ABOUT THE SPEAKER
Angela Belcher - Biological engineer
Angela Belcher looks to nature for inspiration on how to engineer viruses to create extraordinary new materials.

Why you should listen

With a bachelors in Creative Studies and a Ph.D. in Inorganic Chemistry, Angela Belcher has made a career out of finding surprising and innovative solutions to energy problems.

As head of the Biomolecular Materials Group at MIT, Belcher brings together the fields of materials chemistry, electrical engineering and molecular biology to engineer viruses that can create batteries and clean energy sources. A MacArthur Fellow, she also founded Cambrios Technologies, a Cambridge-based startup focused on applying her work with natural biological systems to the manufacture and assembly of electronic, magnetic and other commercially important materials. TIME magazine named her a climate-change hero in 2007.

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Angela Belcher | Speaker | TED.com
TEDxCaltech

Angela Belcher: Using nature to grow batteries

Angela Belcher. Sobre el uso de la naturaleza para crear baterías.

Filmed:
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Inspirada por una concha de abulón, Angela Belcher programa virus para crear elegantes estructuras a escala nanométrica que los humanos pueden usar. Seleccionando los genes de alto desempeño en una evolución dirigida, ella ha producido virus que pueden construir nuevas y poderosas baterías, combustibles de hidrógeno limpios y celdas solares mejores que cualquiera. En TEDxCaltech nos muestra cómo se hace.
- Biological engineer
Angela Belcher looks to nature for inspiration on how to engineer viruses to create extraordinary new materials. Full bio

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00:15
I thought I would talk a little bitpoco about how naturenaturaleza makeshace materialsmateriales.
0
0
3000
Voy a platicar un poco acerca del modo en que la naturaleza crea materiales.
00:18
I broughttrajo alonga lo largo with me an abaloneabulón shellcáscara.
1
3000
2000
Traje una concha de abulón.
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This abaloneabulón shellcáscara is a biocompositebiocompuesto materialmaterial
2
5000
3000
Esta concha de abulón es un material bio-compuesto
00:23
that's 98 percentpor ciento by massmasa calciumcalcio carbonatecarbonato
3
8000
3000
y el 98% de su masa es carbonato de calcio,
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and two percentpor ciento by massmasa proteinproteína.
4
11000
2000
el otro 2% es proteína.
00:28
YetTodavía, it's 3,000 timesveces toughermás duro
5
13000
2000
Con todo ello, es 3,000 veces más duro
00:30
than its geologicalgeológico counterpartcontrapartida.
6
15000
2000
que su contraparte geológica.
00:32
And a lot of people mightpodría use structuresestructuras like abaloneabulón shellsconchas,
7
17000
3000
Y mucha gente podría usar estructuras como las conchas de abulón.
00:35
like chalktiza.
8
20000
2000
como tiza.
00:37
I've been fascinatedfascinado by how naturenaturaleza makeshace materialsmateriales,
9
22000
2000
Estoy fascinada por la manera en la que la naturaleza hace materiales
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and there's a lot of sequencesecuencia
10
24000
2000
y hay mucha secuencia
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to how they do suchtal an exquisiteExquisito jobtrabajo.
11
26000
2000
en cómo hacen un trabajo tan exquisito.
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PartParte of it is that these materialsmateriales
12
28000
2000
Parte de ello es que estos materiales
00:45
are macroscopicmacroscópico in structureestructura,
13
30000
2000
son macroscópicos en su estructura.
00:47
but they're formedformado at the nanoscalenanoescala.
14
32000
2000
pero se forman en una nano-escala
00:49
They're formedformado at the nanoscalenanoescala,
15
34000
2000
Se construyen a nano-escala,
00:51
and they use proteinsproteínas that are codedcodificado by the geneticgenético levelnivel
16
36000
3000
y usan proteínas que están codificadas a nivel genético.
00:54
that allowpermitir them to buildconstruir these really exquisiteExquisito structuresestructuras.
17
39000
3000
que les permiten construir estas exquisitas estructuras.
00:57
So something I think is very fascinatingfascinante
18
42000
2000
Hay algo que encuentro verdaderamente fascinante
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is what if you could give life
19
44000
3000
y es: ¿Qué pasaría si pudieras dar vida
01:02
to non-livingsin vida structuresestructuras,
20
47000
2000
a estructuras no vivas,
01:04
like batteriesbaterías and like solarsolar cellsCélulas?
21
49000
2000
como baterías y celdas solares?
01:06
What if they had some of the samemismo capabilitiescapacidades
22
51000
2000
¿Qué tal si tuvieran algunas de las mismas capacidades
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that an abaloneabulón shellcáscara did,
23
53000
2000
que la concha de abulón?
