How Quantum Biology Might Explain Life’s Biggest Questions | Jim Al-Khalili | TED Talks

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How Quantum Biology Might Explain Life’s Biggest Questions | Jim Al-Khalili | TED Talks

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Traductor: Lidia Cámara de la Fuente Revisor: Sebastian Betti
00:13
I'd like to introduce you to an emerging area of science,
0
13190
4528
Me gustaría presentarles un área emergente de la ciencia,
00:17
one that is still speculative but hugely exciting,
1
17742
3943
que sigue siendo especulativa, pero muy emocionante, y,
00:21
and certainly one that's growing very rapidly.
2
21709
2629
sin duda, un área que está creciendo muy rápidamente.
00:25
Quantum biology asks a very simple question:
3
25448
4048
La biología cuántica plantea una pregunta muy simple:
00:29
Does quantum mechanics --
4
29520
1350
¿Juega la mecánica cuántica
00:30
that weird and wonderful and powerful theory
5
30894
3302
--esa teoría extraña, maravillosa y potente
00:34
of the subatomic world of atoms and molecules
6
34220
2688
del mundo subatómico de átomos y moléculas
00:36
that underpins so much of modern physics and chemistry --
7
36932
3488
que sustenta gran parte de la física moderna y la química---
00:40
also play a role inside the living cell?
8
40444
3412
también un papel en el interior de la célula viva?
00:43
In other words: Are there processes, mechanisms, phenomena
9
43880
4079
En otras palabras: ¿Existen procesos, mecanismos, fenómenos,
00:47
in living organisms that can only be explained
10
47983
3988
en los organismos vivos que solo pueden explicarse
00:51
with a helping hand from quantum mechanics?
11
51995
2743
con ayuda de la mecánica cuántica?
00:55
Now, quantum biology isn't new;
12
55546
1637
La biología cuántica no es nueva;
00:57
it's been around since the early 1930s.
13
57207
2401
ha estado presente desde la década de 1930.
00:59
But it's only in the last decade or so that careful experiments --
14
59928
3715
Pero solo en la última década más o menos los experimentos minuciosos,
01:03
in biochemistry labs, using spectroscopy --
15
63667
3464
en laboratorios de bioquímica, usando espectroscopia,
01:07
have shown very clear, firm evidence that there are certain specific mechanisms
16
67155
6863
han mostrado clara y firme evidencia de que hay ciertos mecanismos específicos
01:14
that require quantum mechanics to explain them.
17
74042
2511
que requieren de la mecánica cuántica para que puedan explicarse.
01:17
Quantum biology brings together quantum physicists, biochemists,
18
77674
3329
La biología cuántica reúne a los físicos cuánticos, bioquímicos,
01:21
molecular biologists -- it's a very interdisciplinary field.
19
81027
3641
biólogos moleculares... es un campo muy interdisciplinario.
01:24
I come from quantum physics, so I'm a nuclear physicist.
20
84692
3929
Vengo de la física cuántica, así que soy físico nuclear.
01:28
I've spent more than three decades
21
88645
2265
He pasado más de tres décadas
01:30
trying to get my head around quantum mechanics.
22
90934
2929
tratando de entender la mecánica cuántica.
01:33
One of the founders of quantum mechanics, Niels Bohr,
23
93887
2493
Uno de los fundadores de la mecánica cuántica, Niels Bohr,
01:36
said, If you're not astonished by it, then you haven't understood it.
24
96404
3350
dijo: Si Ud. no está asombrado por ella, entonces no la ha entendido.
01:40
So I sort of feel happy that I'm still astonished by it.
25
100237
2843
Así que me satisface estar todavía asombrado por ella.
01:43
That's a good thing.
26
103104
1745
Eso es bueno.
01:44
But it means I study the very smallest structures in the universe --
27
104873
6885
Pero significa que estudio estructuras muy pequeñas del universo,
01:51
the building blocks of reality.
28
111782
2075
los bloques de construcción de la realidad.
01:53
If we think about the scale of size,
29
113881
3215
Si pensamos en la escala de tamaños,
01:57
start with an everyday object like the tennis ball,
30
117120
2952
comienza con un objeto cotidiano como la pelota de tenis,
02:00
and just go down orders of magnitude in size --
31
120096
2901
y acaba con órdenes de gran magnitud de tamaño:
02:03
from the eye of a needle down to a cell, down to a bacterium, down to an enzyme --
32
123021
5197
desde el ojo de una aguja hasta la célula, la bacteria y la enzima,
02:08
you eventually reach the nano-world.
33
128242
1729
para llegar, finalmente, al nanomundo.
