Gostava de vos perguntar:
O que sentem quando ouvem dizer as palavras "química orgânica"?
O que vos vem à cabeça?
Há uma cadeira em quase todas as universidades
que se chama Química Orgânica.
É uma pesada introdução exaustiva ao tema,
uma torrente de conteúdos que esmaga os estudantes
e que temos que fazer para sermos médicos ou dentistas
ou veterinários.
É por isso que muitos estudantes encaram esta ciência assim:
como um obstáculo no seu caminho.
Têm medo dela e odeiam-na.
Chamam-lhe uma cadeira eliminatória.
Que coisa cruel haver um tema que elimina jovens.
Esta perceção espalhou-se há muito tempo
pelos campus universitários.
Há uma ansiedade universal em relação a estas duas palavras.
Acontece que eu adoro esta ciência
e penso que esta posição em que foi colocada
é indesculpável.
Não é boa para a ciência, e não é boa para a sociedade.
Penso que não tem que ser assim.
E não estou a dizer que esta cadeira devia ser mais fácil, nada disso.
Mas a vossa perceção destas duas palavras
não devia ser definida pela experiência de estudantes de medicina
que, francamente, passam por uma época muito ansiosa da vida.
Assim, venho aqui porque creio
que um conhecimento básico de química orgânica é valioso
e penso que pode ser acessível a toda a gente.
Gostava de provar isso hoje.
Posso tentar?
Audiência: Sim!
Jakob Magolan: Ok, vamos lá.
(Risos)
Tenho aqui um desses injetores caríssimos.
Contém uma droga chamada epinefrina.
A epinefrina pode pôr o meu coração a bater outra vez
ou pode deter uma reação alérgica que pode levar à morte.
Uma injeção com isto, aqui mesmo, consegue fazer isso.
Será como acionar o interruptor de ignição
no maquinismo luta-ou-foge do meu corpo.
O ritmo cardíaco e a tensão arterial sobem de modo que o sangue aflui aos músculos,
as pupilas dilatam-se, sinto uma onda de força.
A epinefrina tem sido a diferença entre a vida e a morte para muita gente.
É como um pequeno milagre que temos entre os dedos.
Esta é a estrutura química da epinefrina.
É este o aspeto da química orgânica.
São linhas e letras,
sem significado para a maior parte das pessoas.
Gostava de vos mostrar o que vejo quando olho para esta imagem.
Vejo um objeto físico
que tem profundidade e partes rotativas,
e está em movimento.
Chamamos a isto um composto ou uma molécula.
Os seus 26 átomos mantêm-se juntos por ligações atómicas.
A organização especial destes átomos dá à epinefrina a sua identidade
mas nunca ninguém viu nenhum deles
porque são muito pequenos,
por isso, vamos chamar-lhe uma impressão artística.
Vou explicar-vos como isto é pequeno.
Aqui tenho menos de meio miligrama dissolvido em água.
É a massa de um grão de areia.
O número de moléculas de epinefrina aqui dentro é de um trilião.
São 18 zeros.
É um número difícil de visualizar.
Sete mil milhões de pessoas neste planeta?
Talvez 400 mil milhões de estrelas na nossa galáxia?
Nem sequer estamos lá perto.
Se quiserem chegar a uma estimativa adequada
têm que imaginar cada grão de areia
em todas as praias, sob todos os oceanos e lagos
e depois comprimi-los todos para caberem aqui.
A epinefrina é tão pequena que nunca a veremos,
com qualquer microscópio que seja,
mas sabemos qual é o seu aspeto
porque ela revela-se sob máquinas sofisticadas
com nomes pomposos
como "espectrómetros de ressonância magnética nuclear".
Visível ou não, conhecemos muito bem esta molécula.
Sabemos que é formada por quatro tipos diferentes de átomos,
hidrogénio, carbono, oxigénio e azoto.
Estas são as cores que habitualmente usamos para eles.
