TEDGlobal 2005
Craig Venter: Sampling the ocean's DNA
Крейг Вентър за ДНК и океана
Filmed:
Readability: 5.3
635,285 views
Пионерът в геномиката Крейг Вентър си взима почивка от епична околосветска експедиция, за да говори за милионите гени, които неговият екип е открил досега в стремежа си да картографира биологичното разнообразие на океана.
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
По време на почивата бях попитан от няколко човека,
00:27
about my comments about the aging debate.
1
2000
3000
за моя коментар относно дебата за остаряването.
00:30
And this will be my only comment on it.
2
5000
2000
Това ще бъде единственият ми коментар по този въпрос.
00:32
And that is, I understand
3
7000
2000
И това е, че разбирам,
00:34
that optimists greatly outlive pessimists.
4
9000
2000
че оптимистите значително надживяват песимистите.
00:36
(Laughter)
5
11000
4000
(Смях)
00:41
What I'm going to tell you about in my 18 minutes is
6
16000
3000
Това, за което ще говоря в моите 18 минути е,
00:44
how we're about to switch from reading the genetic code
7
19000
4000
как сме на път да преминем от четене на генетичния код,
00:48
to the first stages of beginning
8
23000
2000
до първия етап от началото
00:50
to write the code ourselves.
9
25000
2000
на писането на кода от нас самите.
00:53
It's only 10 years ago this month
10
28000
2000
Този месец се навършват само 10 години,
00:55
when we published the first sequence
11
30000
2000
откакто публикувахме първата секвенция
00:57
of a free-living organism,
12
32000
2000
на свободно живеещ организъм,
00:59
that of haemophilus influenzae.
13
34000
2000
тази на haemophilus influenzae (хемофилус инфлуенцае).
01:01
That took a genome project
14
36000
2000
За това беше необходим геномен проект
01:03
from 13 years down to four months.
15
38000
3000
от 13 години до 4 месеца.
01:07
We can now do that same genome project
16
42000
2000
Сега може да направим същия геномен проект
01:09
in the order of
17
44000
2000
в порядъка на
01:11
two to eight hours.
18
46000
2000
два до осем часа.
01:13
So in the last decade, a large number of genomes have been added:
19
48000
3000
Така през последното десетилетие голяма бройка от геноми бяха добавени,
01:16
most human pathogens,
20
51000
3000
повечето човешки патогени,
01:19
a couple of plants,
21
54000
2000
две растения,
01:21
several insects and several mammals,
22
56000
3000
няколко насекоми и бозайници,
01:24
including the human genome.
23
59000
3000
включително и генома на човека.
01:27
Genomics at this stage of the thinking
24
62000
3000
Геномиката на този етап на мислене,
01:30
from a little over 10 years ago
25
65000
2000
отпреди малко повече от 10 години,
01:32
was, by the end of this year, we might have
26
67000
2000
когато мислехме, че до края на тази година може да имаме
01:34
between three and five genomes sequenced;
27
69000
3000
между три и пет секвентирани генома;
01:37
it's on the order of several hundred.
28
72000
3000
сега е в порядъка на няколко стотин.
01:40
We just got a grant from the Gordon and Betty Moore Foundation
29
75000
3000
Току-що получихме стипендия от фондацията "Гордън и Бети Муур",
01:43
to sequence 130 genomes this year,
30
78000
3000
за да секвентираме 130 генома през тази година,
01:46
as a side project from environmental organisms.
31
81000
4000
като страничен проект за организмите от околната среда.
01:50
So the rate of reading the genetic code has changed.
32
85000
3000
Нивото на четене на генетичния код се промени.
01:54
But as we look, what's out there,
33
89000
2000
Но като погледнем какво е достъпно,
01:56
we've barely scratched the surface
34
91000
2000
ние едва сме докоснали повърхността,
01:58
on what is available on this planet.
35
93000
4000
от това, което е достъпно на тази планета.
02:02
Most people don't realize it, because they're invisible,
36
97000
3000
Много хора не го осъзнават, понеже тези същества са невидими,
02:05
but microbes make up about a half of the Earth's biomass,
37
100000
4000
но микробите съставят около половината от земната биомаса,
02:09
whereas all animals only make up about
38
104000
3000
докато всички животни съставят само
02:12
one one-thousandth of all the biomass.
39
107000
2000
около една хилядна от цялата биомаса.
02:14
And maybe it's something that people in Oxford don't do very often,
40
109000
3000
Може би това е нещо, което хората в Оксфорд не правят много често,
02:17
but if you ever make it to the sea,
41
112000
2000
но ако някога достигнете до океана
02:19
and you swallow a mouthful of seawater,
42
114000
3000
и погълнете една глътка морска вода,
02:22
keep in mind that each milliliter
43
117000
2000
имайте предвид, че всеки милилитър
02:24
has about a million bacteria
44
119000
2000
съдържа около един милион бактерии,
02:26
and on the order of 10 million viruses.
