TEDSalon London Spring 2011
Martin Hanczyc: The line between life and not-life
Martin Hanczyc: A linha entre vida e não vida
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Em seu laboratório, Martin Hanczyc produz "protocélulas", bolhas experimentais de químicos que se comportam como células vivas. Seu trabalho demonstra como a vida pode ter primeiramente ocorrido na Terra... e talvez em 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 sem vida de um lado,
00:23
side, and living systems on the other side.
3
8000
2000
e sistemas com vida de outro.
00:25
So we go from, say, this beautiful and
4
10000
2000
Então vamos desde, por assim dizer, este lindo e
00:27
complex crystal as non-life, and this rather
5
12000
3000
complexo cristal, como não vida, até este
00:30
beautiful and complex cat on the other side.
6
15000
3000
lindo e complexo gato na outra ponta.
00:33
Over the last hundred and fifty years or so,
7
18000
3000
Nos últimos cento e cinquenta anos mais ou menos,
00:36
science has kind of blurred this distinction
8
21000
2000
a ciência meio que embaralhou esta distinção
00:38
between non-living and living systems, and
9
23000
2000
entre sistemas sem vida e com vida, e
00:40
now we consider that there may be a kind
10
25000
2000
agora consideramos que pode haver uma espécie
00:42
of continuum that exists between the two.
11
27000
3000
de continuum existindo entre os dois.
00:45
We'll just take one example here:
12
30000
2000
Pegaremos apenas um exemplo aqui:
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 muito simples. É muito simplista.
00:51
It doesn't really satisfy all the requirements,
15
36000
2000
Não satisfaz realmente 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 com vida e é, de fato, um parasita
00:57
on other living systems in order to, say,
18
42000
3000
de outros sistemas com vida para, digamos,
01:00
reproduce and evolve.
19
45000
2000
reproduzir-se e evoluir.
01:02
But what we're going to be talking about here
20
47000
2000
Mas sobre o que vamos falar aqui
01:04
tonight are experiments done on this sort of
21
49000
2000
esta noite são experimentos feitos nesse tipo de
01:06
non-living end of this spectrum -- so actually
22
51000
2000
ponta sem vida deste espectro -- então realmente
01:08
doing chemical experiments in the laboratory,
23
53000
3000
fazer experimentos químicos no laboratório,
01:11
mixing together nonliving ingredients
24
56000
2000
misturar ingredientes sem vida
01:13
to make new structures, and that these
25
58000
2000
para fazer novas estruturas, e que essas
01:15
new structures might have some of the
26
60000
2000
novas estruturas poderiam ter algumas das
01:17
characteristics of living systems.
27
62000
2000
características dos sistemas com vida.
01:19
Really what I'm talking about here is
28
64000
2000
Realmente o que estou dizendo aqui é
01:21
trying to create a kind of artificial life.
29
66000
2000
tentar criar um tipo de vida artificial.
01:23
So what are these characteristics that I'm
30
68000
2000
Dessa forma, quais são essas características sobre
01:25
talking about? These are them.
31
70000
2000
as quais estou falando? São estas.
01:27
We consider first that life has a body.
32
72000
2000
Primeiro consideramos que vida tem um corpo.
01:29
Now this is necessary to distinguish the self
33
74000
2000
Agora é necessário distinguir esse corpo
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 também tem um metabolismo. E este é
01:35
process by which life can convert resources
36
80000
3000
um processo pelo qual vida pode converter recursos
01:38
from the environment into building blocks
37
83000
2000
do meio ambiente em blocos construtores
01:40
so it can maintain and build itself.
38
85000
3000
de modo que possa manter-se e construir-se.
01:43
Life also has a kind of inheritable information.
39
88000
2000
Vida também tem um tipo de informação hereditária.
01:45
Now we, as humans, we store our information
40
90000
2000
Agora nós, como humanos, armazenamos nossas informações
01:47
as DNA in our genomes and we pass this
41
92000
3000
como DNA em nossos genomas e passamos
01:50
information on to our offspring.
42
95000
2000
essas informações para nossos descendentes.
01:52
If we couple the first two -- the body and the metabolism --
43
97000
2000
Se agrupamos os dois primeiros -- o corpo e o metabolismo --
01:54
we can come up with a system that could
44
99000
2000
podemos criar 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
agrupássemos estes agora com as informações hereditárias,
02:01
we can come up with a system that would be
47
106000
2000
poderíamos criar um sistema que seria
02:03
more lifelike, and would perhaps evolve.
