TEDSalon London Spring 2011
Martin Hanczyc: The line between life and not-life
Martin Hanczyc: el límite entre la vida y la no vida.
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En su laboratorio, Martin Hanczyc crea "protocélulas", masas amorfas de químicos que se comportan como células vivientes. Su trabajo demuestra el surgimiento de la vida en la Tierra... y quizá también en otros lugares.
Martin Hanczyc - Chemist
Martin Hanczyc explores the path between living and nonliving systems, using chemical droplets to study behavior of the earliest cells. Full bio
Martin Hanczyc explores the path between living and nonliving systems, using chemical droplets to study behavior of the earliest cells. Full bio
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00:15
So historically there has
0
0
2000
Históricamente ha habido
00:17
been a huge divide between what people
1
2000
3000
una gran división entre lo que se considera
00:20
consider to be non-living systems on one
2
5000
3000
por un lado, un sistema no vivo
00:23
side, and living systems on the other side.
3
8000
2000
y por el otro, un sistema vivo.
00:25
So we go from, say, this beautiful and
4
10000
2000
Pasamos de este cristal
00:27
complex crystal as non-life, and this rather
5
12000
3000
hermoso y complejo considerado no vivo,
00:30
beautiful and complex cat on the other side.
6
15000
3000
a este bello y complejo gato.
00:33
Over the last hundred and fifty years or so,
7
18000
3000
Durante los últimos 150 años más o menos,
00:36
science has kind of blurred this distinction
8
21000
2000
la ciencia casi ha borrado esta distinción
00:38
between non-living and living systems, and
9
23000
2000
entre sistemas vivos y no vivos, y ahora
00:40
now we consider that there may be a kind
10
25000
2000
consideramos que podría existir
00:42
of continuum that exists between the two.
11
27000
3000
una continuidad entre ambos.
00:45
We'll just take one example here:
12
30000
2000
Miremos este ejemplo:
00:47
a virus is a natural system, right?
13
32000
2000
un virus es un sistema natural, ¿verdad?
00:49
But it's very simple. It's very simplistic.
14
34000
2000
Pero es muy sencillo. Es muy simplista.
00:51
It doesn't really satisfy all the requirements,
15
36000
2000
La verdad es que no satisface todos los requisitos,
00:53
it doesn't have all the characteristics
16
38000
2000
no tiene todas las características
00:55
of living systems and is in fact a parasite
17
40000
2000
de un sistema vivo y de hecho es un parásito
00:57
on other living systems in order to, say,
18
42000
3000
que usa otros sistemas vivos para, por ejemplo,
01:00
reproduce and evolve.
19
45000
2000
reproducirse y evolucionar.
01:02
But what we're going to be talking about here
20
47000
2000
Pero esta noche vamos a hablar
01:04
tonight are experiments done on this sort of
21
49000
2000
de los experimentos hechos a esta especie
01:06
non-living end of this spectrum -- so actually
22
51000
2000
situada al final del espectro no viviente; de los
01:08
doing chemical experiments in the laboratory,
23
53000
3000
experimentos químicos hechos en el laboratorio,
01:11
mixing together nonliving ingredients
24
56000
2000
mezclando ingredientes sin vida
01:13
to make new structures, and that these
25
58000
2000
para crear nuestras estructuras y que estas
01:15
new structures might have some of the
26
60000
2000
nuevas estructuras lleguen a tener algunas
01:17
characteristics of living systems.
27
62000
2000
de las características de los sistemas vivos.
01:19
Really what I'm talking about here is
28
64000
2000
Realmente estoy hablando
01:21
trying to create a kind of artificial life.
29
66000
2000
de la creación de una especie de vida artificial.
01:23
So what are these characteristics that I'm
30
68000
2000
Entonces, ¿cuáles son las características
01:25
talking about? These are them.
31
70000
2000
de las que hablo? Son estas:
01:27
We consider first that life has a body.
32
72000
2000
consideramos que la vida tiene un cuerpo.
01:29
Now this is necessary to distinguish the self
33
74000
2000
Esto es necesario para distinguir el ser
01:31
from the environment.
34
76000
2000
del medio ambiente.
01:33
Life also has a metabolism. Now this is a
35
78000
2000
La vida también tiene un metabolismo.
01:35
process by which life can convert resources
36
80000
3000
Este es un proceso por el cual la vida convierte los recursos
01:38
from the environment into building blocks
37
83000
2000
del entorno en bloques de construcción
01:40
so it can maintain and build itself.
38
85000
3000
para mantenerse y autoconstruirse.
01:43
Life also has a kind of inheritable information.
39
88000
2000
La vida también tiene información heredada.
01:45
Now we, as humans, we store our information
40
90000
2000
Como humanos, guardamos nuestra información
01:47
as DNA in our genomes and we pass this
41
92000
3000
como ADN en el genoma y transmitimos
01:50
information on to our offspring.
42
95000
2000
esta información a nuestra descendencia.
01:52
If we couple the first two -- the body and the metabolism --
43
97000
2000
Si juntamos los primeros dos, el cuerpo y el metabolismo,
01:54
we can come up with a system that could
44
99000
2000
podríamos crear un sistema capaz de
01:56
perhaps move and replicate, and if we
45
101000
2000
moverse y duplicarse, y si
01:58
coupled these now to inheritable information,
46
103000
3000
reuniésemos estas dos condiciones con información heredada
02:01
we can come up with a system that would be
47
106000
2000
podríamos crear un sistema
02:03
more lifelike, and would perhaps evolve.
