ABOUT THE SPEAKER
Jakob Magolan - Organic chemist
Professor Jakob Magolan is a synthetic chemist who assembles new molecules to discover new medicines.

Why you should listen

Jakob Magolan holds the Boris Family Endowed Chair in Drug Discovery at McMaster University in Canada. As a graduate student, he was trained to synthesize the complex and beautiful molecules made by nature from simple chemical building blocks. His medicinal chemistry laboratory now partners with biologists and clinicians to find new molecules and innovative strategies to treat disease. He and his colleagues at McMaster's Institute for Infectious Disease Research are working to discover new antibiotics to combat the threat of drug-resistant microbial infections.

Magolan has taught organic chemistry to hundreds of undergraduate students. He believes in the tremendous value of scientific literacy in society and loves to share his appreciation of science with the public. Magolan prepared this TEDx talk together with graphic designer Weston Durland, who was one of his chemistry students.

More profile about the speaker
Jakob Magolan | Speaker | TED.com
TEDxUIdaho

Jakob Magolan: A crash course in organic chemistry

雅各馬哥蘭: 一堂有機化學的速成課程

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雅各馬哥蘭要改變你對於有機化學的感受。這是一場用驚人繪圖包裝的親切演說。在演說中,他教導我們基礎知識,同時也打破了有機化學的可怕刻板印象。
- Organic chemist
Professor Jakob Magolan is a synthetic chemist who assembles new molecules to discover new medicines. Full bio

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00:12
I'd like you to ask yourself你自己,
0
623
1432
我想請各位問問自己,
00:14
what do you feel when you hear
the words "organic有機 chemistry化學?"
1
2973
3789
聽到「有機化學」時,
你有什麼感覺?
00:18
What comes to mind心神?
2
6786
1166
會想到什麼?
00:20
There is a course課程 offered提供
at nearly幾乎 every一切 university大學,
3
8763
3643
幾乎在每一所大學,
都有開一門課程,
00:24
and it's called Organic有機 Chemistry化學,
4
12430
1889
就叫做「有機化學」,
00:26
and it is a grueling嚴罰, heavy
introduction介紹 to the subject學科,
5
14343
2769
這門課是種既繁重又累人的
有機化學入門,
00:30
a flood洪水 of content內容
that overwhelms淹沒 students學生們,
6
18252
2974
一大堆的內容,讓學生無法招架,
00:33
and you have to ace高手 it if you want
to become成為 a doctor醫生 or a dentist牙醫
7
21250
4190
如果你想要成為醫生、
牙醫,或獸醫,
就得要把這門課讀好。
00:37
or a veterinarian獸醫.
8
25464
1362
00:38
And that is why so many許多 students學生們
perceive感知 this science科學 like this ...
9
26850
3936
那就是為什麼很多學生
都這樣看待這門科學……
00:44
as an obstacle障礙 in their path路徑,
10
32127
1970
他們道路上的阻礙,
00:46
and they fear恐懼 it and they hate討厭 it
11
34121
2164
他們害怕它、討厭它,
00:48
and they call it a weed-out淘汰 course課程.
12
36309
2143
他們稱它為一門淘汰課。
00:50
What a cruel殘忍 thing for a subject學科
to do to young年輕 people,
13
38476
2825
一門學科對年輕人
做這樣的事,實在很殘忍,
00:53
weed野草 them out.
14
41325
1189
把他們淘汰。
00:55
And this perception知覺 spread傳播
beyond college學院 campuses校園 long ago.
15
43538
3780
很早以前,這種感受就已經
散播到大學校園以外的地方了。
00:59
There is a universal普遍 anxiety焦慮
about these two words.
16
47342
3672
不論在哪裡,
這四個字都讓人焦慮。
01:04
I happen發生 to love this science科學,
17
52963
2426
我剛好很愛這門科學,
01:07
and I think this position位置
in which哪一個 we have placed放置 it
18
55413
2500
我認為,我們將它
定位在這個位置,
01:09
is inexcusable不可原諒.
19
57937
1741
實在不可原諒。
01:11
It's not good for science科學,
and it's not good for society社會,
20
59702
3861
那樣對科學沒有好處,
對社會沒有好處,
01:15
and I don't think it has to be this way.
21
63587
2567
我不認為這是必要的。
01:18
And I don't mean that this class
should be easier更輕鬆. It shouldn't不能.
22
66178
4682
我的意思並不是這門課
應該簡單一點。它不該簡單。
01:23
But your perception知覺 of these two words
23
71819
3817
但你們對於這四個字的感受
01:28
should not be defined定義
by the experiences經驗 of premed醫學預科 students學生們
24
76884
4389
不應該被醫學院預科
學生的經驗所定義,
01:33
who frankly坦率地說 are going through通過
a very anxious time of their lives生活.
25
81297
3160
坦白說,他們正在經歷
他們人生中非常焦慮的時期。
01:37
So I'm here today今天 because I believe
26
85720
2455
今天,我來這裡,是因為我相信
01:40
that a basic基本 knowledge知識
of organic有機 chemistry化學 is valuable有價值,
27
88199
2633
有機化學的基本知識
是很有價值的,
01:42
and I think that it can be made製作
accessible無障礙 to everybody每個人,
28
90856
4612
我認為它應該是任何人
都可以進入的一門科學,
01:47
and I'd like to prove證明 that to you today今天.
29
95492
2413
今天我會向大家證明這一點。
01:49
Would you let me try?
30
97929
1381
你們願意讓我試試嗎?
01:51
Audience聽眾: Yeah!
31
99334
1528
觀眾:願意!
01:52
Jakob雅 各 布 MagolanMagolan: All right, let's go for it.
