TEDGlobal 2005
Craig Venter: Sampling the ocean's DNA
كريغ فنتر: أخذ عينات الحمض النووي للمحيط
Filmed:
Readability: 5.3
635,285 views
يأخذ رائد الجينوم كريج فنتر فترة راحة من رحلاته البطولية حول العالم ليتحدث عن ملايين الجينات التي أكتشفها فريقه البحثي حتى الآن في سعيهم لرسم خريطة للتنوع البيولوجي في المحيط.
Craig Venter - Biologist, genetics pioneer
In 2001, Craig Venter made headlines for sequencing the human genome. In 2003, he started mapping the ocean's biodiversity. And now he's created the first synthetic lifeforms -- microorganisms that can produce alternative fuels. Full bio
In 2001, Craig Venter made headlines for sequencing the human genome. In 2003, he started mapping the ocean's biodiversity. And now he's created the first synthetic lifeforms -- microorganisms that can produce alternative fuels. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:25
At the break, I was asked by several people
0
0
2000
في فترة الراحة، سألني العديد من الناس
00:27
about my comments about the aging debate.
1
2000
3000
حول تعليقاتي حول جدل الشيخوخة.
00:30
And this will be my only comment on it.
2
5000
2000
وهذا سيكون تعليقي الوحيد حولها.
00:32
And that is, I understand
3
7000
2000
وهو، أنا أفهم
00:34
that optimists greatly outlive pessimists.
4
9000
2000
أن المتفائلون يعيشون أكثر بكثير من المتشائمين.
00:36
(Laughter)
5
11000
4000
(ضحك)
00:41
What I'm going to tell you about in my 18 minutes is
6
16000
3000
ما سأقوم باخباركم به في دقائقي ال 18 هو
00:44
how we're about to switch from reading the genetic code
7
19000
4000
كيف أننا بصدد الإنتقال من قراءة الشفرات الجينية
00:48
to the first stages of beginning
8
23000
2000
إلى الخطوم الأولى لبداية
00:50
to write the code ourselves.
9
25000
2000
كتابة الشفرة بأنفسنا.
00:53
It's only 10 years ago this month
10
28000
2000
لقد مرّت 10 سنوات في هذا الشهر
00:55
when we published the first sequence
11
30000
2000
عندما نشرنا أول تسلسل
00:57
of a free-living organism,
12
32000
2000
لكائن حي حُر،
00:59
that of haemophilus influenzae.
13
34000
2000
وذلك للانفولنزا المستديمة.
01:01
That took a genome project
14
36000
2000
أخذ ذلك مشروع الجينوم
01:03
from 13 years down to four months.
15
38000
3000
من 13 سنة إلى أربعة أشهر.
01:07
We can now do that same genome project
16
42000
2000
يمكننا الآن تنفيذ نفس مشروع الجينوم
01:09
in the order of
17
44000
2000
بمعدل
01:11
two to eight hours.
18
46000
2000
ساعتين إلى ثماني ساعات.
01:13
So in the last decade, a large number of genomes have been added:
19
48000
3000
إذاً ففي العقد الأخير، تم إضافة عدد كبير من الجينوم:
01:16
most human pathogens,
20
51000
3000
معظم مسببات الأمراض البشرية،
01:19
a couple of plants,
21
54000
2000
العديد من النباتات،
01:21
several insects and several mammals,
22
56000
3000
حشرات وثديات عديدة ،
01:24
including the human genome.
23
59000
3000
وتشمل الجينوم البشري.
01:27
Genomics at this stage of the thinking
24
62000
3000
يفكر علم الجينوم في هذه المرحلة
01:30
from a little over 10 years ago
25
65000
2000
من ما يزيد قليلا على 10 عاما
01:32
was, by the end of this year, we might have
26
67000
2000
وبحلول نهاية هذا العام ، ربما نحصل
01:34
between three and five genomes sequenced;
27
69000
3000
على ما بين ثلاثة إلى خمسة تسلسلات جينوم.
01:37
it's on the order of several hundred.
28
72000
3000
إنه بمعدل عدة مئات.
01:40
We just got a grant from the Gordon and Betty Moore Foundation
29
75000
3000
لقد حصلنا للتو على منحة من مؤسسة غوردون وبيتي موري
01:43
to sequence 130 genomes this year,
30
78000
3000
لعمل تسلسلات ل 130 جينوم هذه السنة،
01:46
as a side project from environmental organisms.
31
81000
4000
كمشروع جانبي للكائنات البيئية.
01:50
So the rate of reading the genetic code has changed.
32
85000
3000
إذاً فمعدل قراءة الشفرة الجينية قد تغيّر.
01:54
But as we look, what's out there,
33
89000
2000
لكن بينما ننظر، لماذا هناك،
01:56
we've barely scratched the surface
34
91000
2000
فنحن بالكاد نلمس السطح
01:58
on what is available on this planet.
35
93000
4000
لما هو متاح في هذا الكوكب.
02:02
Most people don't realize it, because they're invisible,
36
97000
3000
معظم الناس لا يدركونها، لأنها غير مرئية،
02:05
but microbes make up about a half of the Earth's biomass,
37
100000
4000
لكن الميكروبات تشكل حوالي نصف الكتلة الحيوية للأرض،
02:09
whereas all animals only make up about
38
104000
3000
حيث تشكل كل الحيوانات حوالي
02:12
one one-thousandth of all the biomass.
39
107000
2000
واحد على ألف من الكتلة الحيوية.