48
108000
2000
más parecido a la vida y que quizá pudiese evolucionar.
02:05
And so these are the things we will try to do
49
110000
2000
Y esto es lo que intentaremos hacer
02:07
in the lab, make some experiments that have
50
112000
2000
en el laboratorio, hacer algunos experimentos que tengan
02:09
one or more of these characteristics of life.
51
114000
3000
una o más de estas características de vida.
02:12
So how do we do this? Well, we use
52
117000
2000
¿Cómo lo logramos? Bien, usamos
02:14
a model system that we term a protocell.
53
119000
2000
un sistema modelo al cual llamamos protocélula.
02:16
You might think of this as kind of like a
54
121000
2000
Podría pensarse como una especie de
02:18
primitive cell. It is a simple chemical
55
123000
2000
célula primitiva. Es el modelo químico simple
02:20
model of a living cell, and if you consider
56
125000
3000
de una célula viva, y si se considera
02:23
for example a cell in your body may have
57
128000
2000
por ejemplo, que una célula de nuestro cuerpo puede
02:25
on the order of millions of different types
58
130000
2000
llegar a tener millones de tipos de moléculas
02:27
of molecules that need to come together,
59
132000
2000
diferentes que deben unirse,
02:29
play together in a complex network
60
134000
2000
interactuar juntas en una red compleja,
02:31
to produce something that we call alive.
61
136000
3000
para producir algo que podamos llamar vivo.
02:34
In the laboratory what we want to do
62
139000
2000
Lo que queremos lograr en el laboratorio
02:36
is much the same, but with on the order of
63
141000
2000
es similar, pero con
02:38
tens of different types of molecules --
64
143000
2000
decenas de distintos tipos de moléculas;
02:40
so a drastic reduction in complexity, but still
65
145000
2000
por ende con una reducción drástica en complejidad,
02:42
trying to produce something that looks lifelike.
66
147000
3000
pero aún así, produciendo algo similar a la vida.
02:45
And so what we do is, we start simple
67
150000
2000
Entonces comenzamos desde lo más simple
02:47
and we work our way up to living systems.
68
152000
3000
hasta los organismos vivientes.
02:50
Consider for a moment this quote by
69
155000
2000
Piensen un momento en esta cita de
02:52
Leduc, a hundred years ago, considering a
70
157000
2000
Leduc, de hace 100 años, acerca de
02:54
kind of synthetic biology:
71
159000
2000
una especie de biología sintética:
02:56
"The synthesis of life, should it ever occur,
72
161000
2000
"La síntesis de la vida, si alguna vez la descubriésemos,
02:58
will not be the sensational discovery which we
73
163000
2000
no sería el descubrimiento sensacional que
03:00
usually associate with the idea."
74
165000
2000
usualmente asociamos con esa idea".
03:02
That's his first statement. So if we actually
75
167000
2000
Es su primera afirmación. Así que si de verdad
03:04
create life in the laboratories, it's
76
169000
2000
creamos vida en los laboratorios, probablemente
03:06
probably not going to impact our lives at all.
77
171000
2000
no va a impactar nuestras vidas para nada.
03:08
"If we accept the theory of evolution, then
78
173000
2000
"Si aceptamos la teoría de la evolución, entonces
03:10
the first dawn of synthesis of life must consist
79
175000
2000
el inicio de la síntesis de la vida debe consistir
03:12
in the production of forms intermediate
80
177000
2000
en la producción de formas intermedias
03:14
between the inorganic and the organic
81
179000
2000
entre el mundo inorgánico
03:16
world, or between the non-living
82
181000
2000
y el orgánico, o entre el mundo de lo no vivo
03:18
and living world, forms which possess
83
183000
2000
y lo vivo, formas que posean
03:20
only some of the rudimentary attributes of life"
84
185000
2000
solo algunos de los atributos rudimentarios de la vida"
03:22
-- so, the ones I just discussed --
85
187000
2000
-es decir, justo las que describí anteriormente-
03:24
"to which other attributes will be slowly added
86
189000
2000
"a la cual se le irán añadiendo gradualmente otros atributos
03:26
in the course of development by the
87
191000
2000
en el transcurso del desarrollo gracias a las
03:28
evolutionary actions of the environment."
88
193000
2000
acciones evolutivas del ambiente".
03:30
So we start simple, we make some structures
89
195000
2000
Empezaremos con algo simple, haciendo algunas estructuras
03:32
that may have some of these characteristics
90
197000
2000
que puedan tener algunas de estas características
03:34
of life, and then we try to develop that
91
199000
2000
de vida, y después las desarrollamos
03:36
to become more lifelike.
92
201000
2000
para que se asemejen a seres vivientes.
03:38
This is how we can start to make a protocell.
93
203000
2000
Así es como empezamos a hacer una protocélula.
03:40
We use this idea called self-assembly.
94
205000
2000
Usamos lo que se conoce como autoensamblaje.
