ABOUT THE SPEAKER
Paul Rothemund - DNA origamist
Paul Rothemund folds DNA into shapes and patterns. Which is a simple enough thing to say, but the process he has developed has vast implications for computing and manufacturing -- allowing us to create things we can now only dream of.

Why you should listen

Paul Rothemund won a MacArthur grant this year for a fairly mystifying study area: "folding DNA." It brings up the question: Why fold DNA? The answer is -- because the power to manipulate DNA in this way could change the way we make things at a very basic level.

Rothemund's work combines the study of self-assembly (watch the TEDTalks from Neil Gershenfeld and Saul Griffith for more on this) with the research being done in DNA nanotechnology -- and points the way toward self-assembling devices at microscale, making computer memory, for instance, smaller, faster and maybe even cheaper.

More profile about the speaker
Paul Rothemund | Speaker | TED.com
TED2008

Paul Rothemund: DNA folding, in detail

Paul Rothermund vertelt over het vouwen van DNA

Filmed:
752,456 views

In 2007 gaf Paul Rothermund TED een korte samenvatting van zijn specialiteit, het vouwen van DNA. Nu legt hij helder en uitvoerig de enorme belofte voor de toekomst van zijn vakgebied uit - om kleine machines te maken die zichzelf in elkaar zetten.
- DNA origamist
Paul Rothemund folds DNA into shapes and patterns. Which is a simple enough thing to say, but the process he has developed has vast implications for computing and manufacturing -- allowing us to create things we can now only dream of. Full bio

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

00:12
So, people argueargumenteren vigorouslykrachtig about the definitiondefinitie of life.
0
0
3000
Mensen discussiëren heftig over de definitie van het leven.
00:15
They askvragen if it should have reproductionreproduktie in it, or metabolismmetabolisme, or evolutionevolutie.
1
3000
5000
Ze vragen zich af of het gaat om reproductie, stofwisseling of evolutie.
00:20
And I don't know the answerantwoord to that, so I'm not going to tell you.
2
8000
2000
Ik ken het antwoord niet, dus ga ik het jullie ook niet vertellen.
00:22
I will say that life involvesimpliceert computationberekening.
3
10000
3000
Ik ga zeggen dat het bij het leven om rekenen gaat.
00:25
So this is a computercomputer programprogramma.
4
13000
2000
Dit is een computerprogramma.
00:27
BootedOpgestart up in a cellcel, the programprogramma would executeuitvoeren,
5
15000
3000
Als het opstart in een cel en wordt uitgevoerd,
00:30
and it could resultresultaat in this personpersoon;
6
18000
3000
zou deze persoon daar het resultaat van kunnen zijn
00:33
or with a smallklein changeverandering, it could resultresultaat in this personpersoon;
7
21000
3000
of met een kleine aanpassing deze persoon,
00:36
or anothereen ander smallklein changeverandering, this personpersoon;
8
24000
2000
of met nog een kleine aanpassing deze persoon,
00:38
or with a largergrotere changeverandering, this doghond,
9
26000
3000
of met een grotere aanpassing een hond,
00:41
or this treeboom, or this whalewalvis.
10
29000
2000
een boom of een walvis.
00:43
So now, if you take this metaphormetafoor
11
31000
2000
Als je deze metafoor
00:45
[of] genomegenoom as programprogramma seriouslyernstig,
12
33000
2000
van het genoom als programma serieus neemt,
00:47
you have to consideroverwegen that ChrisChris AndersonAnderson
13
35000
2000
dan moet je bedenken dat Chris Anderson
00:49
is a computer-fabricatedcomputer verzonnen artifactartefact, as is JimJim WatsonWatson,
14
37000
3000
een computergefabriceerd ding is, net als Jim Watson
00:52
CraigCraig VenterVenter, as are all of us.
15
40000
3000
of Craig Venter, net als iedereen van ons.
00:55
And in convincingovertuigend yourselfjezelf that this metaphormetafoor is truewaar,
16
43000
2000
Om jezelf ervan te overtuigen dat deze metafoor klopt,
00:57
there are lots of similaritiesgelijkenissen betweentussen geneticgenetisch programsprogramma's
17
45000
2000
zijn er heel veel overeenkomsten tussen genetische programma's
00:59
and computercomputer programsprogramma's that could help to convinceovertuigen you.
18
47000
3000
en computerprogramma's die daarbij kunnen helpen.
01:02
But one, to me, that's mostmeest compellingdwingende
19
50000
2000
Maar wat ik het meest interessant vind,
01:04
is the peculiareigenaardige sensitivitygevoeligheid to smallklein changesveranderingen
20
52000
3000
is de opvallende gevoeligheid voor kleine veranderingen
01:07
that can make largegroot changesveranderingen in biologicalbiologisch developmentontwikkeling -- the outputuitgang.
21
55000
3000
die grote veranderingen kunnen teweegbrengen in de biologische ontwikkeling - de output zeg maar.
01:10
A smallklein mutationMutatie can take a two-wingtwee-vleugel flyvlieg
22
58000
2000
Een kleine mutatie kan van een tweevleugelige vlieg
01:12
and make it a four-wingvier-vleugel flyvlieg.
23
60000
1000
een viervleugelige vlieg maken.
01:13
Or it could take a flyvlieg and put legsbenen where its antennaeantennes should be.
24
61000
4000
Of een vlieg poten geven waar antennes zouden moeten zitten.
01:17
Or if you're familiarvertrouwd with "The PrincessPrinses BrideBruid,"
25
65000
2000
Of als je bekend bent met "The Princess Bride"
01:19
it could createcreëren a six-fingeredzes-fingered man.
26
67000
2000
dan kan het een zesvingerige man maken.
01:21
Now, a hallmarkHallmark of computercomputer programsprogramma's
27
69000
2000
Nu is een kenmerk van een computerprogramma
01:23
is just this kindsoort of sensitivitygevoeligheid to smallklein changesveranderingen.
28
71000
3000
juist deze gevoeligheid voor kleine veranderingen.
01:26
If your bankbank account'svan account one dollardollar, and you flipomdraaien a singlesingle bitbeetje,
29
74000
2000
Als je bankrekening één dollar bedraagt en je verplaatst een cijfertje,
01:28
you could endeinde up with a thousandduizend dollarsdollars.
30
76000
2000
dan kan dat resulteren in duizend dollar.
