TEDSalon London Spring 2011
Martin Hanczyc: The line between life and not-life
Martin Hanczyc: A linha entre a vida e a não-vida
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No seu laboratório, Martin Hanczyc cria "protocéculas," bolhas experimentais de químicos que se comportam como células vivas. O seu trabalho demonstra como a vida poderá ter começado na Terra... e talvez nos outros lugares também.
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
Historicamente tem havido
00:17
been a huge divide between what people
1
2000
3000
uma enorme divisão entre o que as pessoas
00:20
consider to be non-living systems on one
2
5000
3000
consideram ser sistemas não-vivos de um lado,
00:23
side, and living systems on the other side.
3
8000
2000
e sistemas vivos do outro lado.
00:25
So we go from, say, this beautiful and
4
10000
2000
Vamos, por exemplo, deste belo
00:27
complex crystal as non-life, and this rather
5
12000
3000
e complexo cristal enquanto não-vivo,
00:30
beautiful and complex cat on the other side.
6
15000
3000
para este bastante belo e complexo gato no outro lado.
00:33
Over the last hundred and fifty years or so,
7
18000
3000
Durante os últimos 150 anos, mais ou menos,
00:36
science has kind of blurred this distinction
8
21000
2000
a ciência tem esbatido esta distinção
00:38
between non-living and living systems, and
9
23000
2000
entre sistemas vivos e não vivos,
00:40
now we consider that there may be a kind
10
25000
2000
e agora consideramos que talvez haja
00:42
of continuum that exists between the two.
11
27000
3000
uma espécie de continuidade entre os dois.
00:45
We'll just take one example here:
12
30000
2000
Vamos ver apenas um exemplo:
00:47
a virus is a natural system, right?
13
32000
2000
um vírus é um sistema natural, certo?
00:49
But it's very simple. It's very simplistic.
14
34000
2000
Mas é bastante simples. É bastante simplista.
00:51
It doesn't really satisfy all the requirements,
15
36000
2000
Não reúne, de facto, todos os requisitos,
00:53
it doesn't have all the characteristics
16
38000
2000
não tem todas as características
00:55
of living systems and is in fact a parasite
17
40000
2000
dos sistemas vivos e, na verdade, é um parasita
00:57
on other living systems in order to, say,
18
42000
3000
de outros sistemas vivos para, digamos,
01:00
reproduce and evolve.
19
45000
2000
se reproduzir e evoluir.
01:02
But what we're going to be talking about here
20
47000
2000
Mas aquilo de que vamos falar aqui esta noite
01:04
tonight are experiments done on this sort of
21
49000
2000
é de experiências feitas sobre esta espécie
01:06
non-living end of this spectrum -- so actually
22
51000
2000
de lado não-vivo do espectro - realmente
01:08
doing chemical experiments in the laboratory,
23
53000
3000
de fazer experiências químicas no laboratório,
01:11
mixing together nonliving ingredients
24
56000
2000
misturar ingredientes não-vivos
01:13
to make new structures, and that these
25
58000
2000
para criar novas estruturas, para que
01:15
new structures might have some of the
26
60000
2000
essas novas estruturas tenham algumas
01:17
characteristics of living systems.
27
62000
2000
das características dos sistemas vivos.
01:19
Really what I'm talking about here is
28
64000
2000
Aquilo de que estou realmente a falar
01:21
trying to create a kind of artificial life.
29
66000
2000
é de tentar criar uma espécie de vida artificial.
01:23
So what are these characteristics that I'm
30
68000
2000
Então quais são estas características
01:25
talking about? These are them.
31
70000
2000
de que estou a falar? São estas.
01:27
We consider first that life has a body.
32
72000
2000
Primeiro, consideramos que a vida tem um corpo.
01:29
Now this is necessary to distinguish the self
33
74000
2000
Isto é necessário para distinguir o "eu mesmo"
01:31
from the environment.
34
76000
2000
do meio ambiente.
01:33
Life also has a metabolism. Now this is a
35
78000
2000
A vida tem também um metabolismo. Ora isto é
01:35
process by which life can convert resources
36
80000
3000
um processo através do qual a vida pode converter os recursos
01:38
from the environment into building blocks
37
83000
2000
do meio ambiente em blocos de construção
01:40
so it can maintain and build itself.
38
85000
3000
para que se possa sustentar e construir a si mesma.
01:43
Life also has a kind of inheritable information.
39
88000
2000
A vida tem também uma espécie de informação hereditária.
01:45
Now we, as humans, we store our information
40
90000
2000
Nós, enquanto humanos, armazenamos a nossa informação
01:47
as DNA in our genomes and we pass this
41
92000
3000
como ADN nos nossos genomas e passamos
01:50
information on to our offspring.
42
95000
2000
esta informação à nossa prole.
01:52
If we couple the first two -- the body and the metabolism --
43
97000
2000
Se juntarmos as primeiras duas - o corpo e o metabolismo -
01:54
we can come up with a system that could
44
99000
2000
ficamos com um sistema que poderia
01:56
perhaps move and replicate, and if we
45
101000
2000
talvez mover-se e replicar-se, e se
01:58
coupled these now to inheritable information,
46
103000
3000
agora juntássemos estes à informação hereditária,
02:01
we can come up with a system that would be
47
106000
2000
podemos ficar com um sistema que seria
02:03
more lifelike, and would perhaps evolve.