03:42
What that means is, I can mix some
95
207000
2000
Esto quiere decir que si mezclo algunos
03:44
chemicals together in a test tube in my lab,
96
209000
2000
químicos en un tubo de ensayo en mi laboratorio,
03:46
and these chemicals will start to self-associate
97
211000
2000
estos químicos van a empezar a autoasociarse
03:48
to form larger and larger structures.
98
213000
2000
para formar estructuras cada vez más grandes.
03:50
So say on the order of tens of thousands,
99
215000
2000
De las miles de moléculas,
03:52
hundreds of thousands of molecules will
100
217000
2000
unos cientos se unirán
03:54
come together to form a large structure
101
219000
2000
para formar una estructura grande
03:56
that didn't exist before.
102
221000
2000
que no existía antes.
03:58
And in this particular example,
103
223000
2000
Y en este caso en particular,
04:00
what I took is some membrane molecules,
104
225000
2000
tomé algunas moléculas de membranas,
04:02
mixed those together in the right environment,
105
227000
2000
las mezclé en el ambiente adecuado,
04:04
and within seconds it forms these rather
106
229000
2000
y en cuestión de segundos se forman unas
04:06
complex and beautiful structures here.
107
231000
2000
estructuras complejas y hermosas.
04:08
These membranes are also quite similar,
108
233000
2000
Estas membranas también son bastante similares,
04:10
morphologically and functionally,
109
235000
2000
morfológica y funcionalmente,
04:12
to the membranes in your body,
110
237000
2000
a las membranas que hay en sus cuerpos,
04:14
and we can use these, as they say,
111
239000
2000
y podemos usarlas, como quien dice,
04:16
to form the body of our protocell.
112
241000
2000
para formar el cuerpo de nuestra protocélula.
04:18
Likewise,
113
243000
1000
Del mismo modo,
04:19
we can work with oil and water systems.
114
244000
2000
podemos trabajar con sistemas de aceite y agua.
04:21
As you know, when you put oil and water together,
115
246000
2000
Como saben, el agua y el aceite
04:23
they don't mix, but through self-assembly
116
248000
2000
no se mezclan, pero gracias al autoensamblaje
04:25
we can get a nice oil droplet to form,
117
250000
2000
podemos formar una linda gota de aceite,
04:27
and we can actually use this as a body for
118
252000
2000
y usarla como cuerpo para
04:29
our artificial organism or for our protocell,
119
254000
2000
nuestro organismo artificial o para nuestra protocélula,
04:31
as you will see later.
120
256000
2000
como se darán cuenta luego.
04:33
So that's just forming some body stuff, right?
121
258000
2000
Todo eso es para formar el cuerpo, ¿verdad?
04:35
Some architectures.
122
260000
2000
La arquitectura.
04:37
What about the other aspects of living systems?
123
262000
2000
¿Y los otros aspectos de los sistemas vivos?
04:39
So we came up with this protocell model here
124
264000
2000
Para eso, creamos este modelo de protocélula que
04:41
that I'm showing.
125
266000
2000
estoy mostrando aquí.
04:43
We started with a natural occurring clay
126
268000
2000
Empezamos con arcilla natural
04:45
called montmorillonite.
127
270000
2000
llamada montmorillonita.
04:47
This is natural from the environment, this clay.
128
272000
2000
Esta arcilla proviene del medio ambiente
04:49
It forms a surface that is, say, chemically active.
129
274000
2000
y forma una superficie químicamente activa.
04:51
It could run a metabolism on it.
130
276000
2000
Esta superficie soporta un metabolismo.
04:53
Certain kind of molecules like to associate
131
278000
2000
A cierta clase de moléculas le gusta asociarse
04:55
with the clay. For example, in this case, RNA, shown in red
132
280000
2000
con la arcilla. Por ejemplo, en este caso, el ARN, señalado en rojo
04:57
-- this is a relative of DNA,
133
282000
2000
-un pariente del ADN,
04:59
it's an informational molecule --
134
284000
2000
es una molécula informativa-
05:01
it can come along and it starts to associate
135
286000
2000
puede empezar a asociarse
05:03
with the surface of this clay.
136
288000
2000
con la superficie de esta arcilla.
05:05
This structure, then, can organize the
137
290000
2000
Esta estructura puede organizar la
05:07
formation of a membrane boundary around
138
292000
2000
formación de una membrana protectora alrededor
05:09
itself, so it can make a body of
139
294000
2000
de sí misma, para poder construir un cuerpo
05:11
liquid molecules around itself, and that's
140
296000
2000
de moléculas líquidas a su alrededor, y eso es
05:13
shown in green here on this micrograph.
141
298000
2000
lo que está en verde en esta microfotografía.
05:15
So just through self-assembly, mixing things
142
300000
2000
Así que usando solamente el autoensamblaje, y mezclando cosas
05:17
together in the lab, we can come up with, say,
143
302000
3000
en el laboratorio, se obtiene por ejemplo,
05:20
a metabolic surface with some
144
305000
2000
una superficie metabólica con algunas
05:22
informational molecules attached
145
307000
2000
moléculas informativas pegadas
05:24
inside of this membrane body, right?
146
309000
2000
al interior del cuerpo de esta membrana.
05:26
So we're on a road towards living systems.
147
311000
4000
Y así vamos en camino hacia los sistemas vivos.