01:30
So these smallklein changesveranderingen are things that I think
31
78000
3000
Deze kleine wijzigingen wijzen
01:33
that -- they indicateaangeven to us that a complicatedingewikkeld computationberekening
32
81000
2000
ons erop dat een gecompliceerde berekening in de ontwikkeling
01:35
in developmentontwikkeling is underlyingonderliggende these amplifiedversterkte, largegroot changesveranderingen.
33
83000
4000
aan de basis ligt van deze versterkte, grote wijzigingen.
01:39
So now, all of this indicatesduidt op that there are molecularmoleculair programsprogramma's underlyingonderliggende biologybiologie,
34
87000
6000
Alles wijst erop dat moleculaire programma’s de biologie sturen
01:45
and it showsshows the powermacht of molecularmoleculair programsprogramma's -- biologybiologie does.
35
93000
4000
en het toont ons de kracht van deze moleculaire programma's. Dat is wat biologie doet.
01:49
And what I want to do is writeschrijven molecularmoleculair programsprogramma's,
36
97000
2000
Ik wil moleculaire programma's schrijven
01:51
potentiallymogelijk to buildbouwen technologytechnologie.
37
99000
2000
om er een technologie op te bouwen.
01:53
And there are a lot of people doing this,
38
101000
1000
Veel mensen zijn daarmee bezig,
01:54
a lot of syntheticsynthetisch biologistsbiologen doing this, like CraigCraig VenterVenter.
39
102000
3000
veel synthetische biologen zoals Craig Venter.
01:57
And they concentrateconcentreren on usinggebruik makend van cellscellen.
40
105000
2000
Zij concentreren zich op het gebruik van cellen.
01:59
They're cell-orientedcel georiënteerde-.
41
107000
2000
Ze zijn ‘celgeoriënteerd’.
02:01
So my friendsvrienden, molecularmoleculair programmersprogrammeurs, and I
42
109000
2000
Mijn vrienden de moleculaire programmeurs en ik,
02:03
have a sortsoort of biomolecule-centricBiomolecuul-centric approachnadering.
43
111000
2000
leggen ons meer toe op biomoleculen.
02:05
We're interestedgeïnteresseerd in usinggebruik makend van DNADNA, RNARNA and proteineiwit,
44
113000
3000
Wij zijn geïnteresseerd in het gebruik van DNA, RNA en eiwitten.
02:08
and buildinggebouw newnieuwe languagestalen for buildinggebouw things from the bottombodem up,
45
116000
3000
We schrijven nieuwe talen om deze dingen vanaf de grond op te bouwen
02:11
usinggebruik makend van biomoleculesbiomoleculen,
46
119000
1000
door het gebruik van biomoleculen,
02:12
potentiallymogelijk havingmet nothing to do with biologybiologie.
47
120000
3000
die mogelijkerwijs niets met biologie te maken hebben.
02:15
So, these are all the machinesmachines in a cellcel.
48
123000
4000
Dit is de hele machinerie van een cel.
02:19
There's a cameracamera.
49
127000
2000
Daar een camera.
02:21
There's the solarzonne- panelspanelen of the cellcel,
50
129000
1000
Daar zijn de zonnepanelen van de cel,
02:22
some switchesswitches that turnbeurt your genesgenen on and off,
51
130000
2000
een paar schakelaars om genen aan en uit zetten,
02:24
the girdersliggers of the cellcel, motorsmotoren that moveverhuizing your musclesspieren.
52
132000
3000
de steunbalken van de cel, motoren die je spieren bewegen.
02:27
My little groupgroep of molecularmoleculair programmersprogrammeurs
53
135000
2000
Mijn kleine groep van moleculaire programmeurs
02:29
are tryingproberen to refashionomwerken all of these partsonderdelen from DNADNA.
54
137000
4000
probeert al deze onderdelen aan te passen via DNA.
02:33
We're not DNADNA zealotsZeloten, but DNADNA is the cheapestgoedkoopste,
55
141000
2000
Niet dat we DNA-zeloten zijn, maar DNA is het goedkoopst,
02:35
easiestgemakkelijkst to understandbegrijpen and easygemakkelijk to programprogramma materialmateriaal to do this.
56
143000
3000
makkelijkst te begrijpen en te programmeren materiaal om dit te doen.
02:38
And as other things becomeworden easiergemakkelijker to use --
57
146000
2000
Als andere dingen gemakkelijker te gebruiken worden -
02:40
maybe proteineiwit -- we'llgoed work with those.
58
148000
3000
misschien wel eiwitten - gaan we daar ook mee werken.
02:43
If we succeedslagen, what will molecularmoleculair programmingprogrammering look like?
59
151000
2000
Als we slagen, hoe zal dan moleculair programmeren eruit zien?
02:45
You're going to sitzitten in frontvoorkant of your computercomputer.
60
153000
2000
Je gaat achter je computer zitten.
02:47
You're going to designontwerp something like a cellcel phonetelefoon,
61
155000
2000
Je gaat iets ontwerpen zoals een mobiele telefoon.
02:49
and in a high-levelhoog niveau languagetaal, you'llje zult describebeschrijven that cellcel phonetelefoon.
62
157000
2000
Die ga je beschrijven middels een taal van een hoger niveau.
02:51
Then you're going to have a compilercompiler
63
159000
2000
Dan neem je een compiler
02:53
that's going to take that descriptionBeschrijving
64
161000
1000
die deze beschrijving in
02:54
and it's going to turnbeurt it into actualwerkelijk moleculesmoleculen
65
162000
2000
echte moleculen omzet.
02:56
that can be sentverzonden to a synthesizersynthesizer
66
164000
2000
Dat kan dan naar een synthesizer gestuurd worden
02:58
and that synthesizersynthesizer will packpak those moleculesmoleculen into a seedzaad.
67
166000
3000
en deze synthesizer stopt deze moleculen in een zaadje.
03:01
And what happensgebeurt if you waterwater and feedeten geven that seedzaad appropriatelyop gepaste wijze,
68
169000
3000
Als je het zaadje genoeg water en eten geeft,
03:04
is it will do a developmentalontwikkelingsstoornissen computationberekening,
69
172000
2000
dan gaat het de ontwikkelingsberekening uitvoeren,
03:06
a molecularmoleculair computationberekening, and it'llhet zal buildbouwen an electronicelektronisch computercomputer.