02:14
And maybe it's something that people in Oxford don't do very often,
40
109000
3000
وربما هو شئ لا يفعله الناس في أوكسفورد دائماً،
02:17
but if you ever make it to the sea,
41
112000
2000
لكن إن كنت قد ذهبت مرة إلى البحر،
02:19
and you swallow a mouthful of seawater,
42
114000
3000
وشربت جرعة ماء من البحر،
02:22
keep in mind that each milliliter
43
117000
2000
ضع في إعتبارك أن في كل مليمتر
02:24
has about a million bacteria
44
119000
2000
حوالي مليون باكتريا
02:26
and on the order of 10 million viruses.
45
121000
3000
ومتسوط 10 ملايين من الفيروسات.
02:29
Less than 5,000 microbial species
46
124000
3000
أقل من 5000 من الكائنات المايكروسكوبية
02:32
have been characterized as of two years ago,
47
127000
2000
تم وصفها خلال السنتين الماضيتين،
02:34
and so we decided to do something about it.
48
129000
2000
ولذا فقد قررنا فعل شئ حيالها.
02:36
And we started the Sorcerer II Expedition,
49
131000
3000
وقد بدأنا الرحلة الإستكشافية سوركرر 2،
02:39
where we were, as with great oceanographic expeditions,
50
134000
3000
حيث كنا، كما هو حال حملات تصوير البحار الإستكشافية الكبيرة،
02:42
trying to sample the ocean every 200 miles.
51
137000
3000
نحاول أخذ عينات من المحيط كل 200 ميلاً.
02:47
We started in Bermuda for our test project,
52
142000
2000
لقد بدأنا في برمودا لأول إختبارات مشروعنا.
02:49
then moved up to Halifax,
53
144000
2000
ثم انتقلنا إلى هاليفاكس،
02:51
working down the U.S. East Coast,
54
146000
2000
وعملنا على الساحل الشرقي لأمريكا،
02:53
the Caribbean Sea, the Panama Canal,
55
148000
3000
والبحر الكاريبي، وقناة بنما،
02:58
through to the Galapagos, then across the Pacific,
56
153000
2000
عبر جزر غالاباغوس ، ثم عبر المحيط الهادئ ،
03:00
and we're in the process now of working our way
57
155000
2000
ونحن الآن في نعد للعمل في طريقنا
03:02
across the Indian Ocean.
58
157000
2000
عبر المحيط الهندي.
03:04
It's very tough duty; we're doing this on a sailing vessel,
59
159000
3000
إنه عمل صعب للغاية. ونحن نفعل هذا على متن سفينة مبحرة،
03:07
in part to help excite young people
60
162000
2000
في جزء منه للمساعدة في إثارة الشباب
03:09
about going into science.
61
164000
3000
للخوض في مجالات العلوم.
03:12
The experiments are incredibly simple.
62
167000
2000
التجارب بسيطة للغاية.
03:14
We just take seawater and we filter it,
63
169000
3000
نحن نأخذ فقط مياه البحر ونقوم بفلترتها،
03:17
and we collect different size organisms on different filters,
64
172000
4000
ونقوم بأخذ أحجام مختلفة على مرشحات مختلفة.
03:21
and then take their DNA back to our lab in Rockville,
65
176000
3000
ثم نأخذ حمضها النووي (DNA) إلى مختبرنا في روكفيلي،
03:24
where we can sequence a hundred million letters
66
179000
3000
حيث يمكننا سلسلة مئات الملايين من رموز
03:27
of the genetic code every 24 hours.
67
182000
2000
الشفرة الجينية كل 24 ساعة.
03:29
And with doing this,
68
184000
2000
وبالقيام بهذا،
03:31
we've made some amazing discoveries.
69
186000
2000
حققنا بعض الإكتشافات المذهلة.
03:33
For example, it was thought that the visual pigments
70
188000
2000
على سبيل المثال، كان يعتقد أن الأصباغ البصرية
03:35
that are in our eyes -- there was only one or two organisms
71
190000
2000
التي هي في نظرنا -- كان هناك فقط كائن أو أثنين
03:38
in the environment that had these same pigments.
72
193000
4000
في البيئة لديهم نفس الأصباغ البصرية.
03:42
It turns out, almost every species
73
197000
2000
لقد أتضح، أن كل الكائنات تقريباً
03:44
in the upper parts of the ocean
74
199000
2000
في الجزء العلوي من المحيط
03:46
in warm parts of the world
75
201000
2000
في الجزء الدافئ من العالم
03:48
have these same photoreceptors,
76
203000
2000
لديهم نفس هذه المستقبلات للصور،
03:50
and use sunlight as the source of their energy
77
205000
3000
ويستخدمون ضوء الشمس كمصدر لطاقتهم
03:53
and communication.
78
208000
2000
وللتواصل فيما بينهم.
03:55
From one site, from one barrel of seawater,
79
210000
3000
من موقع واحد، من برميل واحد من ماء البحر
03:58
we discovered 1.3 million new genes
80
213000
3000
أكتشفنا 1.3 مليون جين جديد
04:01
and as many as 50,000 new species.
81
216000
4000
وما يصل ل 50،000 كائن جديد.
04:05
We've extended this to the air
82
220000
2000
قمنا بتوسيع هذا إلى الهواء
04:07
now with a grant from the Sloan Foundation.
83
222000
3000
الآن مع منحة من مؤسسة سلوان.
04:10
We're measuring how many viruses and bacteria
84
225000
2000
نحن نقيس كم من الفيروسات والباكتريا
04:12
all of us are breathing in and out every day,
85
227000
3000
نقوم جميعاً بإستنشاقها يومياً،
04:15
particularly on airplanes
86
230000
2000
بالتحديد على الطائرات
04:17
or closed auditoriums.
87
232000
2000
أو القاعات المغلقة.
04:19
(Laughter)
88
234000
3000
(ضحك)
04:22
We filter through some simple apparatuses;
89
237000
2000
نقوم بالتصفية بأجهزة بسيطة للغاية.
