0:00:00.913,0:00:04.016
Al crecer en Wisconsin,[br]pasé mucho tiempo al aire libre.

0:00:04.040,0:00:07.087
En la primavera, sentía[br]el aroma encantador de las lilas.

0:00:07.506,0:00:10.505
En el verano, adoraba ver[br]el brillo eléctrico de las luciérnagas

0:00:10.535,0:00:12.449
en las noches húmedas y calurosas.

0:00:12.553,0:00:16.029
En el otoño, los pantanos refulgían[br]con el rojo de los arándanos.

0:00:16.776,0:00:21.133
Hasta el invierno tenía sus encantos,[br]con los ramilletes navideños de los pinos.

0:00:21.173,0:00:24.699
Para mí, la naturaleza siempre ha sido[br]una fuente de asombro e inspiración.

0:00:25.292,0:00:28.277
Cuando estudié química[br]en la universidad, unos años después,

0:00:28.297,0:00:31.541
llegué a comprender mejor los detalles[br]moleculares del mundo natural.

0:00:31.581,0:00:35.321
Todo lo que acabo de mencionar,[br]desde el aroma de las lilas y los pinos

0:00:35.351,0:00:38.731
hasta el rojo intenso de los arándanos[br]y el brillo de las luciérnagas,

0:00:38.741,0:00:40.409
tiene al menos un aspecto en común:

0:00:40.482,0:00:42.615
son creación de las enzimas.

0:00:43.180,0:00:46.200
Como conté, crecí en Wisconsin,[br]y obviamente me gusta el queso

0:00:46.354,0:00:47.858
y los Green Bay Packers.

0:00:48.093,0:00:50.061
Pero hablemos ahora del queso.

0:00:50.085,0:00:51.712
Durante los últimos 7000 años,

0:00:51.736,0:00:54.014
las personas han extraído[br]una mezcla de enzimas

0:00:54.038,0:00:57.730
del estómago de vacas, ovejas y cabras[br]y la han agregado a la leche.

0:00:57.752,0:01:01.141
Esto hace que la leche cuaje,[br]que es parte de la elaboración de quesos.

0:01:01.225,0:01:03.855
La enzima clave en esta mezcla[br]se denomina "quimosina".

0:01:03.879,0:01:05.554
Quiero mostrarles cómo funciona.

0:01:05.728,0:01:09.846
Aquí tengo dos tubos,[br]y voy a agregar quimosina a uno de ellos.

0:01:09.880,0:01:11.147
Un momento por favor.

0:01:11.744,0:01:15.206
Mi hijo Anthony, que tiene ocho años,

0:01:15.230,0:01:18.508
tenía ganas de ayudarme a armar[br]la demostración para esta charla TED.

0:01:18.532,0:01:22.652
Estábamos en la cocina[br]cortando rebanadas de ananá,

0:01:22.676,0:01:26.470
extrayendo las enzimas de las papas rojas

0:01:26.500,0:01:28.943
y haciendo todo tipo[br]de demostraciones en la cocina.

0:01:28.950,0:01:32.420
Al final, nos pareció que la demostración[br]de la quimosina quedó muy bien.

0:01:32.420,0:01:37.306
Entonces, lo que vemos aquí[br]es cómo la quimosina nada en la leche

0:01:37.553,0:01:40.642
y se adhiere a una proteína[br]llamada "caseína".

0:01:40.696,0:01:44.874
Lo que hace entonces es cortar la caseína,[br]como si fuera una tijera molecular.

0:01:45.102,0:01:49.021
Este corte provoca el cuajado de la leche.

0:01:49.165,0:01:51.815
Aquí estamos en la cocina[br]trabajando en esto.

0:01:52.332,0:01:53.336
Bien.

0:01:53.390,0:01:55.664
Ahora agitaré los tubos,

0:01:56.070,0:01:59.337
los pondré a un costado[br]y los dejaré reposar un minuto.

0:01:59.681,0:02:00.751
Bien.

0:02:03.506,0:02:05.085
Si el ADN es el plano de la vida,

0:02:05.109,0:02:07.985
las enzimas son los obreros[br]que ejecutan las instrucciones.

