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

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TED


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Tradutor: cesar da silva Revisor: Wanderley Jesus
00:13
I'd like to introduce you to an emerging area of science,
0
13190
4528
Gostaria de introduzi-lo em uma área emergente da ciência,
00:17
one that is still speculative but hugely exciting,
1
17742
3943
uma que ainda é especulativa mas extremamente emocionante,
00:21
and certainly one that's growing very rapidly.
2
21709
2629
e que certamente está crescendo rapidamente.
00:25
Quantum biology asks a very simple question:
3
25448
4048
Biologia quântica faz uma pergunta muito simples:
00:29
Does quantum mechanics --
4
29520
1350
será que a mecânica quântica,
00:30
that weird and wonderful and powerful theory
5
30894
3302
aquela estranha, maravilhosa e poderosa
00:34
of the subatomic world of atoms and molecules
6
34220
2688
teoria do mundo subatômico dos átomos e moléculas,
00:36
that underpins so much of modern physics and chemistry --
7
36932
3488
que apoia tanto a física quanto a química moderna,
00:40
also play a role inside the living cell?
8
40444
3412
também desempenha um papel dentro da célula viva?
00:43
In other words: Are there processes, mechanisms, phenomena
9
43880
4079
Em outras palavras: existem processos, mecanismos, fenômenos
00:47
in living organisms that can only be explained
10
47983
3988
em organismos vivos que só podem ser explicados
00:51
with a helping hand from quantum mechanics?
11
51995
2743
com uma mão amiga da mecânica quântica?
00:55
Now, quantum biology isn't new;
12
55546
1637
A Biologia quântica não é nova;
00:57
it's been around since the early 1930s.
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57207
2401
é conhecida desde o início dos anos 1930.
00:59
But it's only in the last decade or so that careful experiments --
14
59928
3715
Mas só na última década, mais ou menos, que experimentos cuidadosos,
01:03
in biochemistry labs, using spectroscopy --
15
63667
3464
em laboratórios de bioquímica, usando espectroscopia,
01:07
have shown very clear, firm evidence that there are certain specific mechanisms
16
67155
6863
mostraram com clareza fortes evidências da existência de mecanismos específicos
01:14
that require quantum mechanics to explain them.
17
74042
2511
que necessitam da mecânica quântica para explicá-los.
01:17
Quantum biology brings together quantum physicists, biochemists,
18
77674
3329
A biologia quântica reúne físicos quânticos, bioquímicos,
01:21
molecular biologists -- it's a very interdisciplinary field.
19
81027
3641
biólogos moleculares. É um campo muito interdisciplinar.
01:24
I come from quantum physics, so I'm a nuclear physicist.
20
84692
3929
Venho da física quântica, quer dizer sou um físico nuclear.
01:28
I've spent more than three decades
21
88645
2265
Passei mais de três décadas
01:30
trying to get my head around quantum mechanics.
22
90934
2929
tentando acomodar minha mente em torno de mecânica quântica.
01:33
One of the founders of quantum mechanics, Niels Bohr,
23
93887
2493
Disse um dos fundadores da mecânica quântica, Niels Bohr:
01:36
said, If you're not astonished by it, then you haven't understood it.
24
96404
3350
"Se você não for surpreendido, então não a entendeu."
01:40
So I sort of feel happy that I'm still astonished by it.
25
100237
2843
Então me sinto meio feliz, pois continuo espantado com ela.
01:43
That's a good thing.
26
103104
1745
Isso é uma coisa boa.
01:44
But it means I study the very smallest structures in the universe --
27
104873
6885
Mas isso significa que estudo as menores estruturas no universo:
01:51
the building blocks of reality.
28
111782
2075
os blocos de construção da realidade.
01:53
If we think about the scale of size,
29
113881
3215
Se pensarmos em escala de tamanho,
01:57
start with an everyday object like the tennis ball,
30
117120
2952
começando por um objeto cotidiano como a bola de tênis,
02:00
and just go down orders of magnitude in size --
31
120096
2901
e apenas baixar na ordem de grandeza,
02:03
from the eye of a needle down to a cell, down to a bacterium, down to an enzyme --
32
123021
5197
do buraco da agulha, depois uma célula, depois uma bactéria, depois uma enzima,
02:08
you eventually reach the nano-world.
33
128242
1729
você finalmente chega ao mundo nano.
02:09
Now, nanotechnology may be a term you've heard of.
34
129995
2495
Provavelmente já ouviu falar em nanotecnologia.
02:12
A nanometer is a billionth of a meter.