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in termscondiciones of beingsiendo ablepoder
24
55000
2000
Es decir ¿Podrían ser capaces
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to buildconstruir really exquisiteExquisito structuresestructuras
25
57000
2000
de construir estructuras exquisitas
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at roomhabitación temperaturetemperatura and roomhabitación pressurepresión,
26
59000
2000
a presión y temperatura ambiente,
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usingutilizando non-toxicno tóxico chemicalsquímicos
27
61000
2000
usando materiales no tóxicos
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and addingagregando no toxictóxico materialsmateriales back into the environmentambiente?
28
63000
3000
y sin emitir compuestos tóxicos al medio ambiente?
01:21
So that's the visionvisión that I've been thinkingpensando about.
29
66000
3000
Esa es la visión que tengo en mente.
01:24
And so what if you could growcrecer a batterybatería in a PetriPetri dishplato?
30
69000
2000
¿Qué tal si pudiéramos hacer crecer una batería en una caja de petri?
01:26
Or, what if you could give geneticgenético informationinformación to a batterybatería
31
71000
3000
O, ¿Qué tal si pudiéramos darle información genética a una batería
01:29
so that it could actuallyactualmente becomevolverse better
32
74000
2000
que pudiera mejorar su desempeño
01:31
as a functionfunción of time,
33
76000
2000
como función del tiempo,
01:33
and do so in an environmentallyambientalmente friendlyamistoso way?
34
78000
2000
y de forma ambientalmente amigable?
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And so, going back to this abaloneabulón shellcáscara,
35
80000
3000
Volvamos a la concha de abulón,
01:38
besidesademás beingsiendo nano-structurednanoestructurado,
36
83000
2000
además de tener una nano-estructura
01:40
one thing that's fascinatingfascinante,
37
85000
2000
otra cosa que es fascinante,
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is when a malemasculino and a femalehembra abaloneabulón get togetherjuntos,
38
87000
2000
es que cuando el abulón macho y la hembra se juntan,
01:44
they passpasar on the geneticgenético informationinformación
39
89000
2000
pasan su información genética
01:46
that saysdice, "This is how to buildconstruir an exquisiteExquisito materialmaterial.
40
91000
3000
que dice: "Esta es la manera de hacer un material exquisito.
01:49
Here'sAquí está how to do it at roomhabitación temperaturetemperatura and pressurepresión,
41
94000
2000
Aquí dice como hacerlo a temperatura y presión ambientales,
01:51
usingutilizando non-toxicno tóxico materialsmateriales."
42
96000
2000
usando materiales no tóxicos."
01:53
SameMismo with diatomsdiatomeas, whichcual are shownmostrado right here, whichcual are glasseousglasa structuresestructuras.
43
98000
3000
Igual con las diatomeas, que se muestran aquí y que tienen estructuras vidriadas.
01:56
EveryCada time the diatomsdiatomeas replicatereproducir exactamente,
44
101000
2000
Cada vez que la diatomea se replica,
01:58
they give the geneticgenético informationinformación that saysdice,
45
103000
2000
lleva consigo la información genética que dice,
02:00
"Here'sAquí está how to buildconstruir glassvaso in the oceanOceano
46
105000
2000
"He aquí cómo construir vidrio en el océano
02:02
that's perfectlyperfectamente nano-structurednanoestructurado.
47
107000
2000
que es una perfecta nano-estructura.
02:04
And you can do it the samemismo, over and over again."
48
109000
2000
Y puedes hacer lo mismo una y otra vez."
02:06
So what if you could do the samemismo thing
49
111000
2000
¿Qué tal si pudiéramos hacer lo mismo
02:08
with a solarsolar cellcelda or a batterybatería?
50
113000
2000
con una celda solar o una batería?
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I like to say my favoritefavorito biomaterialbiomaterial is my fourlas cuatro year-oldedad.
51
115000
3000
Me gusta decir que mi biomaterial favorito es mi hijo de cuatro años.
02:13
But anyonenadie who'squien es ever had, or knowssabe, smallpequeña childrenniños
52
118000
3000
Pero cualquiera que haya tenido o conozca a niños pequeños
02:16
knowssabe they're incrediblyincreíblemente complexcomplejo organismsorganismos.
53
121000
3000
sabe que son organismos increíblemente complejos.
02:19
And so if you wanted to convinceconvencer them
54
124000
2000
Y que si quieres convencerlos
02:21
to do something they don't want to do, it's very difficultdifícil.
55
126000
2000
de hacer algo que no quieren, es súper difícil.
02:23
So when we think about futurefuturo technologiestecnologías,
56
128000
3000
Así que cuando pensamos acerca de futuras tecnologías,
02:26
we actuallyactualmente think of usingutilizando bacteriabacteria and virusvirus,
57
131000
2000
pensamos en usar bacterias y virus,
02:28
simplesencillo organismsorganismos.
58
133000
2000
organismos simples.
02:30
Can you convinceconvencer them to work with a newnuevo toolboxcaja de instrumento,
59
135000
2000
¿Pueden ustedes convencerlos que trabajen con nuevas herramientas,
02:32
so that they can buildconstruir a structureestructura
60
137000
2000
de manera que puedan construir una estructura
02:34
that will be importantimportante to me?