0:02:08.009,0:02:10.055
Una enzima es una proteína,[br]un catalizador:

0:02:10.079,0:02:12.898
acelera una reacción química,

0:02:12.922,0:02:16.398
así como esta quimosina[br]acelera el cuajado de la leche.

0:02:16.914,0:02:18.549
Pero no solamente fabrica queso.

0:02:18.559,0:02:22.010
Si bien las enzimas cumplen un rol[br]esencial en los alimentos que comemos,

0:02:22.034,0:02:25.448
también participan en procesos[br]como la salud de los niños

0:02:25.502,0:02:28.982
y pueden ayudar a combatir[br]los problemas ambientales actuales.

0:02:29.720,0:02:32.883
Los aminoácidos son los elementos[br]más importantes de las enzimas.

0:02:33.482,0:02:35.054
Existen 20 aminoácidos comunes,

0:02:35.078,0:02:38.435
y usualmente se los designa[br]con una abreviatura de una sola letra.

0:02:38.459,0:02:40.887
Así que tenemos[br]un abecedario de aminoácidos.

0:02:41.066,0:02:43.830
En una enzima, los aminoácidos[br]se ubican uno tras otro,

0:02:43.850,0:02:45.239
como las perlas de un collar.

0:02:45.263,0:02:49.545
La identidad del aminoácido[br]se determina según las letras del collar

0:02:49.599,0:02:51.819
y el orden en que aparecen.

0:02:51.843,0:02:54.368
Eso determina las características[br]únicas de una enzima

0:02:54.378,0:02:55.808
y la diferencian de las demás.

0:02:55.950,0:03:00.826
Esta cadena de aminoácidos se pliega[br]y forma una estructura de orden superior.

0:03:00.872,0:03:04.182
Si pudiésemos observar[br]la quimosina a nivel molecular,

0:03:04.214,0:03:07.218
que es la enzima de este experimento,[br]veríamos que luce así.

0:03:07.229,0:03:10.910
Pueden ver todas estas hebras,[br]bucles, hélices, nudos y giros.

0:03:10.944,0:03:14.172
Tiene que tener exactamente[br]esta estructura para funcionar bien.

0:03:15.038,0:03:17.768
Hoy día, podemos crear[br]enzimas en los microbios,

0:03:17.792,0:03:20.627
por ejemplo, en una bacteria[br]o en la levadura.

0:03:20.982,0:03:23.411
Para esto necesitamos una parte de ADN

0:03:23.435,0:03:25.800
con el código de la enzima[br]que nos interesa.

0:03:25.824,0:03:27.387
La insertamos en el microbio

0:03:27.411,0:03:30.831
y dejamos que el microbio[br]use sus propios mecanismos y recursos

0:03:30.895,0:03:32.939
para producir la enzima que queremos.

0:03:33.053,0:03:36.220
Para extraer quimosina,[br]no necesitaríamos un ternero hoy en día.

0:03:36.244,0:03:38.302
Podríamos obtenerla[br]a partir de un microbio.

0:03:38.312,0:03:40.125
Más interesante aún: podemos manipular

0:03:40.145,0:03:42.301
secuencias de ADN[br]completamente personalizadas

0:03:42.311,0:03:45.638
y crear cualquier enzima que queramos,[br]que no existan en la naturaleza.

0:03:45.756,0:03:47.608
Para mí, la parte más divertida

0:03:47.632,0:03:50.283
es intentar diseñar[br]una enzima que tenga nuevos usos,

0:03:50.307,0:03:52.617
con tan solo ordenar los átomos.

0:03:53.450,0:03:57.570
Tomar enzimas de la naturaleza[br]y experimentar con esos aminoácidos,

0:03:57.594,0:04:01.026
acomodando esas letras,[br]agregando algunas, quitando otras,

0:04:01.055,0:04:03.140
quizá reorganizándolas un poco,

0:04:03.164,0:04:08.165
es similar a tomar un libro y editar[br]unos cuantos capítulos o cambiar el final.

0:04:08.720,0:04:12.906
En 2018, el premio Nobel de química[br]se otorgó a quien desarrolló este método,

0:04:12.935,0:04:15.030
que se conoce como "evolución dirigida".