48
108000
2000
mais semelhante à vida, e poderia talvez evoluir.
02:05
And so these are the things we will try to do
49
110000
2000
E então são estas coisas que iremos tentar fazer
02:07
in the lab, make some experiments that have
50
112000
2000
no laboratório, fazer algumas experiências que
02:09
one or more of these characteristics of life.
51
114000
3000
tenham uma ou mais destas características da vida.
02:12
So how do we do this? Well, we use
52
117000
2000
Então, e como o fazemos? Bem, usamos
02:14
a model system that we term a protocell.
53
119000
2000
um sistema modelo que designamos de protocélula.
02:16
You might think of this as kind of like a
54
121000
2000
Podem pensar nisto como numa espécie de
02:18
primitive cell. It is a simple chemical
55
123000
2000
célula primitiva. É um modelo químico simples
02:20
model of a living cell, and if you consider
56
125000
3000
de uma célula viva, e se pensarem,
02:23
for example a cell in your body may have
57
128000
2000
por exemplo, uma célula do vosso corpo pode ter
02:25
on the order of millions of different types
58
130000
2000
na ordem dos milhões de diferentes tipos
02:27
of molecules that need to come together,
59
132000
2000
de moléculas que precisam de se juntar,
02:29
play together in a complex network
60
134000
2000
de trabalhar em conjunto numa rede complexa
02:31
to produce something that we call alive.
61
136000
3000
para produzir algo a que chamamos de vivo.
02:34
In the laboratory what we want to do
62
139000
2000
No laboratório, o que fizemos
02:36
is much the same, but with on the order of
63
141000
2000
foi nesse sentido, mas na ordem das
02:38
tens of different types of molecules --
64
143000
2000
dezenas de diferentes tipos de moléculas -
02:40
so a drastic reduction in complexity, but still
65
145000
2000
uma redução drástica em complexidade, mas ainda
02:42
trying to produce something that looks lifelike.
66
147000
3000
tentando produzir com aspecto semelhante à vida.
02:45
And so what we do is, we start simple
67
150000
2000
O que fazemos é, começamos com o que é simples
02:47
and we work our way up to living systems.
68
152000
3000
e trabalhamos até chegar aos sistemas vivos.
02:50
Consider for a moment this quote by
69
155000
2000
Pensem por um momento nesta citação de Leduc,
02:52
Leduc, a hundred years ago, considering a
70
157000
2000
de há 100 anos, acerca de uma espécie
02:54
kind of synthetic biology:
71
159000
2000
de biologia sintética:
02:56
"The synthesis of life, should it ever occur,
72
161000
2000
"A síntese da vida, se alguma vez acontecer,
02:58
will not be the sensational discovery which we
73
163000
2000
não será a descoberta sensacional que
03:00
usually associate with the idea."
74
165000
2000
geralmente associamos à ideia."
03:02
That's his first statement. So if we actually
75
167000
2000
É a sua primeira afirmação. Se realmente
03:04
create life in the laboratories, it's
76
169000
2000
criarmos vida nos laboratórios, provavelmente
03:06
probably not going to impact our lives at all.
77
171000
2000
não terá qualquer impacto nas nossas vidas.
03:08
"If we accept the theory of evolution, then
78
173000
2000
"Se aceitarmos a teoria da evolução,
03:10
the first dawn of synthesis of life must consist
79
175000
2000
então a primeira aurora da síntese da vida deverá consistir
03:12
in the production of forms intermediate
80
177000
2000
na produção de formas intermédias
03:14
between the inorganic and the organic
81
179000
2000
entre o mundo inorgânico e o mundo orgânico,
03:16
world, or between the non-living
82
181000
2000
ou entre o mundo não-vivo e o mundo vivo,
03:18
and living world, forms which possess
83
183000
2000
formas que possuam
03:20
only some of the rudimentary attributes of life"
84
185000
2000
apenas alguns dos atributos rudimentares da vida"
03:22
-- so, the ones I just discussed --
85
187000
2000
- ou seja, os que acabei que apresentar -
03:24
"to which other attributes will be slowly added
86
189000
2000
"aos quais outros atributos serão lentamente acrescentados
03:26
in the course of development by the
87
191000
2000
no decurso do desenvolvimento pelas
03:28
evolutionary actions of the environment."
88
193000
2000
acções evolucionárias do meio ambiente."
03:30
So we start simple, we make some structures
89
195000
2000
Então, começamos de forma simples, fazemos algumas estruturas
03:32
that may have some of these characteristics
90
197000
2000
que possam ter algumas destas características
03:34
of life, and then we try to develop that
91
199000
2000
da vida, e depois tentamos desenvolvê-las
03:36
to become more lifelike.
92
201000
2000
para que se tornem mais semelhantes à vida.
03:38
This is how we can start to make a protocell.
93
203000
2000
É assim que conseguimos começar a criar uma protocélula.
03:40
We use this idea called self-assembly.
94
205000
2000
Usamos uma ideia chamada auto-montagem.
03:42
What that means is, I can mix some
95
207000
2000
O que isso significa é, posso misturar alguns
03:44
chemicals together in a test tube in my lab,
96
209000
2000
químicos num tubo de ensaio no meu laboratório,
03:46
and these chemicals will start to self-associate
97
211000
2000
e estes químicos começarão a auto-associar-se
03:48
to form larger and larger structures.