70
174000
3000
een moleculaire berekening en bouwt zo een elektronische computer.
03:09
And if I haven'thebben niet revealedonthuld my prejudicesvooroordelen alreadynu al,
71
177000
2000
Als je begrijpt waar ik naartoe wil:
03:12
I think that life has been about molecularmoleculair computerscomputers
72
180000
2000
ik denk dat leven gaat over moleculaire computers
03:14
buildinggebouw electrochemicalelektrochemische computerscomputers,
73
182000
2000
die elektrochemische computers bouwen
03:16
buildinggebouw electronicelektronisch computerscomputers,
74
184000
2000
die weer elektronische computers bouwen
03:18
whichwelke togethersamen with electrochemicalelektrochemische computerscomputers
75
186000
2000
die samen met elektrochemische computers
03:20
will buildbouwen newnieuwe molecularmoleculair computerscomputers,
76
188000
2000
weer nieuwe moleculaire computers bouwen
03:22
whichwelke will buildbouwen newnieuwe electronicelektronisch computerscomputers, and so forthvoort.
77
190000
3000
die ook weer nieuwe elektronische computers bouwen, enzovoorts.
03:25
And if you buykopen all of this,
78
193000
1000
Als je dit allemaal gelooft
03:26
and you think life is about computationberekening, as I do,
79
194000
2000
en je gelooft, net als ik, dat leven over berekeningen gaat,
03:28
then you look at biggroot questionsvragen throughdoor the eyesogen of a computercomputer scientistwetenschapper.
80
196000
3000
dan kijk je naar de grote vragen door de ogen van een computerwetenschapper.
03:31
So one biggroot questionvraag is, how does a babybaby know when to stop growinggroeiend?
81
199000
4000
Dan is een hamvraag: hoe weet een baby wanneer hij moet stoppen met groeien?
03:35
And for molecularmoleculair programmingprogrammering,
82
203000
2000
Voor een moleculair programmeur wordt dat dan de vraag
03:37
the questionvraag is how does your cellcel phonetelefoon know when to stop growinggroeiend?
83
205000
2000
hoe je mobiele telefoon weet wanneer te stoppen met groeien.
03:39
(LaughterGelach)
84
207000
1000
(Gelach)
03:40
Or how does a computercomputer programprogramma know when to stop runninglopend?
85
208000
3000
Of hoe weet een computerprogramma wanneer het moeten stoppen met draaien?
03:43
Or more to the pointpunt, how do you know if a programprogramma will ever stop?
86
211000
3000
Of meer direct, hoe weet je of je computerprogramma ooit stopt?
03:46
There are other questionsvragen like this, too.
87
214000
2000
Er zijn nog meer van dit soort vragen.
03:48
One of them is CraigCraig Venter'sVenter van questionvraag.
88
216000
2000
Een ervan is de vraag van Craig Venter.
03:50
TurnsBochten out I think he's actuallywerkelijk a computercomputer scientistwetenschapper.
89
218000
2000
Ik denk dat hij eigenlijk een computerwetenschapper is.
03:52
He askedgevraagd, how biggroot is the minimalminimaal genomegenoom
90
220000
3000
Hij vraagt hoe groot een genoom minimaal moet zijn
03:55
that will give me a functioningfunctionerende microorganismmicroorganisme?
91
223000
2000
om een functionerend micro-organisme op te leveren?
03:57
How fewweinig genesgenen can I use?
92
225000
2000
Met hoe weinig genen kom ik toe?
03:59
This is exactlyprecies analogousanaloog to the questionvraag,
93
227000
2000
Dit is exact analoog aan de vraag wat het
04:01
what's the smallestkleinste programprogramma I can writeschrijven
94
229000
1000
kleinste programma is dat ik
04:02
that will acthandelen exactlyprecies like MicrosoftMicrosoft WordWord?
95
230000
2000
kan schrijven dat hetzelfde doet als MS Word.
04:04
(LaughterGelach)
96
232000
1000
(Gelach)
04:05
And just as he's writingschrift, you know, bacteriabacterie that will be smallerkleiner,
97
233000
4000
Terwijl hij werkende genomen schrijft
04:09
he's writingschrift genomesgenomen that will work,
98
237000
1000
voor bacteriën,
04:10
we could writeschrijven smallerkleiner programsprogramma's
99
238000
2000
zouden wij kleinere programma’s kunnen schrijven
04:12
that would do what MicrosoftMicrosoft WordWord does.
100
240000
2000
die hetzelfde doen als wat MS Word doet.
04:14
But for molecularmoleculair programmingprogrammering, our questionvraag is,
101
242000
2000
Maar bij moleculair programmeren is onze vraag:
04:16
how manyveel moleculesmoleculen do we need to put in that seedzaad to get a cellcel phonetelefoon?
102
244000
4000
hoeveel moleculen moeten we in dat zaadje stoppen om een mobiele telefoon te krijgen?
04:20
What's the smallestkleinste numberaantal we can get away with?
103
248000
2000
Wat is het kleinste aantal waar we mee weg kunnen komen?
04:22
Now, these are biggroot questionsvragen in computercomputer sciencewetenschap.
104
250000
2000
Dat zijn nou grote vragen in de computerwetenschappen.
04:24
These are all complexityingewikkeldheid questionsvragen,
105
252000
2000
Allemaal complexiteitsvraagstukken
04:26
and computercomputer sciencewetenschap tellsvertelt us that these are very hardhard questionsvragen.
106
254000
2000
en de computerwetenschap vertelt ons dat dit hele moeilijke vragen zijn.
04:28
AlmostBijna -- manyveel of them are impossibleonmogelijk.
107
256000
2000
Bijna - veel ervan zijn onmogelijk.
04:30
But for some taskstaken, we can startbegin to answerantwoord them.
108
258000
3000
Maar voor sommige taken kunnen we ze beginnen te beantwoorden.
04:33
So, I'm going to startbegin askingvragen those questionsvragen
109
261000
1000
Dus ga ik beginnen die vragen te stellen
04:34
for the DNADNA structuresstructuren I'm going to talk about nextvolgende.
110
262000
3000
voor de DNA-structuren waarover ik hierna ga praten.
04:37
So, this is normalnormaal DNADNA, what you think of as normalnormaal DNADNA.
111
265000
3000
Dit is normaal DNA, wat jullie zien als normaal DNA.
