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

Why you should listen

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

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

Watch an animation of Angela Belcher's life story >>

More profile about the speaker
Angela Belcher | Speaker | TED.com
TEDxCaltech

Angela Belcher: Using nature to grow batteries

Angela Belcher: Koristeći prirodu za rast baterija

Filmed:
971,791 views

Nadahnuta školjkom "petrovo uho", Angela Belcher programira viruse koji čine elegantne strukture na nano-razini koje ljudi mogu koristiti. Izabirući gene na visokoj razini izvedbe kroz izravnu evoluciju, ona je napravila viruse koji mogu izgraditi snažne nove baterije, čista hidrogenska goriva, nadmašujuće solarne ćelije. Na TEDxCaltech ona pokazuje kako je to učinjeno.
- Biological engineer
Angela Belcher looks to nature for inspiration on how to engineer viruses to create extraordinary new materials. Full bio

Double-click the English transcript below to play the video.

00:15
I thought I would talk a little bitbit about how naturepriroda makesmarke materialsmaterijali.
0
0
3000
Mislila sam kako bi bilo dobro pričati o tome kako priroda stvara materijale.
00:18
I broughtdonio alonguz with me an abalonePetrovo uho shellljuska.
1
3000
2000
Donijela sam sa mnom školjku petrovo uho.
00:20
This abalonePetrovo uho shellljuska is a biocompositeBiocomposite materialmaterijal
2
5000
3000
Ta školjka je biorazgradiv materijal
00:23
that's 98 percentposto by massmasa calciumkalcijum carbonatekarbonat
3
8000
3000
koji je po masi 98 posto kalcijev karbonat,
00:26
and two percentposto by massmasa proteinprotein.
4
11000
2000
a dva posto po masi protein.
00:28
YetJoš, it's 3,000 timesputa tougherteže
5
13000
2000
Ipak, 3.000 puta je teži
00:30
than its geologicalgeološki counterpartnjegov kolega.
6
15000
2000
nego njegov geološki dvojnik.
00:32
And a lot of people mightmoć use structuresstrukture like abalonePetrovo uho shellsškoljke,
7
17000
3000
Puno ljudi može koristiti strukture poput petrovog uha,
00:35
like chalkKreda.
8
20000
2000
kao npr. kredu.
00:37
I've been fascinatedopčinjen by how naturepriroda makesmarke materialsmaterijali,
9
22000
2000
Oduševljena sam time kako priroda radi materijale,
00:39
and there's a lot of sequenceslijed
10
24000
2000
i postoji puno nizova
00:41
to how they do suchtakav an exquisiteFin jobposao.
11
26000
2000
u načinu na koji oni rade takav fini posao.
00:43
PartDio of it is that these materialsmaterijali
12
28000
2000
Djelomično je to da su ti materijali
00:45
are macroscopicmakroskopski in structurestruktura,
13
30000
2000
strukturno makroskopski,
00:47
but they're formedformirana at the nanoscalenanorazini.
14
32000
2000
ali su formirani na nanostupanjskoj razini.
00:49
They're formedformirana at the nanoscalenanorazini,
15
34000
2000
Formirani su na nanostupanjskoj razini
00:51
and they use proteinsproteini that are codedkodirani by the geneticgenetski levelnivo
16
36000
3000
i koriste proteine koji su kodirani na genetskoj razini
00:54
that allowdopustiti them to buildizgraditi these really exquisiteFin structuresstrukture.
17
39000
3000
koji im dopuštaju gradnju tih izvrsnih struktura.
00:57
So something I think is very fascinatingfascinantan
18
42000
2000
Nešto što stvarno oduševljava
00:59
is what if you could give life
19
44000
3000
jest pitanje o tome bi li mogli dati život
01:02
to non-livingNe-žive structuresstrukture,
20
47000
2000
neživim strukturama
01:04
like batteriesbaterije and like solarsolarni cellsStanice?
21
49000
2000
poput baterija i solarnih ćelija?
01:06
What if they had some of the sameisti capabilitiessposobnosti
22
51000
2000
Što ako one imaju neke iste mogućnosti
01:08
that an abalonePetrovo uho shellljuska did,
23
53000
2000
koje ima i petrovo uho,
01:10
in termsUvjeti of beingbiće ableu stanju
24
55000
2000
u smislu da su u stanju
01:12
to buildizgraditi really exquisiteFin structuresstrukture
25
57000
2000
izgraditi stvarno fine strukture
01:14
at roomsoba temperaturetemperatura and roomsoba pressurepritisak,
26
59000
2000
na sobnim temperaturama i sobnom tlaku,
01:16
usingkoristeći non-toxicotrovna chemicalskemikalije
27
61000
2000
koristeći neotrovne kemikalije
01:18
and addingdodajući no toxicotrovan materialsmaterijali back into the environmentokolina?