48
108000
2000
mais semelhante a vida e, talvez, evoluiria.
02:05
And so these are the things we will try to do
49
110000
2000
Desse modo, essas são as coisas que tentaremos fazer
02:07
in the lab, make some experiments that have
50
112000
2000
no laboratório, fazer alguns experimentos que têm
02:09
one or more of these characteristics of life.
51
114000
3000
uma ou mais dessas caracterísiticas de vida.
02:12
So how do we do this? Well, we use
52
117000
2000
Então, como fazemos isso? Bem, usamos
02:14
a model system that we term a protocell.
53
119000
2000
um sistema modelo que denominamos protocélula.
02:16
You might think of this as kind of like a
54
121000
2000
Você poderia pensar nele como um tipo de
02:18
primitive cell. It is a simple chemical
55
123000
2000
célula primitiva. É um modelo químico
02:20
model of a living cell, and if you consider
56
125000
3000
simples de uma célula viva, e se você considerar,
02:23
for example a cell in your body may have
57
128000
2000
por exemplo, que uma célula em seu corpo pode ter
02:25
on the order of millions of different types
58
130000
2000
na ordem de milhões de tipos diferentes
02:27
of molecules that need to come together,
59
132000
2000
de moléculas que precisam vir juntas,
02:29
play together in a complex network
60
134000
2000
atuar juntas em uma rede complexa
02:31
to produce something that we call alive.
61
136000
3000
para produzir algo que chamamos de vivo.
02:34
In the laboratory what we want to do
62
139000
2000
No laboratório, o que queremos fazer
02:36
is much the same, but with on the order of
63
141000
2000
é muito parecido, mas na ordem de
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
portanto, uma drástica redução em complexidade, mas ainda
02:42
trying to produce something that looks lifelike.
66
147000
3000
tentando produzir algo que pareça vivo.
02:45
And so what we do is, we start simple
67
150000
2000
Então o que fazemos é: começamos com o simples
02:47
and we work our way up to living systems.
68
152000
3000
e trabalhamos em direção aos sistemas com vida.
02:50
Consider for a moment this quote by
69
155000
2000
Reflitam por um momento sobre esta citação
02:52
Leduc, a hundred years ago, considering a
70
157000
2000
de Leduc, cem anos atrás, considerando
02:54
kind of synthetic biology:
71
159000
2000
um tipo de biologia sintética:
02:56
"The synthesis of life, should it ever occur,
72
161000
2000
"A síntese da vida, pudesse ela ocorrer,
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 com a ideia."
03:02
That's his first statement. So if we actually
75
167000
2000
Esta é sua primeira afirmação. Então se realmente
03:04
create life in the laboratories, it's
76
169000
2000
criarmos vida em laboratórios, ela
03:06
probably not going to impact our lives at all.
77
171000
2000
provavelmente não vai mesmo impactar nossas vidas.
03:08
"If we accept the theory of evolution, then
78
173000
2000
"Se aceitarmos a teoria da evolução, então
03:10
the first dawn of synthesis of life must consist
79
175000
2000
o primeiro momento da síntese da vida consiste
03:12
in the production of forms intermediate
80
177000
2000
na produção de formas intermediárias
03:14
between the inorganic and the organic
81
179000
2000
entre o mundo inorgânico e o orgânico,
03:16
world, or between the non-living
82
181000
2000
ou entre o mundo sem vida
03:18
and living world, forms which possess
83
183000
2000
e o mundo com vida, formas que possuem
03:20
only some of the rudimentary attributes of life"
84
185000
2000
somente alguns dos atributos rudimentares de vida"
03:22
-- so, the ones I just discussed --
85
187000
2000
-- portanto, aqueles de que acabei de falar --
03:24
"to which other attributes will be slowly added
86
189000
2000
"aos quais outros atributos serão lentamente adicionados
03:26
in the course of development by the
87
191000
2000
no curso do desenvolvimento pelas
03:28
evolutionary actions of the environment."
88
193000
2000
ações evolucionárias do meio ambiente."
03:30
So we start simple, we make some structures
89
195000
2000
Então, começamos com o simples, fizemos algumas estruturas
03:32
that may have some of these characteristics
90
197000
2000
que podem ter algumas dessas características
03:34
of life, and then we try to develop that
91
199000
2000
de vida, e então tentamos desenvolver isso
03:36
to become more lifelike.
92
201000
2000
para tornar-se mais semelhante a vida.
03:38
This is how we can start to make a protocell.
93
203000
2000
Assim é como podemos começar a fazer uma protocélula.