04:40
It's double-strandeddouble-stranded, it's a doubledubbele helixschroef,
112
268000
2000
Het is dubbelstrengig, het is een dubbele helix.
04:42
has the As, TsTS, CsCS and GsGS that pairpaar- to holdhouden the strandsstrengen togethersamen.
113
270000
3000
De A's en de T's, de C's en de G's koppelen om de strengen bij elkaar te houden.
04:45
And I'm going to drawtrek it like this sometimessoms,
114
273000
2000
Ik zal het als volgt tekenen
04:47
just so I don't scarelaten schrikken you.
115
275000
2000
om jullie niet bang te maken.
04:49
We want to look at individualindividu strandsstrengen and not think about the doubledubbele helixschroef.
116
277000
3000
Het gaat over de enkele strengen en niet over de dubbele helix.
04:52
When we synthesizesynthetiseren it, it comeskomt single-strandedsingle-stranded,
117
280000
3000
Wanneer we het DNA synthetiseren gaan we uit van enkele strengen.
04:55
so we can take the blueblauw strandstrand in one tubebuis
118
283000
3000
We doen de blauwe streng in de ene buis
04:58
and make an orangeoranje strandstrand in the other tubebuis,
119
286000
2000
en de oranje streng in de andere buis.
05:00
and they're floppyplomp when they're single-strandedsingle-stranded.
120
288000
2000
Ze kronkelen wanneer ze enkelstrengig zijn.
05:02
You mixmengen them togethersamen and they make a rigidstijve doubledubbele helixschroef.
121
290000
3000
Voeg ze samen en ze vormen een rigide dubbele helix.
05:05
Now for the last 25 yearsjaar,
122
293000
2000
De afgelopen 25 jaar
05:07
NedNed SeemanSeeman and a bunchbos of his descendantsnakomelingen
123
295000
2000
hebben Ned Seeman en een aantal van zijn medewerkers
05:09
have workedwerkte very hardhard and madegemaakt beautifulmooi three-dimensionaldriedimensionaal structuresstructuren
124
297000
3000
heel hard gewerkt en deze prachtige driedimensionale structuren gemaakt
05:12
usinggebruik makend van this kindsoort of reactionreactie of DNADNA strandsstrengen comingkomt eraan togethersamen.
125
300000
3000
middels de reactie van DNA-strengen om samen te komen.
05:15
But a lot of theirhun approachesbenaderingen, thoughhoewel elegantelegant, take a long time.
126
303000
3000
Maar hun methode, hoe elegant ook, heeft veel tijd nodig.
05:18
They can take a couplepaar of yearsjaar, or it can be difficultmoeilijk to designontwerp.
127
306000
3000
Het kan een paar jaar duren of ze zijn moeilijk te ontwerpen.
05:21
So I camekwam up with a newnieuwe methodmethode a couplepaar of yearsjaar agogeleden
128
309000
3000
Ik kwam een paar jaar geleden met een nieuwe methode.
05:24
I call DNADNA origamiOrigami
129
312000
1000
Ik noem het DNA-origami.
05:25
that's so easygemakkelijk you could do it at home in your kitchenkeuken-
130
313000
2000
Zo makkelijk dat je het thuis in je eigen keuken kunt doen
05:27
and designontwerp the stuffspul on a laptoplaptop.
131
315000
2000
en het spul ontwerpen op een laptop
05:29
But to do it, you need a long, singlesingle strandstrand of DNADNA,
132
317000
3000
Maar om het uit te voeren heb je een lange, enkele streng DNA nodig
05:32
whichwelke is technicallytechnisch gezien very difficultmoeilijk to get.
133
320000
2000
wat technisch heel moeilijk voor elkaar te krijgen is.
05:34
So, you can go to a naturalnatuurlijk sourcebron.
134
322000
2000
Je kan echter uitgaan van een natuurlijke bron.
05:36
You can look in this computer-fabricatedcomputer verzonnen artifactartefact,
135
324000
2000
Bijvoorbeeld van dit computergefabriceerde artefact.
05:38
and he's got a double-strandeddouble-stranded genomegenoom -- that's no good.
136
326000
2000
Hij heeft een dubbelstrengig genoom, daar hebben we niks aan.
05:40
You look in his intestinesdarmen. There are billionsmiljarden of bacteriabacterie.
137
328000
3000
Of in zijn darmen. Daar zitten miljoenen bacteriën.
05:43
They're no good eithereen van beide.
138
331000
2000
Ook niet goed.
05:45
DoubleDubbel strandstrand again, but insidebinnen them, they're infectedbesmet with a virusvirus
139
333000
2000
Dubbelstrengig alweer, maar daarbinnen zijn ze geïnfecteerd met een virus
05:47
that has a niceleuk, long, single-strandedsingle-stranded genomegenoom
140
335000
3000
met een fijn, lang, enkelstrengig genoom
05:50
that we can foldvouwen like a piecestuk of paperpapier.
141
338000
2000
dat we kunnen vouwen als een vel papier.
05:52
And here'shier is how we do it.
142
340000
1000
Zo doen we dat.
05:53
This is partdeel of that genomegenoom.
143
341000
1000
Dit is een deel van het genoom.
05:54
We addtoevoegen a bunchbos of shortkort, syntheticsynthetisch DNAsAni that I call staplesnietjes.
144
342000
3000
We voegen een paar korte stukken synthetisch DNA toe - ik noem ze nietjes.
05:57
EachElke one has a left halfvoor de helft that bindsbindt the long strandstrand in one placeplaats,
145
345000
4000
Allemaal hebben ze een linkerhelft die op één plaats aan de lange streng bindt
06:01
and a right halfvoor de helft that bindsbindt it in a differentverschillend placeplaats,
146
349000
3000
en een rechterhelft die op een andere plaats bindt.
06:04
and bringsbrengt the long strandstrand togethersamen like this.
147
352000
2000
Dat brengt de lange streng als volgt samen.
06:07
The netnetto- actionactie of manyveel of these on that long strandstrand
148
355000
2000
Het resultaat hiervan is dat de lange streng
06:09
is to foldvouwen it into something like a rectanglerechthoek.
149
357000
2000
tot iets als een rechthoek wordt gevouwen.