28
63000
3000
i dodavajući neotrovne materijale natrag u okoliš?
01:21
So that's the visionvizija that I've been thinkingmišljenje about.
29
66000
3000
Dakle, to je vizija o kojoj sam razmišljala.
01:24
And so what if you could growrasti a batterybaterija in a PetriPetri dishjelo?
30
69000
2000
Što ako možemo uzgojiti bateriju u petrijevoj zdjelici?
01:26
Or, what if you could give geneticgenetski informationinformacija to a batterybaterija
31
71000
3000
Ili što ako možemo dati genetsku informaciju bateriji,
01:29
so that it could actuallyzapravo becomepostati better
32
74000
2000
tako da ona zapravo postane bolja
01:31
as a functionfunkcija of time,
33
76000
2000
u funkciji vremena,
01:33
and do so in an environmentallyekološki friendlyprijateljski way?
34
78000
2000
i da to možemo učniti na način koji ne šteti okolišu?
01:35
And so, going back to this abalonePetrovo uho shellljuska,
35
80000
3000
I da se vratimo na petrovo uho,
01:38
besidesosim toga beingbiće nano-structuredNano-strukturiranih,
36
83000
2000
osim što je nano-strukturirana,
01:40
one thing that's fascinatingfascinantan,
37
85000
2000
jedna stvar koja oduševljava je
01:42
is when a malemuški and a femaležena abalonePetrovo uho get togetherzajedno,
38
87000
2000
da kada se mužjak i ženka spare,
01:44
they passproći on the geneticgenetski informationinformacija
39
89000
2000
prenose genetsku informaciju
01:46
that sayskaže, "This is how to buildizgraditi an exquisiteFin materialmaterijal.
40
91000
3000
koja kaže: "Ovako se gradi izvrstan materijal.
01:49
Here'sOvdje je how to do it at roomsoba temperaturetemperatura and pressurepritisak,
41
94000
2000
Evo kako to napraviti na sobnoj temperaturi i tlaku,
01:51
usingkoristeći non-toxicotrovna materialsmaterijali."
42
96000
2000
koristeći notrovne materijale."
01:53
SameIsti with diatomsdijatomeje, whichkoji are shownprikazan right here, whichkoji are glasseousglasseous structuresstrukture.
43
98000
3000
Isto je s algama kremenjašicama, koje sjaje upravo ovdje, one imaju građu poput stakla.
01:56
EverySvaki time the diatomsdijatomeje replicateponoviti,
44
101000
2000
Svaki puta kada se kremenjašice množe,
01:58
they give the geneticgenetski informationinformacija that sayskaže,
45
103000
2000
daju genetički informaciju koja govori:
02:00
"Here'sOvdje je how to buildizgraditi glassstaklo in the oceanokean
46
105000
2000
"Ovako se gradi staklo u oceanu
02:02
that's perfectlysavršeno nano-structuredNano-strukturiranih.
47
107000
2000
koje je savršeno nano-strukturirano.
02:04
And you can do it the sameisti, over and over again."
48
109000
2000
I to se iznova može ponavljati."
02:06
So what if you could do the sameisti thing
49
111000
2000
Dakle, što ako bismo mogli napraviti istu stvar
02:08
with a solarsolarni cellćelija or a batterybaterija?
50
113000
2000
sa solarnim ćelijama ili baterijama?
02:10
I like to say my favoriteljubimac biomaterialbiomaterijala is my fourčetiri year-oldgodina.
51
115000
3000
Volim reći kako je moj najdraži biomaterijal moj četverogodišnjak.
02:13
But anyonebilo tko who'stko je ever had, or knowszna, smallmali childrendjeca
52
118000
3000
Ali bilo tko tko je ikada imao, ili zna malu djecu
02:16
knowszna they're incrediblynevjerojatno complexkompleks organismsorganizmi.
53
121000
3000
također zna da su ona nevjerojatno složeni organizmi.
02:19
And so if you wanted to convinceuvjeriti them
54
124000
2000
I ako ih želite uvjeriti
02:21
to do something they don't want to do, it's very difficulttežak.
55
126000
2000
da naprave nešto što ne žele, to je jako teško.
02:23
So when we think about futurebudućnost technologiestehnologije,
56
128000
3000
Kada razmišljamo o budućim tehnologijama,
02:26
we actuallyzapravo think of usingkoristeći bacteriabakterija and virusvirus,
57
131000
2000
mi zapravo razmišljamo o korištenju bakterija i virusa,
02:28
simplejednostavan organismsorganizmi.
58
133000
2000
jednostavnih organizama.
02:30
Can you convinceuvjeriti them to work with a newnovi toolboxkutija za alat,
59
135000
2000
Možete li njih uvjeriti da rade s novim alatima
02:32
so that they can buildizgraditi a structurestruktura
60
137000
2000
tako da grade strukture
02:34
that will be importantvažno to me?
61
139000
2000
koje će meni biti važne?
02:36