03:40
We use this idea called self-assembly.
94
205000
2000
Usamos essa ideia chamada auto-associação.
03:42
What that means is, I can mix some
95
207000
2000
Isso significa que posso misturar alguns
03:44
chemicals together in a test tube in my lab,
96
209000
2000
químicos em tubo de ensaio em meu laboratório,
03:46
and these chemicals will start to self-associate
97
211000
2000
e esses químicos começarão a se auto-associar
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 de dezenas de milhares,
03:52
hundreds of thousands of molecules will
100
217000
2000
centenas de milhares de moléculas irão
03:54
come together to form a large structure
101
219000
2000
juntar-se para formar uma estrutura maior
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 nesse exemplo específico,
04:00
what I took is some membrane molecules,
104
225000
2000
peguei algumas moléculas com membrana,
04:02
mixed those together in the right environment,
105
227000
2000
misturei-as no meio ambiente apropriado
04:04
and within seconds it forms these rather
106
229000
2000
e dentro de segundos ela forma essas
04:06
complex and beautiful structures here.
107
231000
2000
estruturas belas e complexas aqui.
04:08
These membranes are also quite similar,
108
233000
2000
Essas membranas são bastante similares,
04:10
morphologically and functionally,
109
235000
2000
morfologica e funcionalmente,
04:12
to the membranes in your body,
110
237000
2000
às membranas em seu corpo,
04:14
and we can use these, as they say,
111
239000
2000
e podemos usar essas, como dizem,
04:16
to form the body of our protocell.
112
241000
2000
para formar o corpo de 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 água e óleo.
04:21
As you know, when you put oil and water together,
115
246000
2000
Como sabem, quando colocamos água e óleo juntos,
04:23
they don't mix, but through self-assembly
116
248000
2000
eles não se misturam, mas pela auto-associação
04:25
we can get a nice oil droplet to form,
117
250000
2000
podemos fazer uma gota de óleo formar-se,
04:27
and we can actually use this as a body for
118
252000
2000
e realmente podemos usar isso como um corpo para
04:29
our artificial organism or for our protocell,
119
254000
2000
nosso organismo artificial ou para nossa protocélula,
04:31
as you will see later.
120
256000
2000
como verão a seguir.
04:33
So that's just forming some body stuff, right?
121
258000
2000
Então, isso é apenas a formação do corpo, certo?
04:35
Some architectures.
122
260000
2000
Algumas arquiteturas.
04:37
What about the other aspects of living systems?
123
262000
2000
E sobre os outros aspectos dos sistemas com vida?
04:39
So we came up with this protocell model here
124
264000
2000
Então, criamos esta protocélula modelo
04:41
that I'm showing.
125
266000
2000
que estou mostrando aqui.
04:43
We started with a natural occurring clay
126
268000
2000
Começamos com uma argila que existe naturalmente,
04:45
called montmorillonite.
127
270000
2000
chamada montmorilonita.
04:47
This is natural from the environment, this clay.
128
272000
2000
Isso é natural do meio ambiente, essa argila.
04:49
It forms a surface that is, say, chemically active.
129
274000
2000
Ela forma uma superfície que é, digamos, quimicamente ativa.
04:51
It could run a metabolism on it.
130
276000
2000
Poderia manter um metabolismo nela.
04:53
Certain kind of molecules like to associate
131
278000
2000
Certos 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 a argila. Por exemplo, neste caso, RNA, mostrada em vermelho
04:57
-- this is a relative of DNA,
133
282000
2000
-- este é um parente do DNA,
04:59
it's an informational molecule --
134
284000
2000
é uma molécula de informação --
05:01
it can come along and it starts to associate
135
286000
2000
pode vir junto e começar a associar-se
05:03
with the surface of this clay.
136
288000
2000
com a superfície desta argila.
05:05
This structure, then, can organize the
137
290000
2000
Esta estrutura, então, pode organizar a
05:07
formation of a membrane boundary around
138
292000
2000
formação de uma membrana divisória ao redor
05:09
itself, so it can make a body of
139
294000
2000
de si mesma, de forma que pode fazer um corpo de
05:11
liquid molecules around itself, and that's
140
296000
2000
moléculas líquidas ao redor de si mesma, e isso
05:13
shown in green here on this micrograph.
141
298000
2000
é mostrado em verde aqui neste micrográfico.
