Gustaríame que vos preguntásedes
que sentides ao escoitar as palabras "química orgánica"
Que se vos vén á cabeza?
Case tódalas universidades ofrecen un curso
que se titula Química Orgánica,
unha dura e pesada introdución á materia,
unha avalancha de contidos que afoga aos estudantes
e nos que hai que ser un ás para converterse en médico ou dentista
ou veterinario.
Por iso moitos estudantes ven así esta ciencia:
como un atranco no camiño,
e témena e ódiana
e considérana un curso "peneira".
Que cruel que unha materia lle faga iso á xente nova,
que os peneire.
E hai moito que esta percepción se estendeu alén dos campus.
Esas dúas palabras causan angustia universal.
Acontece que eu adoro esta ciencia,
e considero que a situación na que a puxemos
é imperdoable.
Non é bo para a ciencia e non é bo para a sociedade,
e penso que non ten por que ser así.
Non quero dicir que ese curso debería ser máis doado. Non tal.
Pero a nosa percepción desas dúas palabras
non debera depender da experiencia de estudantes de medicina
que sinceramente pasan por unha etapa anguriosa das súas vidas.
Así que hoxe estou aquí porque penso
que ter coñecementos básicos de química orgánica é moi útil,
e penso que se poden facer accesibles para todo o mundo,
e hoxe gustaríame demostrárvolo.
Permitídesme que o intente?
Audiencia: Si!
Jakob Magolan: De acordo, imos aló.
(Risas)
Este é un deses carísimos autoinxectores Epipens.
Contén un fármaco chamado epinefrina.
A epinefrina pode reiniciar os latexos do meu corazón
ou deter unha reacción alérxica mortal.
Abonda cunha inxección disto xusto aquí.
Sería como darlle ao interruptor
da maquinaria corporal de loita ou fuxida.
Subirían o ritmo cardíaco e a tensión para que o sangue chegase aos músculos.
Dilataríanseme as pupilas. De súpeto sentiríame moi forte.
A epinefrina leva sido para moitos a diferenza entre vivir ou morrer.
É coma un pequeno milagre que che cabe na man.
E esta é a estrutura química da epinefrina.
Este é o aspecto da química orgánica.
Semellan liñas e letras...
Sen significado para a maioría.
Gustaríame amosarvos o que vexo eu cando miro esa imaxe.
Vexo un obxecto físico
con profundidade e partes que rotan
e que está en movemento.
É o que chamamos un composto ou molécula,
e consta de 26 átomos unidos por enlaces atómicos.
A disposición única destes átomos dálle á epinefrina a súa identidade,
pero en realidade ninguén viu isto nunca,
porque é algo moi pequeno,
así que ímolo tomar como unha representación artística
e quérovos explicar ata que punto é pequeno.
Aquí teño menos de medio miligramo disolto en auga.
Ten a masa dun gran de area.
O número de moléculas de epinefrina que hai aquí é un trillón.
Son 18 ceros.
É unha cifra difícil de visualizar.
Os sete mil millóns que somos no planeta?
En torno a 400.000 millóns de estrelas na galaxia?
Nin sequera nos achegamos.
Para facer unha estimación máis precisa,
temos que imaxinar ata o último gran de area
que hai en tódalas praias e baixo tódolos océanos e lagos
e comprimilos todos para metelos aquí.
A epinefrina é tan pequena que nunca chegaremos a vela,
nin sequera a través do microscopio,
pero sabemos como é,
porque se mostra por medio de sofisticados aparatos
de nomes rebuscados
como "espectrómetros de resonancia magnética nuclear".
O caso é que, visible ou non, coñecemos esta molécula moi ben.
Sabemos que se compón de catro tipos distintos de átomos,
hidróxeno, carbono, osíxeno e nitróxeno.
Estas son as cores que adoitamos usar para cada un.
Todo no noso universo está feito de pequenas esferas
que chamamos átomos.
Existen uns cen destes ingredientes básicos.
e todos están feitos de tres partículas máis pequenas:
protóns, neutróns e electróns.
Organizamos estes átomos por medio desta táboa ben coñecida.
Dámoslle un nome e un número a cada un.
Pero a vida tal e como a coñecemos non require todo isto,
só un subconxunto, só estes.
E catro átomos en concreto distínguense do resto
por seren os elementos esenciais da vida.
E son os mesmos que atopamos na epinefrina:
hidróxeno, carbono, nitróxeno e osíxeno.
Mais o que vos vou contar agora é a parte máis importante.
Cando estes átomos se asocian para formar moléculas,
seguen unha serie de normas.
O hidróxeno forma un enlace,
o osíxeno sempre forma dous,
o nitróxeno, tres
e o carbono, catro.
E xa está.
HONC: un, dous, tres, catro.
Se sabedes contar ata catro e sodes quen de escribir mal "honk",
ides lembrar isto para o resto da vosa vida.
(Risas)
Ben, aquí teño catro cuncas con estes ingredientes.
Podemos usalos para facer moléculas.
Comecemos pola epinefrina.
Ben, estes enlaces entre átomos están feitos de electróns.