45
121000
3000
и в порядъка на 10 милиона вируси.
02:29
Less than 5,000 microbial species
46
124000
3000
По-малко от 5000 микробни видове
02:32
have been characterized as of two years ago,
47
127000
2000
бяха описани до преди две години,
02:34
and so we decided to do something about it.
48
129000
2000
така че решихме да направим нещо по въпроса.
02:36
And we started the Sorcerer II Expedition,
49
131000
3000
Така започнахме експедицията Sorcerer II (Магьосник II),
02:39
where we were, as with great oceanographic expeditions,
50
134000
3000
където, както при всяка голяма океанографска експедиция,
02:42
trying to sample the ocean every 200 miles.
51
137000
3000
се опитвахме да правим проби от океана на всеки 200 мили (322 километра).
02:47
We started in Bermuda for our test project,
52
142000
2000
Започнахме от Бермуда с нашия тестов проект.
02:49
then moved up to Halifax,
53
144000
2000
После се придвижихме нагоре до Халифакс,
02:51
working down the U.S. East Coast,
54
146000
2000
работехме надолу по източното крайрежие на САЩ,
02:53
the Caribbean Sea, the Panama Canal,
55
148000
3000
Карибско море, Панамския канал,
02:58
through to the Galapagos, then across the Pacific,
56
153000
2000
през Галапагоските о-ви, след това през Тихия океан,
03:00
and we're in the process now of working our way
57
155000
2000
и сега сме в процес на работа
03:02
across the Indian Ocean.
58
157000
2000
през Индийския океан.
03:04
It's very tough duty; we're doing this on a sailing vessel,
59
159000
3000
Това е много тежка работа; правим това на плавателен съд,
03:07
in part to help excite young people
60
162000
2000
отчасти за да развълнуваме младите хора,
03:09
about going into science.
61
164000
3000
за да навлязат в науката.
03:12
The experiments are incredibly simple.
62
167000
2000
Опитите са невероятно прости.
03:14
We just take seawater and we filter it,
63
169000
3000
Просто взимаме морска вода и я филтрираме,
03:17
and we collect different size organisms on different filters,
64
172000
4000
и събираме различните по големина организми от различните филтри.
03:21
and then take their DNA back to our lab in Rockville,
65
176000
3000
После вземаме тяхното ДНК обратно в лабораторията ни в Роквил,
03:24
where we can sequence a hundred million letters
66
179000
3000
където може да разкодираме 100 милиона букви
03:27
of the genetic code every 24 hours.
67
182000
2000
от генетичен код всеки 24 часа.
03:29
And with doing this,
68
184000
2000
Вършейки това,
03:31
we've made some amazing discoveries.
69
186000
2000
направихме някои изумителни открития.
03:33
For example, it was thought that the visual pigments
70
188000
2000
Например за визуалните пигменти, които са в очите ни,
03:35
that are in our eyes -- there was only one or two organisms
71
190000
2000
се смяташе, че има само един или два организма
03:38
in the environment that had these same pigments.
72
193000
4000
в природата, които имат същите такива пигменти.
03:42
It turns out, almost every species
73
197000
2000
Оказва се, че почти всички видове
03:44
in the upper parts of the ocean
74
199000
2000
в горните части на океана,
03:46
in warm parts of the world
75
201000
2000
в топлите части на света,
03:48
have these same photoreceptors,
76
203000
2000
имат същите фоторецептори
03:50
and use sunlight as the source of their energy
77
205000
3000
и използват слънчевата светлина като източник на енергия
03:53
and communication.
78
208000
2000
и комуникация.
03:55
From one site, from one barrel of seawater,
79
210000
3000
От едно място, в един барел с морска вода
03:58
we discovered 1.3 million new genes
80
213000
3000
открихме 1,3 милиона нови гени,
04:01
and as many as 50,000 new species.
81
216000
4000
и около 50,000 нови видове.
04:05
We've extended this to the air
82
220000
2000
Разширихме това и във въздуха,
04:07
now with a grant from the Sloan Foundation.
83
222000
3000
този път благодарение на стипендия от фондация Слоун.
04:10
We're measuring how many viruses and bacteria
84
225000
2000
Измерваме колко вируси и бактерии
04:12
all of us are breathing in and out every day,
85
227000
3000
всички ние дишаме и издишаме дневно,
04:15
particularly on airplanes
86
230000
2000
особено в самолети
04:17
or closed auditoriums.
87
232000
2000
или затворени помещения.
04:19
(Laughter)
88
234000
3000
(Смях)
04:22
We filter through some simple apparatuses;
89
237000
2000
Правим филтри чрез няколко прости апарата;
04:24
we collect on the order of a billion microbes from just a day
90
239000
3000
събираме от порядъка на милиард микроби само за ден
04:27
filtering on top of a building in New York City.