0:04:15.966,0:04:19.799
Actualmente, podemos potenciar[br]la capacidad de la evolución dirigida

0:04:19.823,0:04:22.084
para diseñar enzimas[br]con fines específicos,

0:04:22.124,0:04:26.887
por ejemplo, enzimas[br]que puedan aplicarse en nuevas áreas,

0:04:26.911,0:04:28.069
como la lavandería.

0:04:28.093,0:04:32.222
Así como las enzimas en su organismo[br]los ayudan a descomponer lo que comen,

0:04:32.260,0:04:33.856
las enzimas en su jabón de lavado

0:04:33.880,0:04:37.109
los ayudan a descomponer[br]las manchas de la ropa.

0:04:37.515,0:04:41.605
Resulta que alrededor del 90 %[br]de la energía que requiere un lavado

0:04:41.620,0:04:43.090
es por calentar el agua.

0:04:43.165,0:04:44.571
Y es así por una buena razón:

0:04:44.585,0:04:46.691
el agua más caliente[br]ayuda a limpiar la ropa.

0:04:46.721,0:04:49.188
Pero ¿y si pudiéramos lavar[br]la ropa con agua fría?

0:04:49.262,0:04:52.338
Ciertamente ahorrarían[br]algo de dinero y, además,

0:04:52.351,0:04:54.967
según cálculos realizados[br]por Procter & Gamble,

0:04:54.994,0:04:58.421
si en todos los hogares de EE. UU.[br]se usara agua fría para lavar la ropa,

0:04:58.525,0:05:03.730
nos ahorraríamos emisiones[br]de 32 toneladas de CO2 por año.

0:05:03.894,0:05:05.077
Es un montón,

0:05:05.091,0:05:09.126
casi lo mismo que el dióxido de carbono[br]emitido por 6,3 millones de vehículos.

0:05:09.640,0:05:13.336
Entonces, ¿cómo podríamos diseñar enzimas[br]que diesen lugar a estos cambios?

0:05:13.362,0:05:16.123
Las enzimas no evolucionaron[br]para lavar la ropa sucia,

0:05:16.147,0:05:17.937
mucho menos en agua fría.

0:05:18.192,0:05:21.491
Pero podemos encontrar[br]en la naturaleza un punto de partida:

0:05:21.501,0:05:23.982
dar con una enzima[br]que presente alguna funcionalidad,

0:05:24.006,0:05:25.467
arcilla con la que comenzar.

0:05:25.711,0:05:28.807
Aquí en la pantalla vemos[br]un ejemplo de ese tipo de enzimas.

0:05:28.831,0:05:31.688
Podemos comenzar a experimentar[br]con los aminoácidos

0:05:31.712,0:05:35.209
agregando algunas letras,[br]quitando otras, reacomodándolas.

0:05:35.364,0:05:38.344
Y al hacer esto podemos generar[br]miles de enzimas.

0:05:38.458,0:05:40.406
Podemos tomar estas enzimas

0:05:40.990,0:05:43.776
y ponerlas a prueba en placas como esta.

0:05:44.339,0:05:48.810
Esta placa en mis manos[br]contiene 96 pocillos,

0:05:48.879,0:05:52.966
y en cada uno hay[br]una muestra de tela con manchas.

0:05:52.990,0:05:55.915
Podemos medir la eficacia[br]con la que cada una de estas enzimas

0:05:55.925,0:06:00.044
remueve las manchas de las telas,[br]y ver así cuán bien funcionan.

0:06:00.084,0:06:01.807
Podemos hacer esto con la robótica,

0:06:01.831,0:06:04.175
como verán en pantalla[br]dentro de un segundo.

0:06:07.427,0:06:09.744
Entonces, al hacer esto,

0:06:09.768,0:06:13.440
resulta que algunas enzimas están[br]dentro del rango de las enzimas básicas.

0:06:13.458,0:06:15.149
Nada peculiar en ello.

0:06:15.173,0:06:17.561
Algunas no son buenas,[br]y nos deshacemos de ellas.

0:06:17.585,0:06:18.910
Otras sí son buenas.

0:06:18.934,0:06:21.569
Esas enzimas mejoradas[br]son nuestra versión 1.0

0:06:21.593,0:06:24.013
y las que queremos desarrollar.