05:30
But if you saw this protocell, you would not
148
315000
2000
Pero si vieran esta protocélula, no la
05:32
confuse this with something that was actually alive.
149
317000
2000
confundirían con un ser viviente.
05:34
It's actually quite lifeless. Once it forms,
150
319000
2000
De hecho es inerte. Una vez que se forma,
05:36
it doesn't really do anything.
151
321000
2000
no hace nada más.
05:38
So, something is missing.
152
323000
2000
Así que algo está faltando.
05:40
Some things are missing.
153
325000
2000
Todavía faltan algunas cosas.
05:42
So some things that are missing is,
154
327000
2000
Falta, por ejemplo,
05:44
for example, if you had a flow of energy
155
329000
2000
si pasáramos un flujo de energía
05:46
through a system, what we'd want
156
331000
2000
a través de un sistema, lo que querríamos
05:48
is a protocell that can harvest
157
333000
2000
es una protocélula que pueda retener
05:50
some of that energy in order to maintain itself,
158
335000
2000
algo de esa energía para autoabastecerse,
05:52
much like living systems do.
159
337000
2000
como lo hacen los sistemas vivos.
05:54
So we came up with a different protocell
160
339000
2000
Así que creamos un modelo diferente
05:56
model, and this is actually simpler than the previous one.
161
341000
2000
de protocélula, una versión más simple que la anterior.
05:58
In this protocell model, it's just an oil droplet,
162
343000
2000
Este modelo es solo una gota de aceite,
06:00
but a chemical metabolism inside
163
345000
2000
pero dentro posee un metabolismo químico
06:02
that allows this protocell to use energy
164
347000
2000
que le permite a la protocélula usar la energía
06:04
to do something, to actually become dynamic,
165
349000
3000
para hacer cosas, para volverse dinámica,
06:07
as we'll see here.
166
352000
2000
tal como lo veremos acá.
06:09
You add the droplet to the system.
167
354000
2000
Se añade la gota al sistema.
06:11
It's a pool of water, and the protocell
168
356000
2000
Es una piscina y la protocélula
06:13
starts moving itself around in the system.
169
358000
2000
se mueve por sí sola en el sistema.
06:15
Okay? Oil droplet forms
170
360000
2000
¿Bien? Las gotas de aceite que se forman
06:17
through self-assembly, has a chemical
171
362000
2000
mediante autoensamblaje tienen un metabolismo
06:19
metabolism inside so it can use energy,
172
364000
2000
químico interno que les permite usar energía
06:21
and it uses that energy to move itself
173
366000
2000
y pueden usar esa energía para moverse
06:23
around in its environment.
174
368000
2000
por sí mismas en su ambiente.
06:25
As we heard earlier, movement is very
175
370000
2000
Como escuchamos antes, el movimiento es muy
06:27
important in these kinds of living systems.
176
372000
2000
importante es estas clases de sistemas vivientes.
06:29
It is moving around, exploring its environment,
177
374000
2000
Moverse, explorar su ambiente
06:31
and remodeling its environment, as you see,
178
376000
2000
y remodelar su entorno, como pueden ver,
06:33
by these chemical waves that are forming by the protocell.
179
378000
2000
gracias a estas ondas químicas que se forman por las protocélulas.
06:35
So it's acting, in a sense, like a living system
180
380000
2000
Están actuando, en cierto modo, como un sistema viviente
06:37
trying to preserve itself.
181
382000
3000
que trata de sobrevivir.
06:40
We take this same moving protocell here,
182
385000
3000
Tomamos esta misma protocélula que se mueve,
06:43
and we put it in another experiment,
183
388000
2000
pongámosla en otro experimento
06:45
get it moving. Then I'm going
184
390000
2000
y empecemos a moverla. Y ahora voy
06:47
to add some food to the system,
185
392000
2000
a añadir comida al sistema
06:49
and you'll see that in blue here, right?
186
394000
3000
y Uds. lo verán en azul aquí, ¿correcto?
06:52
So I add some food source to the system.
187
397000
2000
Así que añado una fuente de comida al sistema.
06:54
The protocell moves. It encounters the food.
188
399000
2000
La protocélula se mueve. Encuentra la comida.
06:56
It reconfigures itself and actually then
189
401000
2000
Se reconfigura a sí misma e incluso
06:58
is able to climb to the highest concentration
190
403000
2000
es capaz de subir hasta la más alta concentración
07:00
of food in that system and stop there.
191
405000
2000
de comida en ese sistema y detenerse ahí.
07:02
Alright? So not only do we have this system
192
407000
2000
Así que no solo tenemos este sistema
07:04
that has a body, it has a metabolism,
193
409000
2000
que tiene un cuerpo, metabolismo,
07:06
it can use energy, it moves around.
194
411000
3000
que puede usar energía y se mueve.
07:09
It can sense its local environment
195
414000
2000
También puede sentir su entorno local
07:11
and actually find resources
196
416000
2000
y de hecho puede encontrar recursos
07:13
in the environment to sustain itself.
197
418000
2000
en el medio ambiente para sostenerse a sí mismo.
07:15
Now, this doesn't have a brain, it doesn't have
198
420000
2000
Ahora, no tiene un cerebro, no posee
07:17
a neural system. This is just a sack of
199
422000
2000
un sistema neural. Es solo un puñado
07:19
chemicals that is able to have this interesting
200
424000
2000
de químicos capaz de tener un comportamiento
07:21
and complex lifelike behavior.