91
242000
4000
филтрираме на покрива на една сграда в Ню Йорк.
04:31
And we're in the process of sequencing all that
92
246000
2000
И сме в процес на секвентиране на всичко това
04:33
at the present time.
93
248000
2000
в момента.
04:35
Just on the data collection side,
94
250000
2000
От страна на събирането на данни,
04:37
just where we are through the Galapagos,
95
252000
3000
където сме стигнали до островите Галапагос,
04:40
we're finding that almost every 200 miles,
96
255000
2000
откриваме, че на почти всеки 200 мили (322 километра),
04:42
we see tremendous diversity
97
257000
2000
виждаме огромно разнообразие
04:44
in the samples in the ocean.
98
259000
2000
на пробите в океана.
04:47
Some of these make logical sense,
99
262000
2000
Някои от тях са логически обусловани,
04:49
in terms of different temperature gradients.
100
264000
3000
предвид на различните температурни различия.
04:52
So this is a satellite photograph
101
267000
2000
Това е сателитна снимка,
04:54
based on temperatures -- red being warm,
102
269000
2000
базирана на температурите -- червеното е топло,
04:56
blue being cold --
103
271000
3000
синьото е студено --
04:59
and we found there's a tremendous difference between
104
274000
3000
открихме, че има огромни разлики между
05:02
the warm water samples and the cold water samples,
105
277000
2000
пробите от топлата вода и тези от студената вода,
05:04
in terms of abundant species.
106
279000
3000
по отношение на изобилието на видове.
05:07
The other thing that surprised us quite a bit
107
282000
2000
Другото нещо, което ни учуди доста е,
05:09
is these photoreceptors detect different wavelengths of light,
108
284000
4000
че тези фоторецептори разпознават различните дължини на вълните на светлината,
05:13
and we can predict that based on their amino acid sequence.
109
288000
4000
и може да предскажем това базирано на тяхната последователност от аминокиселини.
05:17
And these vary tremendously from region to region.
110
292000
3000
Те варират значително от регион на регион.
05:20
Maybe not surprisingly,
111
295000
2000
Може би не е за учудване,
05:22
in the deep ocean, where it's mostly blue,
112
297000
2000
че в дълбокия океан, където е предимно синьо,
05:24
the photoreceptors tend to see blue light.
113
299000
4000
фоторецепторите са склонни да видят синя светлина.
05:28
When there's a lot of chlorophyll around,
114
303000
2000
Където има доста хлорфил наоколо,
05:30
they see a lot of green light.
115
305000
2000
те виждат много зелена светлина.
05:32
But they vary even more,
116
307000
2000
Но те варират дори повече,
05:34
possibly moving towards infrared and ultraviolet
117
309000
3000
евентуално преминавайки към инфрачервени и ултравиолетови лъчи
05:37
in the extremes.
118
312000
2000
в крайните случаи.
05:40
Just to try and get an assessment
119
315000
2000
Само за да добиете представа,
05:42
of what our gene repertoire was,
120
317000
2000
какъв беше нашият генен репертоар,
05:44
we assembled all the data --
121
319000
2000
събрахме всичките данни --
05:46
including all of ours thus far from the expedition,
122
321000
3000
включително всички данни от експедицията досега,
05:49
which represents more than half of all the gene data on the planet --
123
324000
3000
които представляват повече от половината от всички генни данни на планетата,
05:52
and it totaled around 29 million genes.
124
327000
4000
и това достигна около 29 милиона гена.
05:56
And we tried to put these into gene families
125
331000
2000
Опитахме се да поставим тези гени в семейства,
05:58
to see what these discoveries are:
126
333000
2000
за да видим какви са тези открития.
06:00
Are we just discovering new members of known families,
127
335000
3000
Дали откриваме нови членове на вече известни семейства,
06:03
or are we discovering new families?
128
338000
2000
или откриваме нови семейства?
06:05
And it turns out we have about 50,000
129
340000
2000
И се оказва, че имаме около 50,000
06:07
major gene families,
130
342000
3000
големи семейства от гени,
06:10
but every new sample we take in the environment
131
345000
3000
но всяка нова проба, която взимаме от околната среда,
06:13
adds in a linear fashion to these new families.
132
348000
3000
се добавя по линеен начин към тези нови семейства.
06:16
So we're at the earliest stages of discovery
133
351000
2000
И така, ние сме в най-ранните етапи на откриването
06:18
about basic genes,
134
353000
3000
на основните гени,
06:21
components and life on this planet.
135
356000
3000
компонените на живота на тази планета.
06:25
When we look at the so-called evolutionary tree,
136
360000
3000
Когато погледнем към така нареченото еволюционно дърво,
06:28
we're up on the upper right-hand corner with the animals.