02:09
Now, nanotechnology may be a term you've heard of.
34
129995
2495
Puede que hayan oído hablar de la nanotecnología.
02:12
A nanometer is a billionth of a meter.
35
132841
2853
Un nanómetro es la mil millonésima parte de un metro.
02:16
My area is the atomic nucleus, which is the tiny dot inside an atom.
36
136560
4370
Mi área es el núcleo atómico, el pequeño punto dentro de un átomo.
02:20
It's even smaller in scale.
37
140954
1932
Es incluso más pequeño en escala.
02:22
This is the domain of quantum mechanics,
38
142910
1918
Este es el dominio de la mecánica cuántica,
02:24
and physicists and chemists have had a long time
39
144852
2516
y los físicos y los químicos han tenido mucho tiempo
02:27
to try and get used to it.
40
147392
1301
para tratar de acostumbrarse a él.
02:29
Biologists, on the other hand, have got off lightly, in my view.
41
149248
4457
Los biólogos, por el contrario, lo han tratado a la ligera, en mi opinión.
02:34
They are very happy with their balls-and-sticks models of molecules.
42
154071
4331
Ellos están muy contentos con sus modelos de moléculas de bolas y palillos
02:38
(Laughter)
43
158426
1082
(Risas)
02:39
The balls are the atoms, the sticks are the bonds between the atoms.
44
159532
3198
Las bolas son los átomos, los palillos los enlaces entre los átomos.
02:42
And when they can't build them physically in the lab,
45
162754
2494
Y cuando no pueden construirlos físicamente en el laboratorio,
02:45
nowadays, they have very powerful computers
46
165272
2392
hoy en día, tienen computadoras muy potentes
02:47
that will simulate a huge molecule.
47
167688
1967
que simularán una molécula enorme.
02:49
This is a protein made up of 100,000 atoms.
48
169679
3664
Esta es una proteína formada por 100 000 átomos.
02:54
It doesn't really require much in the way of quantum mechanics to explain it.
49
174003
4335
No precisa mucho que la mecánica cuántica se lo explique.
02:59
Quantum mechanics was developed in the 1920s.
50
179695
2889
La mecánica cuántica se desarrolló en la década de 1920.
03:02
It is a set of beautiful and powerful mathematical rules and ideas
51
182965
6880
Es un conjunto de reglas e ideas matemáticas bellas y poderosas
03:09
that explain the world of the very small.
52
189869
2608
que explican el mundo de lo muy pequeño.
03:12
And it's a world that's very different from our everyday world,
53
192501
3372
Y es un mundo muy diferente a nuestro mundo cotidiano,
03:15
made up of trillions of atoms.
54
195897
1519
compuesto por miles de millones de átomos.
03:17
It's a world built on probability and chance.
55
197440
3557
Es un mundo construido sobre la probabilidad y posibilidad.
03:21
It's a fuzzy world.
56
201818
1302
Es un mundo difuso.
03:23
It's a world of phantoms,
57
203144
1730
Es un mundo de fantasmas, donde
03:24
where particles can also behave like spread-out waves.
58
204898
3348
las partículas también se pueden comportar como ondas de propagación.
03:30
If we imagine quantum mechanics or quantum physics, then,
59
210157
2862
Si imaginamos la mecánica cuántica o la física cuántica,
03:33
as the fundamental foundation of reality itself,
60
213043
5214
como la base fundamental de la realidad misma,
03:38
then it's not surprising that we say
61
218281
1730
entonces no es extraño que digamos que
03:40
quantum physics underpins organic chemistry.
62
220035
2420
la física cuántica sustenta la química orgánica.
03:42
After all, it gives us the rules that tell us
63
222479
2120
Después de todo, da las reglas que dictan
03:44
how the atoms fit together to make organic molecules.
64
224623
2641
cómo los átomos se unen para formar moléculas orgánicas.
03:47
Organic chemistry, scaled up in complexity,
65
227288
3239
La química orgánica, ampliada en la complejidad,
03:50
gives us molecular biology, which of course leads to life itself.
66
230551
3322
nos da la biología molecular, que por supuesto lleva a la vida misma.
03:54
So in a way, it's sort of not surprising.
67
234174
1977
Así que en cierto modo, no es una sorpresa.
03:56
It's almost trivial.
68
236175
1214
Es casi trivial: uno dice:
03:57
You say, "Well, of course life ultimately must depend of quantum mechanics."
69
237413
4220
"En última instancia, la vida depende de la mecánica cuántica".
04:02
But so does everything else.
70
242141
2390
Pero lo mismo ocurre con todo lo demás.
