How we're harnessing nature's hidden superpowers | Oded Shoseyov

Tradutor: Margarida Ferreira Revisora: Isabel Vaz Belchior

Two hundred years of modern science.

Duzentos anos de ciência moderna.

We have to admit

Temos que reconhecer

that our performance is not great.

que o nosso desempenho não é grande coisa.

The machines we build continue to suffer from mechanical failures.

As máquinas que construímos continuam a sofrer avarias mecânicas.

The houses we build do not survive severe earthquakes.

As casas que construímos não resistem a sismos fortes.

But we shouldn't be so critical of our scientists for a simple reason:

Mas não devemos ser muito críticos dos nossos cientistas

por uma simples razão:

they didn't have much time.

eles não tiveram muito tempo.

Two hundred years is not a lot of time,

Duzentos anos não é muito tempo,

while nature had three billion years

enquanto a Natureza teve três mil milhões de anos

to perfect some of the most amazing materials,

para aperfeiçoar alguns dos materiais mais espantosos,

that we wish we had in our possession.

que gostaríamos de ter na nossa posse.

Remember, these materials carry a quality assurance

Não se esqueçam de que estes materiais têm uma garantia de qualidade

of three billion years.

de três mil milhões de anos.

Take, for example, sequoia trees.

Vejam, por exemplo, as sequoias.

They carry hundreds of tons for hundreds of years

Transportam centenas de toneladas durante centenas de anos

in cold weather, in warm climates,

em tempo frio, em climas quentes,

UV light.

na luz ultravioleta.

Yet, if you look at the structure by high-resolution electron microscopy,

Mas, se olharem para a estrutura

a um microscópio eletrónico de alta resolução

and you ask yourself, what is it made of,

e se interrogarem, de que será feito.

surprisingly, it's made of sugar.

Surpreendentemente, é feito de açúcar.

Well, not exactly as we drink in our tea.

Bem, não exatamente o que bebemos no chá.

It's actually a nanofiber called nanocrystalline cellulose.

Na verdade, é uma nanofibra chamada celulose nanocristalina.

And this nanocrystalline cellulose is so strong, on a weight basis,

Esta celulose nanocristalina é muito forte,

no que se refere ao peso, é 10 vezes mais forte que o aço.

it's about 10 times stronger than steel.

Yet it's made of sugar.

No entanto, é feita de açúcar.

So scientists all over the world believe that nanocellulose

Os cientistas, de todo o mundo, acham que a nanocelulose

is going to be one of the most important materials for the entire industry.

vai ser um dos materiais mais importantes para todas as indústrias.

But here's the problem:

Mas há um problema:

say you want to buy a half a ton of nanocellulose

digamos que queremos comprar meia tonelada de nanocelulose

to build a boat or an airplane.

para construir um barco ou um avião.

Well, you can Google, you can eBay, you can even Alibaba.

Podemos ir ao Google, ao eBay, podemos até ir ao Alibaba.

You won't find it.

Não a encontramos.

Of course, you're going to find thousands of scientific papers --

Claro que vamos encontrar milhares de artigos científicos

great papers, where scientists are going to say this is a great material,

— artigos estupendos, em que os cientistas dizem que isto é um material ótimo,

there are lots of things we can do with it.

podemos fazer coisas ótimas com ele.

But no commercial source.

Mas não temos uma fonte comercial.

So we at the Hebrew University, together with our partners in Sweden,

Por isso, aqui na Universidade Hebraica,

em conjunto com os nossos parceiros na Suécia,

decided to focus on the development of an industrial-scale process

decidimos concentrarmo-nos

no desenvolvimento de um processo à escala industrial

to produce this nanocellulose.

para produzir esta nanocelulose.

And, of course, we didn't want to cut trees.

Claro, não queríamos cortar as árvores.

So we were looking for another source

Por isso, procurámos outra origem para esta matéria-prima.

of raw material,

and we found one -- in fact, the sludge of the paper industry.

e encontrámos uma — os desperdícios da indústria do papel.

The reason: there is a lot of it.