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132841
2853
Um nanômetro é um bilionésimo de um metro.
02:16
My area is the atomic nucleus, which is the tiny dot inside an atom.
36
136560
4370
Minha área é o núcleo atômico, que é o ponto minúsculo dentro de um átomo.
02:20
It's even smaller in scale.
37
140954
1932
É ainda menor escala.
02:22
This is the domain of quantum mechanics,
38
142910
1918
Este é o domínio da mecânica quântica,
02:24
and physicists and chemists have had a long time
39
144852
2516
com o qual os físicos e químicos passaram muito tempo
02:27
to try and get used to it.
40
147392
1301
tentando se acostumar.
02:29
Biologists, on the other hand, have got off lightly, in my view.
41
149248
4457
Os biólogos, por outro lado, ficaram mais ou menos de fora, na minha opinião.
02:34
They are very happy with their balls-and-sticks models of molecules.
42
154071
4331
Eles estão muito felizes com seus modelos moleculares de bolas e varetas.
02:38
(Laughter)
43
158426
1082
(Risos)
02:39
The balls are the atoms, the sticks are the bonds between the atoms.
44
159532
3198
As bolas são os átomos, as varetas são as ligações entre os átomos.
02:42
And when they can't build them physically in the lab,
45
162754
2494
Quando não podem construí-los no laboratório,
hoje em dia, eles têm computadores poderosos
02:45
nowadays, they have very powerful computers
46
165272
2392
02:47
that will simulate a huge molecule.
47
167688
1967
que vão simular um enorme molécula.
02:49
This is a protein made up of 100,000 atoms.
48
169679
3664
Esta é uma proteína composta de 100 mil átomos.
Realmente não exige muito da mecânica quântica para explicar isso.
02:54
It doesn't really require much in the way of quantum mechanics to explain it.
49
174003
4335
02:59
Quantum mechanics was developed in the 1920s.
50
179695
2889
Mecânica quântica foi desenvolvida na década de 1920.
03:02
It is a set of beautiful and powerful mathematical rules and ideas
51
182965
6880
É um conjunto bonito e poderoso de regras e ideias matemáticas
03:09
that explain the world of the very small.
52
189869
2608
que explica o mundo do microcosmo.
03:12
And it's a world that's very different from our everyday world,
53
192501
3372
E é um mundo muito diferente do nosso mundo cotidiano,
03:15
made up of trillions of atoms.
54
195897
1519
composto de trilhões de átomos.
03:17
It's a world built on probability and chance.
55
197440
3557
É um mundo baseado em probabilidade e chance.
03:21
It's a fuzzy world.
56
201818
1302
É um mundo distorcido.
03:23
It's a world of phantoms,
57
203144
1730
É um mundo de fantasmas
03:24
where particles can also behave like spread-out waves.
58
204898
3348
no qual as partículas podem se comportar como ondas que se espalham.
03:30
If we imagine quantum mechanics or quantum physics, then,
59
210157
2862
Então, se imaginarmos a mecânica ou a física quântica
03:33
as the fundamental foundation of reality itself,
60
213043
5214
como base fundamental da própria realidade,
03:38
then it's not surprising that we say
61
218281
1730
então não é surpreendente dizer
03:40
quantum physics underpins organic chemistry.
62
220035
2420
que a física quântica respalda a química orgânica.
03:42
After all, it gives us the rules that tell us
63
222479
2120
Afinal de contas, ela nos dá as regras que diz
03:44
how the atoms fit together to make organic molecules.
64
224623
2641
como os átomos se encaixam para fazer moléculas orgânicas.
03:47
Organic chemistry, scaled up in complexity,
65
227288
3239
Química orgânica, amplificada em complexidade,
03:50
gives us molecular biology, which of course leads to life itself.
66
230551
3322
nos dá biologia molecular, o que naturalmente conduz à própria vida.
03:54
So in a way, it's sort of not surprising.
67
234174
1977
De certa forma, não é tão surpreendente.
03:56
It's almost trivial.
68
236175
1214
É quase trivial.
03:57
You say, "Well, of course life ultimately must depend of quantum mechanics."
69
237413
4220
Você diz: "Em última análise a vida tem de depender da mecânica quântica ".
04:02
But so does everything else.
70
242141
2390
Mas o mesmo acontece com todo o resto.
04:04
So does all inanimate matter, made up of trillions of atoms.
71
244555
3615
O mesmo acontece com toda a matéria inanimada, composta de trilhões de átomos.