AlsoTakođer, when we think about futurebudućnost technologiestehnologije,
62
141000
2000
Također, mi razmišljamo o budućim tehnologijama.
02:38
we startpočetak with the beginningpočetak of EarthZemlja.
63
143000
2000
Počevši od stvaranja Zemlje.
02:40
BasicallyU osnovi, it tookuzeo a billionmilijardi yearsgodina
64
145000
2000
Napose, trebalo je milijardu godina
02:42
to have life on EarthZemlja.
65
147000
2000
da život dođe na Zemlju.
02:44
And very rapidlybrzo, they becamepostao multi-cellularviše mobilnih,
66
149000
2000
I jako brzo, organizmi su postali višestanični,
02:46
they could replicateponoviti, they could use photosynthesisfotosinteza
67
151000
3000
mogli su se replicirati, mogli su koristiti fotosintezu
02:49
as a way of gettinguzimajući theirnjihov energyenergija sourceizvor.
68
154000
2000
kao način dobivanja izvora energije.
02:51
But it wasn'tnije untildo about 500 millionmilijuna yearsgodina agoprije --
69
156000
2000
Ali sve do prije 500 milijuna godina --
02:53
duringza vrijeme the CambrianKambrij geologicgeološki time periodrazdoblje --
70
158000
2000
tijekom geološkog razdoblja Kambrija --
02:55
that organismsorganizmi in the oceanokean startedpočeo makingizrađivanje hardteško materialsmaterijali.
71
160000
3000
ti organizmi u oceanu nisu počeli graditi tvrde materijale.
02:58
Before that, they were all softmekan, fluffymekani structuresstrukture.
72
163000
3000
Oni su prvotno bili mekane, pahuljaste građevine.
03:01
And it was duringza vrijeme this time
73
166000
2000
I tijekom tog perioda
03:03
that there was increasedpovećan calciumkalcijum and ironželjezo
74
168000
2000
kalcij, željezo i silicij su narasli
03:05
and siliconsilicij in the environmentokolina,
75
170000
2000
u okolišu.
03:07
and organismsorganizmi learnednaučeno how to make hardteško materialsmaterijali.
76
172000
3000
Organizmi su naučili kako stvarati tvrde materijale.
03:10
And so that's what I would like be ableu stanju to do --
77
175000
2000
I to je ono što bi ja željela postići --
03:12
convinceuvjeriti biologybiologija
78
177000
2000
uvjeriti biologiju;
03:14
to work with the restodmor of the periodicperiodni tablestol.
79
179000
2000
da radi s ostatkom tablice periodnog sustava.
03:16
Now if you look at biologybiologija,
80
181000
2000
Ako sada pogledate biologiju,
03:18
there's manymnogi structuresstrukture like DNADNK and antibodiesantitijela
81
183000
2000
postoji mnogo građevina poput DNA i antitijela
03:20
and proteinsproteini and ribosomeskromosome that you've heardčuo about
82
185000
2000
i proteina i ribosoma o kojima ste čuli
03:22
that are alreadyveć nano-structuredNano-strukturiranih.
83
187000
2000
koji su također nano-strukturirani.
03:24
So naturepriroda alreadyveć givesdaje us
84
189000
2000
Dakle, priroda nam već daje
03:26
really exquisiteFin structuresstrukture on the nanoscalenanorazini.
85
191000
2000
stvrano izvrsne strukture na nano-stupnju.
03:28
What if we could harnessupregnuti them
86
193000
2000
Što ako bi ih mogli upregnuti
03:30
and convinceuvjeriti them to not be an antibodyprotutijela
87
195000
2000
i uvjeriti ih da ne budu antitijela
03:32
that does something like HIVHIV-A?
88
197000
2000
koja čine nešto kao HIV?
03:34
But what if we could convinceuvjeriti them
89
199000
2000
Što ako bismo ih mogli uvjeriti
03:36
to buildizgraditi a solarsolarni cellćelija for us?
90
201000
2000
da grade solarne ćelije za nas?
03:38
So here are some examplesprimjeri: these are some naturalprirodni shellsškoljke.
91
203000
2000
Evo nekoliko primjera: ovo su prirodne školjke.
03:40
There are naturalprirodni biologicalbiološki materialsmaterijali.
92
205000
2000
One su prirodni biološki materijal
03:42
The abalonePetrovo uho shellljuska here -- and if you fractureprijelom it,
93
207000
2000
Ovo petrovo uho -- ako ga rastavite,
03:44
you can look at the factčinjenica that it's nano-structuredNano-strukturiranih.
94
209000
2000
možete vidjeti činjenicu da je nano-strukturiran.
03:46
There's diatomsdijatomeje madenapravljen out of SIOSIO2,
95
211000
3000
Postoje dijatomeje napravljene od SIO2
03:49
and they're magnetotacticmagnetotactic bacteriabakterija
96
214000
2000
i one su magnetotaktične bakterije
03:51
that make smallmali, single-domainsingl-domene magnetsMagneti used for navigationNavigacija.
97
216000
3000