0:06:24.037,0:06:26.043
Podemos repetir este ciclo una y otra vez.

0:06:26.157,0:06:29.936
La repetición de este ciclo[br]nos permite dar con nuevas enzimas

0:06:29.960,0:06:31.782
que puedan hacer lo que queremos.

0:06:31.806,0:06:34.730
Tras varios de estos ciclos,[br]encontramos algo nuevo.

0:06:34.762,0:06:37.992
Así que hoy pueden ir al supermercado[br]y comprar un jabón de lavado

0:06:38.016,0:06:42.383
que les permita lavar[br]con agua fría gracias a estas enzimas.

0:06:42.567,0:06:44.867
Quiero mostrarles[br]cómo funciona esta enzima.

0:06:45.061,0:06:50.221
Tengo otros dos tubos aquí,[br]y ambos tienen leche.

0:06:50.518,0:06:51.669
Permítanme mostrarles:

0:06:51.693,0:06:55.920
A uno le agregaré esta enzima[br]y al otro le agregaré agua.

0:06:56.367,0:06:59.369
Será el grupo de control,[br]así que nada cambiará en ese tubo.

0:06:59.395,0:07:02.617
Quizá les parezca curioso[br]que haga esto con leche.

0:07:02.641,0:07:07.183
Pero la razón es que la leche[br]tiene muchas proteínas,

0:07:07.220,0:07:10.939
y es sencillo ver cómo trabajan[br]las enzimas en una solución proteica

0:07:10.963,0:07:13.601
ya que es una experta[br]en descomponer proteínas.

0:07:13.625,0:07:14.775
Tiene esa función.

0:07:15.133,0:07:16.993
Déjenme poner esto aquí.

0:07:18.323,0:07:22.307
Como mencioné, es experta[br]en descomponer proteínas

0:07:22.331,0:07:26.243
y pueden extrapolar[br]lo que hace en la leche

0:07:26.267,0:07:27.963
a lo que haría en su lavarropas.

0:07:27.997,0:07:31.286
Podemos visualizar[br]de esta manera lo que ocurriría.

0:07:31.310,0:07:33.044
Bien, estos dos están listos.

0:07:34.081,0:07:38.168
Voy a agitar también estos dos.

0:07:43.017,0:07:46.787
Los pondremos aquí[br]junto a las muestras de quimosina

0:07:46.811,0:07:48.932
y regresaré a ellos al final de la charla.

0:07:51.152,0:07:54.085
¿Qué es lo que se avecina[br]en el futuro del diseño de enzimas?

0:07:54.109,0:07:55.519
Ciertamente, será más rápido.

0:07:55.533,0:07:57.784
Existen enfoques nuevos[br]para desarrollar enzimas

0:07:57.798,0:08:01.172
que permiten a los investigadores[br]analizar muchas más muestras.

0:08:01.728,0:08:05.724
Además de manipular las enzimas naturales,[br]que es lo que he estado mostrando,

0:08:05.744,0:08:08.858
hoy algunos investigadores[br]intentan diseñar enzimas desde cero

0:08:08.942,0:08:12.682
usando el aprendizaje automático,[br]un enfoque de la inteligencia artificial,

0:08:12.706,0:08:14.604
para enriquecer sus diseños de enzimas.

0:08:14.688,0:08:18.791
Otros agregan a la mezcla[br]aminoácidos artificiales.

0:08:18.815,0:08:22.650
Mencionamos los 20 aminoácidos básicos[br]de la naturaleza hace un momento.

0:08:22.661,0:08:25.800
Ellos agregan aminoácidos artificiales[br]para crear enzimas distintas

0:08:25.820,0:08:28.050
a las que podrían encontrarse[br]en la naturaleza.

0:08:28.074,0:08:29.855
Es un área interesante.

0:08:30.211,0:08:34.758
¿Cómo nos afectará[br]en el futuro el diseño de enzimas?

0:08:34.872,0:08:39.072
Pues bien, quiero centrarme en dos áreas:[br]la salud humana y el medioambiente.