04:08
Ultimately, there's a quantum level
72
248501
4878
Em última análise, há um nível quântico
04:13
where we have to delve into this weirdness.
73
253403
2183
no qual temos que nos aprofundar nesta estranheza.
04:15
But in everyday life, we can forget about it.
74
255610
2416
Mas na vida cotidiana, podemos esquecê-la.
04:18
Because once you put together trillions of atoms,
75
258404
3199
Porque uma vez que você coloca juntos trilhões de átomos,
04:21
that quantum weirdness just dissolves away.
76
261627
2615
aquela esquisitice quântica simplesmente desaparece.
04:27
Quantum biology isn't about this.
77
267288
2569
Biologia quântica não se trata disso.
04:29
Quantum biology isn't this obvious.
78
269881
2556
Biologia quântica não é assim tão óbvia.
04:32
Of course quantum mechanics underpins life at some molecular level.
79
272461
4229
É claro que a mecânica quântica suporta a vida em algum nível molecular.
04:37
Quantum biology is about looking for the non-trivial --
80
277254
6004
Biologia quântica é sobre a procura do não-trivial,
04:43
the counterintuitive ideas in quantum mechanics --
81
283282
4476
usar as ideias nada intuitivas da mecânica quântica,
04:47
and to see if they do, indeed, play an important role
82
287782
3015
e ver se elas, de fato, desempenham um papel importante
04:50
in describing the processes of life.
83
290821
2452
em descrever os processos da vida.
04:54
Here is my perfect example of the counterintuitiveness
84
294653
5220
Aqui está o meu exemplo perfeito do que vai contra a intuição
04:59
of the quantum world.
85
299897
1446
no mundo quântico.
05:01
This is the quantum skier.
86
301367
1251
Este é o esquiador quântico.
05:02
He seems to be intact, he seems to be perfectly healthy,
87
302642
2640
Ele parece estar intacto, perfeitamente saudável,
05:05
and yet, he seems to have gone around both sides of that tree at the same time.
88
305306
4127
embora pareça ter passado pelos dois lados, ao redor da árvore.
05:09
Well, if you saw tracks like that
89
309457
1663
Bem, se você viu marcas como essas
05:11
you'd guess it was some sort of stunt, of course.
90
311144
2309
você imaginaria que era algum tipo de truque, é claro.
05:13
But in the quantum world, this happens all the time.
91
313477
2591
Mas no mundo quântico, isso acontece o tempo todo.
05:16
Particles can multitask, they can be in two places at once.
92
316864
3026
As partículas são multitarefas, podem estar em dois lugares,
05:19
They can do more than one thing at the same time.
93
319914
2328
podem fazer mais de uma coisa ao mesmo tempo.
05:22
Particles can behave like spread-out waves.
94
322266
2643
Elas podem se comportar como ondas que se espalham.
05:25
It's almost like magic.
95
325298
1599
É quase como mágica.
05:27
Physicists and chemists have had nearly a century
96
327538
2749
Físicos e químicos tiveram quase um século
05:30
of trying to get used to this weirdness.
97
330311
2646
para tentar se acostumar com esta estranheza.
05:33
I don't blame the biologists
98
333445
1350
Não culpo os biólogos
05:34
for not having to or wanting to learn quantum mechanics.
99
334819
2635
por não precisarem ou quererem aprender a mecânica quântica.
05:37
You see, this weirdness is very delicate;
100
337478
3198
Note, esta estranheza é muito delicada;
05:40
and we physicists work very hard to maintain it in our labs.
101
340700
4450
e nós, físicos, trabalhamos muito duro para mantê-la em nossos laboratórios.
05:45
We cool our system down to near absolute zero,
102
345174
4204
Esfriamos nosso sistema perto do zero absoluto,
05:49
we carry out our experiments in vacuums,
103
349402
1945
realizamos nossos experimentos em vácuos,
05:51
we try and isolate it from any external disturbance.
104
351371
3527
tentamos e o isolamos de qualquer perturbação externa.
05:55
That's very different from the warm, messy, noisy environment of a living cell.
105
355602
5078
É muito diferente do meio quente, caótico e barulhento de uma célula viva.
06:01
Biology itself, if you think of molecular biology,
106
361960
2787
A própria biologia, se você pensar em biologia molecular,
06:04
seems to have done very well in describing all the processes of life
107
364771
3457
parece ter feito muito bem a descrição de todos os processos da vida
06:08
in terms of chemistry -- chemical reactions.
108
368252
2486
em termos de química, reações químicas.