32
100886
3063
講者:好,咱們開始吧!
01:55
(Laughter笑聲)
33
103973
1254
(笑聲)
01:57
Here I have one of these
overpriced高估 EpiPensEpiPens.
34
105251
2793
我手上是一支定價過高的
腎上腺素注射器。
02:00
Inside it is a drug藥物 called epinephrine腎上腺素.
35
108540
2281
裡面裝的是一種叫腎上腺素的藥。
02:03
Epinephrine腎上腺素 can restart重新開始
the beat擊敗 of my heart,
36
111250
3134
腎上腺素能夠讓我的心臟
重新開始跳動,
02:06
or it could stop a life-threatening危及生命
allergic過敏的 reaction反應.
37
114408
2565
它也可以阻止可能
威脅生命的過敏反應。
02:08
An injection注射 of this
right here will do it.
38
116997
3364
只要把它注射到這裡就可以了。
02:13
It would be like turning車削
the ignition點火 switch開關
39
121076
2095
它就像是一個點火開關,
02:15
in my body's身體的 fight-or-flight戰鬥或逃跑 machinery機械.
40
123195
2030
控制我身體的
「打或逃」機械裝置。
02:17
My heart rate, my blood血液 pressure壓力 would
go up so blood血液 could rush to my muscles肌肉.
41
125249
3817
我的心跳率、我的血壓會上升,
血液就會被急送給我的肌肉。
02:21
My pupils學生 would dilate膨脹.
I would feel a wave of strength強度.
42
129090
2936
我的瞳孔會放大。
我會感受到一波力量。
02:24
Epinephrine腎上腺素 has been the difference區別
between之間 life and death死亡 for many許多 people.
43
132050
5150
對許多人而言,腎上腺素
決定了他們是生還是死。
02:29
This is like a little miracle奇蹟
that you can hold保持 in your fingers手指.
44
137224
3195
它就像是你能夠掌握
在手中的一個小小奇蹟。
02:33
Here is the chemical化學 structure結構體
of epinephrine腎上腺素.
45
141459
3302
這是腎上腺素的化學結構。
02:37
This is what organic有機 chemistry化學 looks容貌 like.
46
145753
2207
有機化學看起來就是這個樣子的。
02:39
It looks容貌 like lines and letters ...
47
147984
2261
它看起來像是線段和英文字母……
02:43
No meaning含義 to most people.
48
151362
1597
對大部分人來說沒有意義。
02:45
I'd like to show顯示 you what I see
when I look at that picture圖片.
49
153740
2850
我想展示一下,當看到
這張圖時我看見的是什麼。
02:49
I see a physical物理 object目的
50
157645
1839
我看見一個實體的物體,
02:53
that has depth深度 and rotating旋轉 parts部分,
51
161071
2350
有立體深度,也有能旋轉的部位,
02:55
and it's moving移動.
52
163445
1229
且它會動。
02:58
We call this a compound複合 or a molecule分子,
53
166864
2104
我們稱它為化合物或分子,
03:00
and it is 26 atoms原子 that are stitched縫合
together一起 by atomic原子 bonds債券.
54
168992
5746
它是由 26 個原子,
用原子鍵結合在一起而成。
03:07
The unique獨特 arrangement安排 of these atoms原子
gives epinephrine腎上腺素 its identity身分,
55
175443
4468
這些原子的獨特排列方式,
就代表著腎上腺素,
03:11
but nobody沒有人 has ever
actually其實 seen看到 one of these,
56
179935
2311
但沒有人看見過這些東西,
03:14
because they're very small,
57
182270
1454
因為它們非常小,
03:15
so we're going to call this
an artistic藝術的 impression印象,
58
183748
3148
所以我們可以稱它為藝術印象,
03:18
and I want to explain說明 to you
how small this is.
59
186920
2230
我想要跟各位說明它有多小。
03:22
In here, I have less than
half a milligram毫克 of it dissolved溶解 in water.
60
190618
4144
在這裡,我取了半毫克,
將它溶解在水中。
03:26
It's the mass of a grain糧食 of sand.
61
194786
1573
這是一粒沙的質量。
03:28
The number of epinephrine腎上腺素
molecules分子 in here is one quintillion千之六次冪.
62
196383
3936
這裡的腎上腺素分子數量
是一百萬的三次方。
03:33
That's 18 zeroes.
63
201528
1459
也就是 18 個零。
03:35
That number is hard to visualize想像.
64
203011
1572
這個數字很難視覺化。
03:37
Seven billion十億 of us on this planet行星?
65
205336
2685
在地球上有 70 億人?
03:40
Maybe 400 billion十億 stars明星 in our galaxy星系?
66
208877
4755
宇宙中也許有 4000 億顆星星?
03:45
You're not even close.
67
213656
1151
都還差得遠呢。
03:46
If you wanted to get
into the right ballpark球場,
68
214831
2097
如果你想要做更正確的約略估計,
03:48
you'd have to imagine想像 every一切 grain糧食 of sand
69
216952
2717
你得要想像在所有
海洋和湖泊底下,
03:51
on every一切 beach海灘,
under all the oceans海洋 and lakes湖泊,
70
219693
3596
每一個海灘上的每一粒沙子,
03:55
and then shrink收縮 them all
so they fit適合 in here.
71
223313
2722
接著把它們通通縮小,
塞到這裡面來。
03:59
Epinephrine腎上腺素 is so small
we will never see it,
72
227821
2850
腎上腺素非常小,
我們永遠不可能看見它,
04:02
not through通過 any microscope顯微鏡 ever,
73
230695
2356
透過任何顯微鏡都不可能,
04:05
but we know what it looks容貌 like,
74
233995
1549
但我們知道它的外觀,
04:07
because it shows節目 itself本身
through通過 some sophisticated複雜的 machines
75
235568
3809
因為它能透過一些
很精密的機器顯現出來,
04:11
with fancy幻想 names
76
239401
2132
這些機器的名字很炫,
04:13
like "nuclear magnetic磁性
resonance諧振 spectrometers光譜儀."