Tudo no nosso universo é feito de esferas minúsculas
a que chamamos átomos.
Há cerca de cem destes ingredientes básicos
e todos eles são feitos de três partículas mais pequenas:
protões, neutrões, eletrões.
Organizamos estes átomos nesta tabela familiar.
Damos a cada um deles um nome e um número.
Mas a vida, como a conhecemos, não precisa de nada disto,
apenas de um subconjunto mais pequeno, apenas estes.
Há quatro átomos, em especial, que se distinguem dos restantes
como sendo os principais componentes da vida.
São exatamente os mesmos que se encontram na epinefrina:
hidrogénio, carbono, azoto e oxigénio.
Agora vou falar-vos da parte mais importante.
Quando estes átomos se ligam para formar moléculas,
seguem um conjunto de regras.
O hidrogénio faz uma ligação,
o oxigénio faz sempre duas,
o azoto faz três
e o carbono faz quatro.
É assim mesmo.
HOAC — um, dois, três, quatro.
Se sabem contar até quatro e souberem escrever "hoak",
vão recordar isto até ao fim da vida.
(Risos)
Ora bem, tenho aqui quatro tijelas com estes ingredientes.
Podemos usá-los para criar moléculas.
Vamos começar com a epinefrina.
Estas ligações entre átomos são feitas de eletrões.
Os átomos usam os eletrões como braços para apanharem os vizinhos.
Dois eletrões em cada ligação, como um aperto de mão,
e, tal como um aperto de mão, não são permanentes.
Podem deixar escapar um átomo e apanhar outro.
Chamamos a isso uma reação química,
quando os átomos trocam parceiros e criam novas moléculas.
A espinha dorsal da epinefrina é feita sobretudo de átomos de carbono,
o que é vulgar.
O carbono é o material de construção estrutural preferido pela vida
porque dá muitos apertos de mão
com a força de prisão adequada.
Por isso, definimos a química orgânica como o estudo das moléculas de carbono.
Ao criarmos as moléculas mais pequenas pensamos que seguem as nossas regras,
elas iluminam as nossas regras e têm nomes familiares:
água, amoníaco e metano, H2O e NH3 e CH4.
As palavras "hidrogénio", "oxigénio" e "azoto"
são as mesmas palavras
que usamos para estas três moléculas que têm dois átomos cada.
Também seguem as regras
porque têm uma, duas e três ligações entre elas.
É por isso que o oxigénio se chama O2.
Posso mostrar-vos a combustão.
Este é o dióxido de carbono, CO2.
Por cima dele, colocamos a água e o oxigénio,
e, ao lado dele, combustíveis inflamados
que são feitos só de hidrogénio e carbono.
Por isso, chamamos-lhe hidrocarbonetos. Somos muito criativos.
(Risos)
Quando estes se fracionam em moléculas de oxigénio,
como acontece nos motores ou nos churrascos,
eles libertam energia e reorganizam-se.
Cada átomo de carbono acaba no centro duma molécula de CO2,
que está ligada a dois oxigénios,
e todos os hidrogénios acabam como partes de água
e toda a gente segue as regras.
Não são opcionais,
e também não são opcionais para as moléculas maiores,
como estas três.
Esta é a nossa vitamina preferida
ao lado da nossa droga preferida [Cafeína]
(Risos)
A morfina é uma das histórias mais importantes da história da medicina.
Marca o primeiro verdadeiro triunfo da medicina sobre a dor física.
Todas as moléculas têm uma história
e todas elas estão publicadas.
Foram escritas por cientistas e são lidas por outros cientistas,
por isso há representações acessíveis para fazer isto no papel
e preciso de vos ensinar a fazer isso.
Colocamos a epinefrina numa página
depois substituímos todas as esferas por letras simples,
depois as ligações que estão no plano da página
tornam-se linhas regulares,
e as ligações para a frente e para trás
passam a ser pequenos triângulos,
quer sólidos ou a tracejado para indicar profundidade.