06:10
And these are reductionist, deterministic chemical reactions,
109
370762
4850
E são reações químicas reducionistas, determinísticas,
06:15
showing that, essentially, life is made of the same stuff as everything else,
110
375636
5114
mostrando que, em essência, a vida é feita do mesmo material que o resto,
06:20
and if we can forget about quantum mechanics in the macro world,
111
380774
3060
e se podemos esquecer mecânica quântica no mundo macro,
06:23
then we should be able to forget about it in biology, as well.
112
383858
3246
então devemos ser capazes de esquecê-la na biologia, também.
06:27
Well, one man begged to differ with this idea.
113
387706
3364
Bem, um homem implorou para discordar desta ideia.
06:32
Erwin Schrödinger, of Schrödinger's Cat fame,
114
392062
3469
Erwin Schrödinger, do famoso gato de Schrödinger,
06:35
was an Austrian physicist.
115
395555
1317
foi um físico austríaco.
06:36
He was one of the founders of quantum mechanics in the 1920s.
116
396896
3183
Ele foi um dos fundadores da mecânica quântica na década de 1920.
06:40
In 1944, he wrote a book called "What is Life?"
117
400663
2707
Em 1944, ele escreveu um livro chamado "O que é vida?"
06:43
It was tremendously influential.
118
403839
1731
Ele foi tremendamente influente.
06:45
It influenced Francis Crick and James Watson,
119
405594
2881
Ele influenciou Francis Crick e James Watson,
06:48
the discoverers of the double-helix structure of DNA.
120
408499
2523
os descobridores da estrutura de dupla hélice do DNA.
06:51
To paraphrase a description in the book, he says:
121
411343
3668
Parafraseando uma descrição no livro, ele diz:
"Em termos moleculares, os organismos vivos têm uma certa ordem,
06:55
At the molecular level, living organisms have a certain order,
122
415035
5786
07:00
a structure to them that's very different
123
420845
3232
uma estrutura para eles que é muito diferente
07:04
from the random thermodynamic jostling of atoms and molecules
124
424101
4736
dos encontros termodinâmicos aleatórios dos átomos e moléculas
07:08
in inanimate matter of the same complexity.
125
428861
3706
na matéria inanimada de mesma complexidade.”
07:13
In fact, living matter seems to behave in this order, in a structure,
126
433504
5014
Realmente, parece que a matéria viva
comporta-se, nesta ordem, numa estrutura,
07:18
just like inanimate matter cooled down to near absolute zero,
127
438542
3834
assim como matéria inanimada resfriada perto do zero absoluto,
07:22
where quantum effects play a very important role.
128
442400
3033
na qual os efeitos quânticos exercem um papel muito importante.
07:26
There's something special about the structure -- the order --
129
446280
4160
Há algo especial sobre a estrutura, a ordem,
07:30
inside a living cell.
130
450464
1560
dentro de uma célula viva.
07:32
So, Schrödinger speculated that maybe quantum mechanics plays a role in life.
131
452048
5293
Então, Schrödinger especulou que talvez mecânica quântica exerce um papel na vida.
07:38
It's a very speculative, far-reaching idea,
132
458096
3425
É uma ideia muito especulativa, e de longo alcance,
07:41
and it didn't really go very far.
133
461545
2873
e ela realmente não foi muito longe.
07:45
But as I mentioned at the start,
134
465536
1533
Mas como mencionei no início,
nos últimos 10 anos, alguns experimentos mostram que certos fenômenos biológicos
07:47
in the last 10 years, there have been experiments emerging,
135
467093
2799
07:49
showing where some of these certain phenomena in biology
136
469916
4055
07:53
do seem to require quantum mechanics.
137
473995
1763
parecem precisar da mecânica quântica.
07:55
I want to share with you just a few of the exciting ones.
138
475782
3123
Quero compartilhar com você apenas alguns dos mais emocionantes.
08:00
This is one of the best-known phenomena in the quantum world,
139
480215
3707
Este é um dos mais conhecidos fenômenos no mundo quântico,
08:03
quantum tunneling.
140
483946
1701
tunelamento quântico.
08:05
The box on the left shows the wavelike, spread-out distribution
141
485671
4389
A caixa à esquerda mostra um tipo de onda em distribuição espalhada
08:10
of a quantum entity -- a particle, like an electron,
142
490084
2761
de uma entidade quântica: uma partícula, como um elétron
08:12
which is not a little ball bouncing off a wall.
143
492869
3637
que não é uma pequena esfera quicando de uma parede.