koje čine male, jedno domenske magnete korištene za navigaciju.
03:54
What all these have in commonzajednička
98
219000
2000
Što one sve imaju zajedničko jest
03:56
is these materialsmaterijali are structuredstrukturirani at the nanoscalenanorazini,
99
221000
2000
kako su ti materijali strukturirani nanostupanjski,
03:58
and they have a DNADNK sequenceslijed
100
223000
2000
i imaju DNA redosljed
04:00
that codesšifre for a proteinprotein sequenceslijed
101
225000
2000
koji kodira za protein tog slijeda,
04:02
that givesdaje them the blueprintnacrt
102
227000
2000
koji im daje nacrt
04:04
to be ableu stanju to buildizgraditi these really wonderfulpredivan structuresstrukture.
103
229000
2000
za gradnju tih stvarno predivnih struktura.
04:06
Now, going back to the abalonePetrovo uho shellljuska,
104
231000
2000
Da se vratimo na petrovo uho,
04:08
the abalonePetrovo uho makesmarke this shellljuska by havingima these proteinsproteini.
105
233000
3000
ono gradi svoj oklop imajući te proteine.
04:11
These proteinsproteini are very negativelynegativno chargedoptužen.
106
236000
2000
Ti proteini su jako negativno nabijeni.
04:13
And they can pullVuci calciumkalcijum out of the environmentokolina,
107
238000
2000
Oni mogu izvući kalcij iz okoline,
04:15
put down a layersloj of calciumkalcijum and then carbonatekarbonat, calciumkalcijum and carbonatekarbonat.
108
240000
3000
staviti sloj kalcija i zatim karbonata, kalcija pa karbonata.
04:18
It has the chemicalkemijski sequencessekvence of aminoamino acidskiselina,
109
243000
3000
Postoji kemijski redoslijed amino kiseline
04:21
whichkoji sayskaže, "This is how to buildizgraditi the structurestruktura.
110
246000
2000
koji kaže: "Ovako se grade strukture.
04:23
Here'sOvdje je the DNADNK sequenceslijed, here'sevo the proteinprotein sequenceslijed
111
248000
2000
Ovdje je DNA redoslijed, a ovdje je sekvenca proteina
04:25
in ordernarudžba to do it."
112
250000
2000
da se to može napraviti."
04:27
And so an interestingzanimljiv ideaideja is, what if you could take any materialmaterijal that you wanted,
113
252000
3000
Zanimljiva ideja je, što ako bismo mogli napraviti materijal koji želimo,
04:30
or any elementelement on the periodicperiodni tablestol,
114
255000
2000
ili neki element na tablici periodnog sustava,
04:32
and find its correspondingodgovara DNADNK sequenceslijed,
115
257000
3000
i otkriti da korespondira DNA poretku,
04:35
then codekodirati it for a correspondingodgovara proteinprotein sequenceslijed
116
260000
2000
i tada ga kodirati za odgovarajući slijed proteina
04:37
to buildizgraditi a structurestruktura, but not buildizgraditi an abalonePetrovo uho shellljuska --
117
262000
3000
da se izgradi struktura, ali ne struktura petrovog uha --
04:40
buildizgraditi something that, throughkroz naturepriroda,
118
265000
2000
već nečeg sa čime se, kroz prirodu,
04:42
it has never had the opportunityprilika to work with yetjoš.
119
267000
3000
još nije imalo priliku raditi.
04:45
And so here'sevo the periodicperiodni tablestol.
120
270000
2000
I dakle, evo periodnog sustava.
04:47
And I absolutelyapsolutno love the periodicperiodni tablestol.
121
272000
2000
I ja apsolutno obožavam periodni sustav.
04:49
EverySvaki yeargodina for the incomingdolazni freshmanbrucoš classklasa at MITMIT,
122
274000
3000
Svake godine za nadolazeću novu generaciju studenata na MIT-u,
04:52
I have a periodicperiodni tablestol madenapravljen that sayskaže,
123
277000
2000
ja imam tablicu periodnog sustava koja kaže:
04:54
"WelcomeDobrodošli to MITMIT. Now you're in your elementelement."
124
279000
3000
"Dobrodošli na MIT. Sada ste u svom elementu."
04:57
And you flipdrzak it over, and it's the aminoamino acidskiselina
125
282000
3000
I kad je okrenete, ima amino kiseline
05:00
with the PHPH at whichkoji they have differentdrugačiji chargesnaknade.
126
285000
2000
s PH vrijednosti koje imaju različite naboje.
05:02
And so I give this out to thousandstisuća of people.
127
287000
3000
Ja ih dijelim tisućama ljudi.
05:05
And I know it sayskaže MITMIT, and this is CaltechCaltech,
128
290000
2000
I znam da na njoj piše MIT, makar je ovo Caltech,
05:07
but I have a couplepar extraekstra if people want it.
129
292000
2000
ali ako želite, imam nešto viška.
05:09
And I was really fortunateSretan
130
294000