61
139000
2000
que sea importante para mí?
02:36
Alsotambién, when we think about futurefuturo technologiestecnologías,
62
141000
2000
También pensamos acerca de tecnologías del futuro.
02:38
we startcomienzo with the beginningcomenzando of EarthTierra.
63
143000
2000
Comencemos con el inicio de la Tierra.
02:40
BasicallyBásicamente, it tooktomó a billionmil millones yearsaños
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145000
2000
Básicamente le tomó un millardo de años
02:42
to have life on EarthTierra.
65
147000
2000
generar vida en el planeta.
02:44
And very rapidlyrápidamente, they becameconvirtió multi-cellularmulticelular,
66
149000
2000
Y de manera muy rápida se convirtió en multicelular,
02:46
they could replicatereproducir exactamente, they could use photosynthesisfotosíntesis
67
151000
3000
que podía replicarse y podía usar fotosíntesis
02:49
as a way of gettingconsiguiendo theirsu energyenergía sourcefuente.
68
154000
2000
para conseguir su propia energía.
02:51
But it wasn'tno fue untilhasta about 500 millionmillón yearsaños agohace --
69
156000
2000
Pero no fue sino hasta hace 500 millones de años
02:53
duringdurante the Cambriancambriano geologicgeológico time periodperíodo --
70
158000
2000
durante la era geológica del Cámbrico
02:55
that organismsorganismos in the oceanOceano startedempezado makingfabricación harddifícil materialsmateriales.
71
160000
3000
que los organismos del océano empezaron a hacer materiales duros.
02:58
Before that, they were all softsuave, fluffymullido structuresestructuras.
72
163000
3000
Antes de eso todo era suave, estructuras esponjosas.
03:01
And it was duringdurante this time
73
166000
2000
Y fue durante ese tiempo
03:03
that there was increasedaumentado calciumcalcio and ironhierro
74
168000
2000
que hubo un incremento de calcio, hierro
03:05
and siliconsilicio in the environmentambiente,
75
170000
2000
y silicio en el ambiente.
03:07
and organismsorganismos learnedaprendido how to make harddifícil materialsmateriales.
76
172000
3000
Y los organismos aprendieron cómo hacer materiales duros.
03:10
And so that's what I would like be ablepoder to do --
77
175000
2000
Así que eso es lo que me gustaría hacer,
03:12
convinceconvencer biologybiología
78
177000
2000
convencer a los seres vivos
03:14
to work with the restdescanso of the periodicperiódico tablemesa.
79
179000
2000
para que trabajen con el resto de la tabla periódica.
03:16
Now if you look at biologybiología,
80
181000
2000
Ahora que miremos a la vida,
03:18
there's manymuchos structuresestructuras like DNAADN and antibodiesanticuerpos
81
183000
2000
hay muchas estructuras como el DNA y los anticuerpos
03:20
and proteinsproteínas and ribosomesribosomas that you've heardoído about
82
185000
2000
y proteínas y ribosomas de los que ustedes han oído hablar
03:22
that are alreadyya nano-structurednanoestructurado.
83
187000
2000
ellos son de hecho nano-estructuras.
03:24
So naturenaturaleza alreadyya givesda us
84
189000
2000
La naturaleza nos da de manera natural
03:26
really exquisiteExquisito structuresestructuras on the nanoscalenanoescala.
85
191000
2000
estructuras exquisitas a nivel de nano-escala.
03:28
What if we could harnessaprovechar them
86
193000
2000
¿Qué tal si pudiéramos domesticarlas
03:30
and convinceconvencer them to not be an antibodyanticuerpo
87
195000
2000
y convencerlas de no ser un anticuerpo
03:32
that does something like HIVVIH?
88
197000
2000
que hace algo como el HIV?
03:34
But what if we could convinceconvencer them
89
199000
2000
¿Pero qué tal su pudiéramos convencerlas
03:36
to buildconstruir a solarsolar cellcelda for us?
90
201000
2000
de construir una celda solar para nosotros?
03:38
So here are some examplesejemplos: these are some naturalnatural shellsconchas.
91
203000
2000
Aquí hay algunos ejemplos: Estas son algunas conchas naturales.
03:40
There are naturalnatural biologicalbiológico materialsmateriales.
92
205000
2000
Estos son materiales biológicos naturales.
03:42
The abaloneabulón shellcáscara here -- and if you fracturefractura it,
93
207000
2000
La concha de abulón aquí, y si acaso la rompes,
03:44
you can look at the facthecho that it's nano-structurednanoestructurado.
94
209000
2000
puedes ver el hecho de que es una nano-estructura.
03:46
There's diatomsdiatomeas madehecho out of SIOSIO2,
95
211000
3000
Estas son diatomeas, hechas de SIO2,
03:49
and they're magnetotacticmagnetotáctico bacteriabacteria
96
214000
2000
y estas son bacterias magneto-tácticas
03:51
that make smallpequeña, single-domaindominio único magnetsimanes used for navigationnavegación.