05:15
So just through self-assembly, mixing things
142
300000
2000
Daí, apenas com a auto-associação, misturando coisas
05:17
together in the lab, we can come up with, say,
143
302000
3000
em um laboratório, podemos criar, digamos,
05:20
a metabolic surface with some
144
305000
2000
uma superfície metabólica com algumas
05:22
informational molecules attached
145
307000
2000
moléculas de informação anexadas
05:24
inside of this membrane body, right?
146
309000
2000
dentro desse corpo com membrana, certo?
05:26
So we're on a road towards living systems.
147
311000
4000
Então estamos em uma estrada em direção a sistemas com vida.
05:30
But if you saw this protocell, you would not
148
315000
2000
Mas, se você visse essa protocélula, você não
05:32
confuse this with something that was actually alive.
149
317000
2000
confundiria isto com algo que estivesse realmente vivo.
05:34
It's actually quite lifeless. Once it forms,
150
319000
2000
Realmente é bastante sem vida. Depois que se forma,
05:36
it doesn't really do anything.
151
321000
2000
na verdade, não faz nada.
05:38
So, something is missing.
152
323000
2000
Então, alguma coisa está faltando.
05:40
Some things are missing.
153
325000
2000
Algumas coisas estão faltando.
05:42
So some things that are missing is,
154
327000
2000
Uma das coisas que estão faltando é,
05:44
for example, if you had a flow of energy
155
329000
2000
por exemplo, se você tivesse um fluxo de energia
05:46
through a system, what we'd want
156
331000
2000
através de um sistema, o que queremos
05:48
is a protocell that can harvest
157
333000
2000
é uma protocélula que possa colher
05:50
some of that energy in order to maintain itself,
158
335000
2000
uma parte dessa energia para manter a si mesma,
05:52
much like living systems do.
159
337000
2000
muito parecido com o que os sistemas com vida fazem.
05:54
So we came up with a different protocell
160
339000
2000
Então criamos um modelo diferente de protocélula,
05:56
model, and this is actually simpler than the previous one.
161
341000
2000
e este é realmente mais simples que o anterior.
05:58
In this protocell model, it's just an oil droplet,
162
343000
2000
Nesta protocélula modelo, á apenas uma 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 a esta protocélula usar energia
06:04
to do something, to actually become dynamic,
165
349000
3000
para fazer alguma coisa, para realmente tornar-se dinâmica,
06:07
as we'll see here.
166
352000
2000
como veremos aqui.
06:09
You add the droplet to the system.
167
354000
2000
Você adiciona a gota ao sistema.
06:11
It's a pool of water, and the protocell
168
356000
2000
É como um tanque com água, e a protocélula
06:13
starts moving itself around in the system.
169
358000
2000
começa a mover-se circulando no sistema.
06:15
Okay? Oil droplet forms
170
360000
2000
Ok? A gota de óleo se forma
06:17
through self-assembly, has a chemical
171
362000
2000
pela auto-associação, tem um metabolismo
06:19
metabolism inside so it can use energy,
172
364000
2000
químico dentro e por isso pode usar energia,
06:21
and it uses that energy to move itself
173
366000
2000
e usa essa energia para mover-se
06:23
around in its environment.
174
368000
2000
em seu meio ambiente.
06:25
As we heard earlier, movement is very
175
370000
2000
Como ouvimos anteriormente, o movimento é muito
06:27
important in these kinds of living systems.
176
372000
2000
importante nesses tipos de sistemas com vida.
06:29
It is moving around, exploring its environment,
177
374000
2000
Ela está se movendo, explorando seu meio ambiente
06:31
and remodeling its environment, as you see,
178
376000
2000
e remodelando seu meio ambiente, como você vê,
06:33
by these chemical waves that are forming by the protocell.
179
378000
2000
por essas ondas químicas que são formadas pela protocélula.
06:35
So it's acting, in a sense, like a living system
180
380000
2000
Então ela está agindo, num certo sentido, como um sistema com vida
06:37
trying to preserve itself.
181
382000
3000
tentando preservar a si mesma.
06:40
We take this same moving protocell here,
182
385000
3000
Pegamos esta mesma protocélula que se movimenta aqui
06:43
and we put it in another experiment,
183
388000
2000
e a colocamos em um outro experimento,
06:45
get it moving. Then I'm going
184
390000
2000
para movê-lo. Então 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 você verá isso em azul aqui, certo?
06:52
So I add some food source to the system.
187
397000
2000
Então acrescentei alguma fonte de comida ao sistema.
06:54
The protocell moves. It encounters the food.
188
399000
2000
A protocélula se move. Ela encontra a comida.