06:11
Now, we can't actuallywerkelijk take a moviefilm of this processwerkwijze,
150
359000
2000
We kunnen daar geen filmpje van maken
06:13
but ShawnShawn DouglasDouglas at HarvardHarvard
151
361000
2000
maar Shawn Douglas van Harvard
06:15
has madegemaakt a niceleuk visualizationvisualisatie for us
152
363000
2000
heeft voor ons een mooie visualisatie gemaakt.
06:17
that beginsbegint with a long strandstrand and has some shortkort strandsstrengen in it.
153
365000
4000
Het begint met een lange streng en wat korte strengen erbij.
06:21
And what happensgebeurt is that we mixmengen these strandsstrengen togethersamen.
154
369000
4000
We voegen deze strengen samen,
06:25
We heatwarmte them up, we addtoevoegen a little bitbeetje of saltzout,
155
373000
2000
verwarmen ze, voegen een beetje zout toe.
06:27
we heatwarmte them up to almostbijna boilingkookpunt and coolkoel them down,
156
375000
2000
Dan verhitten we tot bijna koken en koelen dan af.
06:29
and as we coolkoel them down,
157
377000
1000
Tijdens het afkoelen,
06:30
the shortkort strandsstrengen bindbinden the long strandsstrengen
158
378000
2000
binden de korte strengen aan de lange strengen
06:32
and startbegin to formformulier structurestructuur.
159
380000
2000
en begint er zich een structuur te vormen.
06:34
And you can see a little bitbeetje of doubledubbele helixschroef formingvormen there.
160
382000
3000
Je kan daar een beetje dubbele helix zien ontstaan.
06:38
When you look at DNADNA origamiOrigami,
161
386000
2000
Als je naar DNA-origami kijkt,
06:40
you can see that what it really is,
162
388000
3000
dan kun je zien wat het echt is.
06:43
even thoughhoewel you think it's complicatedingewikkeld,
163
391000
1000
Ook al denk je dat het heel complex is,
06:44
is a bunchbos of doubledubbele heliceshelices that are parallelparallel to eachelk other,
164
392000
3000
is het een hoop parallelle, dubbele helixen
06:47
and they're heldheld togethersamen
165
395000
2000
bijeengehouden op plaatsen
06:49
by placesplaatsen where shortkort strandsstrengen go alonglangs one helixschroef
166
397000
2000
waar korte strengen zich aan een helix hechten
06:51
and then jumpspringen to anothereen ander one.
167
399000
2000
en dan naar een andere overspringen.
06:53
So there's a strandstrand that goesgaat like this, goesgaat alonglangs one helixschroef and bindsbindt --
168
401000
3000
Er is dus een streng die zo gaat, langs een streng gaat en bindt -
06:56
it jumpssprongen to anothereen ander helixschroef and comeskomt back.
169
404000
2000
hij springt naar een andere helix en komt terug.
06:58
That holdshoudt the long strandstrand like this.
170
406000
2000
Dat houdt de lange streng als volgt vast.
07:00
Now, to showtonen that we could make any shapevorm or patternpatroon
171
408000
3000
Om aan te tonen dat we iedere gewenste vorm of patroon kunnen maken,
07:03
that we wanted, I triedbeproefd to make this shapevorm.
172
411000
2000
heb ik geprobeerd deze vorm te maken.
07:06
I wanted to foldvouwen DNADNA into something that goesgaat up over the eyeoog,
173
414000
2000
Ik wilde DNA vouwen in iets dat over het oog heen gaat,
07:08
down the noseneus-, up the noseneus-, around the foreheadvoorhoofd,
174
416000
3000
langs de neus naar beneden, om het voorhoofd,
07:11
back down and endeinde in a little looplus like this.
175
419000
3000
terug naar beneden en eindigend in een kleine lus.
07:14
And so, I thought, if this could work, anything could work.
176
422000
3000
Ik dacht: als dit kan, dan kan vrijwel alles werken.
07:17
So I had the computercomputer programprogramma designontwerp the shortkort staplesnietjes to do this.
177
425000
3000
Ik liet het computerprogramma de nietjes ervoor ontwerpen.
07:20
I orderedbestelde them; they camekwam by FedExFedEx.
178
428000
2000
Ik bestelde ze en ze kwamen per FedEx binnen.
07:22
I mixedgemengd them up, heatedverwarmd them, cooledgekoeld them down,
179
430000
2000
Ik mengde, verwarmde en koelde af
07:24
and I got 50 billionmiljard little smileySmiley facesgezichten
180
432000
4000
en ik kreeg 50 miljard kleine smilies.
07:28
floatingdrijvend around in a singlesingle droplaten vallen of waterwater.
181
436000
2000
Ze drijven rond in één enkele druppel water
07:30
And eachelk one of these is just
182
438000
2000
en elk ervan is
07:32
one-thousandtheen duizendste the widthbreedte of a humanmenselijk hairhaar-, OK?
183
440000
4000
één duizendste van de breedte van een menselijke haar.
07:36
So, they're all floatingdrijvend around in solutionoplossing, and to look at them,
184
444000
3000
Dus drijven ze allemaal in deze oplossing en om ze te zien te krijgen,
07:39
you have to get them on a surfaceoppervlak where they stickstok.
185
447000
2000
moet je ze op een oppervlak plakken.
07:41
So, you pourgieten them out ontonaar a surfaceoppervlak
186
449000
2000
Je giet ze uit over een oppervlak
07:43
and they startbegin to stickstok to that surfaceoppervlak,
187
451000
2000
en ze hechten zich eraan.
07:45
and we take a pictureafbeelding usinggebruik makend van an atomic-forceatomaire-force microscopeMicroscoop.
188
453000
2000
We maken een foto met een atoomkrachtmicroscoop.
07:47
It's got a needlenaald-, like a recordrecord needlenaald-,
189
455000
2000
Die heeft een naald als een platenspeler
07:49
that goesgaat back and forthvoort over the surfaceoppervlak,
190
457000
2000
die heen en weer over het oppervlak gaat.
07:51
bumpsDrempels up and down, and feelsvoelt the heighthoogte of the first surfaceoppervlak.
191
459000
3000
Ze gaat op en neer en voelt de hoogte van het oorspronkelijke oppervlak
07:54
It feelsvoelt the DNADNA origamiOrigami.
192
462000
2000
Ze voelt de DNA-origami.
07:56
There's the atomic-forceatomaire-force microscopeMicroscoop workingwerkend
193
464000
2000
Hier is de atoomkrachtmicroscoop aan het werk.