04:24
we collect on the order of a billion microbes from just a day
90
239000
3000
نقوم بالتجميع بمعدل مليار مايكروب من ناتج يوم واحد
04:27
filtering on top of a building in New York City.
91
242000
4000
عبر رشح قمة مبنى في مدينة نيويورك.
04:31
And we're in the process of sequencing all that
92
246000
2000
ونحن في عملية سلسلة كل ذلك
04:33
at the present time.
93
248000
2000
في الوقت الراهن.
04:35
Just on the data collection side,
94
250000
2000
فقط في جانب تجميع البيانات،
04:37
just where we are through the Galapagos,
95
252000
3000
تماماً حيث نمر عبر جزيرة غالاباغوس،
04:40
we're finding that almost every 200 miles,
96
255000
2000
نحن نجد أنه كل 200 ميل تقريباً،
04:42
we see tremendous diversity
97
257000
2000
نحن نشهد تنوعاً مذهلاً
04:44
in the samples in the ocean.
98
259000
2000
في العينات في البحر.
04:47
Some of these make logical sense,
99
262000
2000
بعض هذه تقدم تفسيراً منطقياً،
04:49
in terms of different temperature gradients.
100
264000
3000
بالنسبة لإختلاف تدرج درجات الحرارة .
04:52
So this is a satellite photograph
101
267000
2000
لذا فهذه صور بالأقمار الإصطناعية
04:54
based on temperatures -- red being warm,
102
269000
2000
بناء على درجة الحرارة-- يشير اللون الأحمر إلى الدفء،
04:56
blue being cold --
103
271000
3000
والأزرق إلى البرودة--
04:59
and we found there's a tremendous difference between
104
274000
3000
لقد أكتشفنا أن هناك إختلاف شاسع بين
05:02
the warm water samples and the cold water samples,
105
277000
2000
عينات المياه الدافئة وعينات المياه الباردة،
05:04
in terms of abundant species.
106
279000
3000
فيما يختص بوفرة الأنواع.
05:07
The other thing that surprised us quite a bit
107
282000
2000
الشئ الآخر الذي فاجأنا بقدر كبير
05:09
is these photoreceptors detect different wavelengths of light,
108
284000
4000
في مستقبلات الصور هذه أنها عثرت على أطوال موجات مختلفة للضوء،
05:13
and we can predict that based on their amino acid sequence.
109
288000
4000
ويمكننا التنبؤ بذلك بناء على سلسلة أحماضها الأمينية.
05:17
And these vary tremendously from region to region.
110
292000
3000
وهذا يختلف بشدة من منطقة لمنطقة أخرى.
05:20
Maybe not surprisingly,
111
295000
2000
ربما ليس من المستغرب،
05:22
in the deep ocean, where it's mostly blue,
112
297000
2000
في أعماق البحار، حيث كل شئ تقريباً أزرق
05:24
the photoreceptors tend to see blue light.
113
299000
4000
فأن مستقبلات الصور تميل لرؤية الضوء الأزرق.
05:28
When there's a lot of chlorophyll around,
114
303000
2000
عندما يكون هناك الكثير من الكلوروفيل حولها ،
05:30
they see a lot of green light.
115
305000
2000
فأنهم يرون الكثير من الضوء الأخضر.
05:32
But they vary even more,
116
307000
2000
لكنها تختلف حتى أكثر ،
05:34
possibly moving towards infrared and ultraviolet
117
309000
3000
وربما تتحرك نحو الأشعة تحت الحمراء وفوق البنفسجية
05:37
in the extremes.
118
312000
2000
في النهايات.
05:40
Just to try and get an assessment
119
315000
2000
فقط لمحاولة الحصول على تقدير
05:42
of what our gene repertoire was,
120
317000
2000
لما كانت عليه ذخيرتنا من الجينات،
05:44
we assembled all the data --
121
319000
2000
قمنا بتجميع كل البيانات --
05:46
including all of ours thus far from the expedition,
122
321000
3000
وتشمل كل ما لدينا حينئذ من تلك الرحلة،
05:49
which represents more than half of all the gene data on the planet --
123
324000
3000
التي تمثل أكثر من نصف كل البيانات الجينية على الكوكب--
05:52
and it totaled around 29 million genes.
124
327000
4000
وقد بلغ مجموعها حوالي 29 مليون جين.
05:56
And we tried to put these into gene families
125
331000
2000
وقد حاولنا وضع هذه الجينات في عائلات جينية
05:58
to see what these discoveries are:
126
333000
2000
لنعرف ماهية هذه الإكتشافات:
06:00
Are we just discovering new members of known families,
127
335000
3000
هل نحن نكتشف أعضاء جدد لأسر معروفة،
06:03
or are we discovering new families?
128
338000
2000
أم هل نحن نكتشف عائلة جديدة؟
06:05
And it turns out we have about 50,000
129
340000
2000
وقد وضح أن لدينا حوالي 50،000
06:07
major gene families,
130
342000
3000
عائلة جينية رئيسية،
06:10
but every new sample we take in the environment
131
345000
3000
لكن كل عينة جديدة نأخذها في البيئة
06:13
adds in a linear fashion to these new families.
132
348000
3000
تضيف لنا عائلات جديدة بصورة خطية.
06:16
So we're at the earliest stages of discovery
133
351000
2000
لذا فنحن في مراحل مبكرة للإكتشاف
06:18
about basic genes,
134
353000
3000
حول الجينات الأساسية،
06:21
components and life on this planet.
135
356000
3000
العناصر والحياة على هذا الكوكب.
06:25
When we look at the so-called evolutionary tree,
136
360000
3000
عندما ننظر على ما يسمى بشجرة التطوّر والنشوء،
06:28
we're up on the upper right-hand corner with the animals.
137
363000
4000
فنحن أعلى في الجزء الأيمن على الناصية مع الحيوانات.