97
216000
3000
que hacen pequeños imanes permanentes usados para navegación.
03:54
What all these have in commoncomún
98
219000
2000
Lo que todas ellas tienen en común
03:56
is these materialsmateriales are structuredestructurado at the nanoscalenanoescala,
99
221000
2000
es que estos materiales tienen estructuras a nivel de nano-escala,
03:58
and they have a DNAADN sequencesecuencia
100
223000
2000
y que tienen una secuencia de ADN
04:00
that codescódigos for a proteinproteína sequencesecuencia
101
225000
2000
que codifica una secuencia proteica,
04:02
that givesda them the blueprintcianotipo
102
227000
2000
así que eso les da el bosquejo
04:04
to be ablepoder to buildconstruir these really wonderfulmaravilloso structuresestructuras.
103
229000
2000
para que puedan construir estas maravillosas estructuras.
04:06
Now, going back to the abaloneabulón shellcáscara,
104
231000
2000
Ahora, volviendo a la concha de abulón,
04:08
the abaloneabulón makeshace this shellcáscara by havingteniendo these proteinsproteínas.
105
233000
3000
el abulón hace esta concha teniendo consigo estas proteínas.
04:11
These proteinsproteínas are very negativelynegativamente chargedcargado.
106
236000
2000
Estas proteínas tienen cargas muy negativas.
04:13
And they can pullHalar calciumcalcio out of the environmentambiente,
107
238000
2000
Y podrían sacar calcio del medio ambiente,
04:15
put down a layercapa of calciumcalcio and then carbonatecarbonato, calciumcalcio and carbonatecarbonato.
108
240000
3000
poner una capa de calcio y después carbonato, calcio y carbonato.
04:18
It has the chemicalquímico sequencessecuencias of aminoaminado acidsácidos,
109
243000
3000
Tiene la secuencia química de amino-ácidos
04:21
whichcual saysdice, "This is how to buildconstruir the structureestructura.
110
246000
2000
que dice, "Así es como se arma la estructura.
04:23
Here'sAquí está the DNAADN sequencesecuencia, here'saquí está the proteinproteína sequencesecuencia
111
248000
2000
Aquí viene la secuencia de DNA, aquí la secuencia de proteínas
04:25
in orderorden to do it."
112
250000
2000
para armar todo."
04:27
And so an interestinginteresante ideaidea is, what if you could take any materialmaterial that you wanted,
113
252000
3000
De aquí surge la idea: ¿Qué tal si pudieras tomar el material que quisieras,
04:30
or any elementelemento on the periodicperiódico tablemesa,
114
255000
2000
o cualquier elemento de la tabla periódica,
04:32
and find its correspondingcorrespondiente DNAADN sequencesecuencia,
115
257000
3000
y encontrar la secuencia de DNA que le corresponde,
04:35
then codecódigo it for a correspondingcorrespondiente proteinproteína sequencesecuencia
116
260000
2000
y despues codificar su secuencia proteica
04:37
to buildconstruir a structureestructura, but not buildconstruir an abaloneabulón shellcáscara --
117
262000
3000
para armar la estructura, pero no construir una concha de abulón --
04:40
buildconstruir something that, throughmediante naturenaturaleza,
118
265000
2000
sino construir algo en lo que la naturaleza
04:42
it has never had the opportunityoportunidad to work with yettodavía.
119
267000
3000
nunca podido trabajar antes.
04:45
And so here'saquí está the periodicperiódico tablemesa.
120
270000
2000
Aquí esta la tabla periódica.
04:47
And I absolutelyabsolutamente love the periodicperiódico tablemesa.
121
272000
2000
Yo amo la tabla periódica.
04:49
EveryCada yearaño for the incomingentrante freshmanestudiante de primer año classclase at MITMIT,
122
274000
3000
Cada año doy una clase a los recién llegados al MIT,
04:52
I have a periodicperiódico tablemesa madehecho that saysdice,
123
277000
2000
Y les regalo una tabla periódica que dice,
04:54
"WelcomeBienvenido to MITMIT. Now you're in your elementelemento."
124
279000
3000
"Bienvenidos al MIT. Ahora están en su elemento."
04:57
And you flipdar la vuelta it over, and it's the aminoaminado acidsácidos
125
282000
3000
Si le dan la vuelta, encontrarán los amino-ácidos
05:00
with the PHPH at whichcual they have differentdiferente chargescargos.
126
285000
2000
con el pH en el que presentan diferentes cargas.
05:02
And so I give this out to thousandsmiles of people.
127
287000
3000
Le regalo esta tabla a miles de personas.
05:05
And I know it saysdice MITMIT, and this is CaltechCaltech,
128
290000
2000
Ya sé que dice MIT y estamos en Caltech,
05:07
but I have a couplePareja extraextra if people want it.