A razão: há uma montanha deles.

Europe alone produces 11 million tons

Só a Europa produz 11 milhões de toneladas por ano

of that material annually.

It's the equivalent of a mountain three kilometers high,

É o equivalente a uma montanha com três quilómetros de altura,

sitting on a soccer field.

assente num campo de futebol.

And we produce this mountain every year.

Produzimos uma montanha destas todos os anos.

So for everybody, it's an environmental problem,

Portanto, é um problema ecológico para toda a gente.

and for us, it's a gold mine.

Para nós, é uma mina de ouro.

So now, we are actually producing, on an industrial scale in Israel,

Agora estamos a produzir nanocelulose à escala industrial

em Israel e, muito em breve, na Suécia.

nanocellulose, and very soon, in Sweden.

We can do a lot of things with the material.

Podemos fazer imensas coisas com o material.

For example,

Por exemplo, demonstrámos que,

we have shown that by adding only a small percent of nanocellulose

adicionando apenas uma pequena percentagem de nanocelulose

into cotton fibers, the same as my shirt is made of,

às fibras de algodão, como as da minha camisa,

it increases its strength dramatically.

a sua força aumenta drasticamente.

So this can be used for making amazing things,

Portanto, isso pode ser usado para fazer coisas surpreendentes,

like super-fabrics for industrial and medical applications.

como supertecidos para aplicações industriais e médicas.

But this is not the only thing.

Mas isto não é a única coisa.

For example, self-standing, self-supporting structures,

Por exemplo, estruturas autónomas e autossuficientes,

like the shelters that you can see now,

como os abrigos que estão a ver,

actually are now showcasing in the Venice Biennale for Architecture.

que estão agora em exposição na Bienal de Arquitetura de Veneza.

Nature actually didn't stop its wonders

A Natureza não limitou as suas maravilhas

in the plant kingdom.

ao reino vegetal.

Think about insects.

Pensem nos insetos.

Cat fleas, for example,

As pulgas dos gatos, por exemplo,

have the ability to jump about a hundred times their height.

conseguem saltar a cerca de cem vezes a sua altura.

That's amazing.

É espantoso!

It's the equivalent of a person

É o equivalente a uma pessoa

standing in the middle of Liberty Island in New York,

estar no meio da Ilha da Liberdade, em Nova Iorque

and in a single jump,

e, num único salto,

going to the top of the Statue of Liberty.

chegar ao topo da estátua da Liberdade.

I'm sure everybody would like to do that.

Certamente que toda a gente gostaria de fazer isso.

So the question is:

Portanto, perguntamos:

How do cat fleas do it?

Como é que as pulgas dos gatos fazem isso?

It turns out, they make this wonderful material,

Acontece que elas fabricam um material espantoso

which is called resilin.

que se chama resilina.

In simple words, resilin, which is a protein,

Em palavras simples, a resilina, que é uma proteína,

is the most elastic rubber on Earth.

é a borracha mais elástica da Terra.

You can stretch it,

Podemos esticá-la,

you can squish it,

podemos comprimi-la,

and it doesn't lose almost any energy to the environment.

ela não perde quase nenhuma energia para o ambiente.

When you release it -- snap!

Quando a libertamos — snap!

It brings back all the energy.

recupera toda a energia.

So I'm sure everybody would like to have that material.

Tenho a certeza de que todos gostariam de ter este material.

But here's the problem:

Mas há um problema:

to catch cat fleas is difficult.

é difícil apanhar as pulgas dos gatos.

(Laughter)

(Risos)

Why? Because they are jumpy.

Porquê? Porque saltam muito.

(Laughter)

(Risos)

But now, it's actually enough to catch one.

Mas basta apanhar uma.

Now we can extract its DNA

Podemos extrair-lhe o ADN,

and read how cat fleas make the resilin,

ler como as pulgas dos gato fabricam a resilina,

and clone it into a less-jumpy organism like a plant.

e cloná-la num organismo menos saltador, como uma planta.

So that's exactly what we did.

Foi o que fizemos.