08:16
It's a wave that has a certain probability of being able to permeate
144
496530
4739
É uma onda que tem uma certa probabilidade de atravessar uma parede sólida,
08:21
through a solid wall, like a phantom leaping through to the other side.
145
501293
3406
como um fantasma, pulando para o outro lado...
08:24
You can see a faint smudge of light in the right-hand box.
146
504723
4098
Você pode ver uma leve mancha de luz na caixa à direita.
08:29
Quantum tunneling suggests that a particle can hit an impenetrable barrier,
147
509773
4612
Pelo tunelamento quântico, a partícula pode bater numa barreira impenetrável,
08:34
and yet somehow, as though by magic,
148
514409
2460
e ainda de alguma forma, como que por mágica,
08:36
disappear from one side and reappear on the other.
149
516893
2444
desaparecer de um lado e reaparecer no outro.
08:39
The nicest way of explaining it is if you want to throw a ball over a wall,
150
519658
4251
A melhor maneira de explicá-lo é: se você quiser atirar uma bola sobre uma parede,
08:43
you have to give it enough energy to get over the top of the wall.
151
523933
3577
você tem que dar-lhe energia suficiente para passar por cima da parede.
08:47
In the quantum world, you don't have to throw it over the wall,
152
527534
3058
No mundo quântico, você não precisa jogá-la por cima da parede,
08:50
you can throw it at the wall, and there's a certain non-zero probability
153
530616
3407
você pode jogá-la na parede, e há uma certa probabilidade maior que zero
08:54
that it'll disappear on your side, and reappear on the other.
154
534047
3323
de que ela vai desaparecer do seu lado, e reaparecer no outro.
08:57
This isn't speculation, by the way.
155
537394
1678
Isto não é hipótese, de forma alguma.
08:59
We're happy -- well, "happy" is not the right word --
156
539096
3396
Estamos felizes. Bem, "felizes" não é a palavra certa,
09:02
(Laughter)
157
542516
2045
(Risos)
09:04
we are familiar with this.
158
544585
1618
estamos familiarizados com isso.
09:06
(Laughter)
159
546227
2745
(Risos)
09:08
Quantum tunneling takes place all the time;
160
548996
2294
O tunelamento quântico ocorre todo o tempo;
09:11
in fact, it's the reason our Sun shines.
161
551314
2667
na verdade, é a razão do nosso Sol brilhar.
09:14
The particles fuse together,
162
554655
1509
As partículas fundem-se,
09:16
and the Sun turns hydrogen into helium through quantum tunneling.
163
556188
3698
e o Sol transforma hidrogênio em hélio através de tunelamento quântico.
09:21
Back in the 70s and 80s, it was discovered that quantum tunneling also takes place
164
561464
5220
Nos anos 70 e 80, descobriu-se que tunelamento quântico ocorre também
09:26
inside living cells.
165
566708
1192
dentro de células vivas.
09:28
Enzymes, those workhorses of life, the catalysts of chemical reactions --
166
568290
6266
Enzimas, esses burros de carga da vida, os catalisadores de reações químicas.
09:34
enzymes are biomolecules that speed up chemical reactions in living cells,
167
574580
4166
As enzimas são biomoléculas que aceleram reações químicas em células vivas,
09:38
by many, many orders of magnitude.
168
578770
1703
por muitos e muitos graus de magnitude.
09:40
And it's always been a mystery how they do this.
169
580497
2784
E sempre foi um mistério como elas fazem isso.
09:43
Well, it was discovered
170
583650
1189
Bem, descobriu-se
09:44
that one of the tricks that enzymes have evolved to make use of,
171
584863
4852
que um dos truques que as enzimas evoluíram para usar,
09:49
is by transferring subatomic particles, like electrons and indeed protons,
172
589739
5228
é pela transferência de partículas subatômicas, como os elétrons e prótons,
09:54
from one part of a molecule to another via quantum tunneling.
173
594991
4661
de uma parte de uma molécula para outra, pelo tunelamento quântico.
10:00
It's efficient, it's fast, it can disappear --
174
600333
2851
É eficiente, é rápido, ele pode desaparecer,
10:03
a proton can disappear from one place, and reappear on the other.
175
603208
3111
um próton pode desaparecer de um lugar, e reaparecer em outro.
10:06
Enzymes help this take place.
176
606343
1629
Enzimas ajudam isto acontecer.
10:08
This is research that's been carried out back in the 80s,
177
608548
2683
Esta é uma pesquisa que foi realizada nos anos 80,
10:11
particularly by a group in Berkeley, Judith Klinman.