129
292000
2000
pero tengo unas que me sobran si acaso las quieren.
05:09
And I was really fortunateafortunado
130
294000
2000
Y fui realmente afortunada
05:11
to have Presidentpresidente ObamaObama visitvisitar my lablaboratorio this yearaño
131
296000
2000
de recibir al Presidente Obama en mi laboratorio este año
05:13
on his visitvisitar to MITMIT,
132
298000
2000
en su visita al MIT,
05:15
and I really wanted to give him a periodicperiódico tablemesa.
133
300000
2000
y de verdad que tenía ganas de regalarle una tabla periódica.
05:17
So I stayedse quedó up at night, and I talkedhabló to my husbandmarido,
134
302000
2000
Así que en una noche de insomnio le dije a mi esposo,
05:19
"How do I give Presidentpresidente ObamaObama a periodicperiódico tablemesa?
135
304000
3000
"¿Cómo le podría dar una tabla periódica al Presidente Obama?"
05:22
What if he saysdice, 'Oh'Oh, I alreadyya have one,'
136
307000
2000
Que tal si me contesta, '¡Ah! Ya tengo una,'
05:24
or, 'I've'He alreadyya memorizedmemorizado it'eso'?" (LaughterRisa)
137
309000
2000
o, 'Ya me la sé de memoria'?"
05:26
And so he camevino to visitvisitar my lablaboratorio
138
311000
2000
Y finalmente llegó a mi laboratorio
05:28
and lookedmirado around -- it was a great visitvisitar.
139
313000
2000
y miró alrededor -fue una gran visita.
05:30
And then afterwarddespués, I said,
140
315000
2000
Y después le dije
05:32
"Sirseñor, I want to give you the periodicperiódico tablemesa
141
317000
2000
"Señor, quisiera darle una tabla periódica
05:34
in casecaso you're ever in a bindenlazar and need to calculatecalcular molecularmolecular weightpeso."
142
319000
4000
en caso de que algún día este en problemas y necesite calcular un peso molecular."
05:38
And I thought molecularmolecular weightpeso soundedsonaba much lessMenos nerdynerdy
143
323000
2000
Pensé que peso molecular sonaba mucho menos extraño
05:40
than molarmolar massmasa.
144
325000
2000
que masa molecular.
05:42
And so he lookedmirado at it,
145
327000
2000
Así que la vio,
05:44
and he said,
146
329000
2000
y dijo,
05:46
"Thank you. I'll look at it periodicallyperiódicamente."
147
331000
2000
"Gracias. La voy a ver periódicamente."
05:48
(LaughterRisa)
148
333000
2000
(Risas)
05:50
(ApplauseAplausos)
149
335000
4000
(Aplausos)
05:54
And laterluego in a lectureconferencia that he gavedio on cleanlimpiar energyenergía,
150
339000
3000
Y después en una presentación que él dio sobre energía limpia,
05:57
he pulledtirado it out and said,
151
342000
2000
sacó su tabla y dijo,
05:59
"And people at MITMIT, they give out periodicperiódico tablesmesas."
152
344000
2000
"Y hay gente en el MIT que regala tablas periódicas."
06:01
So basicallybásicamente what I didn't tell you
153
346000
3000
Así que básicamente, lo que no les he dicho
06:04
is that about 500 millionmillón yearsaños agohace, organismsorganismos startermotor de arranque makingfabricación materialsmateriales,
154
349000
3000
es que hace 500 millones de años, los organismos empezaron a fabricar materiales,
06:07
but it tooktomó them about 50 millionmillón yearsaños to get good at it.
155
352000
2000
pero les tomó 50 millones de años ser buenos en eso.
06:09
It tooktomó them about 50 millionmillón yearsaños
156
354000
2000
Les tomó 50 millones de años
06:11
to learnaprender how to perfectPerfecto how to make that abaloneabulón shellcáscara.
157
356000
2000
aprender como perfeccionar el proceso de fabricación de la concha de abulón.
06:13
And that's a harddifícil sellvender to a graduategraduado studentestudiante. (LaughterRisa)
158
358000
2000
Y eso es algo difícil de venderle a un estudiante de posgrado.
06:15
"I have this great projectproyecto -- 50 millionmillón yearsaños."
159
360000
3000
"Tengo este gran proyecto -50 millones de años."
06:18
And so we had to developdesarrollar a way
160
363000
2000
Así que tuvimos que desarrollar un método
06:20
of tryingmolesto to do this more rapidlyrápidamente.
161
365000
2000
para tratar de hacer esto más rápido.
06:22
And so we use a virusvirus that's a non-toxicno tóxico virusvirus
162
367000
2000
Utilizamos un virus, un virus no tóxico,
06:24
calledllamado M13 bacteriophagebacteriófago
163
369000
2000
llamado bacteriófago M13
06:26
that's jobtrabajo is to infectinfectar bacteriabacteria.
164
371000
2000
cuyo trabajo es infectar una bacteria.