2000
Bila sam stvarno sretna
05:11
to have PresidentPredsjednik ObamaObama visitposjetiti my lablaboratorija this yeargodina
131
296000
2000
što sam mogla ugostiti predsjednika Obamu u svom laboratoriju ove godine
05:13
on his visitposjetiti to MITMIT,
132
298000
2000
na njegovom posjetu MIT-u
05:15
and I really wanted to give him a periodicperiodni tablestol.
133
300000
2000
i stvarno sam mu željela dati jedan periodni sustav.
05:17
So I stayedostao up at night, and I talkedRazgovarao to my husbandsuprug,
134
302000
2000
Ostala sam budna noć prije, i razgovarala sa svojim mužem:
05:19
"How do I give PresidentPredsjednik ObamaObama a periodicperiodni tablestol?
135
304000
3000
"Kako da dam predsjedniku Obami tablicu periodnog sustava?
05:22
What if he sayskaže, 'Oh' Oh, I alreadyveć have one,'
136
307000
2000
Što ako kaže: "Oh, već imam jedan."
05:24
or, 'I've' Ja sam alreadyveć memorizednapamet it'To '?" (LaughterSmijeh)
137
309000
2000
ili: "Već sam je naučio napamet!?"
05:26
And so he camedošao to visitposjetiti my lablaboratorija
138
311000
2000
I tako je on posjetio moj laboratorij
05:28
and lookedgledao around -- it was a great visitposjetiti.
139
313000
2000
i razgledao okolo -- bio je to odličan posjet.
05:30
And then afterwardposlije, I said,
140
315000
2000
Zatim sam kasnije rekla:
05:32
"SirGospodine, I want to give you the periodicperiodni tablestol
141
317000
2000
"Gospodine, željela bih vam dati tablicu periodnog sustava
05:34
in casespis you're ever in a bindvezati and need to calculateizračunati molecularmolekularna weighttežina."
142
319000
4000
u slučaju da ikada morate izračunavati molekularnu težinu."
05:38
And I thought molecularmolekularna weighttežina soundedzvučalo much lessmanje nerdyGlupava
143
323000
2000
I mislila sam da "molekularna težina" zvuči manje štreberski
05:40
than molarMolarni massmasa.
144
325000
2000
od "molekularna masa".
05:42
And so he lookedgledao at it,
145
327000
2000
A on je pogledao
05:44
and he said,
146
329000
2000
i rekao,
05:46
"Thank you. I'll look at it periodicallypovremeno."
147
331000
2000
"Hvala vam. Pogledat ću na nju periodički."
05:48
(LaughterSmijeh)
148
333000
2000
(Smijeh)
05:50
(ApplausePljesak)
149
335000
4000
(Pljesak)
05:54
And laterkasnije in a lecturepredavanje that he gavedali on cleančist energyenergija,
150
339000
3000
I u nastavku svog predavanja o čistoj energiji,
05:57
he pulledizvukao it out and said,
151
342000
2000
on je izvukao tablicu i rekao:
05:59
"And people at MITMIT, they give out periodicperiodni tablesstolovi."
152
344000
2000
"I ljudi na MIT-u, oni dijele tablice periodnog sustava."
06:01
So basicallyu osnovi what I didn't tell you
153
346000
3000
Dakle, ono što vam nisam rekla je
06:04
is that about 500 millionmilijuna yearsgodina agoprije, organismsorganizmi starterStarter makingizrađivanje materialsmaterijali,
154
349000
3000
da su prije 500 milijuna godina organizmi počeli raditi materijale,
06:07
but it tookuzeo them about 50 millionmilijuna yearsgodina to get good at it.
155
352000
2000
ali im je trebalo oko 50 milijuna godina da postanu dobri u tome.
06:09
It tookuzeo them about 50 millionmilijuna yearsgodina
156
354000
2000
Trebalo im je oko 50 milijuna godina
06:11
to learnnaučiti how to perfectsavršen how to make that abalonePetrovo uho shellljuska.
157
356000
2000
da nauče kako usavršiti gradnju te školjke koju danas zovemo petrovo uho.
06:13
And that's a hardteško sellprodavati to a graduatediplomirani studentstudent. (LaughterSmijeh)
158
358000
2000
I to je teško prodati studentima koji rade na magisteriju.
06:15
"I have this great projectprojekt -- 50 millionmilijuna yearsgodina."
159
360000
3000
"Imam ovaj super projekt -- traje 50 milijuna godina."
06:18
And so we had to developrazviti a way
160
363000
2000
Znači kako smo mi morali razviti način
06:20
of tryingtežak to do this more rapidlybrzo.
161
365000
2000
da napravimo to bitno brže.
06:22
And so we use a virusvirus that's a non-toxicotrovna virusvirus
162
367000
2000
Tako smo se koristili virusom koji je neotrovan
06:24
calledzvao M13 bacteriophagebacteriophage
163
369000
2000
i koji se zove M13 bakteriofag
06:26
that's jobposao is to infectzaraziti bacteriabakterija.
164
371000
2000
čiji je posao da zarazi bakteriju.
06:28
Well it has a simplejednostavan DNADNK structurestruktura