137
363000
4000
ние се намираме в горния десен ъгъл заедно с животните.
06:32
Of those roughly 29 million genes,
138
367000
4000
От тези приблизително 29 милиона гена,
06:36
we only have around 24,000
139
371000
2000
ние имаме само около 24,000
06:38
in our genome.
140
373000
2000
в нашия геном.
06:40
And if you take all animals together,
141
375000
2000
Ако вземем всички животни заедно,
06:42
we probably share less than 30,000
142
377000
3000
вероятно споделяме по-малко от 30,000
06:45
and probably maybe a dozen
143
380000
3000
и вероятно, може би, дузина
06:48
or more thousand different gene families.
144
383000
3000
или повече хиляди различни семейства гени.
06:52
I view that these genes are now
145
387000
2000
Сега виждам, че тези гени
06:54
not only the design components of evolution.
146
389000
3000
не са само градивни компоненти на еволюцията.
06:57
And we think in a gene-centric view --
147
392000
2000
Ние мислим по гено-центричен начин --
06:59
maybe going back to Richard Dawkins' ideas --
148
394000
3000
може би, връщайки се към идеите на Ричард Докинс --
07:02
than in a genome-centric view,
149
397000
2000
отколкото по геномо-центричен начин,
07:04
which are different constructs of these gene components.
150
399000
4000
които са различни конструкции от тези генни компоненти.
07:09
Synthetic DNA, the ability to synthesize DNA,
151
404000
3000
Синтетичното ДНК, способността да се синтезира ДНК,
07:12
has changed at sort of the same pace
152
407000
2000
се промени със сходни темпове,
07:14
that DNA sequencing has
153
409000
2000
както и ДНК секвентирането,
07:16
over the last decade or two,
154
411000
2000
през последните едно-две десетилетия,
07:18
and is getting very rapid and very cheap.
155
413000
3000
и става много бързо и много евтино.
07:21
Our first thought about synthetic genomics came
156
416000
2000
Първите ни идеи за синтетична генетика се появиха
07:23
when we sequenced the second genome back in 1995,
157
418000
4000
когато секвентирахме втория геном през 1995,
07:27
and that from mycoplasma genitalium.
158
422000
2000
този на mycoplasma genitalium (микоплазма гениталиум).
07:29
And we have really nice T-shirts that say,
159
424000
3000
Имаме много хубави тениски, на които е написано:
07:32
you know, "I heart my genitalium."
160
427000
2000
"Обичам моят гениталиум."
07:34
This is actually just a microorganism.
161
429000
3000
Това е всъщност просто микроорганизъм.
07:38
But it has roughly 500 genes.
162
433000
4000
Но има приблизително 500 гена.
07:42
Haemophilus had 1,800 genes.
163
437000
2000
Хемофилус имаше 1,800 гена.
07:44
And we simply asked the question,
164
439000
2000
И просто зададохме въпроса,
07:46
if one species needs 800, another 500,
165
441000
2000
"Ако един вид се нуждае от 800, друг от 500,
07:48
is there a smaller set of genes
166
443000
2000
дали има по-малък набор от гени,
07:50
that might comprise a minimal operating system?
167
445000
4000
който може да образува минимална операционна система?"
07:54
So we started doing transposon mutagenesis.
168
449000
3000
Така започнахме да правим транспозонна мутагинеза.
07:57
Transposons are just small pieces of DNA
169
452000
3000
Транспозоните са просто малки части от ДНК,
08:00
that randomly insert in the genetic code.
170
455000
2000
които произволно се вмъкват в генетичния код.
08:02
And if they insert in the middle of the gene, they disrupt its function.
171
457000
3000
Ако се вмъкнат по средата на гена те нарушават неговата функция.
08:06
So we made a map of all the genes
172
461000
2000
Така, ние направихме карта на всички гени,
08:08
that could take transposon insertions
173
463000
2000
които биха могли да приемат транспозонни вмъквания,
08:10
and we called those "non-essential genes."
174
465000
2000
и ги нарекохме "несъществени гени."
08:13
But it turns out the environment is very critical for this,
175
468000
3000
Но се оказва, че околната среда е много критична към това,
08:16
and you can only
176
471000
2000
и човек може само
08:18
define an essential or non-essential gene
177
473000
3000
да дефинира същестени или несъществени гени,
08:21
based on exactly what's in the environment.
178
476000
3000
базирано на това, какво точно е в околната среда.
08:25
We also tried to take a more directly intellectual approach
179
480000
2000
Също се опитахме да предприемем по-директен интелектуален подход
08:27
with the genomes of 13 related organisms,
180
482000
5000
с геномите на 13 свързани организма,
08:32
and we tried to compare all of those, to see what they had in common.