04:04
So does all inanimate matter, made up of trillions of atoms.
71
244555
3615
También lo hace toda la materia inanimada,
formada por miles de millones de átomos.
04:08
Ultimately, there's a quantum level
72
248501
4878
En última instancia, hay un nivel cuántico
04:13
where we have to delve into this weirdness.
73
253403
2183
donde tenemos que profundizar en esta rareza.
04:15
But in everyday life, we can forget about it.
74
255610
2416
Pero en la vida cotidiana, podemos olvidarlo.
04:18
Because once you put together trillions of atoms,
75
258404
3199
Porque una vez que juntas billones de átomos,
04:21
that quantum weirdness just dissolves away.
76
261627
2615
la rareza cuántica simplemente se disuelve.
04:27
Quantum biology isn't about this.
77
267288
2569
La biología cuántica no trata de esto.
04:29
Quantum biology isn't this obvious.
78
269881
2556
La biología cuántica no es tan obvia.
04:32
Of course quantum mechanics underpins life at some molecular level.
79
272461
4229
Claro, la mecánica cuántica sustenta la vida en algún nivel molecular.
04:37
Quantum biology is about looking for the non-trivial --
80
277254
6004
La biología cuántica trata de buscar lo no trivial,
04:43
the counterintuitive ideas in quantum mechanics --
81
283282
4476
las ideas contraintuitivas en la mecánica cuántica...
04:47
and to see if they do, indeed, play an important role
82
287782
3015
y al observar si lo hacen, ciertamente, juegan un papel importante
04:50
in describing the processes of life.
83
290821
2452
en la descripción de los procesos de la vida.
04:54
Here is my perfect example of the counterintuitiveness
84
294653
5220
Este es mi ejemplo perfecto de la contraintuitividad
04:59
of the quantum world.
85
299897
1446
del mundo cuántico.
05:01
This is the quantum skier.
86
301367
1251
Es el esquiador cuántico.
05:02
He seems to be intact, he seems to be perfectly healthy,
87
302642
2640
Parece intacto, y perfectamente sano,
05:05
and yet, he seems to have gone around both sides of that tree at the same time.
88
305306
4127
y, sin embargo, parece que ha bordeado ambos lados de ese árbol al mismo tiempo.
05:09
Well, if you saw tracks like that
89
309457
1663
Bueno, si vieron pistas como esas
05:11
you'd guess it was some sort of stunt, of course.
90
311144
2309
se imaginarán que es un truco, por supuesto.
05:13
But in the quantum world, this happens all the time.
91
313477
2591
Pero en el mundo cuántico, esto sucede todo el tiempo.
05:16
Particles can multitask, they can be in two places at once.
92
316864
3026
Las partículas pueden ser multitarea, pueden estar en dos lugares a la vez.
05:19
They can do more than one thing at the same time.
93
319914
2328
Pueden hacer más de una cosa a la vez.
05:22
Particles can behave like spread-out waves.
94
322266
2643
Las partículas pueden comportarse como ondas de propagación.
05:25
It's almost like magic.
95
325298
1599
Es casi como magia.
05:27
Physicists and chemists have had nearly a century
96
327538
2749
Los físicos y químicos han tenido casi un siglo
05:30
of trying to get used to this weirdness.
97
330311
2646
para acostumbrarse a esta rareza.
05:33
I don't blame the biologists
98
333445
1350
No culpo a los biólogos
05:34
for not having to or wanting to learn quantum mechanics.
99
334819
2635
por no haber podido o querido aprender mecánica cuántica.
05:37
You see, this weirdness is very delicate;
100
337478
3198
Esta rareza es muy delicada;
05:40
and we physicists work very hard to maintain it in our labs.
101
340700
4450
y los físicos trabajamos arduamente para mantenerlo en nuestros laboratorios.
05:45
We cool our system down to near absolute zero,
102
345174
4204
Enfriamos nuestro sistema hasta cerca del cero absoluto,
05:49
we carry out our experiments in vacuums,
103
349402
1945
llevamos a cabo experimentos en el vacío,
05:51
we try and isolate it from any external disturbance.
104
351371
3527
tratamos de aislarlos de cualquier perturbación externa.
05:55
That's very different from the warm, messy, noisy environment of a living cell.
105
355602
5078
Muy diferente al ambiente cálido, desordenado y ruidoso de una célula viva.
06:01
Biology itself, if you think of molecular biology,
106
361960
2787
La biología en sí misma, si piensan en la biología molecular,
06:04
seems to have done very well in describing all the processes of life
107
364771
3457
parece haber funcionado muy bien describiendo todos los procesos de la vida
06:08
in terms of chemistry -- chemical reactions.