07:59
and you can see that the landing'sde landing a little roughruw.
194
467000
1000
Je kunt zien dat de landing een beetje ruig is
08:00
When you zoomzoom in, they'veze hebben got, you know,
195
468000
2000
Wanneer je inzoomt hebben ze
08:02
weakzwak jawsbek that flipomdraaien over theirhun headshoofden
196
470000
1000
zwakke kaken die over hun hoofd heen flappen
08:03
and some of theirhun nosesneuzen get punchedgeponst out, but it's prettymooi good.
197
471000
3000
en sommige neuzen zijn eruit gestoten, maar het is redelijk goed.
08:06
You can zoomzoom in and even see the extraextra little looplus,
198
474000
2000
Je kunt inzoomen en dan zie je ook de kleine extra lus
08:08
this little nano-goateeNano-sik.
199
476000
2000
een kleine nano-geitesik.
08:10
Now, what's great about this is anybodyiemand can do this.
200
478000
3000
Het leuke is dat iedereen dit kan
08:13
And so, I got this in the mailmail about a yearjaar after I did this, unsolicitedongevraagde.
201
481000
4000
en dus kreeg ik dit ongevraagd, ongeveer een jaar later met de post.
08:17
AnyoneIedereen know what this is? What is it?
202
485000
3000
Weet iemand wat dit is?
08:20
It's ChinaChina, right?
203
488000
2000
Het is China, ja?
08:22
So, what happenedgebeurd is, a graduateafstuderen studentstudent in ChinaChina,
204
490000
2000
Een studente in China,
08:24
LuluLulu QianQian, did a great jobbaan.
205
492000
2000
Lulu Qian heeft iets moois gedaan.
08:26
She wroteschreef all her owneigen softwaresoftware
206
494000
2000
Ze schreef haar eigen software
08:28
to designontwerp and builtgebouwd this DNADNA origamiOrigami,
207
496000
2000
om dit te ontwerpen en te bouwen met DNA-origami
08:30
a beautifulmooi renditionvertolking of ChinaChina, whichwelke even has TaiwanTaiwan,
208
498000
3000
een mooie weergave van China, waar zelfs Taiwan in zit
08:33
and you can see it's sortsoort of on the world's's werelds shortestkortste leashleiband, right?
209
501000
3000
en je kunt zien dat dit zo'n beetje 's werelds kortste leiband is, toch?
08:36
(LaughterGelach)
210
504000
2000
(Gelach)
08:39
So, this workswerken really well
211
507000
1000
Dit werkt best goed.
08:41
and you can make patternspatronen as well as shapesvormen, OK?
212
509000
2000
Je kunt patronen en figuren maken.
08:44
And you can make a mapkaart of the AmericasAmericas and spellspell DNADNA with DNADNA.
213
512000
3000
Je kunt een kaart van de Amerika's maken en 'DNA' met DNA spellen
08:47
And what's really neatnetjes about it --
214
515000
3000
Het leuke is
08:50
well, actuallywerkelijk, this all lookslooks like nano-artworkNano-artwork,
215
518000
2000
dat dit wel nano-kunst lijkt.
08:52
but it turnsbochten out that nano-artworkNano-artwork
216
520000
1000
Maar het blijkt dat nano-kunst
08:53
is just what you need to make nano-circuitsNano-circuits.
217
521000
2000
juist datgene is wat je nodig hebt om nano-circuits te maken.
08:55
So, you can put circuitcircuit componentscomponenten on the staplesnietjes,
218
523000
2000
Je kunt circuitcomponenten op de nietjes plaatsen.
08:57
like a lightlicht bulblamp and a lightlicht switchschakelaar.
219
525000
2000
Lampjes en schakelaars.
08:59
Let the thing assemblemonteren, and you'llje zult get some kindsoort of a circuitcircuit.
220
527000
3000
Assembleer het en je krijgt een soort circuit.
09:02
And then you can maybe washwassen the DNADNA away and have the circuitcircuit left over.
221
530000
3000
Dan kun je wellicht het DNA wegwassen en het circuit overhouden.
09:05
So, this is what some colleaguescollega's of minede mijne at CaltechCaltech did.
222
533000
2000
Dat deden een aantal van mijn collega's bij Caltech.
09:07
They tooknam a DNADNA origamiOrigami, organizedgeorganiseerd some carbonkoolstof nano-tubesNano-buizen,
223
535000
3000
Ze namen wat DNA-origami, regelden wat koolstof nano-buisjes en
09:10
madegemaakt a little switchschakelaar, you see here, wiredbedrade it up,
224
538000
2000
maakten een kleine schakelaar, sloten hem aan,
09:12
testedgetest it and showedtoonden that it is indeedinderdaad a switchschakelaar.
225
540000
3000
testten hem en toonden aan dat het inderdaad een schakelaar is.
09:15
Now, this is just a singlesingle switchschakelaar
226
543000
2000
Nu is dit maar één enkele schakelaar
09:17
and you need halfvoor de helft a billionmiljard for a computercomputer, so we have a long way to go.
227
545000
4000
en je hebt er een half miljard nodig voor een computer, dus zijn we er nog niet.
09:21
But this is very promisingveelbelovend
228
549000
2000
Maar veelbelovend is het wel.
09:23
because the origamiOrigami can organizeorganiseren partsonderdelen just one-tentheen tiende the sizegrootte
229
551000
5000
De origami kan deeltjes organiseren die maar een tiende van de grootte zijn
09:28
of those in a normalnormaal computercomputer.
230
556000
1000
van die in een normale computer.
09:29
So it's very promisingveelbelovend for makingmaking smallklein computerscomputers.
231
557000
3000
Dat houdt de belofte in voor het maken van kleinere computers.
09:32
Now, I want to get back to that compilercompiler.
232
560000
3000
Ik wil even terug naar de compiler.
09:35
The DNADNA origamiOrigami is a proofbewijs that that compilercompiler actuallywerkelijk workswerken.
233
563000
3000
DNA-origami is het bewijs dat de compiler echt werkt.
09:39
So, you startbegin with something in the computercomputer.
234
567000
2000
Je start met iets in de computer.
09:41
You get a high-levelhoog niveau descriptionBeschrijving of the computercomputer programprogramma,
235
569000
3000
Je maakt een beschrijving op hoog niveau van het computerprogramma,
09:44
a high-levelhoog niveau descriptionBeschrijving of the origamiOrigami.