181
487000
3000
и се опитахме да ги сравним, за да видим общото между тях,
08:36
And we got these overlapping circles. And we found only 173 genes
182
491000
4000
и получихме тези припокриващи се кръгове. Открихме само 173 гена,
08:40
common to all 13 organisms.
183
495000
3000
общи за всичките 13 организма.
08:43
The pool expanded a little bit if we ignored
184
498000
2000
Наборът се разшири малко, ако пренебрегнехме
08:45
one intracellular parasite;
185
500000
2000
един вътреклетъчен паразит;
08:47
it expanded even more
186
502000
2000
и се рашири дори още повече,
08:49
when we looked at core sets of genes
187
504000
2000
когато разгледахме основна група от гени,
08:51
of around 310 or so.
188
506000
2000
около 310 на брой.
08:53
So we think that we can expand
189
508000
2000
Така че мислим, че може да разширим
08:55
or contract genomes, depending on your point of view here,
190
510000
3000
или свием геномите, това зависи от вашата гледната точка,
08:58
to maybe 300 to 400 genes
191
513000
3000
на може би 300 до 400 гена,
09:01
from the minimal of 500.
192
516000
2000
от минималните 500.
09:03
The only way to prove these ideas
193
518000
3000
Единствният начин да докажем тези идеи
09:06
was to construct an artificial chromosome with those genes in them,
194
521000
3000
беше като построим изкуствен хромозом с тези гени в него,
09:09
and we had to do this in a cassette-based fashion.
195
524000
3000
и трябваше да го направим на базата на касетъчен модел.
09:12
We found that synthesizing accurate DNA
196
527000
2000
Открихме, че синтезирането на прецизно ДНК
09:14
in large pieces was extremely difficult.
197
529000
3000
в големи части беше изключително трудно.
09:17
Ham Smith and Clyde Hutchison, my colleagues on this,
198
532000
3000
Хам Смит и Клайд Хътчисън, моите колеги в това начинание,
09:20
developed an exciting new method
199
535000
2000
разработиха вълнуващ нов метод,
09:22
that allowed us to synthesize a 5,000-base pair virus
200
537000
3000
който ни позволи да синтезираме 5000 базови двойки на вирус,
09:25
in only a two-week period
201
540000
2000
в течение на само две седмици,
09:27
that was 100 percent accurate,
202
542000
3000
който беше 100% прецизен,
09:30
in terms of its sequence and its biology.
203
545000
2000
по отношение на своята последователност и биология.
09:33
It was a quite exciting experiment -- when we just took the synthetic piece of DNA,
204
548000
4000
Беше доста вълнуващ експеримент -- когато взимахме синтетичната част от ДНК,
09:37
injected it in the bacteria and all of a sudden,
205
552000
2000
инжектирахме я в бактерията и съвсем неочаквано
09:39
that DNA started driving the production of the virus particles
206
554000
5000
това ДНК започна да подбужда произвеждането на вирусните частици,
09:44
that turned around and then killed the bacteria.
207
559000
3000
които се разпростряха и след това убиха бактерията.
09:47
This was not the first synthetic virus --
208
562000
2000
Това не беше първият синтетичен вирус --
09:49
a polio virus had been made a year before --
209
564000
3000
полиомелитен вирус беше създаден преди година --
09:53
but it was only one ten-thousandth as active
210
568000
2000
но той беше само една хилядна част толкова активен,
09:55
and it took three years to do.
211
570000
3000
и отне три години за да бъде направен.
09:58
This is a cartoon of the structure of phi X 174.
212
573000
4000
Това е рисунка на структурата на Phi X-174.
10:02
This is a case where the software now builds its own hardware,
213
577000
4000
Това е пример, в който софтуерът построява своя собствен хардуер,
10:06
and that's the notions that we have with biology.
214
581000
4000
а това е схващането, което имаме в биологията.
10:10
People immediately jump to concerns about biological warfare,
215
585000
4000
Хората веднага започват да се опасяват от биологична война,
10:14
and I had recent testimony before a Senate committee,
216
589000
4000
и наскоро трябваше да давам показания пред комисия на Сената,
10:18
and a special committee the U.S. government has set up
217
593000
2000
и специална комисия, която правителството на САЩ беше създало,
10:20
to review this area.
218
595000
2000
за да преразгледа тази област.
10:22
And I think it's important to keep reality in mind,
219
597000
3000
И мисля, че е важно да държим реалността под внимание,
10:25
versus what happens with people's imaginations.
220
600000
4000
в сравнение с това, което се случва във въображението на хората.
10:29
Basically, any virus that's been sequenced today --
221
604000
3000
В основни линии, всеки вирус, който е секвентиран в днешно време --
10:32
that genome can be made.
222
607000
2000
неговият геном може да бъде направен.