0:08:40.142,0:08:41.563
Algunas farmacéuticas

0:08:41.587,0:08:44.933
tienen ahora equipos[br]que se dedican a diseñar enzimas

0:08:44.957,0:08:48.825
para crear fármacos con mayor eficiencia[br]y con menos catalizadores tóxicos.

0:08:48.849,0:08:50.445
Por ejemplo, Januvia,

0:08:50.469,0:08:52.617
un medicamento[br]para tratar la diabetes tipo 2,

0:08:52.627,0:08:54.406
está parcialmente creado con enzimas.

0:08:54.426,0:08:57.730
Los fármacos creados con enzimas[br]seguramente aumentarán en el futuro.

0:08:58.536,0:09:00.484
En otra área, existen ciertos trastornos

0:09:00.498,0:09:03.707
en los que una única enzima[br]no funciona bien en el organismo.

0:09:03.731,0:09:07.823
Un ejemplo es la llamada "fenilcetonuria",[br]o PKU, por sus siglas en inglés.

0:09:08.180,0:09:12.303
La gente con PKU no puede metabolizar[br]o digerir apropiadamente la fenilalanina,

0:09:12.327,0:09:15.851
uno de los 20 aminoácidos básicos[br]que ya he mencionado.

0:09:15.985,0:09:19.732
La consecuencia de ingerir fenilalanina[br]para las personas con PKU

0:09:19.826,0:09:24.357
es que se arriesgan a desarrollar[br]discapacidades intelectuales permanentes.

0:09:24.381,0:09:26.228
Es una enfermedad aterradora.

0:09:26.252,0:09:27.997
Ahora bien, quienes tengan hijos...

0:09:28.070,0:09:30.617
¿Cuántos padres hay aquí?

0:09:30.641,0:09:31.689
Muchos.

0:09:31.713,0:09:33.663
Puede que estén familiarizados con la PKU

0:09:33.703,0:09:38.553
pues en EE. UU. a todos los niños[br]debe hacérseles una prueba de PKU.

0:09:38.577,0:09:42.301
Recuerdo cuando a mi hijo Anthony le[br]pincharon el talón para hacerle la prueba.

0:09:42.639,0:09:45.219
El gran desafío aquí es qué comer.

0:09:45.243,0:09:48.633
Hay fenilalanina en tantos alimentos[br]que es muy difícil evitarla.

0:09:48.667,0:09:51.962
Anthony es alérgico a los frutos secos[br]y creí que eso era un problema,

0:09:51.982,0:09:53.912
pero la PKU está a otro nivel.

0:09:54.066,0:09:57.457
Sin embargo, las nuevas enzimas[br]podrían permitir a los pacientes de PKU

0:09:57.477,0:09:59.141
comer lo que quieran.

0:09:59.165,0:10:03.355
Recientemente, la FDA aprobó[br]una enzima diseñada para tratar la PKU.

0:10:03.379,0:10:05.430
Es una muy buena noticia[br]para los pacientes

0:10:05.440,0:10:08.742
y también para el campo de la terapia[br]de reemplazo enzimático,

0:10:08.753,0:10:12.315
pues existen otros casos[br]en que esto podría aplicarse también.

0:10:14.726,0:10:16.544
Eso con relación a la salud.

0:10:16.568,0:10:18.806
Ahora hablemos sobre el medioambiente.

0:10:19.155,0:10:21.845
Cuando leí sobre[br]"la isla de la basura" en el Pacífico,

0:10:21.869,0:10:27.367
que es una enorme isla de plástico[br]en algún lugar entre California y Hawái,

0:10:27.434,0:10:30.682
y sobre los microplásticos[br]prácticamente en todo el mundo,

0:10:30.706,0:10:31.712
me alarmé.

0:10:31.746,0:10:33.832
Los plásticos no van a desaparecer.

0:10:33.862,0:10:36.324
Y las enzimas pueden ayudarnos[br]en esta área también.

0:10:36.361,0:10:38.263
Recientemente, se descubrieron bacterias

0:10:38.290,0:10:40.637
que producen enzimas[br]capaces de degradar plástico.

0:10:40.667,0:10:44.162
Ya hay estudios para diseñar[br]versiones mejoradas de estas enzimas.