77
241557
2405
比如「核磁共振光譜儀」。
04:17
So visible可見 or not, we know
this molecule分子 very well.
78
245398
3271
不論看不看得見,
我們都很了解這個分子。
04:20
We know it is made製作
of four different不同 types類型 of atoms原子,
79
248693
2443
我們知道它是由四種
不同型的原子組成,
04:23
hydrogen, carbon, oxygen and nitrogen.
80
251160
1913
氫、碳、氧,和氮。
04:25
These are the colors顏色
we typically一般 use for them.
81
253097
2767
我們通常會用
這些顏色來表示它們。
04:27
Everything in our universe宇宙
is made製作 of little spheres
82
255888
2627
在我們宇宙中的一切,
都是由小球體組成,
04:30
that we call atoms原子.
83
258539
1176
它們叫做原子。
04:31
There's about a hundred
of these basic基本 ingredients配料,
84
259739
2402
這種基本組成元素大約有 100 種,
04:34
and they're all made製作
from three smaller particles粒子:
85
262165
2359
它們都是用這三種
更小的粒子組成的:
04:36
protons質子, neutrons中子, electrons電子.
86
264548
1636
光子、中子、電子。
04:38
We arrange安排 these atoms原子
into this familiar table.
87
266208
2912
我們用這個熟悉的表格
來排放這些原子。
04:42
We give them each a name名稱 and a number.
88
270755
2223
每一種都有一個名稱和數字。
04:45
But life as we know it
doesn't need all of these,
89
273002
2326
但我們所知道的生命,
並不需要表中的每一種原子,
04:47
just a smaller subset子集, just these.
90
275352
2515
只需要其中的一些,
只要這些即可。
04:50
And there are four atoms原子 in particular特定
that stand apart距離 from the rest休息
91
278671
3303
有四種原子很特別,
和其他原子不同,
04:53
as the main主要 building建造 blocks of life,
92
281998
2033
它們是生建造生命的主要建材,
04:56
and they are the same相同 ones那些
that are found發現 in epinephrine腎上腺素:
93
284055
3366
也就是在腎上腺素中
找到的那幾種:
04:59
hydrogen, carbon, nitrogen and oxygen.
94
287445
3038
氫、碳、氮,以及氧。
05:04
Now what I tell you next下一個
is the most important重要 part部分.
95
292512
2915
我接下來要告訴各位的,
是最重要的部分。
05:08
When these atoms原子
connect to form形成 molecules分子,
96
296443
2856
當這些原子連結起來,形成分子,
05:11
they follow跟隨 a set of rules規則.
97
299323
1729
它們會遵循一組規則。
05:13
Hydrogen makes品牌 one bond,
98
301076
2262
氫有一個鍵結,
05:15
oxygen always makes品牌 two,
99
303362
1746
氧總是有兩個鍵結,
05:17
nitrogen makes品牌 three
100
305132
1432
氮有三個鍵結,
05:18
and carbon makes品牌 four.
101
306588
1524
碳有四個鍵結。
05:20
That's it.
102
308857
1421
就這樣。
05:22
HONCHONC -- one, two, three, four.
103
310302
1685
H、O、N、C,一、二、三、四。
05:25
If you can count計數 to four,
and you can misspell拼錯 the word "honk按喇叭,"
104
313962
3716
如果你會數到四,且你會拼錯
「honk(喇叭聲)」這個字,
05:29
you're going to remember記得 this
for the rest休息 of your lives生活.
105
317702
2668
那你一輩子就不會忘記這些。
05:32
(Laughter笑聲)
106
320394
1652
(笑聲)
05:34
Now here I have four bowls
with these ingredients配料.
107
322070
2423
這裡,我有四個碗,
裡面有這些組成元素。
05:36
We can use these to build建立 molecules分子.
108
324517
2764
我們可以用它們來建立分子。
05:40
Let's start開始 with epinephrine腎上腺素.
109
328828
1579
咱們從腎上腺素開始。
05:43
Now, these bonds債券 between之間 atoms原子,
they're made製作 of electrons電子.
110
331464
4181
在原子之間的鍵結,
是由電子組成的。
05:48
Atoms原子 use electrons電子 like arms武器
to reach達到 out and hold保持 their neighbors鄰居.
111
336454
3293
原子把電子當成手臂來用,
向外伸,抓住它們的鄰居。
05:51
Two electrons電子 in each bond,
like a handshake握手,
112
339771
2122
每個鍵結有兩個電子,
就像在握手,
05:53
and like a handshake握手,
they are not permanent常駐.
113
341917
2097
還有一點也像握手:
它們並非永久的。
05:56
They can let go of one atom原子
and grab another另一個.
114
344038
2143
它們會放掉一個原子,
去抓另一個。
那就是我們所謂的化學反應,
05:58
That's what we call a chemical化學 reaction反應,
115
346205
1906
06:00
when atoms原子 exchange交換 partners夥伴
and make new molecules分子.
116
348135
2861
原子會交換夥伴,並形成新分子。
06:03
The backbone骨幹 of epinephrine腎上腺素
is made製作 mostly大多 of carbon atoms原子,
117
351020
3585
腎上腺素的主要骨幹
大部分是由碳原子所組成,
06:06
and that's common共同.
