă relaxăm spirala și desfacem cele două lanțuri,
-
apar aceste formațiuni care arată ca dinții.
-
Astea sunt literele codului genetic,
-
cele 25.000 gene ce le aveți scrise în ADN.
-
Despre asta se vorbește în mod tipic --
-
codul genetic -- despre asta vorbesc.
-
Dar eu vreau să vorbesc despre un aspect diferit al științei ADN-ului,
-
anume, natura fizică a ADN-ului,
-
aceste două lanțuri înșiruite în direcții opuse
-
din motive pe care nu le pot explica acum.
-
Dar ele fizic aleargă în direcții opuse,
-
ceea ce creează unele complicații pentru celulele vii,
-
cum veți vedea,
-
mai ales când ADN-ul e copiat.
-
Ce vă voi arăta
-
e o reprezentare corectă
-
a aparatului de replicare ADN care lucrează chiar acum în interiorul corpului vostru,
-
conform biologiei 2002.
-
ADN-ul intră în linia de producție din partea stângă,
-
la această colecție de aparate biochimice în miniatură,
-
care desfac lanțurile ADN și fac o copie exactă.
-
Așa că ADN-ul intră
-
în această structură albastră ca o gogoașă
-
și e despărțită în cele două componente.
-
O componentă poate fi copiată direct,
-
vedeți lanțul care se asamblează în partea de jos.
-
Dar lucrurile nu sunt simple pentru celălalt lanț.
-
pentru că trebuie copiat invers.
-
E aruncat repetat în aceste bucle
-
și copiat câte o secțiune odată,
-
creând două molecule noi de ADN.
-
Aveți miliarde din această mașină
-
lucrând chiar acum în interiorul vostru,
-
copiind-vă ADN-ul cu extremă fidelitate.
-
E o reprezentare corectă,
-
și apropiată de viteza cu care are loc în interior.
-
Am lăsat deoparte corectarea erorilor și o grămadă de alte lucruri.
-
Aceasta e rezultatul muncii de acum câțiva ani.
-
Mulțumesc.
-
E rezultatul muncii de acum câțiva ani.
-
Dar ce urmează să vă arăt e știința actualizată, tehnologia actualizată.
-
Deci, din nou, începem cu ADN-ul.
-
Tremură, se agită din cauza supei de molecule dimprejur,
-
pe care am îndepărtat-o ca să puteți vedea.
-
ADN-ul are cam 2 nm în secțiune,
-
ceea ce e foarte mic.
-
Dar în fiecare celulă,
-
fiecare lanț ADN are o lungime de aprox. 30-40 milioane nm.
-
Pentru a menține ADN-ul organizat și a regla accesul la codul genetic,
-
e înfășurat în jurul acestor proteine mov --
-
le-am colorat eu mov aici.
-
E pliat și înfășurat.
-
Tot acest câmp de vedere e un singur fir ADN.
-
Această înfășurare uriașă de ADN se numește cromozom.
-
Vom reveni la cromozomi într-un minut.
-
Ne depărtăm, ieșim din nucleu
-
printr-un por al nucleului,
-
o poartă de ieșire din acest compartiment ce deține tot ADN-ul,
-
numit nucleu.
-
Tot acest câmp vizual reprezintă un curs
-
de un semestru de biologie și eu am 7 minute.
-
Deci nu vom putea intra în detalii azi.
-
Nu, mi s-a spus ''Nu.''
-
Așa arată o celulă vie printr-un microscop optic.
-
A fost filmat secvențial, de aceea o puteți vedea mișcând.
-
Pachetul nuclear se descompune.
-
Aceste formațiuni în formă de cârnați sunt cromozomii; ne vom concentra asupra lor.
-
Trec prin această mișcare surprinzătoare
-
concentrată pe aceste punctulețe roșii.
-
Când celula simte că e pregătită să continue,
-
desface cromozomul ca pe un fermoar.
-
Un lanț de ADN se duce într-o parte,
-
cealaltă parte primește celălalt lanț de ADN --
-
două copii ADN identice.
-
Apoi celula se scindează la mijloc.
-
Și din nou, aveți miliarde de celule
-
care trec prin acest proces chiar acum în interiorul vostru.
-
Acum derulăm și ne concentrăm doar pe cromozomi,
-
le observăm structura și îi descriem.
-
Din nou, suntem aici la momentul ecuatorial.
-
Cromozomii se aliniază.
-
Izolăm un cromozom,
-
îl scoatem afară și îi observăm structura.
-
Asta e una din cele mai mari structuri moleculare existente,
-
cel puțin din ce am descoperit până acum în interiorul nostru.
-
Iată un singur cromozom.
-
Aveți două lanțuri ADN în fiecare cromozom.
-
Unul e împachetat într-un cârnat.
-
Celălalt fir e împachetat în celălalt cârnat.
-
Mustățile ce ies pe fiecare parte
-
reprezintă schela dinamică a celulei.
-
Se numesc microtubuli. Numele nu e important.
-
Ne vom concenta pe această zonă -- colorată în roșu aici --
-
care reprezintă interfața
-
dintre schela dinamică și cromozomi.
-
E crucială mișcării cromozomilor.
-
Nu avem idee cum e dobândită acea mișcare.
-
Studiem această formațiune numită centromer
-
de mai bine de o sută de ani, intens,
-
și abia începem să descoperim despre ce e vorba.
-
E alcătuit din aprox. 200 tipuri diferite de proteine,
-
mii de proteine în total.
-
E un sistem de emisie prin semnalare.
-
Emite prin semnale chimice
-
anunțând restul celulei când e gata,
-
când simte că totul e aliniat și pregătit
-
pentru separarea cromozomilor.
-
E capabil să se cupleze pe creșterea și scurtarea microtubulilor.
-
E implicat în creșterea microtubulilor,
-
și e capabil să se cupleze temporar pe ele.
-
E de asemenea un sistem de detectare a atenției.
-
E capabil să simtă când celula e gata,
-
când cromozomul e poziționat corect.
-
Se face verde aici
-
pentru că simte că totul e în ordine.
-
Veți vedea această ultimă bucățică
-
care încă rămâne roșie.
-
Coboară de-a lungul microtubulilor.
-
Acesta e sistemul de transmisie care trimite semnalul de oprire.
-
Pleacă de-a lungul microtubulilor. Atât e de mecanic.
-
E un ceasornic molecular.
-
Așa se lucrează la scară moleculară.
-
Pentru puțină delectare moleculară a ochilor,
-
iată kinezinele, cele portocalii.
-
Sunt molecule curier care merg într-o direcție.
-
Și aici proteinele dynein care susțin sistemul de transmisie
-
cu picioare lungi să poată ocoli obstacolele din jur.
-
Din nou, totul e derivat corect
-
din știință.
-
Problema e că nu vă putem arăta altfel.
-
Explorând la granița necunoscutului în știință,
-
la granița înțelegerii umane,
-
este uluitor.
-
O astfel de descoperire
-
e cu siguranță o motivație atractivă de-a lucra în știință.
-
Dar pentru majoritatea cercetărilor medicali --
-
descoperirile sunt simpli pași
-
spre obiectivele mari,
-
de a eradica boala,
-
de a elimina suferința și mizeria cauzată de boală
-
și de a scoate oamenii din sărăcie.
-
Vă mulțumesc.
-
(Aplauze)