108
368252
2486
en términos químicos, como reacciones químicas.
06:10
And these are reductionist, deterministic chemical reactions,
109
370762
4850
Y estas son las reacciones químicas reduccionistas, deterministas,
06:15
showing that, essentially, life is made of the same stuff as everything else,
110
375636
5114
que muestran que, en esencia,
la vida está hecha de la misma materia que todo lo demás,
06:20
and if we can forget about quantum mechanics in the macro world,
111
380774
3060
y si podemos olvidarnos de la mecánica cuántica en el mundo macro,
06:23
then we should be able to forget about it in biology, as well.
112
383858
3246
entonces deberíamos poder olvidarnos de él en la biología, también.
06:27
Well, one man begged to differ with this idea.
113
387706
3364
Bueno, un hombre no estuvo de acuerdo con esta idea.
Erwin Schrödinger, del famoso gato de Schrödinger,
06:32
Erwin Schrödinger, of Schrödinger's Cat fame,
114
392062
3469
06:35
was an Austrian physicist.
115
395555
1317
fue un físico austríaco.
06:36
He was one of the founders of quantum mechanics in the 1920s.
116
396896
3183
Uno de los fundadores de la mecánica cuántica en la década de 1920.
06:40
In 1944, he wrote a book called "What is Life?"
117
400663
2707
En 1944, escribió un libro titulado: "¿Qué es la vida?"
06:43
It was tremendously influential.
118
403839
1731
Tuvo una tremenda influencia.
06:45
It influenced Francis Crick and James Watson,
119
405594
2881
Influyó en Francis Crick y en James Watson,
06:48
the discoverers of the double-helix structure of DNA.
120
408499
2523
descubridores de la estructura de doble hélice del ADN.
06:51
To paraphrase a description in the book, he says:
121
411343
3668
Parafraseando una descripción en el libro, dice:
06:55
At the molecular level, living organisms have a certain order,
122
415035
5786
A nivel molecular, los organismos vivos tienen un cierto orden,
07:00
a structure to them that's very different
123
420845
3232
una estructura para ellos que es muy diferente
07:04
from the random thermodynamic jostling of atoms and molecules
124
424101
4736
de los empujones termodinámicos aleatorios de átomos y moléculas
07:08
in inanimate matter of the same complexity.
125
428861
3706
existente en la materia inanimada de la misma complejidad.
07:13
In fact, living matter seems to behave in this order, in a structure,
126
433504
5014
De hecho, la materia viva parece comportarse en este orden,
en una estructura,
07:18
just like inanimate matter cooled down to near absolute zero,
127
438542
3834
al igual que la materia inanimada se enfría hasta cerca del cero absoluto,
07:22
where quantum effects play a very important role.
128
442400
3033
donde los efectos cuánticos juegan un papel muy importante.
07:26
There's something special about the structure -- the order --
129
446280
4160
Hay algo especial acerca de la estructura, del orden
07:30
inside a living cell.
130
450464
1560
en el interior de una célula viva.
07:32
So, Schrödinger speculated that maybe quantum mechanics plays a role in life.
131
452048
5293
Así, Schrödinger especuló con que
la mecánica cuántica, tal vez, jugara un papel en la vida.
07:38
It's a very speculative, far-reaching idea,
132
458096
3425
Es una idea muy especulativa de largo alcance,
07:41
and it didn't really go very far.
133
461545
2873
y, en realidad, no llegó muy lejos.
07:45
But as I mentioned at the start,
134
465536
1533
Pero, como ya dije al principio,
07:47
in the last 10 years, there have been experiments emerging,
135
467093
2799
en los últimos 10 años, han surgido experimentos,
07:49
showing where some of these certain phenomena in biology
136
469916
4055
que evidencian que algunos fenómenos en biología
07:53
do seem to require quantum mechanics.
137
473995
1763
parecen requerir de la mecánica cuántica.
07:55
I want to share with you just a few of the exciting ones.
138
475782
3123
Quiero compartirles algunos de los más emocionantes.
08:00
This is one of the best-known phenomena in the quantum world,
139
480215
3707
Este es uno de los fenómenos más conocidos en el mundo cuántico,
08:03
quantum tunneling.
140
483946
1701
el túnel cuántico.
08:05
The box on the left shows the wavelike, spread-out distribution
141
485671
4389
A la izquierda de la pared se muestra el paquete de ondas, que extiende
08:10
of a quantum entity -- a particle, like an electron,
142
490084
2761
una entidad cuántica, una partícula, como un electrón,
08:12
which is not a little ball bouncing off a wall.