06:32
Of those roughly 29 million genes,
138
367000
4000
من تلك ال 29 مليون جين تقريباً،
06:36
we only have around 24,000
139
371000
2000
نحن لدينا فقط حوالي 24،000
06:38
in our genome.
140
373000
2000
في الجينوم خاصتنا.
06:40
And if you take all animals together,
141
375000
2000
وإذا أخذت كل الحيوانات مجتمعة،
06:42
we probably share less than 30,000
142
377000
3000
فيحتمل أننا نتشارك أقل من 30،000
06:45
and probably maybe a dozen
143
380000
3000
وعلى الأرجح ربما القليل
06:48
or more thousand different gene families.
144
383000
3000
أو يزيد على عدة آلالاف عائلة جينية.
06:52
I view that these genes are now
145
387000
2000
أنا أرى أن هذه الجينات الآن
06:54
not only the design components of evolution.
146
389000
3000
ليس فقط تقوم بتصميم عناصر التطوّر.
06:57
And we think in a gene-centric view --
147
392000
2000
ونحن نفكّر بوجهة نظر محورها الجين--
06:59
maybe going back to Richard Dawkins' ideas --
148
394000
3000
ربما نعود مجدداً لأفكار ريتشارد داوكينز--
07:02
than in a genome-centric view,
149
397000
2000
عوضاً عن وجهة نظر محورها الجينوم،
07:04
which are different constructs of these gene components.
150
399000
4000
والتي هي هياكل مختلفة لهذه المكونات الجينية.
07:09
Synthetic DNA, the ability to synthesize DNA,
151
404000
3000
الحمض النووي الإصطناعي ، والقدرة على توليف الحمض النووي،
07:12
has changed at sort of the same pace
152
407000
2000
قد تغيّر بنفس الوتيرة التي
07:14
that DNA sequencing has
153
409000
2000
مرّ بها تسلسل الحمض النووي
07:16
over the last decade or two,
154
411000
2000
خلال العقد أو العقدين الماضيين،
07:18
and is getting very rapid and very cheap.
155
413000
3000
وهي تصبح سريعة للغاية ورخيصة للغاية.
07:21
Our first thought about synthetic genomics came
156
416000
2000
أول أفكارنا حول الجينوم الإصطناعي جاءت
07:23
when we sequenced the second genome back in 1995,
157
418000
4000
عندما قمنا بسلسلة الجينوم الثاني عام 1995،
07:27
and that from mycoplasma genitalium.
158
422000
2000
وذلك من جرثومة ميكوبلازما التناسلية.
07:29
And we have really nice T-shirts that say,
159
424000
3000
ولدينا قمصان جميلة للغاية تقول،
07:32
you know, "I heart my genitalium."
160
427000
2000
تعلمون، " أنا أحب جرثومتي التناسلية."
07:34
This is actually just a microorganism.
161
429000
3000
هذا في الواقع فقط كائن حي دقيق.
07:38
But it has roughly 500 genes.
162
433000
4000
لكن لديه تقريباً 500 جين.
07:42
Haemophilus had 1,800 genes.
163
437000
2000
لدى الأنفلونزا المستديمة 1،800 جين.
07:44
And we simply asked the question,
164
439000
2000
وقد طرحنا ببساطة سؤالاً،
07:46
if one species needs 800, another 500,
165
441000
2000
إن كان أحد الكائنات يحتاج 800، وآخر 500،
07:48
is there a smaller set of genes
166
443000
2000
فهل هناك مجموعة أصغر من الجينات
07:50
that might comprise a minimal operating system?
167
445000
4000
التي قد تشكل الحد الأدنى لنظام تشغيل؟
07:54
So we started doing transposon mutagenesis.
168
449000
3000
لذا فقد قمنا بعمل طفرات تحويلية.
07:57
Transposons are just small pieces of DNA
169
452000
3000
الطفرات هي مجرد قطع صغيرة للحمض النووي
08:00
that randomly insert in the genetic code.
170
455000
2000
التي تضعها عشوائياً في الشفرة الجينية.
08:02
And if they insert in the middle of the gene, they disrupt its function.
171
457000
3000
وإذا تم وضعها في منتصف الجين، فأنها تعطّل وظيفته.
08:06
So we made a map of all the genes
172
461000
2000
لذا فقد أنجزنا خارطة لكل الجينات
08:08
that could take transposon insertions
173
463000
2000
التي يمكن أن تستقبل طفرات
08:10
and we called those "non-essential genes."
174
465000
2000
وقد أطلقنا على أولئك " جينات ليست أساسية."
08:13
But it turns out the environment is very critical for this,
175
468000
3000
لكن وضح أن البيئة هي عامل مهمة للغاية لهذا،
08:16
and you can only
176
471000
2000
ويمكنك فقط
08:18
define an essential or non-essential gene
177
473000
3000
تعريف جين أساسي أو غير أساسي
08:21
based on exactly what's in the environment.
178
476000
3000
بناء على ما هي البيئة بالضبط.
08:25
We also tried to take a more directly intellectual approach
179
480000
2000
وقد حاولنا كذلك أخذ مقاربة مباشرة أكثر ذكاءً
08:27
with the genomes of 13 related organisms,
180
482000
5000
مع جينوم ل 13 كائن متربط ببعض،
08:32
and we tried to compare all of those, to see what they had in common.
181
487000
3000
وحاولنا مقارنة كل من أولئك، لمعرفة ماذا لديهم من عوامل مشتركة.
08:36
And we got these overlapping circles. And we found only 173 genes
182
491000
4000
وقد حصلنا على تلك الدوائر المتداخلة. وقد عرفنا فقط 173 جين
08:40
common to all 13 organisms.
183
495000
3000
مشتركة ما بين كل ال 13 كائن.