06:56
It reconfigures itself and actually then
189
401000
2000
Ela se reconfigura e então é realmente
06:58
is able to climb to the highest concentration
190
403000
2000
capaz de ascender até a mais alta concentração
07:00
of food in that system and stop there.
191
405000
2000
de comida nesse sistema e parar lá.
07:02
Alright? So not only do we have this system
192
407000
2000
Certo? Portanto não apenas 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
pode usar energia e se move.
07:09
It can sense its local environment
195
414000
2000
Pode perceber 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 sustentar a si mesma.
07:15
Now, this doesn't have a brain, it doesn't have
198
420000
2000
Agora, isto não tem um cérebro, não tem
07:17
a neural system. This is just a sack of
199
422000
2000
um sistema nervoso. Isto é apenas um pacote de
07:19
chemicals that is able to have this interesting
200
424000
2000
químicos que é capaz de ter esse 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 contamos o número de químicos
07:25
in that system, actually, including the water
203
430000
2000
nesse sistema, na verdade, incluindo a água
07:27
that's in the dish, we have five chemicals
204
432000
2000
que está no prato, temos cinco químicos
07:29
that can do this.
205
434000
2000
que podem fazer isso.
07:31
So then we put these protocells together in a
206
436000
2000
Então colocamos estas protocélulas juntas em um
07:33
single experiment to see what they would do,
207
438000
2000
experimento isolado para ver o que elas fariam,
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 que estão
07:39
moving around and it likes to touch the other
210
444000
2000
se movendo e ela gosta de tocar as outras
07:41
structures in its environment.
211
446000
2000
estruturas em seu meio ambiente.
07:43
On the other hand we have two moving
212
448000
2000
De outro lado, temos duas protocélulas
07:45
protocells that like to circle each other,
213
450000
2000
movendo-se que gostam de circundar uma a outra,
07:47
and they form a kind of a dance, a complex dance with each other.
214
452000
2000
e elas formam um tipo de dança, uma dança complexa uma com a outra.
07:49
Right? So not only do individual protocells
215
454000
2000
Certo? Então não somente as protocélulas
07:51
have behavior, what we've interpreted as
216
456000
2000
têm comportamento, o que interpretamos como
07:53
behavior in this system, but we also have
217
458000
2000
comportamento neste sistema, mas também temos
07:55
basically population-level behavior
218
460000
3000
basicamente um comportamento a nível de população
07:58
similar to what organisms have.
219
463000
3000
semelhante ao que os organismos têm.
08:01
So now that you're all experts on protocells,
220
466000
3000
Agora que todos são especialistas em protocélulas,
08:04
we're going to play a game with these protocells.
221
469000
2000
vamos fazer 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 químico
08:11
inside that, when activated, the protocell
224
476000
2000
dentro dela que, quando ativado, a protocélula
08:13
starts to vibrate around, just dancing.
225
478000
2000
começa a vibrar, dançando.
08:15
So remember, these are primitive things,
226
480000
2000
Entao lembrem, estas são coisa primitivas,
08:17
so dancing protocells, that's very
227
482000
2000
protocélulas dançantes, isto é
08:19
interesting to us. (Laughter)
228
484000
2000
muito interessante para nós. (Risadas)
08:21
The second protocell has a different
229
486000
2000
A segunda protocélula tem uma química diferente
08:23
chemistry inside, and when activated,
230
488000
2000
dentro dela e, quando ativada,
08:25
the protocells all come together and they fuse
231
490000
2000
as protocélulas todas se juntam e elas se fundem
08:27
into one big one. Right?
232
492000
2000
em apenas uma grande. Certo?
08:29
And we just put these two together
233
494000
2000
E colocamos essas duas juntas
08:31
in the same system.
234
496000
2000
no mesmo sistema.
08:33
So there's population A,
235
498000
2000
Então, existe a população A
08:35
there's population B, and then
236
500000
2000
existe a população B, e daí
08:37
we activate the system,
237
502000
2000
ativamos 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
todas se juntam. Elas se fundem
08:43
to form one big blob, and the other protocell
240
508000
2000
para formar uma grande bolha, e a outra protocélula
08:45
just dances around. And this just happens
241
510000
2000
apenas dança ao redor. E isto acontece
08:47
until all of the energy in the system is
242
512000
2000
até que toda a energia no sistema é
08:49
basically used up, and then, game over.
243
514000
3000
basicamente esgotada, e então, o jogo acaba.