143
492869
3637
que no es una pequeña pelota que rebota en una pared.
08:16
It's a wave that has a certain probability of being able to permeate
144
496530
4739
Es una onda que tiene una cierta probabilidad de permear
08:21
through a solid wall, like a phantom leaping through to the other side.
145
501293
3406
a través de una pared sólida,
como un fantasma que la atraviesa hasta el otro lado.
08:24
You can see a faint smudge of light in the right-hand box.
146
504723
4098
Se ve una mancha tenue de luz en la parte derecha.
08:29
Quantum tunneling suggests that a particle can hit an impenetrable barrier,
147
509773
4612
El túnel cuántico sugiere que
una partícula puede golpear una barrera impenetrable,
08:34
and yet somehow, as though by magic,
148
514409
2460
y, sin embargo, de algún modo, como por arte de magia,
08:36
disappear from one side and reappear on the other.
149
516893
2444
desaparece de un lado y reaparece en el otro.
08:39
The nicest way of explaining it is if you want to throw a ball over a wall,
150
519658
4251
La forma más bonita de explicarlo es que si quieren lanzar una pelota a una pared,
08:43
you have to give it enough energy to get over the top of the wall.
151
523933
3577
hay que darle con la energía suficiente
para alcanzar la parte superior de la pared.
08:47
In the quantum world, you don't have to throw it over the wall,
152
527534
3058
En el mundo cuántico, no hay que lanzarla por encima del muro,
08:50
you can throw it at the wall, and there's a certain non-zero probability
153
530616
3407
se puede lanzar a la pared, con una cierta probabilidad distinta de cero
08:54
that it'll disappear on your side, and reappear on the other.
154
534047
3323
de que desaparezca de su lado, y aparezca en el otro.
08:57
This isn't speculation, by the way.
155
537394
1678
Esto no es especulación, por cierto.
08:59
We're happy -- well, "happy" is not the right word --
156
539096
3396
Estamos felices, bueno "felices" no es la palabra correcta,
09:02
(Laughter)
157
542516
2045
(Risas)
09:04
we are familiar with this.
158
544585
1618
estamos familiarizados con esto.
09:06
(Laughter)
159
546227
2745
(Risas)
09:08
Quantum tunneling takes place all the time;
160
548996
2294
El túnel cuántico tiene lugar todo el tiempo;
09:11
in fact, it's the reason our Sun shines.
161
551314
2667
de hecho, es la razón de que nuestro Sol brille.
09:14
The particles fuse together,
162
554655
1509
Las partículas se funden,
09:16
and the Sun turns hydrogen into helium through quantum tunneling.
163
556188
3698
y el Sol convierte hidrógeno en helio a través del túnel cuántico.
09:21
Back in the 70s and 80s, it was discovered that quantum tunneling also takes place
164
561464
5220
Ya en los años 70 y 80, se descubrió que el efecto túnel cuántico también
09:26
inside living cells.
165
566708
1192
ocurre en el interior de las células.
09:28
Enzymes, those workhorses of life, the catalysts of chemical reactions --
166
568290
6266
Las enzimas, los caballos de batalla de la vida,
los catalizadores de las reacciones químicas,
09:34
enzymes are biomolecules that speed up chemical reactions in living cells,
167
574580
4166
son biomoléculas que aceleran las reacciones químicas
en las células vivas,
09:38
by many, many orders of magnitude.
168
578770
1703
en muchos órdenes de magnitud.
09:40
And it's always been a mystery how they do this.
169
580497
2784
Y siempre ha sido un misterio cómo lo hacen.
09:43
Well, it was discovered
170
583650
1189
Bueno, se descubrió
09:44
that one of the tricks that enzymes have evolved to make use of,
171
584863
4852
que uno de los trucos es que las enzimas han evolucionado para usarlo
09:49
is by transferring subatomic particles, like electrons and indeed protons,
172
589739
5228
mediante la transferencia de partículas subatómicas,
como los electrones y, de hecho, los protones,
09:54
from one part of a molecule to another via quantum tunneling.
173
594991
4661
de una parte de una molécula a otra a través del túnel cuántico.
10:00
It's efficient, it's fast, it can disappear --
174
600333
2851
Es eficiente, es rápido, puede desaparecer,
10:03
a proton can disappear from one place, and reappear on the other.
175
603208
3111
un protón puede desaparecer de un lugar y reaparecer en otro.
10:06
Enzymes help this take place.
176
606343
1629
Las enzimas ayudan a que esto suceda.