08:43
The pool expanded a little bit if we ignored
184
498000
2000
وقد توسع الحوض قليلاً إن قمنا بتجاهل
08:45
one intracellular parasite;
185
500000
2000
طفيل واحد داخل الخلايا.
08:47
it expanded even more
186
502000
2000
وإنه يتوسع أكثر حتى
08:49
when we looked at core sets of genes
187
504000
2000
عندما ننظر في مجموعات أساسية لجينات
08:51
of around 310 or so.
188
506000
2000
310 أو يزيد.
08:53
So we think that we can expand
189
508000
2000
لذا فنحن نعتقد أنه يمكننا توسعة
08:55
or contract genomes, depending on your point of view here,
190
510000
3000
أو تضييق الجينوم، إعتماداً على وجهة نظرك هنا،
08:58
to maybe 300 to 400 genes
191
513000
3000
من ربما 300 إلى 400 جين
09:01
from the minimal of 500.
192
516000
2000
من الحد الأدنى ل 500 جين.
09:03
The only way to prove these ideas
193
518000
3000
الطريق الوحيد لإثبات هذه الأفكار
09:06
was to construct an artificial chromosome with those genes in them,
194
521000
3000
كانت ببناء كروموسومات إصطناعية تشمل هذه الجينات،
09:09
and we had to do this in a cassette-based fashion.
195
524000
3000
وينبغي علينا فعل هذا بطريقة مبنية على الشريط.
09:12
We found that synthesizing accurate DNA
196
527000
2000
وقد وجدنا أن توليف حمض نووي دقيق
09:14
in large pieces was extremely difficult.
197
529000
3000
في قطع كبيرة كان صعباً للغاية.
09:17
Ham Smith and Clyde Hutchison, my colleagues on this,
198
532000
3000
هامس سميث وكلايد هوتشوسون، زملائي في هذا الأمر،
09:20
developed an exciting new method
199
535000
2000
قاما بتطوير طريقة جديدة مثيرة
09:22
that allowed us to synthesize a 5,000-base pair virus
200
537000
3000
التي أتاحت لنا بتصنيع 5000 زوج من الفيروسات
09:25
in only a two-week period
201
540000
2000
في فترة أسبوعين فقط
09:27
that was 100 percent accurate,
202
542000
3000
التي كانت 100% دقيقة،
09:30
in terms of its sequence and its biology.
203
545000
2000
بالنسبة لتسلسلها وبيولوجيتها.
09:33
It was a quite exciting experiment -- when we just took the synthetic piece of DNA,
204
548000
4000
وقد كانت تجربة مثيرة للغاية -- عندما أخذنا القطع الإصطناعية فقط للحمض النووي،
09:37
injected it in the bacteria and all of a sudden,
205
552000
2000
وقمنا بحقنه في البكتريا وفجأة،
09:39
that DNA started driving the production of the virus particles
206
554000
5000
بدأ ذلك الحمض النووي بتقديم إنتاج أجزء الفيروس
09:44
that turned around and then killed the bacteria.
207
559000
3000
التي تحولت ثم قامت بقتل البكتريا.
09:47
This was not the first synthetic virus --
208
562000
2000
كان هذا الفيروس الإصطناعي الأول من نوعه--
09:49
a polio virus had been made a year before --
209
564000
3000
كان فيروس بوليو قد صُنع قبل سنة من ذلك --
09:53
but it was only one ten-thousandth as active
210
568000
2000
لكنه كان نشطاً بواحد على عشرة فقط
09:55
and it took three years to do.
211
570000
3000
وقد أستغرق ثلاثة سنوات لتنفيذه.
09:58
This is a cartoon of the structure of phi X 174.
212
573000
4000
هذا رسم كرتوني لشكل Phi X-174.
10:02
This is a case where the software now builds its own hardware,
213
577000
4000
هذه هي الحالة حيث تبني البرمجيات الأجزاء الصلبة خاصتها،
10:06
and that's the notions that we have with biology.
214
581000
4000
وهذه هي الفكرة التي لدينا مع البيولوجيا.
10:10
People immediately jump to concerns about biological warfare,
215
585000
4000
يقفز الناس في الحال لمخاوف حول شئون الحرب البيولوجية،
10:14
and I had recent testimony before a Senate committee,
216
589000
4000
وقد كان لي شهادتي مؤخراً أمام لجنة بمجلس الشيوخ،
10:18
and a special committee the U.S. government has set up
217
593000
2000
وقد قامت لجنة خاصة من الحكومة الأمريكية
10:20
to review this area.
218
595000
2000
بمراجعة هذا المجال.
10:22
And I think it's important to keep reality in mind,
219
597000
3000
وأنا أعتقد أنه من المهم وضع الحقيقة في أذهاننا،
10:25
versus what happens with people's imaginations.
220
600000
4000
أمام ما يحدث بخيال الناس.
10:29
Basically, any virus that's been sequenced today --
221
604000
3000
في الأساس، أي فيروس تم سلسلته اليوم --
10:32
that genome can be made.
222
607000
2000
يمكن صنع ذلك الجينوم.
10:34
And people immediately freak out about things about Ebola or smallpox,
223
609000
4000
وفي الحال يضجر الناس حول أشياء متعلقة بالإيبولا والجدري،
10:38
but the DNA from this organism is not infective.
224
613000
4000
لكن الحمض النووي من هذه الكائنات ليس معدياً.
10:42
So even if somebody made the smallpox genome,
225
617000
3000
لذا فحتى لو صنع شخص ما جينوم الجدري،
10:45
that DNA itself would not cause infections.
226
620000
3000
فأن الحمض النووي نفسه ليس سبباً في الإصابة بالوباء.
10:49
The real concern that security departments have
227
624000
3000
المخاوف الحقيقية التي لدى الجهات الأمنية
10:52
is designer viruses.