08:52
So then I repeated this experiment
244
517000
2000
Desta forma, repeti este experimento
08:54
a bunch of times, and one time
245
519000
2000
um punhado 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
Coloquei essas protocélulas juntas
09:00
to the system, and protocell A and protocell B
248
525000
2000
no sistema, e protocélula A e protocélula B
09:02
fused together to form a hybrid protocell AB.
249
527000
2000
se fundiram para formar uma protocélula híbrida AB.
09:04
That didn't happen before. There it goes.
250
529000
2000
Isso não aconteceu antes. Lá vai.
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 pouquinho,
09:12
while protocell B does the fusing, okay?
253
537000
3000
enquanto a protocélula B faz a fusão, ok?
09:15
But then something even more interesting happens.
254
540000
3000
Mas uma coisa ainda mais interessante acontece.
09:18
Watch when these two large protocells,
255
543000
2000
Observe quando estas duas protocélulas grandes,
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 dançante
09:25
and a self-replication event. Right. (Laughter)
258
550000
4000
e uma ocorrência de auto-replicação. Certo. (Risadas)
09:29
Just with blobs of chemicals, again.
259
554000
2000
Apenas com bolhas de químicos, novamente.
09:31
So the way this works is, you have
260
556000
2000
Então a forma como isso funciona é: você tem
09:33
a simple system of five chemicals here,
261
558000
2000
um sistema simples de cinco produtos químicos aqui,
09:35
a simple system here. When they hybridize,
262
560000
2000
um sistema simples aqui. Quando há hibridização,
09:37
you then form something that's different than
263
562000
2000
você então forma algo que é diferente do que era
09:39
before, it's more complex than before,
264
564000
2000
antes, é mais complexo do que antes,
09:41
and you get the emergence of another kind of
265
566000
2000
e você tem o surgimento de um outro tipo
09:43
lifelike behavior which
266
568000
2000
de comportamente similar à vida que
09:45
in this case is replication.
267
570000
2000
neste caso é a replicação.
09:47
So since we can make some interesting
268
572000
2000
Assim, uma vez que podemos fazer algumas protocélulas
09:49
protocells that we like, interesting colors and
269
574000
2000
interessantes de que gostamos, cores interessantes e
09:51
interesting behaviors, and they're very easy
270
576000
2000
comportamentos interessantes, e elas são muito fáceis
09:53
to make, and they have interesting lifelike
271
578000
2000
de fazer e têm 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 nos dizer sobre a origem da vida
10:00
on the Earth. Perhaps these represent an
274
585000
2000
na Terra. Talvez isso represente 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 começou na primitiva Terra.
10:07
Certainly, there were molecules present on
277
592000
2000
Com certeza havia moléculas presentes na
10:09
the early Earth, but they wouldn't have been
278
594000
2000
Terra primitiva, mas elas não teriam sido
10:11
these pure compounds that we worked with
279
596000
2000
estes compostos puros com que trabalhamos
10:13
in the lab and I showed in these experiments.
280
598000
2000
no laboratório e que mostrei nestes experimentos.
10:15
Rather, they'd be a real complex mixture of
281
600000
2000
Eles seriam uma mistura relmente complexa de
10:17
all kinds of stuff, because
282
602000
2000
todos os tipos de coisas, porque
10:19
uncontrolled chemical reactions produce
283
604000
2000
reações químicas não controladas produzem
10:21
a diverse mixture of organic compounds.
284
606000
2000
um mistura variada de compostos orgânicos.
10:23
Think of it like a primordial ooze, okay?
285
608000
3000
Pense nisso como uma lama primordial, ok?
10:26
And it's a pool that's too difficult to fully
286
611000
2000
E é um tanque que é muito difícil de caracterizar
10:28
characterize, even by modern methods, and
287
613000
2000
completamente, mesmo pelos métodos modernos,
10:30
the product looks brown, like this tar here
288
615000
2000
e o produto parece marrom, 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
Então isto é semelhante ao que acontece quando você
10:38
take pure sugar crystals in your kitchen,
292
623000
2000
pega cristais de açúçar puro em sua cozinha,
10:40
you put them in a pan, and you apply energy.
293
625000
2000
coloca-os em uma panela e aplica energia.
10:42
You turn up the heat, you start making
294
627000
2000
Você aumenta o calor e começa a criar
10:44
or breaking chemical bonds in the sugar,
295
629000
2000
ou quebrar as ligações químicas no açúçar,
10:46
forming a brownish caramel, right?
296
631000
2000
formando um caramelo amarronzado, certo?