Now we have the ability to produce lots of resilin.

Agora podemos produzir imensa resilina.

Well, my team decided to do something really cool at the university.

A minha equipa decidiu fazer uma coisa gira na universidade.

They decided to combine

Decidiram combinar

the strongest material produced by the plant kingdom

o material mais forte produzido pelo reino vegetal

with the most elastic material produced by the insect kingdom --

com o material mais elástico produzido pelo reino animal

nanocellulose with resilin.

— a nanocelulose com a resilina.

And the result is amazing.

O resultado é fantástico.

This material, in fact, is tough, elastic and transparent.

Este material é rijo, elástico e transparente.

So there are lots of things that can be done with this material.

Portanto, há montes de coisas que podemos fazer com este material.

For example, next-generation sport shoes,

Por exemplo, os sapatos desportivos da próxima geração,

so we can jump higher, run faster.

para podermos saltar mais alto, correr mais depressa.

And even touch screens for computers and smartphones,

Até os ecrãs tácteis para computadores e smartphones

that won't break.

que não se quebrarão.

Well, the problem is, we continue to implant

Temos um problema: continuamos a implantar

synthetic implants in our body,

implantes sintéticos no nosso corpo,

which we glue and screw into our body.

que colamos e aparafusamos no corpo.

And I'm going to say that this is not a good idea.

Vou dizer que não é uma boa ideia.

Why? Because they fail.

Porquê? Porque eles têm falhas.

This synthetic material fails,

Estes materiais sintéticos têm falhas,

just like this plastic fork,

tal como este garfo de plástico

that is not strong enough for its performance.

que não é suficientemente forte para o seu desempenho.

But sometimes they are too strong,

Por vezes, são demasiado fortes

and therefore their mechanical properties do not really fit

e, portanto, as suas propriedades mecânicas não se adequam

their surrounding tissues.

aos tecidos que os rodeiam.

But in fact, the reason is much more fundamental.

Mas a verdade ainda é mais fundamental.

The reason is that in nature,

A razão é que, na Natureza,

there is no one there

não há ninguém

that actually takes my head and screws it onto my neck,

que agarre na minha cabeça e a aparafuse ao meu pescoço

or takes my skin and glues it onto my body.

ou agarre na minha pele e a cole ao meu corpo.

In nature, everything is self-assembled.

Na Natureza, todas as coisas se organizam autonomamente.

So every living cell,

Por isso, todas as células vivas,

whether coming from a plant, insect or human being,

quer provenham de uma planta, de um inseto ou de um ser humano,

has a DNA that encodes for nanobio building blocks.

têm um ADN que codifica os blocos de construção nanobiológicos.

Many times they are proteins.

Muitas vezes, são proteínas.

Other times, they are enzymes that make other materials,

Outras vezes, são enzimas que fabricam outros materiais,

like polysaccharides, fatty acids.

como os polissacarídeos, os ácidos gordos,

And the common feature about all these materials

E a característica comum a todos estes materiais

is that they need no one.

é que não precisam de ninguém.

They recognize each other and self-assemble

Reconhecem-se uns aos outros e auto-organizam-se

into structures -- scaffolds on which cells are proliferating

em estruturas — esqueletos nos quais proliferam células

to give tissues.

para produzir tecidos,

They develop into organs, and together bring life.

que se desenvolvem em órgãos e, em conjunto, criam vida.

So we at the Hebrew University, about 10 years ago, decided to focus

Por isso, na Universidade Hebraica, há 10 anos, decidimos concentrar-nos

on probably the most important biomaterial for humans,

no material biológico que, provavelmente, é o mais importante para os seres humanos,

which is collagen.

ou seja, o colagénio.

Why collagen?

Porquê o colagénio?

Because collagen accounts for about 25 percent of our dry weight.

Porque o colagénio é responsável por cerca de 25% do nosso peso seco.

We have nothing more than collagen, other than water, in our body.

Só temos colagénio, para além da água, no nosso corpo.