228
627000
2000
هي مصممي الفيروسات.
10:54
And there's only two countries, the U.S. and the former Soviet Union,
229
629000
4000
وهناك بلدين فقط، الولايات المتحدة والإتحاد السوفيتي السابق،
10:58
that had major efforts
230
633000
2000
كان لديهم جهود كبيرة
11:00
on trying to create biological warfare agents.
231
635000
3000
في محاولة تصنيع عوامل الحرب البيولوجية.
11:03
If that research is truly discontinued,
232
638000
3000
إن كانت تلك البحوث بالفعل قد توقفت،
11:06
there should be very little activity
233
641000
2000
فقد يكون هناك قليل من النشاط
11:08
on the know-how to make designer viruses in the future.
234
643000
4000
في معرفة الكيفية تصميم الفيروسات في المستقبل.
11:12
I think single-cell organisms are possible within two years.
235
647000
4000
أعتقد تصنيع أن الكائنات وحيدة الخلية ممكنة خلال عامين.
11:16
And possibly eukaryotic cells,
236
651000
3000
ومن المحتمل حقيقة النواة،
11:19
those that we have,
237
654000
2000
تلك التي لدينا،
11:21
are possible within a decade.
238
656000
2000
ستكون ممكنة خلال عقد من الزمان.
11:24
So we're now making several dozen different constructs,
239
659000
4000
إذاً فنحن الآن نعمل على عدة أشكال مختلفة،
11:28
because we can vary the cassettes and the genes
240
663000
3000
لأنه يمكننا تنويع الشرائط والجينات
11:31
that go into this artificial chromosome.
241
666000
2000
التي تذهب لهذه الكروموزومات الإصطناعية.
11:33
The key is, how do you put all of the others?
242
668000
2000
الفكرة هي، كيف يمكنك وضع بقية الأخريات؟
11:35
We start with these fragments,
243
670000
2000
نحن نبدأ بهذه الجزئيات،
11:37
and then we have a homologous recombination system
244
672000
3000
ثم لدينا نظام إعادة تركيب مماثل
11:40
that reassembles those into a chromosome.
245
675000
4000
الذي يجمّع تلك في الكروموزوم.
11:44
This is derived from an organism, deinococcus radiodurans,
246
679000
3000
هذا مستخلص من الكائن الحي، بكتريا deinococcus radiodurans
11:47
that can take three million rads of radiation and not be killed.
247
682000
5000
التي يمكن أن تأخذ ثلاثة ملايين شعاع من الأشعة ولا تموت.
11:53
It reassembles its genome after this radiation burst
248
688000
4000
إنها تعيد تجميع جينومها بعد إنفجار الإشعاع
11:57
in about 12 to 24 hours,
249
692000
2000
في حوالي 12 إلى 24 ساعة،
11:59
after its chromosomes are literally blown apart.
250
694000
3000
بعد أن تكون كروموزوماتها حرفياً قد أنفجرت جزئياً.
12:02
This organism is ubiquitous on the planet,
251
697000
2000
هذا الكائن مطلق الوجود على كوكب الأرض،
12:04
and exists perhaps now
252
699000
2000
وهو موجود ربما الآن
12:06
in outer space due to all our travel there.
253
701000
3000
في الفضاء الخارجي بسبب رحلاتنا إلى هناك.
12:10
This is a glass beaker after
254
705000
2000
هذا هو كوب زجاجي
12:12
about half a million rads of radiation.
255
707000
2000
بعد نصف مليون شعاع من الأشعة.
12:14
The glass started to burn and crack,
256
709000
2000
بدأ الكوب في الإحتراق والتصدع،
12:16
while the microbes sitting in the bottom
257
711000
2000
بينما الميكروبات القابعة في الأسف
12:18
just got happier and happier.
258
713000
2000
تصبح سعيدة وأكثر سعادةً.
12:20
Here's an actual picture of what happens:
259
715000
2000
ها هي صورة حقيقية لما يحدث:
12:22
the top of this shows the genome
260
717000
2000
يظهر قمة هذا الجينوم
12:24
after 1.7 million rads of radiation.
261
719000
3000
بعد 1.7 مليون شعاع من الاشعاع.
12:27
The chromosome is literally blown apart.
262
722000
2000
هذا الكروموسوم حرفياً قد أنفجر جزئياً.
12:29
And here's that same DNA automatically reassembled
263
724000
4000
وهنا نفس ذلك الحمض النووي يعاد تجميعه
12:33
24 hours later.
264
728000
2000
بعد 24 ساعة لاحقاً.
12:35
It's truly stunning that these organisms can do that,
265
730000
3000
إنه حقاً لمذهل أن هذه الكائنات يمكنها فعل ذلك،
12:38
and we probably have thousands,
266
733000
2000
وعلى الأرجح أن لدينا آلالاف،
12:40
if not tens of thousands, of different species
267
735000
2000
إن لم يكن عشرات الآلاف من الكائنات المختلفة
12:42
on this planet that are capable of doing that.
268
737000
3000
على هذا الكوكب التي بمقدورها القيام بذلك.
12:45
After these genomes are synthesized,
269
740000
2000
بعد تصنيع هذا الجينوم،
12:47
the first step is just transplanting them
270
742000
2000
فأن الخطوة الأولى هي نقلهم فقط
12:49
into a cell without a genome.
271
744000
4000
إلى خلية بدون جينوم.
12:53
So we think synthetic cells are going to have tremendous potential,
272
748000
4000
لذا فنحن نعتقد أن الخلايا الإصطناعية سيكون لديها قابلية مذهلة،
12:57
not only for understanding the basis of biology
273
752000
3000
ليس فقط في فهم أساسيات البيولوجي
13:00
but for hopefully environmental and society issues.