236
572000
2000
een beschrijving op hoog niveau van de origami.
09:46
You can compilecompileren it to moleculesmoleculen, sendsturen it to a synthesizersynthesizer,
237
574000
3000
Je kunt het compileren tot moleculen en het naar een synthesizer sturen
09:49
and it actuallywerkelijk workswerken.
238
577000
1000
en het werkt echt.
09:50
And it turnsbochten out that a companybedrijf has madegemaakt a niceleuk programprogramma
239
578000
4000
Een bedrijf heeft een leuk programma gemaakt
09:54
that's much better than my codecode, whichwelke was kindsoort of uglylelijk,
240
582000
2000
dat veel beter is dan mijn code, die nogal klungelig was.
09:56
and will allowtoestaan us to do this in a niceleuk,
241
584000
1000
Het staat ons toe dit op een plezierige,
09:57
visualzichtbaar, computer-aidedcomputer aided- designontwerp way.
242
585000
2000
visueel ondersteunde manier van ontwerpen te doen.
10:00
So, now you can say, all right,
243
588000
1000
Nu kan je je afvragen
10:01
why isn't DNADNA origamiOrigami the endeinde of the storyverhaal?
244
589000
2000
waarom DNA-origami niet het einde is van het verhaal.
10:03
You have your molecularmoleculair compilercompiler, you can do whateverwat dan ook you want.
245
591000
2000
Je hebt je moleculaire compiler, je kunt doen wat je maar wil.
10:05
The factfeit is that it does not scaleschaal.
246
593000
3000
Je kan het niet opschalen.
10:08
So if you want to buildbouwen a humanmenselijk from DNADNA origamiOrigami,
247
596000
3000
Als je een mens wil maken met DNA-origami,
10:11
the problemprobleem is, you need a long strandstrand
248
599000
2000
dan is het probleem dat je een lange streng nodig hebt
10:13
that's 10 trillionbiljoen trillionbiljoen basesbases long.
249
601000
3000
die 10 biljoen biljoen basen lang is.
10:16
That's threedrie lightlicht years'jaar worthwaard of DNADNA,
250
604000
2000
Dat is een streng van drie lichtjaren lang.
10:18
so we're not going to do this.
251
606000
2000
Gaan we dus niet doen.
10:20
We're going to turnbeurt to anothereen ander technologytechnologie,
252
608000
2000
We gaan een andere technologie gebruiken.
10:22
calledriep algorithmicalgoritmische self-assemblyzelfassemblage of tilestegels.
253
610000
2000
Die heet algoritmische zelfassemblage van tegels.
10:24
It was startedbegonnen by ErikErik WinfreeWinfree,
254
612000
2000
Erik Winfree is ermee begonnen.
10:26
and what it does,
255
614000
1000
Het werkt met
10:27
it has tilestegels that are a hundredthhonderdste the sizegrootte of a DNADNA origamiOrigami.
256
615000
4000
delen die maar een honderste zo groot zijn als een DNA-origami.
10:31
You zoomzoom in, there are just fourvier DNADNA strandsstrengen
257
619000
2000
Je zoomt in, er zijn maar vier DNA-strengen
10:34
and they have little single-strandedsingle-stranded bitsstukjes on them
258
622000
2000
met kleine enkelstrengige stukjes erop
10:36
that can bindbinden to other tilestegels, if they matchbij elkaar passen.
259
624000
2000
die aan andere tegels kunnen binden als ze passen.
10:38
And we like to drawtrek these tilestegels as little squarespleinen.
260
626000
3000
We tekenen deze tegels als kleine vierkantjes.
10:42
And if you look at theirhun stickykleverig endsloopt af, these little DNADNA bitsstukjes,
261
630000
2000
Door de kleverige uiteinden gaan deze kleine stukjes DNA
10:44
you can see that they actuallywerkelijk formformulier a checkerboardDambord patternpatroon.
262
632000
3000
een dambordpatroon vormen.
10:47
So, these tilestegels would make a complicatedingewikkeld, self-assemblingzelfassemblerende checkerboardDambord.
263
635000
3000
Deze tegels vormen zo een gecompliceerd, zelfassemblerend dambord.
10:50
And the pointpunt of this, if you didn't catchvangst that,
264
638000
2000
Het punt is, als je het nog niet doorhad,
10:52
is that tilestegels are a kindsoort of molecularmoleculair programprogramma
265
640000
3000
dat deze tegels een soort moleculair programma zijn
10:55
and they can outputuitgang patternspatronen.
266
643000
3000
en patronen kunnen maken.
10:58
And a really amazingverbazingwekkend partdeel of this is
267
646000
2000
Het geweldige hiervan is
11:00
that any computercomputer programprogramma can be translatedvertaalde
268
648000
2000
dat ieder computerprogramma vertaald kan worden
11:02
into one of these tiletegel programsprogramma's -- specificallyspecifiek, countingtelling.
269
650000
3000
in een van deze deelprogramma's - specifieker, om te tellen.
11:05
So, you can come up with a setreeks of tilestegels
270
653000
3000
Een set van deze tegels
11:08
that when they come togethersamen, formformulier a little binarybinair counterteller
271
656000
3000
vormen samen een soort binaire teller
11:11
ratherliever than a checkerboardDambord.
272
659000
2000
in plaats van een dambord.
11:13
So you can readlezen off binarybinair numbersgetallen fivevijf, sixzes and sevenzeven.
273
661000
3000
Daar heb je de binaire getallen 5, 6 en 7.
11:16
And in orderbestellen to get these kindssoorten of computationsberekeningen startedbegonnen right,
274
664000
3000
Om deze berekeningen goed te laten beginnen,
11:19
you need some kindsoort of inputinvoer, a kindsoort of seedzaad.
275
667000
2000
heb je een soort input nodig, een soort zaadje.
11:21
You can use DNADNA origamiOrigami for that.
276
669000
2000
Daar kun je DNA-origami voor gebruiken.