So I always like to say,

Por isso, gosto sempre de dizer

anyone who is in the replacement parts of human beings

que, quem estiver na substituição de partes dos seres humanos

would like to have collagen.

gostaria de ter colagénio.

Admittedly, before we started our project,

Sabíamos, antes de iniciar o nosso projeto,

there were already more than 1,000 medical implants

que já havia mais de 1000 implantes médicos

made of collagen.

feitos de colagénio.

You know, simple things like dermal fillers to reduce wrinkles,

Coisas simples, como o preenchimento cutâneo para reduzir as rugas,

augment lips,

o aumento dos lábios,

and other, more sophisticated medical implants, like heart valves.

e outros implantes médicos, mais sofisticados,

como as válvulas do coração.

So where is the problem?

Então, qual é o problema?

O problema está na origem.

Well, the problem is the source.

The source of all that collagen

A origem de todo este colagénio

is actually coming from dead bodies:

é proveniente de cadáveres;

dead pigs, dead cows

porcos mortos, vacas mortas

and even human cadavers.

e até cadáveres humanos.

So safety is a big issue.

Portanto, a segurança é um grande problema.

But it's not the only one.

Mas não é a única coisa.

Also, the quality.

É também a qualidade.

Now here, I have a personal interest.

Ora bem, aqui tenho um interesse pessoal.

This is my father, Zvi, in our winery in Israel.

Este é o meu pai, Zvi, na nossa adega, em Israel.

A heart valve, very similar to the one that I showed you before,

Há sete anos, recebeu um implante de uma válvula de coração,

seven years ago, was implanted in his body.

muito semelhante à que vos mostrei há bocado.

Now, the scientific literature says that these heart valves start to fail

A literatura científica diz que estas válvulas começam a falhar

10 years after the operation.

10 anos depois da operação.

No wonder:

Não admira,

they are made from old, used tissues,

são feitas de tecidos velhos, usados,

just like this wall made of bricks that is falling apart.

como esta parede feita de tijolos que está a desmoronar-se.

Yeah, of course, I can take those bricks and build a new wall.

Claro que posso agarrar nestes tijolos e construir uma parede nova.

But it's not going to be the same.

Mas não vai ser a mesma coisa.

So the US Food and Drug Administration

Por isso a Food and Drug Administration norte-americana

made a notice already in 2007,

publicou um anúncio, em 2007,

asking the companies to start to look for better alternatives.

pedindo às empresas para começarem a procurar alternativas melhores.

So that's exactly what we did.

Foi o que fizemos.

We decided to clone all the five human genes responsible

Decidimos clonar os cinco genes humanos

for making type I collagen in humans

responsáveis pelo fabrico do colagénio tipo I nos seres humanos

into a transgenic tobacco plant.

numa planta de tabaco transgénica.

So now, the plant has the ability to make human collagen brand new,

A planta ficou com a capacidade de fazer colagénio humano,

novinho em folha, sem ter sido tocado.

untouched.

This is amazing.

É sensacional.

Actually, it's happening now.

Está a acontecer neste momento.

Today in Israel, we grow it in 25,000 square meters of greenhouses

Hoje, em Israel, cultivamo-la em dois hectares e meio de estufas

por todo o país.

all over the country.

The farmers receive small plantlets of tobacco.

Os agricultores recebem pequenos pés de tabaco.

It looks exactly like regular tobacco,

Parece-se exatamente com o tabaco vulgar,

except that they have five human genes.

com a única diferença de que têm cinco genes humanos.

They're responsible for making type I collagen.

São responsáveis por criar colagénio Tipo I.

We grow them for about 50 to 70 days,

Ao fim de 50 a 70 dias

we harvest the leaves,

colhemos as folhas,

and then the leaves are transported by cooling trucks to the factory.

que depois são transportadas em camiões frigoríficos para a fábrica.

There, the process of extracting the collagen starts.

Aí, começa o processo de extrair o colagénio.

Now, if you ever made a pesto -- essentially, the same thing.

Se já fizeram um "pesto", é essencialmente a mesma coisa.