98
213000
2000
para formar estruturas cada vez maiores.
03:50
So say on the order of tens of thousands,
99
215000
2000
Digamos, na ordem das dezenas de milhar,
03:52
hundreds of thousands of molecules will
100
217000
2000
centenas de milhar de moléculas começarão
03:54
come together to form a large structure
101
219000
2000
a juntar-se para formar uma grande estrutura
03:56
that didn't exist before.
102
221000
2000
que não existia antes.
03:58
And in this particular example,
103
223000
2000
E neste exemplo em particular,
04:00
what I took is some membrane molecules,
104
225000
2000
peguei em algumas moléculas de membrana,
04:02
mixed those together in the right environment,
105
227000
2000
misturei-as no ambiente adequado,
04:04
and within seconds it forms these rather
106
229000
2000
e numa questão de segundos formaram-se
04:06
complex and beautiful structures here.
107
231000
2000
estas estruturas bastante complexas e belas aqui.
04:08
These membranes are also quite similar,
108
233000
2000
Estas membranas são também bastante similares,
04:10
morphologically and functionally,
109
235000
2000
morfologicamente e funcionalmente,
04:12
to the membranes in your body,
110
237000
2000
às membranas do vosso corpo,
04:14
and we can use these, as they say,
111
239000
2000
e podemos usá-las, como se costuma dizer,
04:16
to form the body of our protocell.
112
241000
2000
para formar o corpo da nossa protocélula.
04:18
Likewise,
113
243000
1000
Da mesma forma,
04:19
we can work with oil and water systems.
114
244000
2000
podemos trabalhar com sistemas de óleo e água.
04:21
As you know, when you put oil and water together,
115
246000
2000
Como sabem, quando se junta óleo e água,
04:23
they don't mix, but through self-assembly
116
248000
2000
eles não se misturam, mas através da auto-montagem
04:25
we can get a nice oil droplet to form,
117
250000
2000
conseguimos que uma bela gota de óleo se forme,
04:27
and we can actually use this as a body for
118
252000
2000
e conseguimos de facto usá-la como o corpo do
04:29
our artificial organism or for our protocell,
119
254000
2000
nosso organismo artificial ou da nossa protocélula,
04:31
as you will see later.
120
256000
2000
como verão mais tarde.
04:33
So that's just forming some body stuff, right?
121
258000
2000
Então, isso é apenas a formação de material do corpo, certo?
04:35
Some architectures.
122
260000
2000
Umas arquitecturas.
04:37
What about the other aspects of living systems?
123
262000
2000
E quanto aos outros aspectos dos sistemas vivos?
04:39
So we came up with this protocell model here
124
264000
2000
Concebemos este modelo de protocécula aqui
04:41
that I'm showing.
125
266000
2000
que vos estou a mostrar.
04:43
We started with a natural occurring clay
126
268000
2000
Começamos com um barro que ocorre naturalmente
04:45
called montmorillonite.
127
270000
2000
chamado montmorilonita.
04:47
This is natural from the environment, this clay.
128
272000
2000
É algo de natural no meio ambiente, este barro.
04:49
It forms a surface that is, say, chemically active.
129
274000
2000
Forma uma superfície que é, digamos, quimicamente activa.
04:51
It could run a metabolism on it.
130
276000
2000
Poderia suportar um metabolismo.
04:53
Certain kind of molecules like to associate
131
278000
2000
Alguns tipos de moléculas gostam de se associar
04:55
with the clay. For example, in this case, RNA, shown in red
132
280000
2000
com o barro. Por exemplo, neste caso, o ARN, a vermelho
04:57
-- this is a relative of DNA,
133
282000
2000
- este é um parente do ADN,
04:59
it's an informational molecule --
134
284000
2000
é uma molécula informacional -
05:01
it can come along and it starts to associate
135
286000
2000
pode chegar e começar a associar-se
05:03
with the surface of this clay.
136
288000
2000
com a superfície deste barro.
05:05
This structure, then, can organize the
137
290000
2000
Esta estrutura, então, pode organizar
05:07
formation of a membrane boundary around
138
292000
2000
a formação de uma fronteira de membrana à volta
05:09
itself, so it can make a body of
139
294000
2000
de si mesma, para que crie um corpo
05:11
liquid molecules around itself, and that's
140
296000
2000
de moléculas líquidas à volta de si mesma,
05:13
shown in green here on this micrograph.
141
298000
2000
e vemos isso a verde aqui neste micrográfico.
05:15
So just through self-assembly, mixing things
142
300000
2000
Então, apenas com a auto-montagem, misturando
05:17
together in the lab, we can come up with, say,
143
302000
3000
coisas no laboratório, podemos criar, por exemplo,
05:20
a metabolic surface with some
144
305000
2000
uma superfície metabólica com algumas
05:22
informational molecules attached
145
307000
2000
moléculas informacionais ligadas
05:24
inside of this membrane body, right?
146
309000
2000
dentro deste corpo de membrana, certo?
05:26
So we're on a road towards living systems.
147
311000
4000
Então, estamos numa estrada a caminho dos sistemas vivos.