165
373000
2000
Ima jednostavnu DNA strukturu
06:30
that you can go in and cutrez and pastezalijepiti
166
375000
2000
u koju se može uči, i na koju se može izrezati i prenijeti
06:32
additionalDodatne DNADNK sequencessekvence into it.
167
377000
2000
dodatni DNA slijedovi.
06:34
And by doing that, it allowsomogućuje the virusvirus
168
379000
2000
Čineči to, to dozvoljava virusu
06:36
to expressizraziti randomslučajan proteinprotein sequencessekvence.
169
381000
3000
da izrazi nasumične proteinske slijedove.
06:39
And this is prettyprilično easylako biotechnologybiotehnologija.
170
384000
2000
I to je prilično jednostavna biotehnologija.
06:41
And you could basicallyu osnovi do this a billionmilijardi timesputa.
171
386000
2000
I to se praktički može učiniti milijardu puta.
06:43
And so you can go in and have a billionmilijardi differentdrugačiji virusesvirusi
172
388000
2000
I time se može dobiti milijardu različitih virusa
06:45
that are all geneticallygenetski identicalidentičan,
173
390000
2000
koji su svi genetički identični
06:47
but they differrazlikuju from eachsvaki other basedzasnovan on theirnjihov tipsSavjeti,
174
392000
2000
ali se svi razlikuju jedan od drugoga po njihovim vrhovima
06:49
on one sequenceslijed
175
394000
2000
na određenom slijedu
06:51
that codesšifre for one proteinprotein.
176
396000
2000
koji kodira za jedan protein.
06:53
Now if you take all billionmilijardi virusesvirusi,
177
398000
2000
Ako uzmete svih milijardu virusa,
06:55
and you can put them in one droppad of liquidtekući,
178
400000
2000
i stavite ih u jednu kapljicu tekućine
06:57
you can forcesila them to interactinterakcija with anything you want on the periodicperiodni tablestol.
179
402000
3000
možete ih prisiliti na interakciju s biločime na periodnom sustavu elemenata.
07:00
And throughkroz a processpostupak of selectionizbor evolutionevolucija,
180
405000
2000
I kroz proces selekcijske evolucije,
07:02
you can pullVuci one out of a billionmilijardi that does something that you'dti bi like it to do,
181
407000
3000
možete izvući jedan iz milijarde koji čini nešto što biste vi željeli,
07:05
like growrasti a batterybaterija or growrasti a solarsolarni cellćelija.
182
410000
2000
poput toga da izraste u bateriju ili solarnu ćeliju.
07:07
So basicallyu osnovi, virusesvirusi can't replicateponoviti themselvesse; they need a hostdomaćin.
183
412000
3000
Praktički, virusi se ne mogu replicirati, oni trebaju matičnu stanicu.
07:10
OnceJednom you find that one out of a billionmilijardi,
184
415000
2000
Jednom kada nađete tog jednog iz miljarde,
07:12
you infectzaraziti it into a bacteriabakterija,
185
417000
2000
zarazite ga bakterijom
07:14
and you make millionsmilijuni and billionsmilijarde of copieskopije
186
419000
2000
i stvarate milijune i milijardu kopija
07:16
of that particularposebno sequenceslijed.
187
421000
2000
tog određenog slijeda.
07:18
And so the other thing that's beautifullijep about biologybiologija
188
423000
2000
Druga stvar koja je prekrasna u vezi biologije
07:20
is that biologybiologija givesdaje you really exquisiteFin structuresstrukture
189
425000
2000
jest to da vam biologija daje stvarno izvrsne strukture
07:22
with nicelijepo linkveza scalesvage.
190
427000
2000
s dobro povezanim stupnjevima.
07:24
And these virusesvirusi are long and skinnymršav,
191
429000
2000
Ti su virusi dugi i mršavi
07:26
and we can get them to expressizraziti the abilitysposobnost
192
431000
2000
i možemo ih natjerati da izraze mogućnost
07:28
to growrasti something like semiconductorspoluvodiči
193
433000
2000
rasta nečega poput poluvodiča
07:30
or materialsmaterijali for batteriesbaterije.
194
435000
2000
ili materijala za baterije.
07:32
Now this is a high-poweredSnažni batterybaterija that we grewrastao in my lablaboratorija.
195
437000
3000
Ovo je baterija s visokom snagom koju smo proizveli u mojem laboratoriiju.
07:35
We engineeredprojektirana a virusvirus to pickodabrati up carbonugljen nanotubesnanocjevčice.
196
440000
3000
Izgradili smo virus koji ubire ugljikove nanocjevčice.
07:38
So one partdio of the virusvirus grabsZgrabi a carbonugljen nanotubenanocjevčica.
197
443000
2000
Jedan dio virusa uzima ugljikovu nanocjevčicu.
07:40
The other partdio of the virusvirus has a sequenceslijed