Os átomos usan os electróns a modo de brazos para agarrar aos veciños.
Dous electróns en cada enlace, como dándose a man,
e coma unha aperta de mans, non son permanentes.
Poden soltar un átomo e agarrar outro.
É o que chamamos unha reacción química,
na que os átomos cambian de parella e crean moléculas novas.
O eixe central da epinefrina está formado sobre todo por átomos de carbono,
o que é moi común.
O carbono é o material de construción favorito da vida,
porque dá unha boa cantidade de apertas de mans
coa forza xusta.
Por iso definimos a química orgánica como o estudo das moléculas de carbono.
As moléculas máis pequenas que podemos construír segundo as nosas regras
poñen de relevo esas regras e teñen nomes familiares:
auga, amoníaco e metano, H2O e NH3 e CH4.
As palabras "hidróxeno", "osíxeno" e "nitróxeno"...
usamos as mesmas palabras
para nomear estas tres moléculas de dous átomos cada unha.
Tamén cumpren as regras,
porque teñen un, dous e tres enlaces entre eles.
Por iso ao osíxeno se lle chama O2.
Podo amosarvos a combustión.
Isto é dióxido de carbono, CO2.
Poñemos enriba auga e osíxeno, e ao pé, combustibles.
Estes combustibles constan só de hidróxeno e carbono
Por iso lles chamamos hidrocarburos. Somos moi creativos.
(Risas)
Así que cando chocan con moléculas de osíxeno,
como no motor do voso coche ou na barbacoa,
liberan enerxía e reagrúpanse,
e cada átomo de carbono acaba no centro dunha molécula de CO2,
agarrado a dous osíxenos,
e os hidróxenos acaban como parte de moléculas de auga
e todo o mundo segue as regras.
Non son optativas.
E tampouco o son para as moléculas de maior tamaño
como estas tres.
Esta é a nosa vitamina preferida,
a carón da nosa menciña preferida.
(Risas)
O da morfina é un dos relatos máis importantes da historia da medicina.
Sinala o primeiro verdadeiro triunfo sobre a dor física,
e cada molécula ten a súa historia,
e todas están publicadas.
Escribíronas científicos, e lenas outros científicos
así que temos boas representacións á man para facer isto nunha folla
e teño que ensinarvos a facelo.
Dispoñemos a epinefrina no plano da páxina
e substituímos todas as esferas por simples letras,
e logo os enlaces que figuran na superficie da páxina
convértense en simples liñas,
e os enlaces que apuntan cara a adiante ou atrás
convértense en trianguliños,
sólidos ou raiados para indicar profundidade.
En realidade, non debuxamos estes carbonos.
Aforramos tempo simplemente ocultándoos.
Están representados polos ángulos entre os enlaces,
e tamén agachamos todos os hidróxenos unidos a carbonos.
Sabemos que están aí
cando un carbono nos mostra menos de catro enlaces.
O último que se pon son os enlaces entre OH e NH.
Librámonos deles para que quede máis limpo
e iso é todo.
Este é o modo profesional de debuxar moléculas.
É o que atopades nas páxinas da Wikipedia.
Require algo de práctica, pero penso que calquera podería facelo,
pero por hoxe, temos aquí a epinefrina.
Tamén se lle chama adrenalina. Son exactamente o mesmo.
Segrégana as glándulas adrenais.
Agora mesmo tedes esta molécula flotando polo corpo.
É unha molécula natural.
Este EpiPen inxectaríavos nun instante outro trillón delas.
(Risas)
Podemos extraer epinefrina
das glándulas adrenais de ovellas ou gando vacún,
pero non é de aí de onde procede esta substancia.
Esta epinefrina fabricámola
xuntando moléculas máis pequenas que saen sobre todo do petróleo.
Isto é totalmente sintético.
E esa palabra, "sintético", incomódanos a algúns.
Non é como a palabra "natural", que nos fai sentir seguros.
Mais estas dúas moléculas non se distinguen unha da outra.
Aquí non falamos de dous coches que saen dunha cadea de montaxe.
Un coche pode ter unha rascadura,
pero non se pode rascar un átomo.
Estas dúas son idénticas nun sentido surrealista, case matemático.
A escala atómica, as matemáticas convértense na realidade.
E a molécula da epinefrina
non garda memoria da súa orixe.
É simplemente o que é,
e unha vez que a temos,
as palabras "natural" e "sintética" xa non importan,
e a natureza sintetiza esta molécula do mesmo xeito ca nós,
só que a natureza faino moito mellor.
Antes de que houbese vida na terra,
tódalas moléculas eran pequenas, simples:
dióxido de carbono, auga, nitróxeno,
só cousas simples.
A aparición da vida cambiou iso.
A vida trouxo fábricas biosintéticas alimentadas pola luz solar,
e nestas fábricas as pequenas moléculas chocan entre si e convértense
noutras máis grandes: carbohidratos, proteínas, ácidos nucleicos,
unha morea de creacións espectaculares.
A natureza foi o primeiro químico orgánico,
e a súa construción tamén enche o ceo dese aire que respiramos,
ese osíxeno cargado de enerxía.