05:30
But if you saw this protocell, you would not
148
315000
2000
Mas se vissem esta protocécula, não confundiriam
05:32
confuse this with something that was actually alive.
149
317000
2000
isto com algo que estivesse realmente vivo.
05:34
It's actually quite lifeless. Once it forms,
150
319000
2000
É na verdade algo bastante sem vida. Assim que se forma,
05:36
it doesn't really do anything.
151
321000
2000
de facto não faz nada.
05:38
So, something is missing.
152
323000
2000
Então, falta alguma coisa.
05:40
Some things are missing.
153
325000
2000
Faltam algumas coisas.
05:42
So some things that are missing is,
154
327000
2000
Algumas das coisas que faltam são,
05:44
for example, if you had a flow of energy
155
329000
2000
por exemplo, se tivermos um fluxo de energia
05:46
through a system, what we'd want
156
331000
2000
através de um sistema, o que quereríamos
05:48
is a protocell that can harvest
157
333000
2000
seria uma protocélula que conseguisse colher
05:50
some of that energy in order to maintain itself,
158
335000
2000
alguma dessa energia de modo a sustentar-se,
05:52
much like living systems do.
159
337000
2000
tal como fazem os sistemas vivos.
05:54
So we came up with a different protocell
160
339000
2000
Então concebemos um modelo de protocélula
05:56
model, and this is actually simpler than the previous one.
161
341000
2000
diferente, e este é na verdade mais simples que o anterior.
05:58
In this protocell model, it's just an oil droplet,
162
343000
2000
Neste modelo de protocélula, uma simples gota de óleo,
06:00
but a chemical metabolism inside
163
345000
2000
mas com um metabolismo químico dentro
06:02
that allows this protocell to use energy
164
347000
2000
que permite que esta protocécula use energia
06:04
to do something, to actually become dynamic,
165
349000
3000
para fazer algo, para de facto se tornar dinâmica,
06:07
as we'll see here.
166
352000
2000
como iremos ver aqui.
06:09
You add the droplet to the system.
167
354000
2000
Adicionamos a gota ao sistema.
06:11
It's a pool of water, and the protocell
168
356000
2000
É uma vasilha de água, e a protocélula
06:13
starts moving itself around in the system.
169
358000
2000
move-se pelo sistema.
06:15
Okay? Oil droplet forms
170
360000
2000
Certo? A gota de óleo forma-se
06:17
through self-assembly, has a chemical
171
362000
2000
através da auto-montagem, tem um
06:19
metabolism inside so it can use energy,
172
364000
2000
metabolismo químico dentro para que possa usar energia,
06:21
and it uses that energy to move itself
173
366000
2000
e usa essa energia para se mover
06:23
around in its environment.
174
368000
2000
pelo seu meio ambiente.
06:25
As we heard earlier, movement is very
175
370000
2000
Como escutámos antes, o movimento
06:27
important in these kinds of living systems.
176
372000
2000
é muito importante neste tipo de sistemas vivos.
06:29
It is moving around, exploring its environment,
177
374000
2000
Está a mover-se, a explorar o meio ambiente,
06:31
and remodeling its environment, as you see,
178
376000
2000
e a remodelar o seu meio ambiente, como vêem,
06:33
by these chemical waves that are forming by the protocell.
179
378000
2000
através destas ondas químicas que se formam à volta da protocélula.
06:35
So it's acting, in a sense, like a living system
180
380000
2000
Então está a agir, em certo sentido, como um sistema vivo
06:37
trying to preserve itself.
181
382000
3000
tentando auto perservar-se.
06:40
We take this same moving protocell here,
182
385000
3000
Pegamos nesta mesma protocélula móvel aqui,
06:43
and we put it in another experiment,
183
388000
2000
e colocamo-la noutra experiência,
06:45
get it moving. Then I'm going
184
390000
2000
pômo-la a mexer-se. A seguir vou
06:47
to add some food to the system,
185
392000
2000
adicionar alguma comida ao sistema,
06:49
and you'll see that in blue here, right?
186
394000
3000
e vão vê-lo em azul aqui, certo?
06:52
So I add some food source to the system.
187
397000
2000
Então adiciono alguma comida ao sistema.
06:54
The protocell moves. It encounters the food.
188
399000
2000
A protocélula move-se. Encontra a comida.
06:56
It reconfigures itself and actually then
189
401000
2000
Reconfigura-se e a seguir é capaz
06:58
is able to climb to the highest concentration
190
403000
2000
de ir até à mais alta concentração
07:00
of food in that system and stop there.
191
405000
2000
de comida naquele sistema e parar por ali.
07:02
Alright? So not only do we have this system
192
407000
2000
Certo? Então não só temos este sistema
07:04
that has a body, it has a metabolism,
193
409000
2000
que tem um corpo, tem um metabolismo,
07:06
it can use energy, it moves around.
194
411000
3000
consegue usar energia, consegue mover-se.
07:09
It can sense its local environment
195
414000
2000
Consegue sentir o seu meio ambiente local
07:11
and actually find resources
196
416000
2000
e realmente encontrar recursos
07:13
in the environment to sustain itself.
197
418000
2000
no meio ambiente para se sustentar.