201
426000
2000
interesante y muy complejo que simula la vida.
07:23
If we count the number of chemicals
202
428000
2000
Si contamos el número de químicos
07:25
in that system, actually, including the water
203
430000
2000
de este sistema, incluyendo el agua
07:27
that's in the dish, we have five chemicals
204
432000
2000
que está en la bandeja, tenemos cinco químicos
07:29
that can do this.
205
434000
2000
que pueden hacer esto.
07:31
So then we put these protocells together in a
206
436000
2000
Luego ponemos todas estas protocélulas en un
07:33
single experiment to see what they would do,
207
438000
2000
experimento para ver lo que harían
07:35
and depending on the conditions, we have
208
440000
2000
y, dependiendo de las condiciones, tenemos
07:37
some protocells on the left that are
209
442000
2000
algunas protocélulas en la izquierda que se están
07:39
moving around and it likes to touch the other
210
444000
2000
moviendo y que les gusta tocar las otras
07:41
structures in its environment.
211
446000
2000
estructuras en su entorno.
07:43
On the other hand we have two moving
212
448000
2000
Por otro lado tenemos dos protocélulas
07:45
protocells that like to circle each other,
213
450000
2000
andariegas que les gusta rodearse mutuamente,
07:47
and they form a kind of a dance, a complex dance with each other.
214
452000
2000
y hacen una especie de baile, una danza compleja entre ambas.
07:49
Right? So not only do individual protocells
215
454000
2000
¿Está bien? No solo cada protocélula tiene
07:51
have behavior, what we've interpreted as
216
456000
2000
un comportamiento, lo que nosotros hemos interpretado
07:53
behavior in this system, but we also have
217
458000
2000
como comportamiento en este sistema, sino que
07:55
basically population-level behavior
218
460000
3000
también tenemos comportamientos a nivel de población
07:58
similar to what organisms have.
219
463000
3000
similar a lo que tienen los organismos.
08:01
So now that you're all experts on protocells,
220
466000
3000
Como ya son unos expertos en protocélulas,
08:04
we're going to play a game with these protocells.
221
469000
2000
haremos un juego con estas protocélulas.
08:06
We're going to make two different kinds.
222
471000
2000
Vamos a hacer protocélulas de dos tipos.
08:08
Protocell A has a certain kind of chemistry
223
473000
3000
La protocélula A tiene cierta clase de química
08:11
inside that, when activated, the protocell
224
476000
2000
interna que, cuando se activa, la protocélula
08:13
starts to vibrate around, just dancing.
225
478000
2000
comienza a vibrar, a bailar.
08:15
So remember, these are primitive things,
226
480000
2000
Recuerden, estas células son primitivas,
08:17
so dancing protocells, that's very
227
482000
2000
así que el hecho de que bailen
08:19
interesting to us. (Laughter)
228
484000
2000
nos resulta interesante. (Risas)
08:21
The second protocell has a different
229
486000
2000
La segunda protocélula tiene una composición
08:23
chemistry inside, and when activated,
230
488000
2000
química diferente, que cuando se activa,
08:25
the protocells all come together and they fuse
231
490000
2000
todas las protocélulas se juntan y se fusionan
08:27
into one big one. Right?
232
492000
2000
en una gran célula. ¿De acuerdo?
08:29
And we just put these two together
233
494000
2000
Entonces las ponemos a ambas
08:31
in the same system.
234
496000
2000
en el mismo sistema.
08:33
So there's population A,
235
498000
2000
Tenemos a la población A,
08:35
there's population B, and then
236
500000
2000
está la población B,
08:37
we activate the system,
237
502000
2000
luego activamos el sistema
08:39
and protocell Bs, they're the blue ones,
238
504000
2000
y las protocélulas B, son las azules,
08:41
they all come together. They fuse together
239
506000
2000
se juntan. Se fusionan para
08:43
to form one big blob, and the other protocell
240
508000
2000
formar una gran masa y las otras protocélulas
08:45
just dances around. And this just happens
241
510000
2000
siguen bailando. Y esto continúa
08:47
until all of the energy in the system is
242
512000
2000
hasta que toda la energía del sistema
08:49
basically used up, and then, game over.
243
514000
3000
se consuma y, entonces, se acabe el juego.
08:52
So then I repeated this experiment
244
517000
2000
Repetí este experimento
08:54
a bunch of times, and one time
245
519000
2000
muchas veces y una vez
08:56
something very interesting happened.
246
521000
2000
ocurrió algo muy interesante.
08:58
So, I added these protocells together
247
523000
2000
Añadí estas protocélulas
09:00
to the system, and protocell A and protocell B
248
525000
2000
al sistema y las protocélulas A y B
09:02
fused together to form a hybrid protocell AB.
249
527000
2000
se fusionaron y formaron la protocélula híbrida AB.
09:04
That didn't happen before. There it goes.
250
529000
2000
Eso nunca había pasado. Ahí lo tienen.
09:06
There's a protocell AB now in this system.
251
531000
3000
Ahora tenemos una protocélula AB en el sistema.
09:09
Protocell AB likes to dance around for a bit,
252
534000
3000
A la protocélula AB le gusta bailar,
09:12
while protocell B does the fusing, okay?