118
354629
1158
那很常見。
06:07
Carbon is life's人生 favorite喜愛
structural結構 building建造 material材料,
119
355811
2683
碳是生命最喜歡的結構建材,
06:10
because it makes品牌
a good number of handshakes握手
120
358518
3173
因為它握手的數量很理想,
06:13
with just the right grip strength強度.
121
361715
2008
握手的力量也很恰好。
06:15
That's why we define確定 organic有機 chemistry化學
as the study研究 of carbon molecules分子.
122
363747
3721
那就是為什麼我們把有機化學
定義為對碳原子的研究。
06:20
Now, if we build建立 the smallest最少 molecules分子
we can think of that follow跟隨 our rules規則,
123
368559
4963
如果我們依據我們的規則,
建造出我們所能想出最小的分子,
它們會突顯出我們的規則,
且它們的名字都很耳熟:
06:25
they highlight突出 our rules規則,
and they have familiar names:
124
373546
2572
水、氨、甲烷,
即 H2O、NH3,和 CH4。
06:28
water, ammonia and methane甲烷,
H20 and NHNh3 and CHCH4.
125
376142
3785
06:33
The words "hydrogen,"
"oxygen" and "nitrogen" --
126
381739
2461
「氫」、「氧」,
和「氮」這些字——
06:36
we use the same相同 words
127
384224
2268
這三個分子都各
含有兩個相同的原子,
06:38
to name名稱 these three molecules分子
that have two atoms原子 each.
128
386516
2651
所以我們直接以
原子的名字來命名它們。
06:41
They still follow跟隨 the rules規則,
129
389191
1341
它們仍然遵循規則,
06:42
because they have one, two
and three bonds債券 between之間 them.
130
390556
2668
因為它們之間的鍵結數
為一、二,以及三個。
06:45
That's why oxygen gets得到 called O2.
131
393248
1725
那就是為什麼氧氣要叫 O2。
06:48
I can show顯示 you combustion燃燒.
132
396449
1945
我可以展示燃燒給各位看。
06:51
Here's這裡的 carbon dioxide二氧化碳, COCO2.
133
399323
2421
這是二氧化碳,CO2。
06:53
Above以上 it, let's place地點 water and oxygen,
and beside it, some flammable易燃的 fuels燃料.
134
401768
4904
在上面,我們放上水和氧,
在旁邊,是可燃的燃料。
06:58
These fuels燃料 are made製作
of just hydrogen and carbon.
135
406696
2302
這些燃料的成份只有氫和碳。
07:01
That's why we call them hydrocarbons碳氫化合物.
We're very creative創作的.
136
409022
2716
所以它們被稱為碳氫化合物。
我們很有創意。
07:03
(Laughter笑聲)
137
411762
1456
(笑聲)
07:05
So when these crash緊急
into molecules分子 of oxygen,
138
413242
2143
當這些分子撞上氧分子,
07:07
as they do in your engine發動機
or in your barbecues燒烤,
139
415409
3714
就像在引擎或烤肉野餐
所發生的狀況,
07:12
they release發布 energy能源 and they reassemble重組,
140
420091
1993
它們就會釋出能量、重組,
每個碳原子最後都會成為
一個 CO2 分子的中心,
07:14
and every一切 carbon atom原子
ends結束 up at the center中央 of a COCO2 molecule分子,
141
422108
2992
07:17
holding保持 on to two oxygens,
142
425124
1242
抓住兩個氧原子,
07:18
and all the hydrogens end結束 up
as parts部分 of waters水域,
143
426390
2449
所有的氫最後都會成為水的一部分,
07:20
and everybody每個人 follows如下 the rules規則.
144
428863
1992
大家都會遵循規則。
07:22
They are not optional可選的,
145
430879
1318
沒得選,
07:24
and they're not optional可選的
for bigger molecules分子 either,
146
432221
2478
更大的分子也沒得選,
07:26
like these three.
147
434723
1418
比如這三個分子。
07:29
This is our favorite喜愛 vitamin維他命
148
437347
2175
這是我們最愛的維他命,
07:31
sitting坐在 next下一個 to our favorite喜愛 drug藥物,
149
439546
1650
旁邊是我們最愛的藥物,
07:33
(Laughter笑聲)
150
441220
1246
(笑聲)
07:34
and morphine嗎啡 is one of the most
important重要 stories故事 in medical history歷史.
151
442490
3739
在醫療史上,嗎啡是
最重要的故事之一。
07:38
It marks分數 medicine's醫學的 first
real真實 triumph勝利 over physical物理 pain疼痛,
152
446253
2912
它代表的是醫學第一次
戰勝了身體的痛苦,
07:41
and every一切 molecule分子 has a story故事,
153
449189
2004
每個分子都有一段故事,
07:43
and they are all published發表.
154
451217
1584
通通都已經出版。
07:44
They're written書面 by scientists科學家們,
and they're read by other scientists科學家們,
155
452825
3466
這些故事是由科學家所寫,
讀者則是其他科學家,
07:48
so we have handy便利 representations交涉
to do this quickly很快 on paper,
156
456315
3075
所以,我們有方便的表示方式,
方便論文的讀寫,
07:51
and I need to teach you how to do that.
157
459414
1859
而我得要教各位這些表示方式。
07:53
So we lay鋪設 epinephrine腎上腺素 flat平面 on a page,
158
461297
2775
我們把腎上腺素
攤平放在一張紙上,
07:56
and then we replace更換 all the spheres
with simple簡單 letters,
159
464096
2680
接著,我們把所有的球體
都換成簡單的字母,
07:58
and then the bonds債券
that lie謊言 in the plane平面 of the page,
160
466800
2495
再把平面紙上的那些鍵結也換掉,
08:01
they just become成為 regular定期 lines,
161
469319
1809
換成一般的線段,
08:03
and the bonds債券 that point
forwards前鋒 and backwards向後,
162
471152
2253
至於指向前以及向後的那些鍵結,
08:05
they become成為 little triangles三角形,
163
473429
1398
就換成小三角形,
08:06
either solid固體 or dashed虛線 to indicate表明 depth深度.