10:34
And people immediately freak out about things about Ebola or smallpox,
223
609000
4000
Хората веднага се побъркват за неща като ебола или едра шарка,
10:38
but the DNA from this organism is not infective.
224
613000
4000
но ДНК-то от тези организми не е активно.
10:42
So even if somebody made the smallpox genome,
225
617000
3000
Така че дори и някой да направи генома на едрата шарка,
10:45
that DNA itself would not cause infections.
226
620000
3000
то самото ДНК няма да предизвика инфекции.
10:49
The real concern that security departments have
227
624000
3000
Действителните грижи, които имат службите за сигурността,
10:52
is designer viruses.
228
627000
2000
са изкуствено направените вируси.
10:54
And there's only two countries, the U.S. and the former Soviet Union,
229
629000
4000
Има само две държави, САЩ и бившият Съветски Съюз,
10:58
that had major efforts
230
633000
2000
които са вложили значителни усилия
11:00
on trying to create biological warfare agents.
231
635000
3000
в опити за създадаване на вещества за биологична война.
11:03
If that research is truly discontinued,
232
638000
3000
Ако тези изследвания са прекратени напълно,
11:06
there should be very little activity
233
641000
2000
би трябвало да има много малка дейност
11:08
on the know-how to make designer viruses in the future.
234
643000
4000
в познанието за разработване на вируси в бъдещето.
11:12
I think single-cell organisms are possible within two years.
235
647000
4000
Мисля, че е възможно да се създадат едноклетъчни организми до две години.
11:16
And possibly eukaryotic cells,
236
651000
3000
И вероятно еукариотни клетки,
11:19
those that we have,
237
654000
2000
тези които ние имаме,
11:21
are possible within a decade.
238
656000
2000
са възможни до десет години.
11:24
So we're now making several dozen different constructs,
239
659000
4000
Ние правим няколко дузини различни конструкции,
11:28
because we can vary the cassettes and the genes
240
663000
3000
понеже може да варираме касетите и гените,
11:31
that go into this artificial chromosome.
241
666000
2000
които отиват за направата на този изкуствен хромозом.
11:33
The key is, how do you put all of the others?
242
668000
2000
Основният въпрос е, как да се поставят останалите части?
11:35
We start with these fragments,
243
670000
2000
Започваме с тези части,
11:37
and then we have a homologous recombination system
244
672000
3000
и после имаме система за хомологична рекомбинация,
11:40
that reassembles those into a chromosome.
245
675000
4000
която сглобява отново тези неща в хромозом.
11:44
This is derived from an organism, deinococcus radiodurans,
246
679000
3000
Това е извлечено от организъм, deinococcus radiodurans (деинококус радиодурандис),
11:47
that can take three million rads of radiation and not be killed.
247
682000
5000
който може да поеме три милиона рада от радиация и да оцелее.
11:53
It reassembles its genome after this radiation burst
248
688000
4000
Той пренарежда своя геном, след тази разрушителна радиация,
11:57
in about 12 to 24 hours,
249
692000
2000
за около 12 до 24 часа,
11:59
after its chromosomes are literally blown apart.
250
694000
3000
след като хромозомите му са буквално издухани един от други.
12:02
This organism is ubiquitous on the planet,
251
697000
2000
Този организъм съществува навсякъде на планетата,
12:04
and exists perhaps now
252
699000
2000
и вероятно сега съществува
12:06
in outer space due to all our travel there.
253
701000
3000
в космическото пространство, заради всички наши пътувания там.
12:10
This is a glass beaker after
254
705000
2000
Това е стъкленица
12:12
about half a million rads of radiation.
255
707000
2000
след около половин милион рада от радиация.
12:14
The glass started to burn and crack,
256
709000
2000
Стъклото започна да гори и да се пука,
12:16
while the microbes sitting in the bottom
257
711000
2000
докато микробите, стоящи на дъното,
12:18
just got happier and happier.
258
713000
2000
станаха все по-щастливи и по-щастливи.
12:20
Here's an actual picture of what happens:
259
715000
2000
Ето и снимка на това, което се случва в действителност:
12:22
the top of this shows the genome
260
717000
2000
горната част показва генома
12:24
after 1.7 million rads of radiation.
261
719000
3000
след 1,7 милиона рада от радиация.
12:27
The chromosome is literally blown apart.
262
722000
2000
Хромозомите са буквално издухани.
12:29
And here's that same DNA automatically reassembled
263
724000
4000
А ето го това същото ДНК, автоматично сглобено отново,
12:33
24 hours later.
264
728000
2000
24 часа по-късно.
12:35
It's truly stunning that these organisms can do that,
265
730000
3000
Наистина е изумително, че тези организми могат да правят това,
12:38
and we probably have thousands,
266
733000
2000
и вероятно ние имаме хиляди,
12:40
if not tens of thousands, of different species
267
735000
2000
ако не и десетки хиляди различни видове
12:42
on this planet that are capable of doing that.