253
537000
3000
mientras que la protocélula B se fusiona, ¿OK?
09:15
But then something even more interesting happens.
254
540000
3000
Y entonces sucede algo aún más interesante.
09:18
Watch when these two large protocells,
255
543000
2000
Miren cuando estas dos grandes protocélulas
09:20
the hybrid ones, fuse together.
256
545000
2000
-las híbridas- se fusionan.
09:22
Now we have a dancing protocell
257
547000
3000
Ahora tenemos una protocélula bailarina
09:25
and a self-replication event. Right. (Laughter)
258
550000
4000
y un evento que se imita a sí mismo. Así es. (Risas)
09:29
Just with blobs of chemicals, again.
259
554000
2000
Volvamos a las masas de químicos.
09:31
So the way this works is, you have
260
556000
2000
Funcionan de esta manera: tenemos
09:33
a simple system of five chemicals here,
261
558000
2000
un sistema simple de cinco químicos,
09:35
a simple system here. When they hybridize,
262
560000
2000
un sistema simple. Cuando forman híbridos,
09:37
you then form something that's different than
263
562000
2000
se está formando algo diferente a lo que había
09:39
before, it's more complex than before,
264
564000
2000
antes y ahora es más complejo,
09:41
and you get the emergence of another kind of
265
566000
2000
porque ahora surge otro comportamiento que simula
09:43
lifelike behavior which
266
568000
2000
la vida y que en este
09:45
in this case is replication.
267
570000
2000
caso es la replicación.
09:47
So since we can make some interesting
268
572000
2000
Como ya podemos hacer protocélulas
09:49
protocells that we like, interesting colors and
269
574000
2000
como nos gusten, con colores y comportamientos
09:51
interesting behaviors, and they're very easy
270
576000
2000
interesantes y, de hecho, son muy fáciles
09:53
to make, and they have interesting lifelike
271
578000
2000
de hacer y tienen propiedades interesantes que
09:55
properties, perhaps these protocells have
272
580000
3000
imitan la vida, quizá estas células nos
09:58
something to tell us about the origin of life
273
583000
2000
están diciendo algo sobre el origen de la vida
10:00
on the Earth. Perhaps these represent an
274
585000
2000
en la Tierra. Tal vez representan un paso
10:02
easily accessible step, one of the first steps
275
587000
2000
fácilmente accesible, uno de los primeros pasos
10:04
by which life got started on the early Earth.
276
589000
3000
que dio la vida en el origen de la Tierra.
10:07
Certainly, there were molecules present on
277
592000
2000
Claro que había moléculas
10:09
the early Earth, but they wouldn't have been
278
594000
2000
en la Tierra primitiva, pero no como
10:11
these pure compounds that we worked with
279
596000
2000
estos componentes puros con los que trabajamos
10:13
in the lab and I showed in these experiments.
280
598000
2000
en el laboratorio y que mostré en estos experimentos.
10:15
Rather, they'd be a real complex mixture of
281
600000
2000
Más bien, serían una mezcla realmente compleja
10:17
all kinds of stuff, because
282
602000
2000
de toda clase de sustancias porque
10:19
uncontrolled chemical reactions produce
283
604000
2000
las reacciones químicas no controladas producen
10:21
a diverse mixture of organic compounds.
284
606000
2000
una mezcla diversa de compuestos orgánicos.
10:23
Think of it like a primordial ooze, okay?
285
608000
3000
Piensen en ello como un caldo primordial, ¿sí?
10:26
And it's a pool that's too difficult to fully
286
611000
2000
Es una muestra muy difícil de caracterizar
10:28
characterize, even by modern methods, and
287
613000
2000
completamente, incluso con métodos modernos,
10:30
the product looks brown, like this tar here
288
615000
2000
el producto luce marrón, como la muestra de la
10:32
on the left. A pure compound
289
617000
2000
izquierda. Un compuesto puro se
10:34
is shown on the right, for contrast.
290
619000
2000
encuentra a la derecha, para contraste.
10:36
So this is similar to what happens when you
291
621000
2000
Esto es similar a lo que pasa cuando uno toma
10:38
take pure sugar crystals in your kitchen,
292
623000
2000
cristales puros de azúcar de la cocina
10:40
you put them in a pan, and you apply energy.
293
625000
2000
y los pone en una sartén y los calienta.
10:42
You turn up the heat, you start making
294
627000
2000
Se aumenta la temperatura y se empiezan
10:44
or breaking chemical bonds in the sugar,
295
629000
2000
a romper los lazos químicos en el azúcar,
10:46
forming a brownish caramel, right?
296
631000
2000
formando un caramelo color marrón, ¿cierto?
10:48
If you let that go unregulated, you'll
297
633000
2000
Si uno no los regula, los lazos químicos
10:50
continue to make and break chemical bonds,
298
635000
2000
se seguirán formando y rompiendo,
10:52
forming an even more diverse mixture of
299
637000
2000
haciendo una mezcla de moléculas aún más
10:54
molecules that then forms this kind of black
300
639000
2000
diversa que a su vez se transforma en una capa
10:56
tarry stuff in your pan, right, that's
301
641000
2000
negra en el fondo de la sartén que es muy
10:58
difficult to wash out. So that's what
302
643000
2000
difícil de lavar. Bueno, este es quizá
11:00
the origin of life would have looked like.