178
611255
4037
particularmente por um grupo em Berkeley, Judith Klinman.
10:15
Other groups in the UK have now also confirmed
179
615316
2205
Outros grupos no Reino Unido agora também confirmaram
10:17
that enzymes really do this.
180
617545
1411
que as enzimas realmente fazem isso.
Pesquisa realizada pelo meu 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
eomo mencionei antes, eu sou um físico nuclear,
10:26
but I've realized I've got these tools of using quantum mechanics
183
626079
3055
mas percebi que tenho as ferramentas da mecânica quântica para usar
10:29
in atomic nuclei, and so can apply those tools in other areas as well.
184
629158
5085
no núcleo atômico, e assim posso usar essas ferramentas em outras áreas também.
10:35
One question we asked
185
635404
1810
Uma pergunta que fizemos
10:37
is whether quantum tunneling plays a role in mutations in DNA.
186
637238
4298
é se tunelamento quântico tem algum papel nas mutações do DNA.
10:41
Again, this is not a new idea; it goes all the way back to the early 60s.
187
641843
3660
De novo, não é uma ideia nova; ela vem do início dos anos 60.
10:45
The two strands of DNA, the double-helix structure,
188
645527
2961
As duas fitas de DNA, a estrutura de dupla hélice,
10:48
are held together by rungs; it's like a twisted ladder.
189
648512
2823
são mantidas juntas por degraus; é como uma escada torcida.
10:51
And those rungs of the ladder are hydrogen bonds --
190
651359
3507
E esses degraus da escada são ligações de hidrogênio,
10:54
protons, that act as the glue between the two strands.
191
654890
3790
prótons, que atuam como uma cola entre as duas fitas.
10:58
So if you zoom in, what they're doing is holding these large molecules --
192
658704
4750
Se aumentarmos o zoom, veremos que elas mantêm estas grandes moléculas,
11:03
nucleotides -- together.
193
663478
1607
os nucleotídeos, juntas.
11:06
Zoom in a bit more.
194
666130
1150
Aproximando um pouquinho.
11:07
So, this a computer simulation.
195
667304
1916
Esta é uma simulação de computador.
11:09
The two white balls in the middle are protons,
196
669855
3542
As duas bolas brancas no meio são prótons.
11:13
and you can see that it's a double hydrogen bond.
197
673421
2299
Veja que são duas ligações por pontes de hidrogênio.
11:15
One prefers to sit on one side; the other, on the other side
198
675744
3314
Um prefere estar de um lado; o outro, do outro lado
11:19
of the two strands of the vertical lines going down, which you can't see.
199
679082
4558
das duas fitas nas linhas verticais descendo, que você não pode ver.
11:24
It can happen that these two protons can hop over.
200
684410
3395
Pode acontecer que estes dois prótons pulem.
11:27
Watch the two white balls.
201
687829
1436
Olhe as duas bolas brancas.
11:29
They can jump over to the other side.
202
689748
1998
Elas podem pular para o outro lado.
11:32
If the two strands of DNA then separate, leading to the process of replication,
203
692239
5646
Se as duas fitas de DNA se separarem, levando ao processo de cópia,
11:37
and the two protons are in the wrong positions,
204
697909
3199
e os dois prótons estiverem nas posições erradas,
11:41
this can lead to a mutation.
205
701132
1763
isto pode levar a uma mutação.
11:43
This has been known for half a century.
206
703204
1872
Isto é conhecido há meio século.
11:45
The question is: How likely are they to do that,
207
705100
2343
A pergunta é: qual a chance deles fazerem isso,
11:47
and if they do, how do they do it?
208
707467
2378
e se eles fazem, como fazem?
11:49
Do they jump across, like the ball going over the wall?
209
709869
3019
Será que eles saltam, como a bola que vai por cima da parede?
11:52
Or can they quantum-tunnel across, even if they don't have enough energy?
210
712912
3502
Ou podem atravessar pelo túnel quântico, mesmo que não tenham energia suficiente?
11:57
Early indications suggest that quantum tunneling can play a role here.
211
717089
4252
Há indícios de que o tunelamento quântico pode ter um papel aqui.
12:01
We still don't know yet how important it is;
212
721365
2124
Ainda não sabemos o quanto é importante;
12:03
this is still an open question.
213
723513
1792
esta ainda é uma questão em aberto.