Todas estas moléculas están impregnadas da enerxía do sol
Almacénana coma baterías.
Así que a natureza componse de substancias químicas.
Se cadra podedes axudarme a reclamar ese termo, substancia "química",
porque nolo roubaron.
Non significa tóxico, nin nocivo,
non significa fabricado ou artificial.
Significa simplemente "substancia", estamos?
(Risas)
Non existe o carbón vexetal sen substancias químicas.
Iso é ridículo.
(Risas)
E quero comentar unha palabra máis.
"Natural" non significa "seguro",
e todos sabedes iso.
Moitas das substancias da natureza son bastante tóxicas,
e outras son deliciosas,
e algunhas son ámbalas dúas cousas,
(Risas)
tóxicas e deliciosas.
O único xeito de saber se algo é nocivo
é analizándoo,
e non me refiro a vós,
senón a toxicólogos profesionais. Existen.
Son persoas moi preparadas,
e deberiades confiar neles como fago eu.
As moléculas da natureza están por todas partes,
incluso as que se descompuxeron
nesas misturas negras que chamamos petróleo.
Refinamos esas moléculas.
Non teñen nada de artificial.
Purificámolas.
Ben, a nosa dependencia delas como fonte de enerxía,
iso significa que cada un deses carbonos vaise converter nunha molécula de CO2.
É un gas de efecto invernadoiro que está a estragar o clima.
Pode que saber de química faga a realidade máis doada de aceptar
para algúns, non sei,
pero estas moléculas non son só combustibles fósiles.
Son tamén as materias primas máis baratas das que dispoñemos
para facer iso que chamamos síntese.
Usámolas como pezas de LEGO.
Aprendemos a conectalas ou separalas de forma moi controlada.
Eu mesmo fíxeno moitas veces
e sigo pensando que é sorprendente que sexa posible.
O que facemos vén ser como ensamblar pezas de LEGO
botando caixas delas nunha lavadora,
pero funciona.
Podemos facer moléculas que son copias exactas da natureza, coma a epinefrina,
ou elaborar creacións propias partindo de cero, coma estas dúas.
Unha delas alivia os síntomas da esclerose múltiple;
a outra cura un tipo de cancro no sangue denominado linfoma das células T.
Unha molécula do tamaño e forma correctos e coma unha chave para unha pechadura,
e cando encaixa, interfire nos procesos químicos dunha enfermidade.
Así funcionan os medicamentos.
Sexan naturais ou sintéticos,
non son máis que moléculas que resulta que encaixan nalgún lugar importante.
Só que a natureza fainas moito mellor ca nós,
así que as súas son máis espectaculares cás nosas,
como esta de aquí.
Chámase vancomicina.
Regaloulle a esta besta maxestosa dous átomos de cloro
para que os usase de pendentes.
Atopamos a vancomicina nunha lameira na selva de Borneo en 1953.
Faina unha bacteria.
Non se pode sintetizar nun laboratorio de forma rendible.
Para nós é demasiado complicado, pero podemos obtela da súa fonte natural,
e así o facemos, porque é un dos nosos antibióticos máis potentes.
E nas nosas publicacións infórmase a diario de novas moléculas.
Facémolas ou atopámolas en cada recuncho do planeta.
E de aí saen os medicamentos,
razón pola que os nosos médicos teñen poderes incribles
(Risas)
para curar infeccións mortais e todo o demais.
Ser médico hoxe en día é coma ser un cabaleiro de relucente armadura.
Libran batallas con coraxe e compostura,
pero tamén con bo equipo.
Non esquezamos o papel do ferreiro nesta imaxe,
porque sen o ferreiro, as cousas serían un pouquiño distintas...
(Risas)
Pero esta ciencia é moito máis que a medicina.
Son os aceites e os disolventes e os aromas, as teas, tódolos plásticos,
o coxín enriba do que sentades,
son todos manufacturados, e son esencialmente carbono,
o que converte todo iso en química orgánica.
É unha ciencia moi rica.
Hoxe deixei moitas cousas fóra:
o fósforo e o xofre e os outros átomos,
e por que se enlazan como o fan
e a simetría
e os electróns libres
e os átomos que se cargan,
e as reaccións e os seus mecanismos, etcétera, etcétera
e a síntese leva moito aprendela.
Pero eu non vin aquí aprendervos química orgánica.
Só quería amosárvola,
E niso axudoume moito hoxe un rapaz chamado Weston Durland,
a quen vós xa vistes.
É un estudante do grao de Química,
a quen resulta que se lle dan moi ben os gráficos por ordenador.
(Risas)
Así que Weston foi quen deseñou todas as moléculas en movemento
que vistes hoxe.
El e mais eu queriamos probar o uso de gráficos coma estes
como apoio para alguén que queira falar desta complexa ciencia.
Pero o principal obxectivo era simplemente mostrarvos
que a química orgánica non é algo que haxa que temer.
É, en esencia, unha xanela
a través da cal a beleza do mundo natural semella aínda máis rica.
Grazas.
(Aplausos)