274
755000
3000
لكن لنأمل للقضايا البيئة والمجتمع.
13:03
For example, from the third organism we sequenced,
275
758000
3000
على سبيل المثال، من الكائن الثالث الذي قمنا بسلسلته،
13:06
Methanococcus jannaschii -- it lives in boiling water temperatures;
276
761000
4000
Methanococcus jannaschii: إنها تعيش في درجة حرارة غليان الماء،
13:10
its energy source is hydrogen
277
765000
2000
ومصدرها للطاقة هو الهيدروجين
13:12
and all its carbon comes from CO2 it captures back from the environment.
278
767000
5000
ويأتي كل كربونها من ثاني أوكسيد الكربون الذي تحصل عليه من البيئة.
13:17
So we know lots of different pathways,
279
772000
2000
إذاً فنحن نعرف الكثير من الطرق المختلفة،
13:19
thousands of different organisms now
280
774000
3000
آلالاف الكائنات المختلفة الآن
13:22
that live off of CO2,
281
777000
2000
تعيش على ثاني أوكسيد الكربون،
13:24
and can capture that back.
282
779000
2000
ويمكنها الحصول عليه مجدداً.
13:26
So instead of using carbon from oil
283
781000
3000
لذا فبدلاً عن إستخدام الكربون من النفط
13:29
for synthetic processes,
284
784000
2000
لعمليات صناعية،
13:31
we have the chance of using carbon
285
786000
3000
فأن لدينا فرصة إستخدام الكربون
13:34
and capturing it back from the atmosphere,
286
789000
3000
والحصول عليه من الغلاف الجوي،
13:37
converting that into biopolymers
287
792000
2000
تحويل ذلك إلى البوليمرات الحيوية
13:39
or other products.
288
794000
2000
أو غيرها من المنتجات.
13:41
We have one organism that lives off of carbon monoxide,
289
796000
3000
لدينا أحد الكائنات التي تعيش على أول أوكسيد الكربون،
13:44
and we use as a reducing power
290
799000
2000
ونحن نستخدمه بشدة لخفض الطاقة
13:46
to split water to produce hydrogen and oxygen.
291
801000
4000
لفصل المياة لإنتاج الهيدروجين والأوكسجين.
13:50
Also, there's numerous pathways
292
805000
2000
كذلك، هناك طرق مذهلة
13:52
that can be engineered metabolizing methane.
293
807000
4000
التي يمكن هندستها لإستقلاب الميثان.
13:56
And DuPont has a major program with Statoil in Norway
294
811000
4000
ول DuPont مشروع رئيسي مع Statoil في النرويج
14:00
to capture and convert the methane
295
815000
2000
لإلتقاط وتحويل الميثان
14:02
from the gas fields there into useful products.
296
817000
4000
من حقول الغاز إلى منتجات مفيدة.
14:06
Within a short while, I think there's going to be a new field
297
821000
2000
في غضون فترة وجيزة، أعتقد أنه سيكون هناك مجال جديد
14:08
called "Combinatorial Genomics,"
298
823000
2000
يسمى علم الجينوم الإندماجي،
14:10
because with these new synthesis capabilities,
299
825000
3000
لأنه مع هذه القدرات الإصطناعية،
14:13
these vast gene array repertoires
300
828000
3000
مجموعة الجينات واسعة ذخيرة هذه
14:16
and the homologous recombination,
301
831000
2000
وإعادة التركيب المتماثل،
14:18
we think we can design a robot to make
302
833000
2000
نعتقد أنه يمكننا تصميم روبوتات لصنع
14:20
maybe a million different chromosomes a day.
303
835000
3000
ربما مليون كروموسوم مختلف يومياً.
14:24
And therefore, as with all biology,
304
839000
2000
وبالتالي، كما هو الحال مع بقية البيولوجيا،
14:26
you get selection through screening,
305
841000
3000
يمكننا الحصول على إخيار عن طريق الفرز،
14:29
whether you're screening for hydrogen production,
306
844000
2000
سواء كنت تفرز من أجل إنتاج الهيدروجين،
14:31
or chemical production, or just viability.
307
846000
3000
أو الإنتاج الكيميائي، أو مجرد البقاء فقط.
14:34
To understand the role of these genes
308
849000
2000
لفهم دور هذه الجينات
14:36
is going to be well within reach.
309
851000
2000
سيكون في متناول اليد.
14:38
We're trying to modify photosynthesis
310
853000
3000
نحن نحاول تعديل التركيب الضوئي
14:41
to produce hydrogen directly from sunlight.
311
856000
3000
لإنتاج الهيدروجين مباشرة من ضوء الشمس.
14:44
Photosynthesis is modulated by oxygen,
312
859000
3000
التركيب الضوئي متضمن بواسطة الأوكسجين،
14:47
and we have an oxygen-insensitive hydrogenase
313
862000
3000
ولدينا أوكسجين غير حساس للهدرجة
14:50
that we think will totally change this process.
314
865000
5000
التي نعتقد أنها ستغير هذه العملية تماماً.
14:55
We're also combining cellulases,
315
870000
2000
وكذلك نقوم بتجميع السليلوزات،
14:57
the enzymes that break down complex sugars into simple sugars
316
872000
3000
الأنزيمات التي تفتت السكريات المعقدة إلى سكريات بسيطة
15:00
and fermentation in the same cell
317
875000
3000
والتخمير في نفس الخلية
15:03
for producing ethanol.
318
878000
2000
لإنتاج الايثانول.
15:06
Pharmaceutical production is already under way
319
881000
2000
إنتاج العقاقير الطبية في طريقه بالفعل
15:08
in major laboratories
320
883000
2000
في مختبرات كبيرة
15:10
using microbes.
321
885000
2000
بإستخدام المايكروبات.