0:10:44.585,0:10:45.643
Al mismo tiempo,

0:10:45.683,0:10:48.203
se han optimizado nuevas enzimas

0:10:48.303,0:10:52.118
para crear plásticos biodegradables[br]que no deriven del petróleo.

0:10:53.171,0:10:56.845
Las enzimas también pueden capturar[br]los gases de efecto invernadero,

0:10:56.869,0:11:00.512
como dióxido de carbono,[br]metano y óxido nitroso.

0:11:00.536,0:11:02.948
No cabe duda de que se trata[br]de grandes desafíos,

0:11:02.972,0:11:04.815
y ninguno de ellos es sencillo.

0:11:04.839,0:11:08.990
Pero la habilidad de potenciar las enzimas[br]puede ayudarnos con esto en el futuro,

0:11:09.014,0:11:11.180
por eso creo que es [br]otra área a investigar.

0:11:11.334,0:11:12.871
Ahora retomaré la demostración.

0:11:12.885,0:11:14.455
Esta parte es divertida.

0:11:14.525,0:11:18.528
Empezamos con las muestras de quimosina.

0:11:19.863,0:11:21.593
Déjenme acomodar esto.

0:11:21.617,0:11:24.842
Pueden ver que esta muestra[br]es una de las que obtuvo agua,

0:11:24.862,0:11:26.879
así que no debería pasar[br]nada con la leche.

0:11:26.889,0:11:28.900
Esta muestra obtuvo quimosina.

0:11:29.014,0:11:31.511
Pueden ver que esta parte[br]se aclaró totalmente.

0:11:31.665,0:11:35.870
Esta parte cuajada es el queso:[br]acabamos de hacer queso en unos minutos.

0:11:36.161,0:11:40.264
Hemos estado produciendo esta reacción[br]durante miles y miles de años.

0:11:40.688,0:11:43.851
Quizá haga esta demostración[br]para el "día de niños en el trabajo",

0:11:43.875,0:11:46.507
aunque pueden ser[br]un público difícil, así que veremos.

0:11:47.030,0:11:50.339
También quiero que veamos esto.

0:11:50.363,0:11:54.323
Se trata de la enzima usada[br]en el lavado de ropa.

0:11:54.347,0:11:57.295
Pueden ver que es diferente[br]a la que se le agregó agua.

0:11:57.339,0:11:59.005
Parece ser más clara,

0:11:59.015,0:12:02.198
y es exactamente así como queremos[br]que sea la enzima para el lavado,

0:12:02.218,0:12:07.121
porque es necesario tener una enzima[br]que pueda devorar las proteínas,

0:12:07.141,0:12:09.897
pues tendrán manchas[br]de diferentes proteínas en su ropa,

0:12:09.921,0:12:12.224
como leche chocolatada o manchas de pasto.

0:12:12.234,0:12:14.922
Y esto ayudará a limpiarlas.

0:12:15.196,0:12:18.769
También les permitirá[br]lavar la ropa con agua fría,

0:12:18.919,0:12:21.511
reducir la huella de carbono[br]y ahorrar algo de dinero.

0:12:24.713,0:12:26.278
Hemos avanzado bastante,

0:12:26.299,0:12:30.259
si consideramos el recorrido[br]de 7000 años de las enzimas

0:12:30.290,0:12:33.120
en la creación de quesos[br]hasta el diseño de enzimas actual.

0:12:33.689,0:12:35.734
Nos encontramos[br]en una encrucijada creativa,

0:12:35.744,0:12:39.066
y con las enzimas podemos editar[br]lo que la naturaleza dispuso,

0:12:39.880,0:12:42.593
o escribir nuestras propias historias[br]con los aminoácidos.

0:12:42.880,0:12:45.931
La próxima vez que estén al aire libre,[br]durante una noche húmeda,

0:12:46.065,0:12:49.008
y vean una luciérnaga,[br]espero que se acuerden de las enzimas.

0:12:49.050,0:12:51.533
Ahora mismo están actuando[br]para nuestro beneficio.

0:12:51.557,0:12:53.160
Y al diseñarlas,

0:12:53.184,0:12:55.614
podrían realizar tareas[br]más increíbles en el futuro.

0:12:55.638,0:12:56.889
Gracias.

0:12:56.913,0:12:58.944
(Aplausos)