07:15
Now, this doesn't have a brain, it doesn't have
198
420000
2000
Ora bem, isto não tem um cérebro, não tem
07:17
a neural system. This is just a sack of
199
422000
2000
um sistema neural. Isto é apenas um saco
07:19
chemicals that is able to have this interesting
200
424000
2000
de químicos que é capaz de ter este comportamento
07:21
and complex lifelike behavior.
201
426000
2000
interessante e complexo semelhante à vida.
07:23
If we count the number of chemicals
202
428000
2000
Se contarmos o número de químicos
07:25
in that system, actually, including the water
203
430000
2000
naquele sistema, na verdade, incluindo a água,
07:27
that's in the dish, we have five chemicals
204
432000
2000
que está no prato, encontramos cinco químicos
07:29
that can do this.
205
434000
2000
que conseguem fazer isto.
07:31
So then we put these protocells together in a
206
436000
2000
Então a seguir juntamos estas protocélulas numa
07:33
single experiment to see what they would do,
207
438000
2000
única experiência para ver o que fazem,
07:35
and depending on the conditions, we have
208
440000
2000
e dependendo das condições, temos
07:37
some protocells on the left that are
209
442000
2000
algumas protocélulas à esquerda
07:39
moving around and it likes to touch the other
210
444000
2000
que se mexem e gostam de tocar
07:41
structures in its environment.
211
446000
2000
as outras estruturas no seu meio ambiente.
07:43
On the other hand we have two moving
212
448000
2000
Por outro lado temos duas protocélulas
07:45
protocells that like to circle each other,
213
450000
2000
que gostam de se mover em círculos à volta uma da outra,
07:47
and they form a kind of a dance, a complex dance with each other.
214
452000
2000
e fazem uma espécie de dança, uma dança complexa uma com a outra.
07:49
Right? So not only do individual protocells
215
454000
2000
Certo? Então não só as protocéculas individuais
07:51
have behavior, what we've interpreted as
216
456000
2000
têm comportamento, aquilo que interpretámos
07:53
behavior in this system, but we also have
217
458000
2000
como comportamento neste sistemas, mas também temos
07:55
basically population-level behavior
218
460000
3000
comportamento básico tipo-população.
07:58
similar to what organisms have.
219
463000
3000
semelhante ao que apresentam os organismos.
08:01
So now that you're all experts on protocells,
220
466000
3000
Então, agora que são todos peritos em protocélulas,
08:04
we're going to play a game with these protocells.
221
469000
2000
vamos jogar um jogo com estas protocélulas.
08:06
We're going to make two different kinds.
222
471000
2000
Vamos fazer dois tipos diferentes.
08:08
Protocell A has a certain kind of chemistry
223
473000
3000
A protocélula A tem um certo tipo de química
08:11
inside that, when activated, the protocell
224
476000
2000
dentro que, quando activada, faz com que
08:13
starts to vibrate around, just dancing.
225
478000
2000
a protocélula vibre, simplesmente dançando.
08:15
So remember, these are primitive things,
226
480000
2000
Então lembrem-se, isto são coisas primitivas,
08:17
so dancing protocells, that's very
227
482000
2000
são protocéculas dançarinas, é algo que
08:19
interesting to us. (Laughter)
228
484000
2000
achamos muito interessante. (Risos)
08:21
The second protocell has a different
229
486000
2000
A segunda protocélula tem um tipo diferente
08:23
chemistry inside, and when activated,
230
488000
2000
de química dentro, e quando activada
08:25
the protocells all come together and they fuse
231
490000
2000
todas as protocélulas se juntam e fundem
08:27
into one big one. Right?
232
492000
2000
numa única grande protocélula. Certo?
08:29
And we just put these two together
233
494000
2000
E simplesmente juntamos as duas
08:31
in the same system.
234
496000
2000
no mesmo sistema.
08:33
So there's population A,
235
498000
2000
Então aqui está a população A,
08:35
there's population B, and then
236
500000
2000
aqui está a população B, e depois
08:37
we activate the system,
237
502000
2000
activamos o sistema,
08:39
and protocell Bs, they're the blue ones,
238
504000
2000
e as protocélulas B, são as azuis,
08:41
they all come together. They fuse together
239
506000
2000
juntam-se todas. Fundem-se
08:43
to form one big blob, and the other protocell
240
508000
2000
para formar uma grande bolha, e as outras protocélulas
08:45
just dances around. And this just happens
241
510000
2000
apenas dançam. E isto apenas acontece
08:47
until all of the energy in the system is
242
512000
2000
até que toda a energia do sistema
08:49
basically used up, and then, game over.
243
514000
3000
é gasta, e então, game over, acabou.
08:52
So then I repeated this experiment
244
517000
2000
Então eu repeti esta experiência
08:54
a bunch of times, and one time
245
519000
2000
um monte de vezes, e uma vez
08:56
something very interesting happened.
246
521000
2000
algo muito interessante aconteceu.
08:58
So, I added these protocells together
247
523000
2000
Então, adicionei estas protocélulas
09:00
to the system, and protocell A and protocell B
248
525000
2000
ao sistema, e as protocélulas A e B
09:02
fused together to form a hybrid protocell AB.
249
527000
2000
fundiram-se para formar uma protocélula híbrida AB.
09:04
That didn't happen before. There it goes.
250
529000
2000
Isso não tinha acontecido antes. Aqui está.