06:28
Well it has a simplesencillo DNAADN structureestructura
165
373000
2000
Su DNA tiene una estructura simple
06:30
that you can go in and cutcortar and pastepegar
166
375000
2000
y le puedes simplemente cortar y pegar
06:32
additionaladicional DNAADN sequencessecuencias into it.
167
377000
2000
secuencias adicionales de DNA.
06:34
And by doing that, it allowspermite the virusvirus
168
379000
2000
Y al hacer esto, permites que el virus
06:36
to expressexprimir randomaleatorio proteinproteína sequencessecuencias.
169
381000
3000
exprese secuencias aleatorias de proteínas.
06:39
And this is prettybonita easyfácil biotechnologybiotecnología.
170
384000
2000
Y esta es una biotecnología sencilla.
06:41
And you could basicallybásicamente do this a billionmil millones timesveces.
171
386000
2000
Y es posible hacer esto mil millones de veces.
06:43
And so you can go in and have a billionmil millones differentdiferente virusesvirus
172
388000
2000
Y puedes ir y tener mil millones de virus diferentes
06:45
that are all geneticallygenéticamente identicalidéntico,
173
390000
2000
que sean genéticamente idénticos,
06:47
but they differdiferir de from eachcada other basedbasado on theirsu tipsconsejos,
174
392000
2000
pero que sean diferentes unos de otros por sus terminaciones
06:49
on one sequencesecuencia
175
394000
2000
en una secuencia
06:51
that codescódigos for one proteinproteína.
176
396000
2000
que codifica una proteína.
06:53
Now if you take all billionmil millones virusesvirus,
177
398000
2000
Ahora, si tomamos mil millones de virus,
06:55
and you can put them in one dropsoltar of liquidlíquido,
178
400000
2000
y los ponemos en una gota de líquido,
06:57
you can forcefuerza them to interactinteractuar with anything you want on the periodicperiódico tablemesa.
179
402000
3000
podemos forzarlos a interactuar con cualquier cosa en la tabla periódica.
07:00
And throughmediante a processproceso of selectionselección evolutionevolución,
180
405000
2000
Y a través del proceso de selección-evolución,
07:02
you can pullHalar one out of a billionmil millones that does something that you'dtu hubieras like it to do,
181
407000
3000
podemos obtener uno en mil millones que haga algo que nos gustaría que hiciera,
07:05
like growcrecer a batterybatería or growcrecer a solarsolar cellcelda.
182
410000
2000
como fabricar una batería o una celda solar.
07:07
So basicallybásicamente, virusesvirus can't replicatereproducir exactamente themselvessí mismos; they need a hostanfitrión.
183
412000
3000
Para que los virus puedan replicarse necesitan un huésped.
07:10
OnceUna vez you find that one out of a billionmil millones,
184
415000
2000
Una vez que encontramos ese uno en mil millones,
07:12
you infectinfectar it into a bacteriabacteria,
185
417000
2000
infectamos una bacteria,
07:14
and you make millionsmillones and billionsmiles de millones of copiescopias
186
419000
2000
y hacemos miles de millones de copias
07:16
of that particularespecial sequencesecuencia.
187
421000
2000
de esa secuencia en particular.
07:18
And so the other thing that's beautifulhermosa about biologybiología
188
423000
2000
La otra cosa maravillosa de la biología
07:20
is that biologybiología givesda you really exquisiteExquisito structuresestructuras
189
425000
2000
es que la biología nos da exquisitas estructuras
07:22
with nicebonito linkenlazar scalesescamas.
190
427000
2000
con verdadera armonía.
07:24
And these virusesvirus are long and skinnyflaco,
191
429000
2000
Estos virus son largos y delgados,
07:26
and we can get them to expressexprimir the abilitycapacidad
192
431000
2000
y podemos hacer que expresen la habilidad
07:28
to growcrecer something like semiconductorssemiconductores
193
433000
2000
de fabricar algo como semiconductores
07:30
or materialsmateriales for batteriesbaterías.
194
435000
2000
o materiales para baterías.
07:32
Now this is a high-poweredde alta potencia batterybatería that we grewcreció in my lablaboratorio.
195
437000
3000
Esta es una batería de alta potencia que fabricamos en mi laboratorio.
07:35
We engineereddiseñado a virusvirus to pickrecoger up carboncarbón nanotubesnanotubos.
196
440000
3000
Fabricamos un virus que utilizaba nanotubos de carbón.
07:38
So one partparte of the virusvirus grabsagarra a carboncarbón nanotubenanotubo.
197
443000
2000
Una parte del virus agarraba un nanotubo de carbón.
07:40
The other partparte of the virusvirus has a sequencesecuencia
198
445000
2000
La otra parte del virus tiene una secuencia
07:42
that can growcrecer an electrodeelectrodo materialmaterial for a batterybatería.
199
447000
3000
que puede generar material para el electrodo de una batería.
07:45
And then it wiresalambres itselfsí mismo to the currentcorriente collectorcoleccionista.