10:48
If you let that go unregulated, you'll
297
633000
2000
Se você continua com isso sem controle,
10:50
continue to make and break chemical bonds,
298
635000
2000
você continuará a criar e quebrar as ligações químicas,
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 esse tipo de
10:56
tarry stuff in your pan, right, that's
301
641000
2000
coisa como alcatrão em sua panela, certo, que
10:58
difficult to wash out. So that's what
302
643000
2000
é difícil de sair. Assim, isto é o que
11:00
the origin of life would have looked like.
303
645000
2000
a origem da vida teria parecido.
11:02
You needed to get life out of this junk that
304
647000
2000
Você precisava tirar vida desse lixo que
11:04
is present on the early Earth,
305
649000
2000
está presente na Terra primitiva,
11:06
four, 4.5 billion years ago.
306
651000
2000
quatro, 4.5 bilhões de anos atrás.
11:08
So the challenge then is,
307
653000
2000
Então o desafio agora é:
11:10
throw away all your pure chemicals in the lab,
308
655000
2000
jogar 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
similares à vida deste tipo de lama primordial.
11:17
So we're able to then see the self-assembly
311
662000
2000
Portanto somos capazes de ver então a auto-associação
11:19
of these oil droplet bodies again
312
664000
2000
desses corpos de gotas de óleo novamente
11:21
that we've seen previously,
313
666000
2000
como vimos anteriormente,
11:23
and the black spots inside of there
314
668000
2000
e as manchas negras dentro disso
11:25
represent this kind of black tar -- this diverse,
315
670000
2000
representam este tipo de alcatrão preto --
11:27
very complex, organic black tar.
316
672000
2000
este alcatrão preto, diferente e muito complexo.
11:29
And we put them into one of these
317
674000
2000
E nós o colocamos em um desses
11:31
experiments, as you've seen earlier, and then
318
676000
2000
experimentos, como viram anteriormente,
11:33
we watch lively movement that comes out.
319
678000
2000
observamos movimentos vigorosos que surgem.
11:35
They look really good, very nice movement,
320
680000
2000
Eles parecem movimentos muito bons, muito bacanas
11:37
and also they appear to have some kind of
321
682000
2000
e também parecem ter algum tipo de
11:39
behavior where they kind of circle
322
684000
2000
comportamento onde eles meio que
11:41
around each other and follow each other,
323
686000
3000
circulam um ao outro e seguem um ao outro,
11:44
similar to what we've seen before -- but again,
324
689000
2000
semelhantes ao que vimos antes -- mas novamente,
11:46
working with just primordial conditions,
325
691000
2000
funcionando com apenas condições primordiais,
11:48
no pure chemicals.
326
693000
2000
não químicos puros.
11:50
These are also, these tar-fueled protocells,
327
695000
2000
Estas são também, estas protocélulas movidas a alcatrão,
11:52
are also able to locate resources
328
697000
2000
também são capazes de localizar recursos
11:54
in their environment.
329
699000
1000
em seu meio ambiente.
11:55
I'm going to add some resource from the left,
330
700000
2000
Vou acrescentar algum recurso à esquerda,
11:57
here, that defuses into the system,
331
702000
2000
aqui, que dispersa no sistema,
11:59
and you can see, they really like that.
332
704000
2000
e você pode ver, elas realmente gostam disso.
12:01
They become very energetic, and able
333
706000
2000
Elas se tornam muito ativas e capazes
12:03
to find the resource in the environment,
334
708000
2000
de encontrar o recurso no meio ambiente,
12:05
similar to what we saw before.
335
710000
2000
semelhante ao que vimos antes.
12:07
But again, these are done in these primordial
336
712000
2000
Mas, novamente, estas são feitas nessas condições
12:09
conditions, really messy conditions,
337
714000
2000
primordiais, condições realmente confusas,
12:11
not sort of sterile laboratory conditions.
338
716000
2000
não do tipo de condições esterilizadas de laboratório.
12:13
These are very dirty little protocells,
339
718000
2000
Estas são pequenas protocélulas muito sujas,
12:15
as a matter of fact. (Laughter)
340
720000
2000
para falar a verdade. (Risada)
12:17
But they have lifelike properties, is the point.
341
722000
3000
Mas elas têm propriedades semelhantes à vida, é o ponto.
12:20
So, doing these artificial life experiments
342
725000
3000
Portanto, fazer esses experimentos de vida artificial
12:23
helps us define a potential path between
343
728000
3000
ajuda-nos a definir um caminho potencial entre
12:26
non-living and living systems.
344
731000
3000
sistemas com e sem vida.