09:06
There's a protocell AB now in this system.
251
531000
3000
Agora há uma protocélula AB neste sistema.
09:09
Protocell AB likes to dance around for a bit,
252
534000
3000
A protocélula AB gosta de dançar um bocado,
09:12
while protocell B does the fusing, okay?
253
537000
3000
enquanto a protocélula B gosta de se fundir, certo?
09:15
But then something even more interesting happens.
254
540000
3000
Mas então algo ainda mais interessante acontece.
09:18
Watch when these two large protocells,
255
543000
2000
Observem quando estas duas grandes protocélulas,
09:20
the hybrid ones, fuse together.
256
545000
2000
as híbridas, se fundem.
09:22
Now we have a dancing protocell
257
547000
3000
Agora temos uma protocélula dançarina
09:25
and a self-replication event. Right. (Laughter)
258
550000
4000
e um evento auto-replicador. Certo. (Risos)
09:29
Just with blobs of chemicals, again.
259
554000
2000
Só com bolhas de químicos, de novo.
09:31
So the way this works is, you have
260
556000
2000
A forma como isto funciona é, temos
09:33
a simple system of five chemicals here,
261
558000
2000
um sistema simples de cinco químicos aqui,
09:35
a simple system here. When they hybridize,
262
560000
2000
um sistema simples aqui. Quando se tornam híbridos,
09:37
you then form something that's different than
263
562000
2000
então forma-se algo que é diferente do que
09:39
before, it's more complex than before,
264
564000
2000
havia antes, que é mais complexo do que antes,
09:41
and you get the emergence of another kind of
265
566000
2000
e temos a emergência de um outro tipo de
09:43
lifelike behavior which
266
568000
2000
comportamento semelhante à vida,
09:45
in this case is replication.
267
570000
2000
que neste caso é a replicação.
09:47
So since we can make some interesting
268
572000
2000
Então, uma vez que que conseguimos criar algumas protocélulas interessantes
09:49
protocells that we like, interesting colors and
269
574000
2000
de que gostamos, cores interessantes e
09:51
interesting behaviors, and they're very easy
270
576000
2000
comportamentos interessantes, e são muito fáceis
09:53
to make, and they have interesting lifelike
271
578000
2000
de produzir, e apresentam interessantes propriedades
09:55
properties, perhaps these protocells have
272
580000
3000
semelhantes à vida, talvez estas protocélulas tenham
09:58
something to tell us about the origin of life
273
583000
2000
algo a dizer-nos sobre a origem da vida
10:00
on the Earth. Perhaps these represent an
274
585000
2000
na Terra. Talvez representem um passo
10:02
easily accessible step, one of the first steps
275
587000
2000
facilmente acessível, um dos primeiros passos
10:04
by which life got started on the early Earth.
276
589000
3000
através dos quais a vida tenha começado da Terra primitiva.
10:07
Certainly, there were molecules present on
277
592000
2000
Certamente, haveria moléculas presentes
10:09
the early Earth, but they wouldn't have been
278
594000
2000
na Terra primitiva, mas não teriam sido
10:11
these pure compounds that we worked with
279
596000
2000
estes compostos puros com que trabalhámos
10:13
in the lab and I showed in these experiments.
280
598000
2000
no laboratório e que mostrei nestas experiências.
10:15
Rather, they'd be a real complex mixture of
281
600000
2000
Em vez disso, seriam uma verdadeira mistura complexa de
10:17
all kinds of stuff, because
282
602000
2000
todo o tipo de materiais, porque
10:19
uncontrolled chemical reactions produce
283
604000
2000
reacções químicas descontroladas produzem
10:21
a diverse mixture of organic compounds.
284
606000
2000
uma mistura diversa de compostos orgânicos.
10:23
Think of it like a primordial ooze, okay?
285
608000
3000
Penso nisto como um lodo primordial, ok?
10:26
And it's a pool that's too difficult to fully
286
611000
2000
E é um charco que é demasiado difícil de descrever
10:28
characterize, even by modern methods, and
287
613000
2000
completamente, mesmo com métodos modernos,
10:30
the product looks brown, like this tar here
288
615000
2000
e o resultado tem um aspecto castanho, como este alcatrão aqui
10:32
on the left. A pure compound
289
617000
2000
à esquerda. Um composto puro
10:34
is shown on the right, for contrast.
290
619000
2000
é mostrado à direita, para comparação.
10:36
So this is similar to what happens when you
291
621000
2000
Isto é semelhante ao que acontece quando
10:38
take pure sugar crystals in your kitchen,
292
623000
2000
se pega em cristais de açúcar puros da vossa cozinha,
10:40
you put them in a pan, and you apply energy.
293
625000
2000
se colocam numa panela, e se aplica energia.
10:42
You turn up the heat, you start making
294
627000
2000
Aumenta-se o calor, e começa-se a fazer
10:44
or breaking chemical bonds in the sugar,
295
629000
2000
ou quebrar ligações químicas no açúcar,
10:46
forming a brownish caramel, right?
296
631000
2000
formando um caramelo acastanhado, certo?