164
474851
2139
用實心或是虛線來呈現深度。
08:09
We don't actually其實 draw these carbons.
165
477330
2231
我們不會真的畫出這些碳。
08:11
We save保存 time by just hiding them.
166
479585
2811
為了節省時間,
我們會把它們隱藏起來。
08:14
They're represented代表
by corners角落 between之間 the bonds債券,
167
482897
3136
鍵結之間的轉角,就表示碳,
08:18
and we also hide隱藏 every一切 hydrogen
that's bonded保稅 to a carbon.
168
486057
3633
我們也會把和碳
連結的氫給隱藏起來。
08:22
We know they're there
169
490583
1158
我們只要看到一個碳
08:23
whenever每當 a carbon is showing展示 us
any fewer than four bonds債券.
170
491765
2898
旁邊的鍵結不到四個,
就知道有氫在那裡。
08:27
The last thing that's doneDONE
is the bonds債券 between之間 OH and NHNh.
171
495853
2936
最後處理的是 OH
和 NH 間的鍵結。
08:31
We just get rid擺脫 of those
to make it cleaner清潔器,
172
499432
2088
我們直接把它們拿掉,
讓畫面更乾淨,
08:33
and that's all there is to it.
173
501544
1477
就只有這樣而已。
08:35
This is the professional專業的 way
to draw molecules分子.
174
503045
2580
這是畫分子的專業方法。
08:37
This is what you see on Wikipedia維基百科 pages網頁.
175
505649
2411
在維基百科上
看到的圖就是這種圖。
08:42
It takes a little bit of practice實踐,
but I think everyone大家 here could do it,
176
510793
3762
需要一點練習,但我認為
這裡人人都做得到,
08:46
but for today今天, this is epinephrine腎上腺素.
177
514579
2726
但今天,知道這是腎上腺素即可。
08:49
This is also called adrenaline腎上腺素.
They're one and the same相同.
178
517886
2928
epinephrine 和 adrenaline
這兩個字都是指腎上腺素。
08:52
It's made製作 by your adrenal腎上腺 glands腺體.
179
520838
1612
它是由你的腎上腺製造的。
08:54
You have this molecule分子 swimming游泳的
through通過 your body身體 right now.
180
522474
2952
現在你的體內就有
這種分子在游動。
08:57
It's a natural自然 molecule分子.
181
525450
1690
它是種天然分子。
08:59
This EpiPenEpiPen would just give you
a quick quintillion千之六次冪 more of them.
182
527164
4244
這支腎上腺素注射器只是很快地
再補給十的十八次方個給你。
09:03
(Laughter笑聲)
183
531432
1650
(笑聲)
09:05
We can extract提取 epinephrine腎上腺素
184
533106
3191
我們可以從羊或牛的腎上腺
09:08
from the adrenal腎上腺 glands腺體
of sheep or cattle黃牛,
185
536321
3420
抽取出腎上腺素,
09:11
but that's not
where this stuff東東 comes from.
186
539765
2334
但我手上的這東西
並不是這麼來的。
09:14
We make this epinephrine腎上腺素 in a factory
187
542123
2868
這種腎上腺素是在工廠製造的,
09:17
by stitching拼接 together一起 smaller molecules分子
that come mostly大多 from petroleum石油.
188
545015
5239
做法是把比較小的分子結合起來,
而這些分子通常都來自石油。
09:23
And this is 100 percent百分 synthetic合成的.
189
551322
1709
這是 100% 合成的。
09:25
And that word, "synthetic合成的,"
makes品牌 some of us uncomfortable不舒服.
190
553862
3253
「合成」這個詞會讓
一些人感到不舒服。
09:29
It's not like the word "natural自然,"
which哪一個 makes品牌 us feel safe安全.
191
557964
3295
它不像是「天然」這個詞
會讓我們感到安全。
09:33
But these two molecules分子,
they cannot不能 be distinguished傑出的.
192
561283
3642
但這兩種分子其實
完全一樣,無法區別。
09:38
We're not talking about two cars汽車
that are coming未來 off an assembly部件 line here.
193
566263
3896
我們並不是在談同一條
生產線上產出的兩台車。
09:42
A car汽車 can have a scratch on it,
194
570183
2041
車體上可能會有刮痕,
09:44
and you can't scratch an atom原子.
195
572248
1855
你無法去刮一個原子。
09:46
These two are identical相同 in a surreal超現實主義,
almost幾乎 mathematical數學的 sense.
196
574127
4548
在一種超現實,幾乎可說是數學的
意義上,這兩種分子是一樣的。
09:50
At this atomic原子 scale規模,
math數學 practically幾乎 touches觸摸 reality現實.
197
578699
3101
在原子的尺度上,
數學幾乎是切中現實的。
09:54
And a molecule分子 of epinephrine腎上腺素 ...
198
582128
1619
而腎上腺素的分子——
09:56
it has no memory記憶 of its origin起源.
199
584779
1699
它不會記著它的來源。
09:58
It just is what it is,
200
586502
1405
它就是它,
09:59
and once一旦 you have it,
201
587931
1151
一旦你有了它,
10:01
the words "natural自然" and "synthetic合成的,"
they don't matter,
202
589106
4411
是「天然」或「合成」
都無所謂了,
10:06
and nature性質 synthesizes綜合類
this molecule分子 just like we do,
203
594284
3212
且大自然和我們用同樣的方式
合成這種分子,
10:09
except nature性質 is much better
at this than we are.
