Ce am vedea dacă am putea pătrunde într-o celulă? Două animaţii splendide ne dezvăluie secretele vieţii (VIDEO)

În anul 2006, o echipă de oameni de ştiinţă şi specialişti în grafică pe computer a realizat una dintre cele mai celebre animaţii ştiinţifice, un clip de 3 minute numit The Inner Life of the Cell - „Viaţa lăuntrică a celulei” - care s-a bucurat de un succes remarcabil. Recent, realizatorii au „plusat” cu un nou clip despre ceea ce se petrece în interiorul unei celule, o animaţie care detaliază, în mod la fel de spectaculos, „aventurile” unor molecule esenţiale pentru viaţă.

Clipul video The Inner Life of the Cell a fost rodul colaborării dintre Xvivo, o companie americană specializată în crearea de animaţii cu subiect ştiinţific, şi BioVisions, un program al departamentului de biologie celulară şi moleculară al Universităţii Harvard, destinat realizării de materiale vizuale pe teme ştiinţifice.

Specialiştii au creat atunci un videoclip despre o celulă imunitară: aceasta se rostogoleşte de-a lungul peretelui intern al unui vas de sânge, până când detectează semnele unei infecţii.

Filmul înfăţişează, în continuare, ceea ce se petrece în interiorul celulei: moleculele care plutesc în citoplasmă asigură transmiterea semnalului din exterior, ce comunică existenţa infecţiei. Anumite gene din celulă sunt activate şi determină celula să fabrice proteine noi care sunt „ambalate” în vezicule (globurile de culoare albastră). O proteină specială numito kinesină „cară” veziculele prin celulă, deplasându-se de-a lungul unor cabluri moleculare. Odată ajunse la destinaţie, veziculele îşi elaborează conţinutul, adică proteinele noi create de celulă, iar acestea determină celula să se oprească din călătoria ei prin vasul de sânge şi să se aplatizeze, strecurându-se între celule care alcătuiesc peretele vasului de sânge, pentru a detecta infecţia.

 

Pentru a realiza animaţia, realizatorii au utilizat informaţii  ştiinţifice detaliate referitoare la forma unor molecule şi la procesele celulare. Însă pentru a putea reprezenta într-o formă uşor de înţeles aceste procese, extrem de complexe în celula vie, realizatorii au trebuit să mai simplifice „peisajul” intracelular, lăsând la o parte multe dintre moleculele proteice care există în citoplasmă, ceea ce dă impresia că în celulă există mult spaţiu liber. 

În realitate, totul e foarte îngrămădit acolo, după cum explică Michael Astrachan, preşedinte şi director de creaţie al companiei Xvivo. Iar Alain Viel, director al departamentului de cercetări ale studenţilor la U. Harvard şi membru al echipei BioVisions, a comparat interiorul unei celule cu peronul metroului la o oră de vârf.

De asemenea, în clipul din 2006, realizatori au ales să reprezinte proteinele mişcându-se cu o încetineală plină de graţie; în realitate, moleculele de proteine vibrează întruna, mişcându-se repede şi ciocnindu-se de alte molecule şi de peretele celular.

În urmă cu doi ani, BioVisions şi Xvivo au decis să ridice reprezentarea vieţii interioare a celulei la un nou nivel şi să înfăţişeze şi aceste comportamente complexe ale proteineler intracelulare.

A fost extrem de dificil să reprezinte, în urma unor calcule complicate, mişcările şi aspectul specific fiecărei molecule. La dificultăţile de ordin ştiinţific s-au adăugat eforturile în plan estetic: pentru a permite spectatorilor să distingă diferitele tipuri de molecule, au trebuit alese cu grijă nuanţele culorilor.

Recent, rezultatul tuturor acestor eforturi a fost dezvăluit sub forma unui nou clip  de animaţie, numit Protein Packing. Proteinele sunt substanţe cu configuraţie tridimensională complexă, care îşi datorează proprietăţile specifice unui mod foarte precis de „împachetare” a lanţurilor de aminoacizi din care sunt alcătuite, pentru obţinerea configuraţiei corecte. Împachetarea greşită, anormală, a unor molecule proteice este asociată, printre altele, cu apariţia unor boli precum maladiile Alzheimer şi Parkinson.

În acest nou clip, „pătrundem” într-un neuron - o celulă a sistemului nervos – printr-un canal de la suprafaţa acestuia.

Înăuntru circulă un întreg roi de molecule, foarte dens. „Ajungem”, străbătând roiul, la un proteasom, o moleculă în formă de butoiaş, care are  în celulă rolul de a dezasambla proteinele deteriorate, astfel încăt componentele lor să poată fi reutilizate pentru fabricarea altor proteine.

Din nou apar în scenă veziculele „cărate” de kinesine – care pot fi văzute şi în clipul din 2006. Dar, în această nouă versiune, se vede mai exact modul în care funcţionează această proteină-cărăuş. Iar şi iar, o mică moleculă încărcată cu combustibil se leagă de unul dintre „picioarele” kinesinei – prelungirile cu ajutorul cărora se deplasează această proteină. Mica moleculă eliberează un puls de energie, ceea ce face ca piciorul astfel „electrocutat” al kinesinei să se desprindă de cablul molecular şi să se zbată frenetic, trăgând de un alt picior al aceleiaşi proteine, care este încă prins de cablu. În cele din urmă, piciorul „electrocutat”, în zbaterile sale dezordonate, nimereşte iar peste cablu şi atunci se ataşează de el instantaneu, trăgând astfel vezicula după el şi făcând-o să înainteze cu o distanţă infinitezimală.

Acest nou clip oferă o imagine mai precisă a celor mai intime procese celuare ale organismului uman, cu asemenea măiestrie încât nu e greu să „ne pierdem” în film şi să uităm că privim nu o filmare reală, ci o animaţie realizată cu ajutorul ştiinţei şi al artei deopotrivă.

Sursa: http://www.descopera.ro/dnews/12451330-ce-am-vedea-daca-am-putea-patrunde-intr-o-celula-doua-animatii-splendide-ne-dezvaluie-secretele-vietii-video