12:06
It's speculative,
214
726199
1150
É especulativa,
12:07
but it's one of those questions that is so important
215
727373
2643
mas é uma daquelas perguntas que é tão importante
12:10
that if quantum mechanics plays a role in mutations,
216
730040
2446
que, se a mecânica quântica tem algum papel nas mutações,
12:12
surely this must have big implications,
217
732510
2299
certamente isso deve ter grandes implicações
12:14
to understand certain types of mutations,
218
734833
2694
para entender certos tipos de mutações,
12:17
possibly even those that lead to turning a cell cancerous.
219
737551
3756
quiçás até mesmo os que fazem célula sadia transformar-se em uma célula cancerosa.
12:22
Another example of quantum mechanics in biology is quantum coherence,
220
742803
5299
Outro exemplo da mecânica quântica na biologia é coerência quântica,
12:28
in one of the most important processes in biology,
221
748126
2353
em um dos mais importantes processos na biologia,
12:30
photosynthesis: plants and bacteria taking sunlight,
222
750503
3941
a fotossíntese: plantas e bactérias, recebem a luz solar,
12:34
and using that energy to create biomass.
223
754468
2954
e usam essa energia para criar biomassa.
12:38
Quantum coherence is the idea of quantum entities multitasking.
224
758215
4152
Coerência quântica é a ideia de entidades quânticas efetuando multitarefa.
12:42
It's the quantum skier.
225
762912
1604
É o esquiador quântico.
12:44
It's an object that behaves like a wave,
226
764540
2952
É um objeto que se comporta como uma onda,
12:47
so that it doesn't just move in one direction or the other,
227
767516
2902
ou seja, não se limita a movimentar em uma direção ou outra,
12:50
but can follow multiple pathways at the same time.
228
770442
3320
mas pode seguir vários caminhos ao mesmo tempo.
12:54
Some years ago, the world of science was shocked
229
774708
3916
Alguns anos atrás, o mundo da ciência ficou chocado
12:58
when a paper was published showing experimental evidence
230
778648
3584
quando um documento foi publicado mostrando evidências experimentais
13:02
that quantum coherence takes place inside bacteria,
231
782256
3776
de que a coerência quântica ocorre dentro de bactérias,
13:06
carrying out photosynthesis.
232
786056
1686
na realização da fotossíntese:
13:07
The idea is that the photon, the particle of light, the sunlight,
233
787766
3064
A ideia é que o fóton, a partícula de luz, a luz solar,
13:10
the quantum of light captured by a chlorophyll molecule,
234
790854
3344
o quantum de luz capturado por uma molécula de clorofila,
13:14
is then delivered to what's called the reaction center,
235
794222
2591
é então entregue ao que é chamado centro de reação,
13:16
where it can be turned into chemical energy.
236
796837
2064
no qual pode ser transformado em energia química.
13:18
And in getting there, it doesn't just follow one route;
237
798925
2648
E para chegar lá, não segue uma rota única;
13:21
it follows multiple pathways at once,
238
801597
2215
segue vias múltiplas de uma só vez,
13:23
to optimize the most efficient way of reaching the reaction center
239
803836
4337
para otimizar o modo mais eficiente de atingir o centro de reação
13:28
without dissipating as waste heat.
240
808197
1721
sem se dissipar na forma de calor.
13:31
Quantum coherence taking place inside a living cell.
241
811228
3309
Coerência quântica ocorrendo dentro de uma célula viva.
13:34
A remarkable idea,
242
814561
2120
Uma ideia notável,
13:36
and yet evidence is growing almost weekly, with new papers coming out,
243
816705
6235
não obstante a evidência crescer quase semanalmente, com novos trabalhos,
13:42
confirming that this does indeed take place.
244
822964
2212
confirmando que isto de fato ocorre.
13:45
My third and final example is the most beautiful, wonderful idea.
245
825555
4739
Meu terceiro e último exemplo é o mais bonito, uma ideia maravilhosa.
13:50
It's also still very speculative, but I have to share it with you.
246
830318
4063
Ainda é muito especulativa, mas tenho de compartilhá-la com vocês.
13:54
The European robin migrates from Scandinavia
247
834405
4612
O pisco europeu migra da Escandinávia
13:59
down to the Mediterranean, every autumn,
248
839041
2635
para o Mediterrâneo, a cada outono,
14:01
and like a lot of other marine animals and even insects,
249
841700
3373
e como muitos dos outros animais marinhos e até mesmo insetos,
14:05
they navigate by sensing the Earth's magnetic field.
250
845097
4300
eles navegam através da detecção do campo magnético da Terra.
