Os processos microscópicos envolvidos na fertilização humana são algo difícil de se transmitir visualmente, mas um grupo de cientistas usando Star Wars como inspiração conseguiu fazer exatamente isso, criando um vídeo bastante divertido e informativo, ao mesmo tempo acidentalmente esbarrando em uma nova descoberta científica durante o processo.

O vídeo de três minutos intitulado “O Começo” foi montado por Don Ingber, diretor-fundador do Instituto Wyss para Engenharia Biologicamente Inspirada, e Charles Reilly, cientista do Instituto Wyss que anteriormente trabalhou com o diretor Peter Jackson no estúdio Park Road Post.

“Sinto que existe uma enorme distância entre a ciência e o público porque ela é retratada como memorização por repetição nas escolas, quando, por definição, se você consegue memorizá-la, não é ciência”, explicou Ingber em um comunicado. “A ciência é a busca pelo desconhecido. Temos uma responsabilidade de alcançar o público e transmitir aquela empolgação da exploração e da descoberta, e, por sorte, a indústria cinematográfica já é ótima fazendo isso.”

Então, ao entrelaçar cinema e arte, Ingber e Reilly conseguiram olhar para a natureza, e até mesmo para hipóteses pré-existentes sobre processos moleculares, através de uma lente completamente diferente. O vídeo e as novas descobertas foram, na sequência, publicados no periódico científico ACS Nano.

Para o curta, Ingber e Reilly escolheram a estética espacial de Star Wars, substituindo X-wings dos rebeldes com esperma e a Estrela da Morte com um óvulo. Então está mais para “Sperm Wars” do que Star Wars, uma versão em que milhões de espermas nadam e competem para ser o primeiro a fertilizar o óvulo.

A chave foi manter a produção divertida e cientificamente precisa. Os movimentos intrínsecos da cauda do esperma exigiram a construção de um modelo biológico multiescala que ia do nível das células até átomos individuais. É como começar a nível de Empire State Building e ir dando zoom até que você possa ver as porcas e parafusos que mantêm a estrutura de pé.

“Acontece que criar um modelo biológico preciso e criar uma representação da vida plausível gerada por computador em um filme são coisas muito parecidas, no sentido de que você está constantemente solucionando problemas e modificando seu objeto virtual até que ele se encaixe no modo como as coisas de fato se parecem e se movem”, disse Reilly. “Entretanto, para a biologia, as simulações também têm que se alinhar com dados científicos e modelos teóricos registrados que tenham sido anteriormente validados experiencialmente.”

Para criar o vídeo, os pesquisadores combinaram um software de animação baseado em física com um de simulação de dinâmica molecular, ao mesmo tempo em que precisaram garantir que os movimentos fossem precisos em todas as escalas de tamanho.

Fileiras de proteínas dineínas ao longo de microtubos de um axonema se movimentando sincronizadas para movimentar o axonema. (Imagem: Wyss Institute at Harvard University)

Uma conquista chave do vídeo foi a retratação do axonema do esperma — um longo tubo consistindo de nove pares de microtúbulos organizados em uma coluna em torno de um par central e que se estende ao longo de todo o comprimento da cauda. O vídeo mostra como o axonema se dobra e se estica, fornecendo a fonte das capacidades locomotivas da cauda. Mergulhando ainda mais, esse sistema consiste de proteínas motoras conhecidas como dineínas. Fileiras de dineínas dentro do axonema se movem em sincronização, produzindo movimento — um processo parecido com remadores todos puxando os remos ao mesmo tempo em um barco.

É aqui que os pesquisadores chegaram a um novo processo molecular. Ao criar um modelo dinâmico funcional tridimensional do motor molecular, os pesquisadores descobriram que uma região dobradiça específica da molécula de dineína se move espontaneamente em sua direção característica quando uma força é aplicada no local de ligação, ou seja, no ponto em que uma ligação química é quebrada e energia é liberada. Isso é algo que os cientistas não haviam visto anteriormente.

Esse vídeo é um importante lembrete de que sistemas biológicos são altamente mecanicistas, até a escala atômica. Não é coincidência que o vídeo tenha sido publicado no periódico nanotecnológico ACS Nano; um dia, os cientistas serão capazes de manipular, e até mesmo construir, máquinas nessa escala. Enquanto isso, podemos assistir a esse impressionante novo vídeo e nos maravilhar com o que a natureza foi capaz de criar por conta própria.

[ACS Nano, Wyss Institute]

Imagem do topo: Wyss Institute at Harvard University