Na verdade, não desenhamos estes carbonos.
Poupamos tempo, escondendo-os.
São representados por cantos entre as ligações
e também escondemos todo o hidrogénio que está ligado a um carbono.
Sabemos que eles estão ali
sempre que um carbono nos está a mostrar menos do que quatro ligações.
A última coisa que se faz são as ligações entre OH e NH.
Livramo-nos deles para tornar tudo mais claro
e é tudo o que resta.
Esta é a forma profissional de desenhar moléculas.
É o que vemos nas páginas da Wikipedia.
É preciso um pouco de prática mas toda a gente aqui pode fazê-lo.
Para hoje, esta é a epinefrina.
Também lhe chamamos adrenalina, é a mesma coisa.
É produzida pelas glândulas suprarrenais.
Temos esta molécula a percorrer o nosso corpo, neste momento.
É uma molécula natural.
Este injetor dá-vos mais um trilião dessas moléculas.
(Risos)
Podemos extrair a epinefrina
das glândulas suprarrenais das ovelhas ou das vacas,
mas não é daí que obtemos este produto.
Fazemos esta epinefrina em fábricas
ligando moléculas mais pequenas que provêm sobretudo do petróleo.
Isto é 100% sintético.
Esta palavra "sintético" deixa-nos pouco à vontade.
Não é como a palavra "natural", que nos faz sentir em segurança.
Mas estas duas moléculas não se conseguem distinguir.
Não estamos a falar de dois carros que saem duma linha de montagem.
Um carro pode ter um arranhão,
mas não podemos arranhar um átomo.
Estas duas são idênticas, num sentido surrealista, quase matemático.
A esta escala atómica, a matemática quase toca a realidade.
E uma molécula de epinefrina
não tem memória da sua origem.
É apenas aquilo que é.
Quando a temos,
as palavras "natural" e "sintético" não têm importância.
A natureza sintetiza esta molécula tal como nós o fazemos,
mas a natureza é muito melhor nisto do que nós somos.
Antes de haver vida na Terra,
todas as moléculas eram pequenas e simples:
dióxido de carbono, água, azoto,
coisas muito simples.
O aparecimento da vida alterou tudo.
A vida trouxe fábricas biossintéticas alimentadas pela luz solar.
Dentro dessas fábricas,
as pequenas moléculas chocaram umas com as outras
e tornaram-se grandes:
hidrocarbonetos, proteínas, ácidos nucleicos,
multidões de criações espetaculares.
A natureza é o químico orgânico original
e as construções deles enchem o nosso céu com o oxigénio que respiramos,
com este oxigénio de alta energia.
Todas estas moléculas estão cheias com a energia do sol.
Armazenam-no como baterias.
A Natureza é formada por químicos.
Talvez vocês me ajudem a reclamar esta palavra, "químicos",
porque ela foi-nos roubada.
Não significa "tóxico", não significa "prejudicial"
e não significa artificial ou antinatural,
apenas significa "matéria", ok?
(Risos)
Não temos carvão isento de químicos.
Isso é ridículo.
(Risos)
Gostava de falar duma outra palavra.
A palavra "natural" não significa "seguro",
toda a gente sabe isso.
Muitos dos químicos da Natureza são muito tóxicos,
outros são deliciosos.
E alguns são as duas coisas,
(Risos)
são tóxicos e deliciosos.
A única forma de saber se uma coisa é prejudicial
é testá-la,
mas não estou a dizer que sejam vocês.
Os toxicólogos profissionais — há pessoas dessas —
são altamente treinados
e vocês devem confiar neles tal como eu faço.
Há moléculas da natureza por toda a parte,
incluindo as que se decompuseram
naquelas misturas negras a que chamamos petróleo.
Refinamos essas moléculas.
Não há nada de antinatural nelas.