204
597520
2287
只差在大自然比我們
更擅常這件事。
10:11
Before there was life on earth地球,
205
599831
2378
在地球上有生命出現之前,
10:14
all the molecules分子 were small, simple簡單:
206
602233
3007
所有的分子都很小、很簡單:
10:17
carbon dioxide二氧化碳, water, nitrogen,
207
605264
1651
二氧化碳、水、氮,
10:20
just simple簡單 things.
208
608018
1150
都是簡單的東西。
10:21
The emergence緊急情況 of life changed that.
209
609192
1948
生命的出現帶來了改變。
10:23
Life brought biosynthetic合成 factories工廠
that are powered動力 by sunlight陽光,
210
611164
3236
生命帶來了生物合成工廠,
靠太陽能提供能量,
10:26
and inside these factories工廠,
small molecules分子 crash緊急 into each other
211
614424
3515
在這些工廠內,
小分子會發生碰撞,
10:29
and become成為 large ones那些:
carbohydrates碳水化合物, proteins蛋白質, nucleic核酸 acids,
212
617963
3308
變成較大的分子:
碳氫化合物、蛋白質、核酸,
10:33
multitudes眾人 of spectacular壯觀 creations創作.
213
621295
2453
許許多多了不起的創造物。
10:37
Nature性質 is the original原版的 organic有機 chemist化學家,
214
625613
2325
大自然是最原始的有機化學家,
10:40
and her construction施工 also fills填充 our sky天空
with the oxygen gas加油站 we breathe呼吸,
215
628932
3423
靠它的建造,我們的天空中
才會充滿了我們呼吸的氧氣,
10:44
this high-energy高能量 oxygen.
216
632379
1468
這種高能的氧。
10:47
All of these molecules分子 are infused輸注
with the energy能源 of the sun太陽.
217
635597
3261
太陽的能量會注入
所有這些分子之中,
10:50
They store商店 it like batteries電池.
218
638882
1468
存在分子之中,就像電池。
10:52
So nature性質 is made製作 of chemicals化學製品.
219
640810
2842
所以,大自然是由
化學物質組成的。
10:56
Maybe you guys can help me
to reclaim回收 this word, "chemical化學,"
220
644251
2937
也許各位可以協助我
恢復「化學」這個詞的意思,
10:59
because it has been stolen被盜 from us.
221
647212
2499
因為它被從我們身上偷走了。
11:01
It doesn't mean toxic有毒的,
and it doesn't mean harmful有害,
222
649735
2699
它並不是指有毒,不是指有害,
11:04
and it doesn't mean man-made人造 or unnatural不自然.
223
652458
2635
它也不是指人造的或非自然的。
11:07
It just means手段 "stuff東東," OK?
224
655117
3253
它的意思就只是「原料」,好嗎?
11:10
(Laughter笑聲)
225
658394
1521
(笑聲)
11:11
You can't have
chemical-free無化學 lump charcoal木炭.
226
659939
4036
不可能會有任何木炭塊
是沒有化學物質的。
11:15
That is ridiculous荒謬.
227
663999
1210
那太荒謬了。
11:17
(Laughter笑聲)
228
665233
1001
(笑聲)
11:18
And I'd like to do one more word.
229
666258
1833
我還想再談一個詞。
11:20
The word "natural自然" doesn't mean "safe安全,"
230
668932
2675
「天然」這個詞並不表示「安全」,
11:23
and you all know that.
231
671631
2508
你們都知道這一點。
11:26
Plenty豐富 of nature's大自然
chemicals化學製品 are quite相當 toxic有毒的,
232
674163
4483
很多大自然的
化學物質是相當毒的,
11:30
and others其他 are delicious美味的,
233
678670
2603
有些則是很可口,
11:33
and some are both ...
234
681297
1922
有些兩者都是……
11:35
(Laughter笑聲)
235
683243
1371
(笑聲)
11:36
toxic有毒的 and delicious美味的.
236
684638
1690
又毒又可口。
11:38
The only way to tell
whether是否 something is harmful有害
237
686813
2778
只有一種方式可以分辨
一樣東西是否有害,
11:41
is to test測試 it,
238
689615
1872
就是去測試它,
11:43
and I don't mean you guys.
239
691511
2158
我不是指在座各位。
11:45
Professional專業的 toxicologists毒理學:
we have these people.
240
693693
2809
專業毒物學家:有這種人存在。
11:48
They're well-trained訓練有素,
241
696526
1514
他們受過很好的訓練,
11:50
and you should trust相信 them like I do.
242
698064
2002
你們應該跟我一樣相信他們。
11:52
So nature's大自然 molecules分子 are everywhere到處,
243
700893
1770
所以,大自然的分子無所不在,
11:54
including包含 the ones那些 that have decomposed分解
244
702687
1873
其中有些分子,已經分解成
11:56
into these black黑色 mixtures混合物
that we call petroleum石油.
245
704584
2310
這種被我們稱為石油的黑色混合物。
11:58
We refine提煉 these molecules分子.
246
706918
2230
我們精鍊這些分子。
12:01
There's nothing unnatural不自然 about them.
247
709695
1819
這麼做一點也不會「不天然」。
12:03
We purify淨化 them.
248
711538
1150
我們將它們純化。
12:06
Now, our dependence依賴 on them for energy能源 --
249
714228
2968
在能源方面,我們要依賴它們——
12:09
that means手段 that every一切 one of those carbons
gets得到 converted轉換 into a molecule分子 of COCO2.
250
717220
4009
那就表示,那些碳全部
都會被轉換成 CO2 分子。
12:13
That's a greenhouse溫室 gas加油站
that is messing搞亂 up our climate氣候.