14:10
Now, the Earth's magnetic field is very, very weak;
251
850968
2427
Agora, o campo magnético da Terra é muito fraco;
14:13
it's 100 times weaker than a fridge magnet,
252
853419
2080
é cem vezes mais fraco que um ímã de geladeira,
14:15
and yet it affects the chemistry -- somehow -- within a living organism.
253
855523
5601
e ainda assim de alguma forma afeta a química dentro de um organismo vivo.
14:21
That's not in doubt -- a German couple of ornithologists,
254
861932
3806
Não há dúvidas; um casal alemão de ornitólogos,
14:25
Wolfgang and Roswitha Wiltschko, in the 1970s, confirmed that indeed,
255
865762
4260
Wolfgang e Roswitha Wiltschko, nos anos 1970, confirmaram que de fato,
14:30
the robin does find its way by somehow sensing the Earth's magnetic field,
256
870046
3977
o pisco encontra seu caminho de alguma forma sentindo o campo magnético da Terra,
14:34
to give it directional information -- a built-in compass.
257
874047
3327
para dar-lhe a informação de direção, como uma bússola embutida.
14:37
The puzzle, the mystery was: How does it do it?
258
877398
2249
O quebra-cabeça, o mistério foi: Como ele faz ?
14:40
Well, the only theory in town --
259
880351
3030
Bem, a única teoria conhecida...
14:43
we don't know if it's the correct theory, but the only theory in town --
260
883405
3436
não sabemos se ela é correta, mas é a única teoria conhecida,
14:46
is that it does it via something called quantum entanglement.
261
886865
2984
é que ele faz isso através de algo chamado de entrelaçamento quântico.
14:50
Inside the robin's retina --
262
890567
2374
Dentro da retina do pisco,
14:52
I kid you not -- inside the robin's retina is a protein called cryptochrome,
263
892965
4232
sem brincadeira, há uma proteína chamada criptocromo, dentro retina do tordo
14:57
which is light-sensitive.
264
897221
1380
que é sensível à luz.
14:58
Within cryptochrome, a pair of electrons are quantum-entangled.
265
898625
3939
Dentro da criptocromo, um par de elétrons estão quânticamente emaranhados.
15:02
Now, quantum entanglement is when two particles are far apart,
266
902588
3232
Agora, o entrelaçamento quântico é quando duas partículas estão distantes,
15:05
and yet somehow remain in contact with each other.
267
905844
2834
e ainda assim permanecem em contacto uma com a outra.
15:08
Even Einstein hated this idea;
268
908991
1446
Até Einstein odiava essa idéia;
15:10
he called it "spooky action at a distance."
269
910461
2039
chamou-a de "ação fantasmagórica a uma distância ".
15:12
(Laughter)
270
912524
1881
(Risos)
15:14
So if Einstein doesn't like it, then we can all be uncomfortable with it.
271
914429
3443
Então, se Einstein não gosta, podemos nos sentir desconfortáveis.
15:17
Two quantum-entangled electrons within a single molecule
272
917896
2853
Dois elétrons quanticamente entrelaçados em uma única molécula
15:20
dance a delicate dance
273
920773
1471
dançando uma dança delicada
15:22
that is very sensitive to the direction the bird flies
274
922268
2541
que é muito sensível à direção em que o pássaro voa
15:24
in the Earth's magnetic field.
275
924833
1531
no campo magnético da Terra.
15:26
We don't know if it's the correct explanation,
276
926848
2610
Não sabemos se é a explicação correta,
15:29
but wow, wouldn't it be exciting if quantum mechanics helps birds navigate?
277
929482
4544
mas não seria empolgante se a mecânica quântica ajudasse os pássaros a navegar?
15:35
Quantum biology is still in it infancy.
278
935069
2721
Biologia quântica ainda está em sua infância.
15:37
It's still speculative.
279
937814
3484
Ainda é especulativa.
15:41
But I believe it's built on solid science.
280
941742
3849
Mas eu acredito que ela é construída em ciência sólida.
15:45
I also think that in the coming decade or so,
281
945917
3809
Também acho que na próxima década
15:49
we're going to start to see that actually, it pervades life --
282
949750
4841
vamos começar a ver que, na verdade, ela permeia a vida
15:54
that life has evolved tricks that utilize the quantum world.
283
954615
4596
e que a vida desenvolveu truques que utiliza o mundo quântico.
16:00
Watch this space.
284
960026
1428
Veja a este espaço.
16:01
Thank you.
285
961478
1157
Obrigado.
16:02
(Applause)
286
962659
2202
(Aplausos)
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