Purificamo-las.
A nossa dependência delas para energia
significa que cada um daqueles carbonos é convertido numa molécula de CO2.
É um gás com efeito de estufa que está a prejudicar o nosso clima.
Talvez o conhecimento desta química torne essa realidade mais fácil de aceitar
a certas pessoas, não sei,
mas estas moléculas não são apenas combustíveis fósseis.
Também são as matérias primas disponíveis, mais baratas,
para fazer uma coisa a que chamamos síntese.
Usamo-las como peças de LEGO.
Aprendemos a ligá-las ou a separá-las, com grande controlo.
Eu próprio já fiz isso muitas vezes
e penso que é espantoso, isso ser possível.
O que fazemos é como montar LEGOS,
despejando caixas delas nas máquinas de lavar,
mas funciona.
Podemos fazer moléculas que são cópias exatas da natureza,
como a epinefrina
ou podemos fazer criações nossas a partir do zero, como estas duas.
Uma destas alivia os sintomas da esclerose múltipla.
A outra cura um tipo de cancro do sangue a que chamamos linfoma da célula-T.
Uma molécula com a dimensão e forma exatas é como uma chave numa fechadura
e, quando encaixa, interfere com a química duma doença.
É assim que os medicamentos funcionam.
Naturais ou sintéticos,
são apenas moléculas que encaixam confortavelmente onde é importante.
Mas a natureza é muito melhor a fazê-las do que nós
as dela são mais impressionantes do que as nossas.
como esta aqui.
Esta chama-se vancomicina.
Esta deve o seu ar majestoso a dois átomos de cloro
que usa como dois brincos.
Descobrimos a vancomicina numa poça de lama na selva em Bornéu, em 1953.
É feita por uma bactéria.
Não podemos sintetizá-la a preço adequado em laboratório.
É demasiado complicada, mas podemos apanhá-la na sua origem natural.
É o que fazemos, porque é um dos nossos antibióticos mais poderosos.
Todos os dias aparecem novas moléculas na literatura.
Fazemo-las ou descobrimo-las em cada canto deste planeta.
É de onde provêm as drogas
e é por isso que os médicos têm poderes fantásticos
(Risos)
para curar infeções mortíferas e tudo o mais.
Ser médico hoje em dia é como ser um cavaleiro de armadura reluzente.
Travam batalhas com coragem e compostura,
mas também com um bom equipamento.
Por isso, não esqueçamos o papel do ferreiro nesta imagem,
porque sem o ferreiro as coisas seriam um pouco diferentes.
(Risos)
Mas esta ciência é maior do que a medicina.
São óleos e solventes e perfumes, tecidos, todos os plásticos,
as almofadas em que estão sentados agora
— tudo é fabricado e tudo é, sobretudo, carbono,
portanto, tudo isso é feito de química orgânica.
É uma ciência rica.
Hoje, deixei de fora muita coisa:
o fósforo, o enxofre e os outros átomos
e porque é que se ligam do modo que o fazem,
a sua simetria
e os eletrões que não se ligam,
e os átomos que estão carregados
e as reações e os seus mecanismos, e mais coisas que não acabam.
As sínteses que levam muito tempo a aprender.
Mas não vim aqui para vos ensinar química orgânica.
Eu só queria mostrá-la
e tive uma grande ajuda hoje de um jovem chamado Weston Durland
— vocês já o viram.
É um estudante de química já licenciado
que também é muito bom com gráficos de computador.
(Risos)
Weston concebeu todas as moléculas em movimento
que vocês viram hoje.
Ele e eu quisemos demonstrar, através de gráficos como estes,
que é possível ajudar uma pessoa a falar desta ciência complicada.
Mas o nosso principal objetivo é mostrar-vos
que a química orgânica não mete medo a ninguém.
No seu âmago, é uma janela
através da qual a beleza do mundo natural parece mais rica.
Obrigado.
(Aplausos)