10:08
This is research that's been carried out back in the 80s,
177
608548
2683
Esta es una investigación llevada a cabo en los 80,
10:11
particularly by a group in Berkeley, Judith Klinman.
178
611255
4037
por un grupo de Berkeley, Judith Klinman.
10:15
Other groups in the UK have now also confirmed
179
615316
2205
Otros grupos en el Reino Unido han confirmado ahora también
10:17
that enzymes really do this.
180
617545
1411
que las enzimas realmente lo hacen.
La investigación realizada por mi grupo...
10:21
Research carried out by my group --
181
621048
2549
10:23
so as I mentioned, I'm a nuclear physicist,
182
623621
2434
como he dicho, soy físico nuclear,
y sé que tengo estas herramientas para utilizar la mecánica cuántica
10:26
but I've realized I've got these tools of using quantum mechanics
183
626079
3055
10:29
in atomic nuclei, and so can apply those tools in other areas as well.
184
629158
5085
en los núcleos atómicos,
por eso puedo aplicar también esas herramientas en otras áreas.
10:35
One question we asked
185
635404
1810
Una pregunta que nos hacíamos
10:37
is whether quantum tunneling plays a role in mutations in DNA.
186
637238
4298
es si el túnel cuántico juega un papel en las mutaciones del ADN.
10:41
Again, this is not a new idea; it goes all the way back to the early 60s.
187
641843
3660
Esto no es una idea nueva, se remonta a los años 60.
10:45
The two strands of DNA, the double-helix structure,
188
645527
2961
Las dos hebras de ADN, la estructura de doble hélice,
10:48
are held together by rungs; it's like a twisted ladder.
189
648512
2823
se mantienen unidas por travesaños, como una escalera retorcida.
10:51
And those rungs of the ladder are hydrogen bonds --
190
651359
3507
Y los peldaños de la escalera son enlaces de hidrógeno,
10:54
protons, that act as the glue between the two strands.
191
654890
3790
protones, que actúan como pegamento entre las dos cadenas.
10:58
So if you zoom in, what they're doing is holding these large molecules --
192
658704
4750
Si nos acercamos, lo que hacen es mantener estas grandes moléculas,
11:03
nucleotides -- together.
193
663478
1607
nucleótidos, juntas.
Acercándonos un poco más.
11:06
Zoom in a bit more.
194
666130
1150
11:07
So, this a computer simulation.
195
667304
1916
Esta una simulación informática.
11:09
The two white balls in the middle are protons,
196
669855
3542
Las dos bolas blancas del medio son los protones,
11:13
and you can see that it's a double hydrogen bond.
197
673421
2299
y se ve que se trata de un enlace de hidrógeno doble.
11:15
One prefers to sit on one side; the other, on the other side
198
675744
3314
Uno prefiere sentarse en un lado; el otro, en el otro lado
11:19
of the two strands of the vertical lines going down, which you can't see.
199
679082
4558
de las dos hebras de las líneas de abajo verticales, que no se pueden ver.
11:24
It can happen that these two protons can hop over.
200
684410
3395
Puede suceder que estos dos protones puedan saltar por encima.
11:27
Watch the two white balls.
201
687829
1436
Miren las dos bolas blancas.
11:29
They can jump over to the other side.
202
689748
1998
Pueden saltar hacia el otro lado.
11:32
If the two strands of DNA then separate, leading to the process of replication,
203
692239
5646
Si ambas hebras de ADN se separan, lo que lleva al proceso de replicación,
11:37
and the two protons are in the wrong positions,
204
697909
3199
y los dos protones están en posiciones erróneas,
11:41
this can lead to a mutation.
205
701132
1763
esto puede conducir a una mutación.
11:43
This has been known for half a century.
206
703204
1872
Esto se sabe desde hace medio siglo.
11:45
The question is: How likely are they to do that,
207
705100
2343
La pregunta es: ¿Cuán probable es que lo hagan?
11:47
and if they do, how do they do it?
208
707467
2378
Y si lo hacen, ¿cómo lo hacen?
11:49
Do they jump across, like the ball going over the wall?
209
709869
3019
¿Saltan al otro lado, como la pelota que va por encima del muro?
11:52
Or can they quantum-tunnel across, even if they don't have enough energy?
210
712912
3502
¿O pueden traspasarlo por el efecto de túnel cuántico
incluso si no tienen suficiente energía?
11:57
Early indications suggest that quantum tunneling can play a role here.
211
717089
4252
Las primeras indicaciones sugieren que
el efecto túnel cuántico puede jugar un papel aquí.
12:01
We still don't know yet how important it is;
212
721365
2124
Todavía no sabemos cuán importante es;
12:03
this is still an open question.