198
445000
2000
Drugi dio virusa ima slijed
07:42
that can growrasti an electrodeelektroda materialmaterijal for a batterybaterija.
199
447000
3000
koji može napraviti elektrodu za bateriju.
07:45
And then it wiresžice itselfsebe to the currentstruja collectorkolektor.
200
450000
3000
I tako se virus umreži sa sakupljačem struje.
07:48
And so throughkroz a processpostupak of selectionizbor evolutionevolucija,
201
453000
2000
I kroz proces selekcijske evolucije,
07:50
we wentotišao from beingbiće ableu stanju to have a virusvirus that madenapravljen a crummybijedan batterybaterija
202
455000
3000
prolazimo od virusa koji radi bijednu bateriju
07:53
to a virusvirus that madenapravljen a good batterybaterija
203
458000
2000
preko virusa koji radi dobru bateriju
07:55
to a virusvirus that madenapravljen a record-breakingrekordnih, high-poweredSnažni batterybaterija
204
460000
3000
do virusa koji radi rekordnu, snažnu bateriju
07:58
that's all madenapravljen at roomsoba temperaturetemperatura, basicallyu osnovi at the benchklupa topvrh.
205
463000
3000
i to je sve učinjeno na sobnoj temperaturi, praktički na radnom stolu.
08:01
And that batterybaterija wentotišao to the Whitebijeli Housekuća for a presstisak conferencekonferencija.
206
466000
3000
Ta je baterija otišla u Bijelu Kuću na press-konferenciju.
08:04
I broughtdonio it here.
207
469000
2000
Odnijela sam je tamo.
08:06
You can see it in this casespis -- that's lightingrasvjeta this LED.
208
471000
3000
Možete je vidjeti u ovoj kutiji -- dovoljno je jaka da upali LED svjetiljku.
08:09
Now if we could scaleljestvica this,
209
474000
2000
Kada bismo ovo mogli dovesti do razmjera
08:11
you could actuallyzapravo use it
210
476000
2000
da možemo koristiti taj pogon
08:13
to runtrčanje your PriusPrius,
211
478000
2000
za pokretanje vlastitog Priusa,
08:15
whichkoji is my dreamsan -- to be ableu stanju to drivepogon a virus-poweredPower PC virus carautomobil.
212
480000
3000
što je moj san -- biti u mogućnosti voziti auto koji se pokreće virusom.
08:19
But it's basicallyu osnovi --
213
484000
2000
Ali to je praktički --
08:21
you can pullVuci one out of a billionmilijardi.
214
486000
3000
možete izvući jedan iz milijardu
08:24
You can make lots of amplificationspojačanja to it.
215
489000
2000
Možete napraviti puno pojačanja na njoj.
08:26
BasicallyU osnovi, you make an amplificationpojačanje in the lablaboratorija,
216
491000
2000
U osnovi, možete napraviti pojačanje u labosu.
08:28
and then you get it to self-assemblesamostalno sastaviti
217
493000
2000
Možete je natjerati da se sama nakupi
08:30
into a structurestruktura like a batterybaterija.
218
495000
2000
u strukturu poput baterije.
08:32
We're ableu stanju to do this alsotakođer with catalysiskataliza.
219
497000
2000
To smo u mogućnosti učiniti s katalizom.
08:34
This is the exampleprimjer
220
499000
2000
Ovo je primjer
08:36
of photocatalytictrajnu fotokatalitičku splittingcijepanje of watervoda.
221
501000
2000
fotokatalitičkog dijeljenja vode.
08:38
And what we'veimamo been ableu stanju to do
222
503000
2000
Možemo izgraditi virus koji
08:40
is engineerinženjer a virusvirus to basicallyu osnovi take dye-absorbingpigment upija moleculesmolekule
223
505000
3000
uzima molekule koje će apsorbirati pigment
08:43
and linecrta them up on the surfacepovršinski of the virusvirus
224
508000
2000
i poredati ih na površinu virusa
08:45
so it actsdjela as an antennaantena,
225
510000
2000
tako da se ponaša kao antena
08:47
and you get an energyenergija transferprijenos acrosspreko the virusvirus.
226
512000
2000
i dobit ćete prijenos energije kroz virus.
08:49
And then we give it a seconddrugi genegen
227
514000
2000
I tada mu damo drugi gen
08:51
to growrasti an inorganicanorganski materialmaterijal
228
516000
2000
da napravi anorganski materijal
08:53
that can be used to splitSplit watervoda
229
518000
2000
koji se može korisititi za podijelu vode
08:55
into oxygenkisik and hydrogenvodik
230
520000
2000
na kisik i vodik,
08:57
that can be used for cleančist fuelsgoriva.
231
522000
2000
koji se može korisiti kao čisto gorivo.
08:59
And I broughtdonio an exampleprimjer with me of that todaydanas.
232
524000
2000
I ja sam donijela primjer nečeg takvog danas.
09:01
My studentsstudenti promisedObećao me it would work.
233