12:29
And not only that, but it helps us
345
734000
2000
E não apenas isso, mas também nos ajuda
12:31
broaden our view of what life is
346
736000
2000
a ampliar nossa visão do que é vida
12:33
and what possible life there could be
347
738000
2000
e qual possível vida poderia existir
12:35
out there -- life that could be very different
348
740000
2000
lá fora -- vida que pode 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 isso me leva ao próximo
12:42
term, which is "weird life."
351
747000
2000
termo, que é "vida esquisita".
12:44
This is a term by Steve Benner.
352
749000
3000
Este é um termo de Steve Benner.
12:47
This is used in reference to a report
353
752000
2000
Ele é usado em referência a um relatório
12:49
in 2007 by the National Research Council
354
754000
2000
em 2007, do Conselho de Pesquisa Nacional
12:51
in the United States, wherein
355
756000
2000
nos Estados Unidos, no qual
12:53
they tried to understand how we can
356
758000
2000
eles tentaram entender como podemos
12:55
look for life elsewhere in the universe, okay,
357
760000
2000
procurar por vida em outros locais no universo, ok,
12:57
especially if that life is very different from life
358
762000
2000
especialmente se essa 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 pode haver vida lá,
13:04
how could we even recognize it as life?
361
769000
2000
como poderíamos reconhecê-la como vida?
13:06
Well, they came up with three very general
362
771000
2000
Bem, eles surgiram com três critérios
13:08
criteria. First is -- and they're listed here.
363
773000
2000
muito gerais. O primeiro é -- e eles estão listados aqui.
13:10
The first is, the system has to be in
364
775000
2000
O primeiro é que o sistema tem que estar
13:12
non-equilibrium. That means the system
365
777000
2000
não equilibrado. 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 o que isso significa é que você tem
13:17
an input of energy into the system that life
368
782000
2000
uma quantidade de energia colocada no sistema que a vida
13:19
can use and exploit to maintain itself.
369
784000
3000
pode usar e explorar para manter-se.
13:22
This is similar to having the Sun shining
370
787000
2000
Isto é similar a ter o sol brilhando
13:24
on the Earth, driving photosynthesis,
371
789000
2000
na Terra, conduzindo a fotossíntese,
13:26
driving the ecosystem.
372
791000
2000
conduzindo o ecossistema.
13:28
Without the Sun, there's likely to be
373
793000
2000
Sem o Sol, é provável que não houvesse
13:30
no life on this planet.
374
795000
2000
vida neste planeta.
13:32
Secondly, life needs to be in liquid form,
375
797000
2000
Em segundo lugar, vida precisa estar na forma líquida,
13:34
so that means even if we had some
376
799000
2000
portanto, isso significa que mesmo que tivéssemos
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 se elas fossem sólidos congelados,
13:40
then this is not a good place for life.
379
805000
2000
então este não é um bom lugar para vida.
13:42
And thirdly, we need to be able to make
380
807000
2000
E, em terceiro lugar, precisamos ser capazes de criar
13:44
and break chemical bonds. And again
381
809000
2000
e quebrar ligações químicas. E novamente
13:46
this is important because life transforms
382
811000
2000
isto é importante porque 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 construtores para que possa manter-se.
13:52
Now today, I told you about very strange
385
817000
2000
Hoje, contei-lhes sobre protocélulas muito estranhas
13:54
and weird protocells -- some that contain clay,
386
819000
2000
e esquisitas -- algumas que contêm argila,
13:56
some that have primordial ooze in them,
387
821000
3000
algumas que têm lama primordial nelas,
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
ao invés de água dentro delas.
14:03
Most of these don't contain DNA,
390
828000
2000
A maioria dessas não contém DNA,
14:05
but yet they have lifelike properties.
391
830000
2000
mas, ainda assim, elas tem propriedades semelhantes à da vida.
14:07
But these protocells satisfy
392
832000
3000
Mas essas protocélulas satisfazem
14:10
these general requirements of living systems.
393
835000
3000
estes requisitos gerais dos sistemas com vida.
14:13
So by making these chemical, artificial
394
838000
2000
Então, ao produzir esses químicos, experimentos
14:15
life experiments, we hope not only
395
840000
2000
de vida artificial, esperamos não apenas
14:17
to understand something fundamental
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842000
2000
entender algo fundamental
14:19
about the origin of life and the existence
397
844000
2000
sobre a origem da vida e a existência
14:21
of life on this planet, but also
398
846000
2000
da vida neste planeta, mas também
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what possible life there could be
399
848000
2000
que vida possível poderia existir
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