10:48
If you let that go unregulated, you'll
297
633000
2000
Se se deixar esse processo continuar, desregulado,
10:50
continue to make and break chemical bonds,
298
635000
2000
as ligações químicas continuarão a ser feitas e quebradas,
10:52
forming an even more diverse mixture of
299
637000
2000
formando uma mistura ainda mais diversa de
10:54
molecules that then forms this kind of black
300
639000
2000
moléculas que então forma esta espécie de
10:56
tarry stuff in your pan, right, that's
301
641000
2000
alcatrão preto na vossa panela, certo, que é
10:58
difficult to wash out. So that's what
302
643000
2000
difícil de lavar. Ora, isso é o aspecto
11:00
the origin of life would have looked like.
303
645000
2000
que a origem da vida deve ter tido.
11:02
You needed to get life out of this junk that
304
647000
2000
Era necessário tirar a vida para fora dessa
11:04
is present on the early Earth,
305
649000
2000
mistela que havia na Terra primitiva,
11:06
four, 4.5 billion years ago.
306
651000
2000
há 4, 4,5 mil milhões de anos.
11:08
So the challenge then is,
307
653000
2000
Então o desafio é,
11:10
throw away all your pure chemicals in the lab,
308
655000
2000
deitar fora todos os químicos puros no laboratório,
11:12
and try to make some protocells with lifelike
309
657000
2000
e tentar fazer algumas protocélulas com propriedades
11:14
properties from this kind of primordial ooze.
310
659000
3000
semelhantes à vida a partir desta espécie de lodo primordial.
11:17
So we're able to then see the self-assembly
311
662000
2000
Para que sejamos então capazes de ver a auto-montagem
11:19
of these oil droplet bodies again
312
664000
2000
de novo destes corpos de gotas de óleo
11:21
that we've seen previously,
313
666000
2000
que vimos anteriormente,
11:23
and the black spots inside of there
314
668000
2000
e os pontos negros dentro
11:25
represent this kind of black tar -- this diverse,
315
670000
2000
representam esta espécie de alcatrão - este alcatrão
11:27
very complex, organic black tar.
316
672000
2000
preto, orgânico, diverso, muito complexo.
11:29
And we put them into one of these
317
674000
2000
E colocamo-las numa destas experiências,
11:31
experiments, as you've seen earlier, and then
318
676000
2000
como viram anteriormente, e depois
11:33
we watch lively movement that comes out.
319
678000
2000
observamos os movimentos vigorosos que ocorrem.
11:35
They look really good, very nice movement,
320
680000
2000
Têm muito bom aspecto, belos movimentos,
11:37
and also they appear to have some kind of
321
682000
2000
e também parecem ter algum tipo de comportamento
11:39
behavior where they kind of circle
322
684000
2000
em que fazem uma espécie de círculos à volta
11:41
around each other and follow each other,
323
686000
3000
umas das outras e se seguem umas às outras,
11:44
similar to what we've seen before -- but again,
324
689000
2000
tal como tínhamos visto antes - mas de novo,
11:46
working with just primordial conditions,
325
691000
2000
estamos a trabalhar apenas com condições primordiais,
11:48
no pure chemicals.
326
693000
2000
nada de químicos puros.
11:50
These are also, these tar-fueled protocells,
327
695000
2000
Há também estas protocéculas movidas a alcatrão,
11:52
are also able to locate resources
328
697000
2000
que também são capazes de localizar recursos
11:54
in their environment.
329
699000
1000
no seu meio ambiente.
11:55
I'm going to add some resource from the left,
330
700000
2000
Vou adicionar alguns recursos à esquerda,
11:57
here, that defuses into the system,
331
702000
2000
aqui, que se dissipa no sistema,
11:59
and you can see, they really like that.
332
704000
2000
e podem ver, elas gostam mesmo daquilo.
12:01
They become very energetic, and able
333
706000
2000
Tornam-se muito enérgicas, e capazes
12:03
to find the resource in the environment,
334
708000
2000
e encontrar recursos no meio ambiente,
12:05
similar to what we saw before.
335
710000
2000
tal como vimos anteriormente.
12:07
But again, these are done in these primordial
336
712000
2000
Mas de novo, isto é feito em condições primordiais
12:09
conditions, really messy conditions,
337
714000
2000
em condições de mesmo muita bagunça,
12:11
not sort of sterile laboratory conditions.
338
716000
2000
e não nas condições de esterilidade de um laboratório.
12:13
These are very dirty little protocells,
339
718000
2000
Estas são protocélulas muito porcas,
12:15
as a matter of fact. (Laughter)
340
720000
2000
na verdade. (Risos)
12:17
But they have lifelike properties, is the point.
341
722000
3000
Mas têm propriedades semelhantes à vida, é essa a questão.
12:20
So, doing these artificial life experiments
342
725000
3000
Portanto, fazer estas experiências de vida artificial
12:23
helps us define a potential path between
343
728000
3000
ajuda-nos a definir um rumo potencial entre
12:26
non-living and living systems.
344
731000
3000
os sistemas não-vivos e sistemas vivos.
12:29
And not only that, but it helps us
345
734000
2000
E não só, mas ajuda-nos também a
12:31
broaden our view of what life is
346
736000
2000
alargar a nossa visão do que é a vida
12:33
and what possible life there could be
347
738000
2000
e da vida possível que poderá haver lá fora
12:35
out there -- life that could be very different
348
740000
2000
- vida que poderá ser muito diferente
12:37
from life that we find here on Earth.