251
721253
2944
那是一種溫室氣體,
會擾亂我們的氣候。
12:16
Maybe knowing會心 this chemistry化學
will make that reality現實 easier更輕鬆 to accept接受
252
724221
3691
也許對一些人而言,
知道這種化學特性,
會比較容易接受現實,我不知道,
12:19
for some people, I don't know,
253
727936
1470
12:21
but these molecules分子
are not just fossil化石 fuels燃料.
254
729430
2283
但這些分子並不只是化石燃料。
12:24
They're also the cheapest最便宜
available可得到 raw生的 materials物料
255
732523
2642
要做合成時,它們也是
12:27
for doing something
that we call synthesis合成.
256
735189
2334
可得原料當中最便宜的。
12:30
We're using運用 them like pieces of LEGOLEGO.
257
738195
2102
我們把它們當成樂高積木來使用。
12:33
We have learned學到了 how to connect them
or break打破 them apart距離 with great control控制.
258
741083
4287
我們已經學會如何連結它們
或在得宜的掌控下將它們拆解。
12:37
I have doneDONE a lot of this myself,
259
745394
1606
我自己就常常這麼做,
12:39
and I still think it's amazing驚人
it's even possible可能.
260
747024
2349
我仍然覺得能做到這樣
真的很了不起。
我們所做的,
就像是組合樂高積木,
12:41
What we do is kind of like assembling組裝 LEGOLEGO
261
749397
3302
12:44
by dumping傾銷 boxes盒子 of it
into washing洗滌 machines,
262
752723
3032
但做法是把整盒積木
倒到洗衣機裡面,
12:47
but it works作品.
263
755779
1305
但這樣是可行的。
12:49
We can make molecules分子 that are
exact精確 copies副本 of nature性質, like epinephrine腎上腺素,
264
757108
4213
我們能做出和天然分子
一樣的分子,就像腎上腺素,
12:53
or we can make creations創作 of our own擁有
from scratch, like these two.
265
761345
3992
或者我們也可以自己
從無到有來創造,就像這兩種。
12:57
One of these eases減輕 the symptoms症狀
of multiple sclerosis硬化;
266
765361
4270
其中一種可以緩和
多發性硬化的症狀;
13:01
the other one cures治愈 a type類型 of blood血液 cancer癌症
that we call T-cellT 細胞 lymphoma淋巴瘤.
267
769655
3787
另一種可以治療一種血癌,
叫做 T 細胞淋巴瘤。
13:05
A molecule分子 with the right size尺寸 and shape形狀,
it's like a key in a lock,
268
773466
4232
大小和形狀正確的分子,
就像是一把鎖的鑰匙,
13:09
and when it fits適合, it interferes干涉
with the chemistry化學 of a disease疾病.
269
777722
3475
如果能對上,它就能
干涉疾病的化學性質。
13:13
That's how drugs毒品 work.
270
781221
1293
藥品就是這麼運作的。
13:15
Natural自然 or synthetic合成的,
271
783580
1620
不論是天然的或合成的,
13:17
they're all just molecules分子 that happen發生
to fit適合 snugly緊貼 somewhere某處 important重要.
272
785224
3460
它們都只是在重要的地方
剛好完全符合需求的分子。
13:20
But nature性質 is much better
at making製造 them than we are,
273
788708
2680
但大自然遠比我們
更擅長製造它們,
13:23
so hers她的 look more impressive有聲有色 than ours我們的,
274
791412
2112
所以她的成品比我們的
更讓人印象深刻,
13:25
like this one.
275
793548
1578
就像這一個。
13:27
This is called vancomycin萬古黴素.
276
795150
1945
它叫做萬古黴素。
13:29
She gave this majestic雄偉 beast
two chlorine atoms原子
277
797119
3063
大自然給予這隻
雄偉的巨獸兩個氯原子,
13:32
to wear穿 like a pair of earrings耳環.
278
800206
2185
就像戴著耳環一樣。
13:34
We found發現 vancomycin萬古黴素 in a puddle水坑 of mud
in a jungle叢林 in Borneo婆羅洲 in 1953.
279
802415
5167
1953 年,我們在婆羅洲的叢林中的
一個泥坑裡發現了萬古黴素。
13:39
It's made製作 by a bacteria.
280
807606
1816
它是由細菌製造的。
13:42
We can't synthesize合成 this
cost-efficiently成本效益 in a lab實驗室.
281
810355
2746
在實驗室中,我們沒有
高成本效益的方式來合成它。
13:45
It's too complicated複雜 for us, but we
can harvest收成 it from its natural自然 source資源,
282
813798
4319
對我們來說,它太複雜了,但我們
可以從它的天然來源取得它,
13:50
and we do, because this is
one of our most powerful強大 antibiotics抗生素.
283
818141
4183
我們確實這麼做了,因為它是
我們最強大的抗生素之一。
13:54
And new molecules分子 are reported報導
in our literature文學 every一切 day.
284
822348
2955
每天在我們的文獻中
都會有新分子的資訊。
13:57
We make them or we find them
in every一切 corner of this planet行星.
285
825327
3230
我們製造新分子,或在地球上的
每個角落尋找新分子,
14:01
And that's where drugs毒品 come from,
286
829982
1691
藥品就是這麼來的,
14:03
and that's why your doctors醫生
have amazing驚人 powers權力 ...
287
831697
2245
那就是為什麼醫生
有很了不起的力量……
14:05
(Laughter笑聲)
288
833966
1022
(笑聲)
14:07
to cure治愈 deadly致命 infections感染
and everything else其他.
289
835012
2206
來治療會致命的感染及其他病症。
14:09
Being存在 a physician醫師 today今天
is like being存在 a knight騎士 in shining閃亮的 armor盔甲.