200
450000
3000
Y después se conecta a sí mismo con el colector de corriente.
07:48
And so throughmediante a processproceso of selectionselección evolutionevolución,
201
453000
2000
Y a través del proceso de selección-evolución,
07:50
we wentfuimos from beingsiendo ablepoder to have a virusvirus that madehecho a crummysucio batterybatería
202
455000
3000
vamos desde un virus que fabrica una batería sencilla
07:53
to a virusvirus that madehecho a good batterybatería
203
458000
2000
hasta un virus que hace una buena batería
07:55
to a virusvirus that madehecho a record-breakingbatir récords, high-poweredde alta potencia batterybatería
204
460000
3000
y hasta un virus que hace una batería de alta potencia capaz de romper records
07:58
that's all madehecho at roomhabitación temperaturetemperatura, basicallybásicamente at the benchbanco topparte superior.
205
463000
3000
hecha totalmente a temperatura ambiente, básicamente en la mesa del laboratorio.
08:01
And that batterybatería wentfuimos to the WhiteBlanco HouseCasa for a pressprensa conferenceconferencia.
206
466000
3000
Y esa batería viajó hasta la Casa Blanca para una conferencia de prensa.
08:04
I broughttrajo it here.
207
469000
2000
La traje conmigo.
08:06
You can see it in this casecaso -- that's lightingiluminación this LED.
208
471000
3000
Pueden ver en este caso, que mantiene esta lámpara encendida.
08:09
Now if we could scaleescala this,
209
474000
2000
Si pudiéramos escalar esto,
08:11
you could actuallyactualmente use it
210
476000
2000
podríamos usarlo
08:13
to runcorrer your PriusPrius,
211
478000
2000
para hacer rodar a su auto,
08:15
whichcual is my dreamsueño -- to be ablepoder to drivemanejar a virus-poweredaccionado por virus carcoche.
212
480000
3000
ese es mi sueño, poder manejar un auto alimentado por virus.
08:19
But it's basicallybásicamente --
213
484000
2000
El proceso es básicamente --
08:21
you can pullHalar one out of a billionmil millones.
214
486000
3000
que puedas sacar uno de mil millones.
08:24
You can make lots of amplificationsamplificaciones to it.
215
489000
2000
Poder hacer muchas copias del mismo.
08:26
BasicallyBásicamente, you make an amplificationamplificación in the lablaboratorio,
216
491000
2000
Básicamente podríamos hacer una amplificación en el laboratorio.
08:28
and then you get it to self-assembleautoensamblarse
217
493000
2000
Y después hacer que se auto-ensamble
08:30
into a structureestructura like a batterybatería.
218
495000
2000
para dar la estructura de una batería.
08:32
We're ablepoder to do this alsoademás with catalysiscatálisis.
219
497000
2000
Podemos hacer esto con catalizadores.
08:34
This is the exampleejemplo
220
499000
2000
En este ejemplo
08:36
of photocatalyticfotocatalítico splittingterrible of wateragua.
221
501000
2000
de un separador catalítico de agua.
08:38
And what we'venosotros tenemos been ablepoder to do
222
503000
2000
Y eso es lo que hemos podido hacer
08:40
is engineeringeniero a virusvirus to basicallybásicamente take dye-absorbingtinte-absorbente moleculesmoléculas
223
505000
3000
modificar el virus para que absorba moléculas de tinta
08:43
and linelínea them up on the surfacesuperficie of the virusvirus
224
508000
2000
y ponerlas alineadas en la superficie del virus
08:45
so it actshechos as an antennaantena,
225
510000
2000
así que actúa como antena.
08:47
and you get an energyenergía transfertransferir acrossa través de the virusvirus.
226
512000
2000
y obtenemos una transferencia de energía a través del virus.
08:49
And then we give it a secondsegundo genegene
227
514000
2000
Y entonces le damos un segundo gen
08:51
to growcrecer an inorganicinorgánico materialmaterial
228
516000
2000
para utilizar un material inorgánico
08:53
that can be used to splitdivisión wateragua
229
518000
2000
que pueda usarse para separar agua
08:55
into oxygenoxígeno and hydrogenhidrógeno
230
520000
2000
en hidrógeno y oxígeno,
08:57
that can be used for cleanlimpiar fuelscombustibles.
231
522000
2000
que puede usarse como combustible limpio.
08:59
And I broughttrajo an exampleejemplo with me of that todayhoy.
232
524000
2000
Hoy traje conmigo este ejemplo.
09:01
My studentsestudiantes promisedprometido me it would work.
233
526000
2000
Mis alumnos me prometieron que funcionaría.
09:03
These are virus-assembledensamblado por virus nanowiresnanocables.
234
528000
2000
Estos son nano-cables ensamblados por virus.
09:05
When you shinebrillar lightligero on them, you can see them bubblingburbujeo.
235
530000
3000
Cuando les echamos la luz, pueden ver que hay un burbujeo.