349
742000
3000
da vida que encontramos aqui na Terra.
12:40
And that leads me to the next
350
745000
2000
E isto leva-me à próxima
12:42
term, which is "weird life."
351
747000
2000
expressão, que é "vida esquisita."
12:44
This is a term by Steve Benner.
352
749000
3000
Esta é uma expressão do Steve Benner.
12:47
This is used in reference to a report
353
752000
2000
É usada como referência a um relatório
12:49
in 2007 by the National Research Council
354
754000
2000
de 2007 do National Research Council
12:51
in the United States, wherein
355
756000
2000
nos Estados Unidos, em que
12:53
they tried to understand how we can
356
758000
2000
tentaram compreender como olhamos
12:55
look for life elsewhere in the universe, okay,
357
760000
2000
para a vida noutros locais do universo, certo,
12:57
especially if that life is very different from life
358
762000
2000
especialmente se a vida é muito diferente da vida
12:59
on Earth. If we went to another planet and
359
764000
3000
na Terra. Se fôssemos a outro planeta e
13:02
we thought there might be life there,
360
767000
2000
pensássemos que poderia lá haver vida,
13:04
how could we even recognize it as life?
361
769000
2000
como poderíamos ao menos reconhecê-la como vida?
13:06
Well, they came up with three very general
362
771000
2000
Bem, eles apresentaram três critérios muitos
13:08
criteria. First is -- and they're listed here.
363
773000
2000
gerais. Primeiro - e a lista está aqui.
13:10
The first is, the system has to be in
364
775000
2000
O primeiro, o sistema tem de estar
13:12
non-equilibrium. That means the system
365
777000
2000
em não-equilíbrio. Isso significa que o sistema
13:14
cannot be dead, in a matter of fact.
366
779000
1000
não pode estar morto, na verdade.
13:15
Basically what that means is, you have
367
780000
2000
Basicamente, isso significa que, temos
13:17
an input of energy into the system that life
368
782000
2000
uma entrada de energia no sistema que a vida
13:19
can use and exploit to maintain itself.
369
784000
3000
pode usar e explorar para se sustentar.
13:22
This is similar to having the Sun shining
370
787000
2000
Isso é semelhante a ter o Sol a iluminar
13:24
on the Earth, driving photosynthesis,
371
789000
2000
a Terra, a accionar a fotossíntese,
13:26
driving the ecosystem.
372
791000
2000
a accionar o ecossistema.
13:28
Without the Sun, there's likely to be
373
793000
2000
Sem o Sol, o mais provável é
13:30
no life on this planet.
374
795000
2000
não haver vida neste planeta.
13:32
Secondly, life needs to be in liquid form,
375
797000
2000
Em segundo lugar, a vida tem de estar no estado líquido,
13:34
so that means even if we had some
376
799000
2000
isso significa que mesmo que tivéssemos algumas
13:36
interesting structures, interesting molecules
377
801000
2000
estruturas interessantes, moléculas interessantes
13:38
together but they were frozen solid,
378
803000
2000
juntas mas estivessem congeladas, sólidas,
13:40
then this is not a good place for life.
379
805000
2000
então esse não é um bom lugar para a vida.
13:42
And thirdly, we need to be able to make
380
807000
2000
E em terceiro lugar, temos de ser capazes de criar
13:44
and break chemical bonds. And again
381
809000
2000
e quebrar ligações químicas. E de novo
13:46
this is important because life transforms
382
811000
2000
isto é importante porque a vida transforma
13:48
resources from the environment into
383
813000
2000
recursos do meio ambiente em
13:50
building blocks so it can maintain itself.
384
815000
2000
blocos de construção para que se sustente.
13:52
Now today, I told you about very strange
385
817000
2000
Ora hoje, disse-vos algo muito estranho sobre
13:54
and weird protocells -- some that contain clay,
386
819000
2000
protocélulas esquisitas - algumas que contêm barro,
13:56
some that have primordial ooze in them,
387
821000
3000
algumas que têm lodo primordial,
13:59
some that have basically oil
388
824000
2000
algumas que têm basicamente óleo
14:01
instead of water inside of them.
389
826000
2000
em vez de água dentro delas.
14:03
Most of these don't contain DNA,
390
828000
2000
A maioria não contêm ADN,
14:05
but yet they have lifelike properties.
391
830000
2000
e no entanto têm propriedades semelhantes à vida.
14:07
But these protocells satisfy
392
832000
3000
Mas estas protocélulas satisfazem
14:10
these general requirements of living systems.
393
835000
3000
estes requisitos gerais dos sistemas vivos.
14:13
So by making these chemical, artificial
394
838000
2000
Então, ao criar estas experiências de vida
14:15
life experiments, we hope not only
395
840000
2000
artificial, química, esperamos não só
14:17
to understand something fundamental
396
842000
2000
compreender algo fundamental
14:19
about the origin of life and the existence
397
844000
2000
acerca da origem da vida e da existência
14:21
of life on this planet, but also
398
846000
2000
da vida neste planeta, mas também
14:23
what possible life there could be
399
848000
2000
sobre que vida possível poderá haver
14:25
out there in the universe. Thank you.
400
850000
3000
lá fora no universo. Obrigado.
14:28
(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