268
737000
3000
на тази планета, които могат да направят това.
12:45
After these genomes are synthesized,
269
740000
2000
След като тези геноми са синтезирани,
12:47
the first step is just transplanting them
270
742000
2000
първата стъпка е просто да ги трансплантираме
12:49
into a cell without a genome.
271
744000
4000
в клетка без геном.
12:53
So we think synthetic cells are going to have tremendous potential,
272
748000
4000
И така, ние мислим, че синтетичните клетки ще имат огромен потенциал,
12:57
not only for understanding the basis of biology
273
752000
3000
не само за разбирането на основите на биологията,
13:00
but for hopefully environmental and society issues.
274
755000
3000
но, да се надяваме, за проблемите с околната среда и обществото.
13:03
For example, from the third organism we sequenced,
275
758000
3000
Например, при третия организъм, който секвентирахме
13:06
Methanococcus jannaschii -- it lives in boiling water temperatures;
276
761000
4000
methanococcus jannaschii (метанококус янасхии): той живее при температури на кипене,
13:10
its energy source is hydrogen
277
765000
2000
неговият енергиен източник е водород,
13:12
and all its carbon comes from CO2 it captures back from the environment.
278
767000
5000
и всичкият му въглерод идва от CO2, който улавя обратно от околната среда.
13:17
So we know lots of different pathways,
279
772000
2000
Така че знаем много различни пътища,
13:19
thousands of different organisms now
280
774000
3000
хиляди различни организми,
13:22
that live off of CO2,
281
777000
2000
които живят от CO2,
13:24
and can capture that back.
282
779000
2000
и могат да го уловят отново.
13:26
So instead of using carbon from oil
283
781000
3000
И така, вместо да използваме въглерод от петрол
13:29
for synthetic processes,
284
784000
2000
за синтетични процеси,
13:31
we have the chance of using carbon
285
786000
3000
имаме възможността да използваме въглерод
13:34
and capturing it back from the atmosphere,
286
789000
3000
и да го улавяме обратно от атмосферата,
13:37
converting that into biopolymers
287
792000
2000
преобразувайки го в биополимери
13:39
or other products.
288
794000
2000
или други продукти.
13:41
We have one organism that lives off of carbon monoxide,
289
796000
3000
Имаме един организъм, който живее от въглероден оксид,
13:44
and we use as a reducing power
290
799000
2000
и който използваме като намаляваща сила,
13:46
to split water to produce hydrogen and oxygen.
291
801000
4000
за да се раздели вода за производството на водород и кислород.
13:50
Also, there's numerous pathways
292
805000
2000
Също така, има много пътища,
13:52
that can be engineered metabolizing methane.
293
807000
4000
които могат да бъдат използвани, за да се метаболизира метана.
13:56
And DuPont has a major program with Statoil in Norway
294
811000
4000
ДюПонт има голяма програма със Статойл в Норвегия,
14:00
to capture and convert the methane
295
815000
2000
за улавянето и преобразуването на метана,
14:02
from the gas fields there into useful products.
296
817000
4000
от тамошните газови полета, в полезни продукти.
14:06
Within a short while, I think there's going to be a new field
297
821000
2000
В скоро време мисля, че ще има нова област,
14:08
called "Combinatorial Genomics,"
298
823000
2000
наречена комбинаторна генетика,
14:10
because with these new synthesis capabilities,
299
825000
3000
понеже с тези нови възможности за синтез,
14:13
these vast gene array repertoires
300
828000
3000
този огромен репертоар от генни масиви
14:16
and the homologous recombination,
301
831000
2000
и хомологичното рекомбиниране,
14:18
we think we can design a robot to make
302
833000
2000
ние мислим, че може да разработим робот, който да прави
14:20
maybe a million different chromosomes a day.
303
835000
3000
може би, по един милион различни хромозоми на ден.
14:24
And therefore, as with all biology,
304
839000
2000
И затова, както и в цялата биология,
14:26
you get selection through screening,
305
841000
3000
човек получава подборка чрез избиране,
14:29
whether you're screening for hydrogen production,
306
844000
2000
било чрез подбор за произвеждане на водород,
14:31
or chemical production, or just viability.
307
846000
3000
за произвеждане на химикали, или просто за жизнеспособност.
14:34
To understand the role of these genes
308
849000
2000
Разбирането на ролята на тези гени
14:36
is going to be well within reach.
309
851000
2000
ще бъде в рамките на достижимото.
14:38
We're trying to modify photosynthesis
310
853000
3000
Опитваме се да модифицираме фотосинтезата,
14:41
to produce hydrogen directly from sunlight.
311
856000
3000
за да произвеждаме водород директно от слънчевите лъчи.