526000
2000
Moji su mi studenti obećali da će raditi.
09:03
These are virus-assembledvirus sastavljen nanowiresNano žice, povezane.
234
528000
2000
Ovo su virusno-sakupljajuće nanomreže.
09:05
When you shinesjaj lightsvjetlo on them, you can see them bubblingmjehurića.
235
530000
3000
Kada ih obasjate svjetlom, možete vidjeti da se pjene.
09:08
In this casespis, you're seeingvidim oxygenkisik bubblesmjehurići come out.
236
533000
3000
U ovom slučaju, vidite mjehuriće kisika kako izlaze van.
09:12
And basicallyu osnovi, by controllingkontrolni the genesgeni,
237
537000
3000
I pomoću kontroliranja gena,
09:15
you can controlkontrolirati multiplevišekratnik materialsmaterijali to improvepoboljšati your deviceuređaj performanceizvođenje.
238
540000
3000
možete kontrolirati mnogobrojne materijale za unapređenje izvedbe vašeg uređaja.
09:18
The last exampleprimjer are solarsolarni cellsStanice.
239
543000
2000
Zadnji primjer su bile solarne čelije.
09:20
You can alsotakođer do this with solarsolarni cellsStanice.
240
545000
2000
Ovo isto tako možete napraviti sa solarnim čelijama.
09:22
We'veMoramo been ableu stanju to engineerinženjer virusesvirusi
241
547000
2000
Mi smo bili u mogućnosti izgraditi viruse
09:24
to pickodabrati up carbonugljen nanotubesnanocjevčice
242
549000
2000
koji će sakupljarti ugljične nanocjevčice
09:26
and then growrasti titaniumTitan dioxidedioksid around them --
243
551000
4000
i tada stvarati titan-dioksid oko sebe --
09:30
and use as a way of gettinguzimajući electronselektroni throughkroz the deviceuređaj.
244
555000
4000
i korisiti to kao način dobivanja elektrona kroz uređaje.
09:34
And what we'veimamo foundpronađeno is throughkroz geneticgenetski engineeringinženjering,
245
559000
2000
Ono što smo mi pronašli jest to da kroz genetski inžinjering
09:36
we can actuallyzapravo increasepovećati
246
561000
2000
mi zapravo možemo povećati
09:38
the efficienciesučinkovitosti of these solarsolarni cellsStanice
247
563000
3000
učinkovitost tih solarnih čelija
09:41
to recordsnimiti numbersbrojevi
248
566000
2000
do rekordnih brojki
09:43
for these typesvrste of dye-sensitizedboja osjetljivih systemssustavi.
249
568000
3000
za te tipove pigmentski-osjetljivih sustava.
09:46
And I broughtdonio one of those as well
250
571000
2000
I takvu jednu sam donijela
09:48
that you can playigrati around with outsideizvan afterwardposlije.
251
573000
3000
tako da se možete igrati s njom kasnije.
09:51
So this is a virus-basedna temelju virus solarsolarni cellćelija.
252
576000
2000
Dakle, ovo je virusno-bazirana solarna čelija.
09:53
ThroughKroz evolutionevolucija and selectionizbor,
253
578000
2000
Kroz evoluciju i selekciju,
09:55
we tookuzeo it from an eightosam percentposto efficiencyefikasnost solarsolarni cellćelija
254
580000
3000
mi smo je doveli od učinkovitosti od 8%
09:58
to an 11 percentposto efficiencyefikasnost solarsolarni cellćelija.
255
583000
3000
do učinkovitosti od 11%.
10:01
So I hopenada that I've convinceduvjeren you
256
586000
2000
Tako da se nadam kako smo vas uvjerili
10:03
that there's a lot of great, interestingzanimljiv things to be learnednaučeno
257
588000
3000
da postoji puno izvrsnih, zanimljivih stvari za naučiti
10:06
about how naturepriroda makesmarke materialsmaterijali --
258
591000
2000
o tome kako priroda gradi materijale --
10:08
and takinguzimanje it the nextSljedeći stepkorak
259
593000
2000
i koje mi možemo dovesti na sljedeću razinu
10:10
to see if you can forcesila,
260
595000
2000
da vidimo možemo li natjerati
10:12
or whetherda li you can take advantageprednost of how naturepriroda makesmarke materialsmaterijali,
261
597000
2000
ili iskorisiti način na koji priroda gradi materijale,
10:14
to make things that naturepriroda hasn'tnema yetjoš dreamedsanjao of makingizrađivanje.
262
599000
3000
da napravimo stvari o kojima priroda još nije ni sanjala.
10:17
Thank you.
263
602000
2000
Hvala vam.
Translated by Ana Puhač
Reviewed by Mislav Ante Omazić - EFZG

▲Back to top

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

Why you should listen

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

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

Watch an animation of Angela Belcher's life story >>

More profile about the speaker
Angela Belcher | Speaker | TED.com