213
723513
1792
esto es todavía una cuestión abierta.
12:06
It's speculative,
214
726199
1150
Es especulativa,
12:07
but it's one of those questions that is so important
215
727373
2643
pero es una de esas preguntas muy importantes, pues
si la mecánica cuántica desempeña un papel en las mutaciones,
12:10
that if quantum mechanics plays a role in mutations,
216
730040
2446
12:12
surely this must have big implications,
217
732510
2299
sin duda esto tiene grandes implicaciones,
12:14
to understand certain types of mutations,
218
734833
2694
para entender ciertos tipos de mutaciones,
12:17
possibly even those that lead to turning a cell cancerous.
219
737551
3756
posiblemente, incluso las que llevan a convertir a una célula en cancerosa.
12:22
Another example of quantum mechanics in biology is quantum coherence,
220
742803
5299
Otro ejemplo de la mecánica cuántica en la biología es la coherencia cuántica,
en uno de los procesos más importantes en la biología,
12:28
in one of the most important processes in biology,
221
748126
2353
12:30
photosynthesis: plants and bacteria taking sunlight,
222
750503
3941
la fotosíntesis: plantas y bacterias que obtienen luz solar,
12:34
and using that energy to create biomass.
223
754468
2954
y usan esa energía para crear biomasa.
12:38
Quantum coherence is the idea of quantum entities multitasking.
224
758215
4152
la coherencia cuántica es la idea de que las entidades cuánticas son multitarea.
12:42
It's the quantum skier.
225
762912
1604
Es el esquiador cuántico.
12:44
It's an object that behaves like a wave,
226
764540
2952
Es un objeto que se comporta como una onda,
12:47
so that it doesn't just move in one direction or the other,
227
767516
2902
de modo que no solo se mueve en una dirección u otra,
12:50
but can follow multiple pathways at the same time.
228
770442
3320
sino que puede seguir múltiples caminos al mismo tiempo.
12:54
Some years ago, the world of science was shocked
229
774708
3916
Hace algunos años, el mundo de la ciencia se sorprendió
12:58
when a paper was published showing experimental evidence
230
778648
3584
cuando se publicó un artículo que muestra la evidencia experimental
13:02
that quantum coherence takes place inside bacteria,
231
782256
3776
de que la coherencia cuántica sucede dentro de las bacterias,
13:06
carrying out photosynthesis.
232
786056
1686
cuando ocurre la fotosíntesis.
13:07
The idea is that the photon, the particle of light, the sunlight,
233
787766
3064
La idea es que el fotón, la partícula de la luz, la luz del sol,
13:10
the quantum of light captured by a chlorophyll molecule,
234
790854
3344
el quantum de luz es captado por una molécula de clorofila,
13:14
is then delivered to what's called the reaction center,
235
794222
2591
para luego dar lo que se llama el centro de reacción,
13:16
where it can be turned into chemical energy.
236
796837
2064
donde puede convertirse en energía química.
13:18
And in getting there, it doesn't just follow one route;
237
798925
2648
Y llegando ahí, no solo sigue una vía;
13:21
it follows multiple pathways at once,
238
801597
2215
sino múltiples vías a la vez,
13:23
to optimize the most efficient way of reaching the reaction center
239
803836
4337
para optimizar la forma más eficaz de alcanzar el centro de reacción
13:28
without dissipating as waste heat.
240
808197
1721
sin disiparse como calor residual.
13:31
Quantum coherence taking place inside a living cell.
241
811228
3309
La coherencia cuántica ocurre dentro de una célula viva.
13:34
A remarkable idea,
242
814561
2120
Una idea notable y, además,
13:36
and yet evidence is growing almost weekly, with new papers coming out,
243
816705
6235
la evidencia crece cada semana, con nuevos documentos
13:42
confirming that this does indeed take place.
244
822964
2212
que confirman que esto es así.
13:45
My third and final example is the most beautiful, wonderful idea.
245
825555
4739
Mi tercer y último ejemplo es la idea más hermosa y maravillosa.
13:50
It's also still very speculative, but I have to share it with you.
246
830318
4063
También es todavía muy especulativa, pero quiero compartirla con Uds.
13:54
The European robin migrates from Scandinavia
247
834405
4612
El petirrojo europeo migra desde Escandinavia
13:59
down to the Mediterranean, every autumn,
248
839041
2635
hasta el Mediterráneo, cada otoño,
14:01
and like a lot of other marine animals and even insects,
249
841700
3373
y como muchos animales marinos e incluso insectos,
14:05
they navigate by sensing the Earth's magnetic field.