09:08
In this casecaso, you're seeingviendo oxygenoxígeno bubblesburbujas come out.
236
533000
3000
En este caso, están observando burbujas de oxígeno salir.
09:12
And basicallybásicamente, by controllingcontrolador the genesgenes,
237
537000
3000
Fundamentalmente, mediante el control de los genes,
09:15
you can controlcontrolar multiplemúltiple materialsmateriales to improvemejorar your devicedispositivo performanceactuación.
238
540000
3000
podemos controlar múltiples materiales y mejorar el desempeño de sus equipos.
09:18
The last exampleejemplo are solarsolar cellsCélulas.
239
543000
2000
El último ejemplo son las celdas solares.
09:20
You can alsoademás do this with solarsolar cellsCélulas.
240
545000
2000
Podemos hacer esto con celdas solares.
09:22
We'veNosotros tenemos been ablepoder to engineeringeniero virusesvirus
241
547000
2000
Hemos diseñado virus
09:24
to pickrecoger up carboncarbón nanotubesnanotubos
242
549000
2000
que pueden tomar nanotubos de carbono
09:26
and then growcrecer titaniumtitanio dioxidedióxido around them --
243
551000
4000
y depositar una capa de dióxido de titanio a su alrededor --
09:30
and use as a way of gettingconsiguiendo electronselectrones throughmediante the devicedispositivo.
244
555000
4000
y usarlos para atrapar a los electrones en el aparato.
09:34
And what we'venosotros tenemos foundencontró is throughmediante geneticgenético engineeringIngenieria,
245
559000
2000
Lo que encontramos es que a través de la ingeniería genética,
09:36
we can actuallyactualmente increaseincrementar
246
561000
2000
podemos, de hecho, aumentar
09:38
the efficiencieseficiencias of these solarsolar cellsCélulas
247
563000
3000
la eficiencia de estas celdas solares
09:41
to recordgrabar numbersnúmeros
248
566000
2000
hasta números récord
09:43
for these typestipos of dye-sensitizedteñido-sensibilizado systemssistemas.
249
568000
3000
para estos tipos de sistemas de celdas (Grätzel).
09:46
And I broughttrajo one of those as well
250
571000
2000
Traje conmigo también uno de estos
09:48
that you can playjugar around with outsidefuera de afterwarddespués.
251
573000
3000
con el que pueden jugar una vez que termine la sesión.
09:51
So this is a virus-basedbasado en virus solarsolar cellcelda.
252
576000
2000
Esta es una celda solar generada por virus.
09:53
ThroughMediante evolutionevolución and selectionselección,
253
578000
2000
A través de la evolución y la selección,
09:55
we tooktomó it from an eightocho percentpor ciento efficiencyeficiencia solarsolar cellcelda
254
580000
3000
llevamos la celda desde una eficiencia del 8%
09:58
to an 11 percentpor ciento efficiencyeficiencia solarsolar cellcelda.
255
583000
3000
hasta una eficiencia de 11%
10:01
So I hopeesperanza that I've convincedconvencido you
256
586000
2000
Espero haberles convencido
10:03
that there's a lot of great, interestinginteresante things to be learnedaprendido
257
588000
3000
de que hay miles de cosas interesantes por aprender
10:06
about how naturenaturaleza makeshace materialsmateriales --
258
591000
2000
acerca de cómo la naturaleza fabrica materiales --
10:08
and takingtomando it the nextsiguiente steppaso
259
593000
2000
y llevarlo un paso más adelante
10:10
to see if you can forcefuerza,
260
595000
2000
para aprender cómo manejar,
10:12
or whethersi you can take advantageventaja of how naturenaturaleza makeshace materialsmateriales,
261
597000
2000
o cómo aprovechar la manera en la que la naturaleza fabrica materiales.
10:14
to make things that naturenaturaleza hasn'tno tiene yettodavía dreamedsoñado of makingfabricación.
262
599000
3000
para crear cosas que la naturaleza ni siquiera ha soñado.
10:17
Thank you.
263
602000
2000
Gracias.
Translated by Jaime Gonzalez Magallanes
Reviewed by Alex Alonso

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ABOUT THE SPEAKER
Angela Belcher - Biological engineer
Angela Belcher looks to nature for inspiration on how to engineer viruses to create extraordinary new materials.

Why you should listen

With a bachelors in Creative Studies and a Ph.D. in Inorganic Chemistry, Angela Belcher has made a career out of finding surprising and innovative solutions to energy problems.

As head of the Biomolecular Materials Group at MIT, Belcher brings together the fields of materials chemistry, electrical engineering and molecular biology to engineer viruses that can create batteries and clean energy sources. A MacArthur Fellow, she also founded Cambrios Technologies, a Cambridge-based startup focused on applying her work with natural biological systems to the manufacture and assembly of electronic, magnetic and other commercially important materials. TIME magazine named her a climate-change hero in 2007.

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