15:12
The chemistry from compounds in the environment
322
887000
3000
هذه الكيمياء من مركبات في البيئة
15:15
is orders of magnitude more complex
323
890000
2000
من حيث الحجم أكثر تعقيدا
15:17
than our best chemists can produce.
324
892000
2000
مما يستطيع إنتاجه أفضل علماء الكيمياء لدينا .
15:20
I think future engineered species
325
895000
2000
أعتقد أن مستقبل الكائنات المهندسة
15:22
could be the source of food,
326
897000
2000
قد يكون مصدراً للغذاء،
15:24
hopefully a source of energy,
327
899000
2000
وعلى أمل أن يكون مصدراً للطاقة،
15:26
environmental remediation
328
901000
3000
إصلاح البيئة
15:29
and perhaps
329
904000
2000
وربما
15:31
replacing the petrochemical industry.
330
906000
2000
إستبدال قطاع صناعة البتروكيماويات.
15:33
Let me just close with ethical and policy studies.
331
908000
3000
دعوني فقط أكمل بدراسات سياسة عامة أخلاقية.
15:37
We delayed the start of our experiments in 1999
332
912000
4000
لقد قمنا بتأخير تجاربنا عام 1999
15:41
until we completed a year-and-a-half bioethical review
333
916000
3000
حتى أكملنا مراجعة أخلاقيات العلوم الحيوية بعد عام ونصف
15:44
as to whether we should try and make an artificial species.
334
919000
4000
حول هل يجب علينا محاولة صنع كائنات إصطناعية.
15:48
Every major religion participated in this.
335
923000
3000
كل الأديان الرئيسية شاركت في هذا.
15:51
It was actually a very strange study,
336
926000
2000
لقد كانت في الواقع دراسة غريبة للغاية،
15:53
because the various religious leaders were using their scriptures as law books,
337
928000
5000
لأن القادة الدينيون بإختلافهم كانوا يستخدمون كتبهم المقدسة ككتب قوانين،
15:58
and they couldn't find anything in them prohibiting making life,
338
933000
3000
ولم يستطيعوا العثور على اي شئ يمنعهم من صنع الحياة،
16:01
so it must be OK. The only ultimate concerns
339
936000
3000
لذا يجب أن يوافقوا. القلق الوحيد في نهاية المطاف
16:04
were biological warfare aspects of this,
340
939000
3000
كان في وجهة نشوء حرب بايولوجية ،
16:08
but gave us the go ahead to start these experiments
341
943000
3000
لكنهم أعطونا الإشارة لبدء هذه التجارب
16:11
for the reasons we were doing them.
342
946000
2000
وذلك للأسباب التي كنا نفعلها .
16:13
Right now the Sloan Foundation has just funded
343
948000
2000
حالياً قامت مؤسسة سلوان بتمويل
16:15
a multi-institutional study on this,
344
950000
3000
دراسة بين أكثر من معهد حول هذا،
16:18
to work out what the risk and benefits to society are,
345
953000
3000
للعمل على ماهية المخاطر والفوائد للمجتمع،
16:21
and the rules that scientific teams such as my own
346
956000
3000
والقوانين التي ينبغي على الفرق العلمية مثل
16:24
should be using in this area,
347
959000
2000
فريقي الإلتزام بها في هذا المجال،
16:26
and we're trying to set good examples as we go forward.
348
961000
3000
ونحن نحاول تقديم نماذج جيدة كلما نتقدم.
16:30
These are complex issues.
349
965000
2000
هذه قضايا معقدة.
16:32
Except for the threat of bio-terrorism,
350
967000
2000
بإستثناء تهديد الإرهاب البيولوجي،
16:34
they're very simple issues in terms of,
351
969000
2000
فأن هناك قضايا بسيطة من ناحية،
16:36
can we design things to produce clean energy,
352
971000
4000
هل يمكننا تصميم أشياء لإنتاج طاقة نظيفة،
16:40
perhaps revolutionizing
353
975000
2000
ربما ثورة
16:42
what developing countries can do
354
977000
3000
حول ما تستطيع الدول النامية فعله
16:45
and provide through various simple processes.
355
980000
3000
وتزويدهم بمختلف العمليات البسيطة.
16:48
Thank you very much.
356
983000
2000
شكراً جزيلاً لكم.
ABOUT THE SPEAKER
Craig Venter - Biologist, genetics pioneerIn 2001, Craig Venter made headlines for sequencing the human genome. In 2003, he started mapping the ocean's biodiversity. And now he's created the first synthetic lifeforms -- microorganisms that can produce alternative fuels.
Why you should listen
Craig Venter, the man who led the private effort to sequence the human genome, is hard at work now on even more potentially world-changing projects.
First, there's his mission aboard the Sorcerer II, a 92-foot yacht, which, in 2006, finished its voyage around the globe to sample, catalouge and decode the genes of the ocean's unknown microorganisms. Quite a task, when you consider that there are tens of millions of microbes in a single drop of sea water. Then there's the J. Craig Venter Institute, a nonprofit dedicated to researching genomics and exploring its societal implications.
In 2005, Venter founded Synthetic Genomics, a private company with a provocative mission: to engineer new life forms. Its goal is to design, synthesize and assemble synthetic microorganisms that will produce alternative fuels, such as ethanol or hydrogen. He was on Time magzine's 2007 list of the 100 Most Influential People in the World.
In early 2008, scientists at the J. Craig Venter Institute announced that they had manufactured the entire genome of a bacterium by painstakingly stitching together its chemical components. By sequencing a genome, scientists can begin to custom-design bootable organisms, creating biological robots that can produce from scratch chemicals humans can use, such as biofuel. And in 2010, they announced, they had created "synthetic life" -- DNA created digitally, inserted into a living bacterium, and remaining alive.
Craig Venter | Speaker | TED.com