14:44
Photosynthesis is modulated by oxygen,
312
859000
3000
Фотосинтезата е модулирана от кислород,
14:47
and we have an oxygen-insensitive hydrogenase
313
862000
3000
а ние имаме нечуствителна към кислород хидрогинеза,
14:50
that we think will totally change this process.
314
865000
5000
която мислим ще промени напълно този процес.
14:55
We're also combining cellulases,
315
870000
2000
Също така комбинираме целулаза,
14:57
the enzymes that break down complex sugars into simple sugars
316
872000
3000
ензимът, който разгражда сложни захари на прости захари,
15:00
and fermentation in the same cell
317
875000
3000
и ферментиране в една и съща клетка,
15:03
for producing ethanol.
318
878000
2000
за да произвеждаме етанол.
15:06
Pharmaceutical production is already under way
319
881000
2000
Фармацевтично производство е вече в ход
15:08
in major laboratories
320
883000
2000
в големи лаборатории,
15:10
using microbes.
321
885000
2000
използвайки микроби.
15:12
The chemistry from compounds in the environment
322
887000
3000
Химията на съединенията в околната среда
15:15
is orders of magnitude more complex
323
890000
2000
е от порядъка на няколко степени по-сложна,
15:17
than our best chemists can produce.
324
892000
2000
отколкото нашите най-добри химици могат да произведат.
15:20
I think future engineered species
325
895000
2000
Мисля че бъдещите изработени видове,
15:22
could be the source of food,
326
897000
2000
биха били източник на храна,
15:24
hopefully a source of energy,
327
899000
2000
да се надяваме, източник на енергия,
15:26
environmental remediation
328
901000
3000
лек за околната среда,
15:29
and perhaps
329
904000
2000
и вероятно
15:31
replacing the petrochemical industry.
330
906000
2000
ще заменят нефтохимическата промишленост.
15:33
Let me just close with ethical and policy studies.
331
908000
3000
Нека да завърша с няколко етически и политически изследвания.
15:37
We delayed the start of our experiments in 1999
332
912000
4000
Ние отложихме началото на нашите опити през 1999,
15:41
until we completed a year-and-a-half bioethical review
333
916000
3000
докато не приключихме биоетично изследване за година и половина,
15:44
as to whether we should try and make an artificial species.
334
919000
4000
за това, дали трябва да се опитаме да направим изкуствени видове.
15:48
Every major religion participated in this.
335
923000
3000
Всяка основна религия участва в това,
15:51
It was actually a very strange study,
336
926000
2000
в действителност беше много странно изследване,
15:53
because the various religious leaders were using their scriptures as law books,
337
928000
5000
понеже различните религиозни лидери използваха своите религиозни книги като закони
15:58
and they couldn't find anything in them prohibiting making life,
338
933000
3000
и не успяха да открият нищо в тях, което да забранява създаването на живот,
16:01
so it must be OK. The only ultimate concerns
339
936000
3000
така че това трябва да е наред. Единственото голямо притеснение,
16:04
were biological warfare aspects of this,
340
939000
3000
бяха аспектите на биологична война, свързани с това,
16:08
but gave us the go ahead to start these experiments
341
943000
3000
но те ни дадоха тласъка да започнем с тези опити,
16:11
for the reasons we were doing them.
342
946000
2000
поради причините, заради които ги правехме.
16:13
Right now the Sloan Foundation has just funded
343
948000
2000
В момента фондацията Слоун тъкмо финансира
16:15
a multi-institutional study on this,
344
950000
3000
мулти-институционално изследване по този въпрос,
16:18
to work out what the risk and benefits to society are,
345
953000
3000
за да се разбере какви ще са рисковете и ползите за обществото,
16:21
and the rules that scientific teams such as my own
346
956000
3000
и правилата, които научните тимове, като моят,
16:24
should be using in this area,
347
959000
2000
би трябвало да използват в тази област,
16:26
and we're trying to set good examples as we go forward.
348
961000
3000
и ние се опитваме да даваме добри примери докато напредваме.
16:30
These are complex issues.
349
965000
2000
Това са сложни въпроси.
16:32
Except for the threat of bio-terrorism,
350
967000
2000
С изключение на заплахата от биотероризъм,
16:34
they're very simple issues in terms of,
351
969000
2000
те са много прости въпроси по отношение на това
16:36
can we design things to produce clean energy,
352
971000
4000
дали можем да създем неща за произвеждане на чиста енергия,
16:40
perhaps revolutionizing
353
975000
2000
може би да революционизираме,
16:42
what developing countries can do
354
977000
3000
това, което могат да направят развиващите се страни,
16:45
and provide through various simple processes.
355
980000
3000
и да предоставим различни прости процеси.
16:48
Thank you very much.
356
983000
2000
Много ви благодаря.
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