303
645000
2000
el aspecto del origen de la vida.
11:02
You needed to get life out of this junk that
304
647000
2000
Había que generar vida con toda esa basura
11:04
is present on the early Earth,
305
649000
2000
que estaba presente en la Tierra primitiva,
11:06
four, 4.5 billion years ago.
306
651000
2000
hace unos 4500 millones de años.
11:08
So the challenge then is,
307
653000
2000
El reto entonces es
11:10
throw away all your pure chemicals in the lab,
308
655000
2000
desechar todos los químicos puros en el laboratorio
11:12
and try to make some protocells with lifelike
309
657000
2000
y tratar de hacer protocélulas que simulen vida
11:14
properties from this kind of primordial ooze.
310
659000
3000
a partir de este caldo primitivo.
11:17
So we're able to then see the self-assembly
311
662000
2000
Así, podremos ver el autoensamblaje
11:19
of these oil droplet bodies again
312
664000
2000
de estas gotas de aceite
11:21
that we've seen previously,
313
666000
2000
que vimos previamente
11:23
and the black spots inside of there
314
668000
2000
y los puntos negros del interior
11:25
represent this kind of black tar -- this diverse,
315
670000
2000
representan la masa negra... una masa
11:27
very complex, organic black tar.
316
672000
2000
orgánica diversa y muy compleja.
11:29
And we put them into one of these
317
674000
2000
Lo ponemos en uno de estos
11:31
experiments, as you've seen earlier, and then
318
676000
2000
experimentos, como han visto antes,
11:33
we watch lively movement that comes out.
319
678000
2000
y miramos en vivo los movimientos que resulten.
11:35
They look really good, very nice movement,
320
680000
2000
Se ven muy bien los movimientos
11:37
and also they appear to have some kind of
321
682000
2000
y también parece que tienen un cierto
11:39
behavior where they kind of circle
322
684000
2000
comportamiento donde pareciera que
11:41
around each other and follow each other,
323
686000
3000
se rodean y se siguen mutuamente,
11:44
similar to what we've seen before -- but again,
324
689000
2000
parecido a lo que hemos visto antes... pero eso sí,
11:46
working with just primordial conditions,
325
691000
2000
trabajando esta vez solo con condiciones primordiales
11:48
no pure chemicals.
326
693000
2000
y no con químicos puros.
11:50
These are also, these tar-fueled protocells,
327
695000
2000
También existen unas protocélulas
11:52
are also able to locate resources
328
697000
2000
capaces de localizar recursos
11:54
in their environment.
329
699000
1000
en su entorno.
11:55
I'm going to add some resource from the left,
330
700000
2000
Añadiré algunos recursos por la izquierda
11:57
here, that defuses into the system,
331
702000
2000
que se desactivan en el sistema
11:59
and you can see, they really like that.
332
704000
2000
y, como pueden ver, a ellas les gusta mucho.
12:01
They become very energetic, and able
333
706000
2000
Se vuelven muy activas y capaces
12:03
to find the resource in the environment,
334
708000
2000
de encontrar los recursos en su entorno,
12:05
similar to what we saw before.
335
710000
2000
algo similar a lo que vimos antes.
12:07
But again, these are done in these primordial
336
712000
2000
Pero vuelvo y repito, esto se hace en condiciones
12:09
conditions, really messy conditions,
337
714000
2000
primordiales y muy desordenadas
12:11
not sort of sterile laboratory conditions.
338
716000
2000
y no en condiciones esterilizadas de laboratorio.
12:13
These are very dirty little protocells,
339
718000
2000
De hecho, estas pequeñas protocélulas
12:15
as a matter of fact. (Laughter)
340
720000
2000
son muy sucias. (Risas)
12:17
But they have lifelike properties, is the point.
341
722000
3000
Pero tienen propiedades que simulan vida.
12:20
So, doing these artificial life experiments
342
725000
3000
Así que hacer estos experimentos de vida artificial
12:23
helps us define a potential path between
343
728000
3000
nos ayuda a definir el camino potencial entre
12:26
non-living and living systems.
344
731000
3000
sistemas vivos y no vivos.
12:29
And not only that, but it helps us
345
734000
2000
No solo eso, sino que nos ayuda
12:31
broaden our view of what life is
346
736000
2000
a expandir nuestra visión de la vida
12:33
and what possible life there could be
347
738000
2000
y qué posibles tipos de vida pueden existir;
12:35
out there -- life that could be very different
348
740000
2000
vida que puede ser muy diferente
12:37
from life that we find here on Earth.
349
742000
3000
a la vida que encontramos acá en la Tierra.
12:40
And that leads me to the next
350
745000
2000
Y esto me lleva al próximo
12:42
term, which is "weird life."
351
747000
2000
término: "vida extraña".
12:44
This is a term by Steve Benner.
352
749000
3000
Es un término de Steve Benner.