(Laughter)

(Risos)

You crush the leaves, you get the juice that contains the collagen.

Esmagamos as folhas, obtemos o sumo que contém o colagénio.

We concentrate the protein,

Concentramos a proteína,

transfer the protein to clean rooms for the final purification,

transferimos a proteína para salas limpas para a purificação final

and the end result is a collagen identical to what we have in our body --

e o resultado é um colagénio idêntico ao que temos no corpo

untouched, brand new

— sem ser tocado, novinho em folha

and from which we make different medical implants:

e a partir do qual fabricamos diversos implantes médicos,

bone void fillers, for example,

para encher buracos nos ossos, por exemplo,

for severe bone fractures, spinal fusion.

para fraturas graves de ossos, para fusão espinhal.

And more recently, even,

Mais recentemente,

we've been able to launch into the market here in Europe

lançámos no mercado, aqui na Europa,

a flowable gel that is used for diabetic foot ulcers,

um gel fluido que se usa nas úlceras dos pés dos diabéticos,

that is now approved for use in the clinic.

que já está aprovado para uso em clínicas.

This is not science fiction.

Isto não é ficção científica.

This is happening now.

Isto está a acontecer agora.

We are using plants to make medical implants

Estamos a usar plantas para fazer implantes médicos

for replacement parts for human beings.

para substituir partes dos seres humanos.

In fact, more recently, we've been able to make collagen fibers

Na verdade, mais recentemente, conseguimos fabricar fibras de colagénio

which are six times stronger than the Achilles tendon.

que são seis vezes mais fortes do que o tendão de Aquiles.

That's amazing.

É espantoso.

Together with our partners from Ireland,

Juntamente com os nossos parceiros da Irlanda,

we thought about the next thing:

pensámos na coisa seguinte:

adding resilin to those fibers.

adicionar resilina a essas fibras.

By doing that,

Ao fazê-lo,

we've been able to make a superfiber

conseguimos criar uma superfibra

which is about 380 percent tougher,

que é cerca de 380% mais forte,

and 300 percent more elastic.

e 300% mais elástica.

So oddly enough, in the future,

Estranhamente, no futuro,

when a patient is transplanted with artificial tendons or ligaments

quando se faz um transplante num doente com tendões ou ligamentos artificiais

made from these fibers,

feitos a partir destas fibras,

we'll have better performance after the surgery

teremos um melhor desempenho depois da cirurgia

than we had before the injury.

do que tínhamos antes do acidente.

So what's for the future?

E então o futuro?

In the future, we believe we'll be able to make

No futuro, cremos ser capazes de fazer

many nanobio building blocks that nature provided for us --

muitos blocos de construção nanobiológicos que a Natureza nos proporcionou

collagen, nanocellulose, resilin and many more.

— colagénio, nanocelulose, resilina e muitos mais.

And that will enable us to make better machines perform better,

Isso permitir-nos-á ter máquinas melhores com um desempenho melhor,

even the heart.

até mesmo o coração.

Now, this heart is not going to be the same

Mas esse coração não vai ser o mesmo

as we can get from a donor.

que o que obtemos de um doador.

It will be better.

Será melhor.

It actually will perform better

Terá um desempenho melhor

and will last longer.

e durará mais tempo.

My friend Zion Suliman once told me

O meu amigo Zion Suliman disse-me uma vez

a smart sentence.

uma frase sábia:

He said, "If you want a new idea,

"Se quiseres uma ideia nova,

you should open an old book."

"tens que abrir um livro antigo".

And I'm going to say that the book was written.

E eu vou dizer que esse livro já foi escrito.

It was written over three billion years

Foi escrito há mais de três mil milhões de anos de evolução.

of evolution.

And the text is the DNA of life.

E o texto é o ADN da vida.

All we have to do

A única coisa que temos que fazer

is read this text,

é ler esse texto,

embrace nature's gift to us

aproveitar os presentes que a Natureza nos deu

and start our progress from here.

e começar o nosso progresso a partir daí.

Thank you.

Obrigado.

(Applause)

(Aplausos)