250
845097
4300
navegan al detectar el campo magnético de la Tierra.
14:10
Now, the Earth's magnetic field is very, very weak;
251
850968
2427
El campo magnético de la Tierra es muy, muy débil;
14:13
it's 100 times weaker than a fridge magnet,
252
853419
2080
100 veces más débil que un imán de refrigerador,
14:15
and yet it affects the chemistry -- somehow -- within a living organism.
253
855523
5601
pero afecta a la química, de alguna manera, dentro de un organismo vivo.
14:21
That's not in doubt -- a German couple of ornithologists,
254
861932
3806
Eso no se cuestiona. Una pareja de alemanes ornitólogos,
14:25
Wolfgang and Roswitha Wiltschko, in the 1970s, confirmed that indeed,
255
865762
4260
Wolfgang y Roswitha Wiltschko, en los 70, confirmaron que
14:30
the robin does find its way by somehow sensing the Earth's magnetic field,
256
870046
3977
el petirrojo encuentra su camino
mediante una forma de detección del campo magnético de la Tierra,
14:34
to give it directional information -- a built-in compass.
257
874047
3327
que les da información direccional... una brújula incorporada.
14:37
The puzzle, the mystery was: How does it do it?
258
877398
2249
El enigma, el misterio era: ¿Cómo lo hace?
14:40
Well, the only theory in town --
259
880351
3030
Bueno, la única teoría,
14:43
we don't know if it's the correct theory, but the only theory in town --
260
883405
3436
no sabemos si es la teoría correcta, pero es la única teoría,
14:46
is that it does it via something called quantum entanglement.
261
886865
2984
es que lo hace a través del entrelazamiento cuántico.
14:50
Inside the robin's retina --
262
890567
2374
Dentro de la retina del petirrojo, no bromeo,
14:52
I kid you not -- inside the robin's retina is a protein called cryptochrome,
263
892965
4232
dentro de la retina del petirrojo hay una proteína llamada criptocromo
14:57
which is light-sensitive.
264
897221
1380
sensible a la luz.
14:58
Within cryptochrome, a pair of electrons are quantum-entangled.
265
898625
3939
Dentro del criptocromo, unos electrones están enredados cuánticamente.
15:02
Now, quantum entanglement is when two particles are far apart,
266
902588
3232
El entrelazamiento cuántico es cuando dos partículas están muy separadas,
15:05
and yet somehow remain in contact with each other.
267
905844
2834
y sin embargo permanecen en contacto entre sí.
15:08
Even Einstein hated this idea;
268
908991
1446
Incluso Einstein odiaba esta idea;
15:10
he called it "spooky action at a distance."
269
910461
2039
la llamó "acción fantasmal a distancia".
15:12
(Laughter)
270
912524
1881
(Risas)
15:14
So if Einstein doesn't like it, then we can all be uncomfortable with it.
271
914429
3443
Y si a Einstein no le gustaba, todos podemos estar incómodos con ello.
15:17
Two quantum-entangled electrons within a single molecule
272
917896
2853
Dos electrones cuánticos entrelazados dentro de una sola molécula
15:20
dance a delicate dance
273
920773
1471
bailan una danza delicada
15:22
that is very sensitive to the direction the bird flies
274
922268
2541
muy sensible a la dirección en la que vuelan las aves
15:24
in the Earth's magnetic field.
275
924833
1531
en el campo magnético de la Tierra.
15:26
We don't know if it's the correct explanation,
276
926848
2610
No sabemos si es la explicación correcta, pero guau,
15:29
but wow, wouldn't it be exciting if quantum mechanics helps birds navigate?
277
929482
4544
¿no sería emocionante si la mecánica cuántica ayudara a las aves a navegar?
15:35
Quantum biology is still in it infancy.
278
935069
2721
La biología cuántica está todavía en pañales.
15:37
It's still speculative.
279
937814
3484
Sigue siendo especulativa.
15:41
But I believe it's built on solid science.
280
941742
3849
Pero creo que se basa en un fundamento científico sólido.
15:45
I also think that in the coming decade or so,
281
945917
3809
También creo que en la próxima década,
15:49
we're going to start to see that actually, it pervades life --
282
949750
4841
empezaremos a ver, en realidad, lo que impregna la vida,
15:54
that life has evolved tricks that utilize the quantum world.
283
954615
4596
que la vida ha desarrollado trucos que utiliza del mundo cuántico.
16:00
Watch this space.
284
960026
1428
Miren este espacio.
16:01
Thank you.
285
961478
1157
Gracias.
16:02
(Applause)
286
962659
2202
(Aplausos)
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