290
837242
3715
現今,身為醫生就像是
身為穿著閃亮盔甲的騎士。
14:13
They fight鬥爭 battles戰鬥
with courage勇氣 and composure沉著,
291
841948
2901
他們帶著勇氣和和沉著去作戰,
14:16
but also with good equipment設備.
292
844873
1620
但也有很好的裝備。
14:18
So let's not forget忘記 the role角色
of the blacksmith鐵匠 in this picture圖片,
293
846517
4018
別忘了在這張圖片中,
鐵匠所扮演的角色,
14:22
because without the blacksmith鐵匠,
things would look a little different不同 ...
294
850559
3463
因為若沒有鐵匠,
一切看起來就會有點不同……
14:26
(Laughter笑聲)
295
854046
2093
(笑聲)
14:28
But this science科學 is bigger than medicine醫學.
296
856163
2333
但這項科學不只是醫學。
14:30
It is oils and solvents溶劑 and flavors口味,
fabrics面料, all plastics塑料,
297
858520
6219
它也是石油、溶劑、味道、
織物、所有的塑膠。
14:36
the cushions靠墊 that
you're sitting坐在 on right now --
298
864763
2270
各位現在所坐的坐墊,
14:39
they're all manufactured製成的,
and they're mostly大多 carbon,
299
867057
2460
都是製造來的,它們大部分是碳,
14:41
so that makes品牌 all of it organic有機 chemistry化學.
300
869541
2034
所以它們都是有機化學。
14:43
This is a rich豐富 science科學.
301
871599
2189
它是一項豐富的科學。
14:45
I left out a lot today今天:
302
873812
1854
今天我省去了很多:
14:47
phosphorus and sulfur and the other atoms原子,
303
875690
3185
磷和硫以及其他原子,
14:51
and why they all bond the way they do,
304
879812
2285
以及它們的鍵結方式
為什麼是那樣的,
14:54
and symmetry對稱
305
882121
1255
還有對稱性,
14:55
and non-bonding無粘結 electrons電子,
306
883400
1821
以及沒有鍵結的電子,
14:57
and atoms原子 that are charged帶電,
307
885245
1544
還有被充電的原子,
14:58
and reactions反應 and their mechanisms機制,
and it goes on and on and on,
308
886813
3096
以及反應和它們的機制,
還有好多好多,
15:01
and synthesis合成 takes a long time to learn學習.
309
889933
2010
合成需要花很多時間去學。
15:03
But I didn't come here to teach
you guys organic有機 chemistry化學 --
310
891967
2881
但我並不是來這裡
教各位有機化學的——
15:06
I just wanted to show顯示 it to you,
311
894872
1842
我只是想將它展示給各位看,
15:08
and I had a lot of help with that today今天
from a young年輕 man named命名 Weston韋斯頓 DurlandDurland,
312
896738
5039
且一位叫做威斯頓德蘭的
年輕人給了我很大的協助,
15:13
and you've already已經 seen看到 him.
313
901801
1476
你們已經看過他了。
15:16
He's an undergraduate大學本科
student學生 in chemistry化學,
314
904427
2151
他是化學系的大學生,
15:18
and he also happens發生 to be
pretty漂亮 good with computer電腦 graphics圖像.
315
906602
3278
他剛好也非常擅長電腦繪圖。
15:21
(Laughter笑聲)
316
909904
1737
(笑聲)
15:23
So Weston韋斯頓 designed設計
all the moving移動 molecules分子
317
911665
4088
今天各位看到所有會動的原子都是
15:27
that you saw today今天.
318
915777
1412
威斯頓設計的。
15:29
He and I wanted to demonstrate演示
through通過 the use of graphics圖像 like these
319
917213
3240
我和他想要用
這樣的繪圖來做展示,
15:32
to help someone有人 talk
about this intricate錯綜複雜 science科學.
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920477
2458
來協助講解這門複雜的科學。
15:35
But our main主要 goal目標 was just to show顯示 you
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923316
2341
但我們主要的目標
只是要讓各位看到,
15:37
that organic有機 chemistry化學
is not something to be afraid害怕 of.
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925681
2959
沒有必要害怕有機化學。
15:41
It is, at its core核心, a window窗口
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929418
3190
它在本質上,就是一扇窗,
15:44
through通過 which哪一個 the beauty美女
of the natural自然 world世界 looks容貌 richer更豐富.
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932632
3709
通過它,自然世界的美好
看起來會更豐富。
15:48
Thank you.
325
936365
1151
謝謝。
15:49
(Applause掌聲)
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937540
3267
(掌聲)
Translated by Lilian Chiu
Reviewed by Helen Chang

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ABOUT THE SPEAKER
Jakob Magolan - Organic chemist
Professor Jakob Magolan is a synthetic chemist who assembles new molecules to discover new medicines.

Why you should listen

Jakob Magolan holds the Boris Family Endowed Chair in Drug Discovery at McMaster University in Canada. As a graduate student, he was trained to synthesize the complex and beautiful molecules made by nature from simple chemical building blocks. His medicinal chemistry laboratory now partners with biologists and clinicians to find new molecules and innovative strategies to treat disease. He and his colleagues at McMaster's Institute for Infectious Disease Research are working to discover new antibiotics to combat the threat of drug-resistant microbial infections.

Magolan has taught organic chemistry to hundreds of undergraduate students. He believes in the tremendous value of scientific literacy in society and loves to share his appreciation of science with the public. Magolan prepared this TEDx talk together with graphic designer Weston Durland, who was one of his chemistry students.

More profile about the speaker
Jakob Magolan | Speaker | TED.com