12:47
This is used in reference to a report
353
752000
2000
Hace referencia a un informe
12:49
in 2007 by the National Research Council
354
754000
2000
del 2007 del Consejo Nacional de Investigación
12:51
in the United States, wherein
355
756000
2000
de Estados Unidos en el que
12:53
they tried to understand how we can
356
758000
2000
trababan de entender cómo podemos
12:55
look for life elsewhere in the universe, okay,
357
760000
2000
buscar vida en otros sitios del universo,
12:57
especially if that life is very different from life
358
762000
2000
especialmente si esa vida es muy diferente a la vida
12:59
on Earth. If we went to another planet and
359
764000
3000
terrestre. Si fuéramos a otro planeta
13:02
we thought there might be life there,
360
767000
2000
y pensáramos que allí podría haber vida,
13:04
how could we even recognize it as life?
361
769000
2000
¿cómo podríamos siquiera reconocer vida?
13:06
Well, they came up with three very general
362
771000
2000
Bueno, ellos propusieron tres criterios
13:08
criteria. First is -- and they're listed here.
363
773000
2000
generales. El primero... están listados aquí.
13:10
The first is, the system has to be in
364
775000
2000
El primero es que el sistema no tiene que estar
13:12
non-equilibrium. That means the system
365
777000
2000
en equilibrio. Es decir que el sistema
13:14
cannot be dead, in a matter of fact.
366
779000
1000
no puede estar muerto.
13:15
Basically what that means is, you have
367
780000
2000
Básicamente uno tiene
13:17
an input of energy into the system that life
368
782000
2000
un ingreso de energía en el sistema que puede
13:19
can use and exploit to maintain itself.
369
784000
3000
ser usado y explotado para que la vida se mantenga.
13:22
This is similar to having the Sun shining
370
787000
2000
Esto es similar al sol que brilla
13:24
on the Earth, driving photosynthesis,
371
789000
2000
en la Tierra que guía la fotosíntesis
13:26
driving the ecosystem.
372
791000
2000
y el ecosistema.
13:28
Without the Sun, there's likely to be
373
793000
2000
Sin el sol, probablemente
13:30
no life on this planet.
374
795000
2000
no habría vida en este planeta.
13:32
Secondly, life needs to be in liquid form,
375
797000
2000
Segundo, la vida necesita estar en forma líquida,
13:34
so that means even if we had some
376
799000
2000
o sea que incluso si encontráramos estructuras
13:36
interesting structures, interesting molecules
377
801000
2000
o moléculas interesantes
13:38
together but they were frozen solid,
378
803000
2000
pero estuvieran congeladas,
13:40
then this is not a good place for life.
379
805000
2000
sería un buen lugar para la vida
13:42
And thirdly, we need to be able to make
380
807000
2000
Y tercero, tenemos que poder crear
13:44
and break chemical bonds. And again
381
809000
2000
y romper los lazos químicos. De nuevo,
13:46
this is important because life transforms
382
811000
2000
esto es importante porque la vida transforma
13:48
resources from the environment into
383
813000
2000
los recursos del entorno
13:50
building blocks so it can maintain itself.
384
815000
2000
en bloques de construcción para automantenerse.
13:52
Now today, I told you about very strange
385
817000
2000
Hoy les he hablado de protocélulas muy
13:54
and weird protocells -- some that contain clay,
386
819000
2000
extrañas -algunas contienen arcilla,
13:56
some that have primordial ooze in them,
387
821000
3000
algunas tienen caldo primordial,
13:59
some that have basically oil
388
824000
2000
algunas básicamente tienen aceite
14:01
instead of water inside of them.
389
826000
2000
en vez de agua en su interior.
14:03
Most of these don't contain DNA,
390
828000
2000
La mayoría no contiene ADN,
14:05
but yet they have lifelike properties.
391
830000
2000
sin embargo tienen propiedades que simulan vida.
14:07
But these protocells satisfy
392
832000
3000
Pero estas protocélulas satisfacen
14:10
these general requirements of living systems.
393
835000
3000
estos requisitos generales de los sistemas vivos.
14:13
So by making these chemical, artificial
394
838000
2000
Así que al hacer estos experimentos químicos
14:15
life experiments, we hope not only
395
840000
2000
de vida artificial, esperamos no solo
14:17
to understand something fundamental
396
842000
2000
entender algo fundamental
14:19
about the origin of life and the existence
397
844000
2000
sobre el origen de la vida y la existencia
14:21
of life on this planet, but also
398
846000
2000
de la vida en el planeta, sino también
14:23
what possible life there could be
399
848000
2000
qué tipo de vida podría
14:25
out there in the universe. Thank you.
400
850000
3000
haber en el universo. Gracias.
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(Applause)
401
853000
4000
(Aplausos)
ABOUT THE SPEAKER
Martin Hanczyc - ChemistMartin Hanczyc explores the path between living and nonliving systems, using chemical droplets to study behavior of the earliest cells.
Why you should listen
Martin Hanczyc is developing novel synthetic chemical systems based on the properties of living systems, in a quest to understand how life forms. These synthetic systems, or "protocells," are model systems of primitive living cells and chemical examples of artificial life. As Rachel Armstrong puts it: "Although the protocell model system is just a chemically modified oil droplet, its dynamics are astonishingly varied and complex."
He's based at the Institute of Physics and Chemistry and the Center for Fundamental Living Technology (FLinT) in Denmark. He is also an Honorary Senior Lecturer at the Bartlett School of Architecture, University College London.
Martin Hanczyc | Speaker | TED.com