11:23
You can encodecoderen the numberaantal 32
277
671000
2000
Je kunt het getal 32 coderen
11:25
in the right-handrechter hand sidekant of a DNADNA origamiOrigami,
278
673000
2000
aan de rechterkant van een DNA-origami
11:27
and when you addtoevoegen those tilestegels that counttellen,
279
675000
2000
en wanneer je de rekenende tegels toevoegt
11:29
they will startbegin to counttellen -- they will readlezen that 32
280
677000
3000
zullen ze beginnen met tellen, ze zullen die 32 lezen
11:32
and they'llzullen ze stop at 32.
281
680000
2000
en stoppen bij 32.
11:34
So, what we'vewij hebben donegedaan is we'vewij hebben figuredbedacht out a way
282
682000
3000
We hebben een manier gevonden
11:37
to have a molecularmoleculair programprogramma know when to stop going.
283
685000
3000
om een moleculair programma te laten weten wanneer het moet stoppen.
11:40
It knowsweet when to stop growinggroeiend because it can counttellen.
284
688000
2000
Het weet wanneer het moet stoppen met groeien omdat het kan tellen.
11:42
It knowsweet how biggroot it is.
285
690000
2000
Het weet hoe groot het is.
11:44
So, that answersantwoorden that sortsoort of first questionvraag I was talkingpratend about.
286
692000
3000
Dat beantwoordt de eerste vraag waar ik het over had.
11:47
It doesn't tell us how babiesbabies do it, howeverechter.
287
695000
3000
Het vertelt ons echter niet hoe baby’s het doen.
11:50
So now, we can use this countingtelling to try and get at much biggergroter things
288
698000
4000
We kunnen dit tellen gebruiken om veel grotere dingen te maken
11:54
than DNADNA origamiOrigami could otherwiseanders-.
289
702000
1000
dan met DNA-origami zou kunnen.
11:55
Here'sHier is the DNADNA origamiOrigami, and what we can do
290
703000
3000
Hier is het DNA-origami en wat we ermee kunnen doen,
11:58
is we can writeschrijven 32 on bothbeide edgesranden of the DNADNA origamiOrigami,
291
706000
3000
is 32 schrijven aan beide kanten van het DNA-origami.
12:01
and we can now use our wateringwatering can
292
709000
2000
Nu kunnen we onze gieter gebruiken
12:03
and waterwater with tilestegels, and we can startbegin growinggroeiend tilestegels off of that
293
711000
4000
en begieten met tegels. We kunnen hierop tegels kweken
12:07
and createcreëren a squareplein.
294
715000
2000
en een vierkant maken.
12:09
The counterteller servesbedient as a templatesjabloon
295
717000
3000
De teller dient als sjabloon
12:12
to fillvullen in a squareplein in the middlemidden- of this thing.
296
720000
2000
om een vierkant in het midden van dit ding in te vullen.
12:14
So, what we'vewij hebben donegedaan is we'vewij hebben succeededgeslaagd
297
722000
1000
We zijn er dus in geslaagd
12:15
in makingmaking something much biggergroter than a DNADNA origamiOrigami
298
723000
3000
om iets te maken dat veel groter is dan DNA-origami
12:18
by combiningcombineren DNADNA origamiOrigami with tilestegels.
299
726000
3000
door DNA-origami te combineren met tegels.
12:21
And the neatnetjes thing about it is, is that it's alsoook reprogrammableHerprogrammeerbare.
300
729000
3000
Het leuke eraan is dat het ook herprogrammeerbaar is.
12:24
You can just changeverandering a couplepaar of the DNADNA strandsstrengen in this binarybinair representationvertegenwoordiging
301
732000
4000
Je kunt een paar DNA-strengen veranderen in deze binaire representatie
12:28
and you'llje zult get 96 ratherliever than 32.
302
736000
3000
en je krijgt 96 in plaats van 32.
12:31
And if you do that, the origami'sde origami the samedezelfde sizegrootte,
303
739000
3000
Wanneer je dat doet, is de origami even groot
12:34
but the resultingAls gevolg squareplein that you get is threedrie timestijden biggergroter.
304
742000
4000
maar het daarop volgende vierkant drie keer zo groot.
12:39
So, this sortsoort of recapitulatesrecapituleert
305
747000
1000
Dit vat zo'n beetje samen
12:40
what I was tellingvertellen you about developmentontwikkeling.
306
748000
2000
wat ik vertelde over ontwikkeling.
12:42
You have a very sensitivegevoelig computercomputer programprogramma
307
750000
3000
Je hebt een erg gevoelig computerprogramma
12:45
where smallklein changesveranderingen -- singlesingle, tinyklein, little mutationsmutaties --
308
753000
3000
waar kleine wijzigingen - enkele kleine mutaties -
12:48
can take something that madegemaakt one sizegrootte squareplein
309
756000
2000
iets dat een vierkant was,
12:50
and make something very much biggergroter.
310
758000
3000
vele malen groter kan maken.
12:54
Now, this -- usinggebruik makend van countingtelling to computeberekenen
311
762000
3000
Het gebruiken van tellen om te berekenen
12:57
and buildbouwen these kindssoorten of things
312
765000
2000
en deze dingen maken
12:59
by this kindsoort of developmentalontwikkelingsstoornissen processwerkwijze
313
767000
2000
door een ontwikkelingsproces,
13:01
is something that alsoook has bearinglager on CraigCraig Venter'sVenter van questionvraag.
314
769000
4000
is iets dat ook antwoord geeft op de vraag van Craig Venter.
13:05
So, you can askvragen, how manyveel DNADNA strandsstrengen are requirednodig
315
773000
2000
Je kan je afvragen hoeveel strengen er nodig zijn
13:07
to buildbouwen a squareplein of a givengegeven sizegrootte?
316
775000
2000
om een vierkant van een gegeven afmeting te maken.
13:09
If we wanted to make a squareplein of sizegrootte 10, 100 or 1,000,
317
777000
5000
Als we een vierkant wilden van 10, 100 of 1000
13:14
if we used DNADNA origamiOrigami alonealleen,
318
782000
2000
van alleen DNA-origami
13:16
we would requirevereisen a numberaantal of DNADNA strandsstrengen that's the squareplein
319
784000
3000
zou het aantal DNA-strengen gelijk moeten zijn aan het kwadraat
13:19
of the sizegrootte of that squareplein;
320
787000
2000
van de grootte van dat vierkant.
13:21
so we'dwij hadden need 100, 10,000 or a millionmiljoen DNADNA strandsstrengen.
321
789000
2000
We zouden 100, 10.000 of een miljoen DNA-strengen nodig hebben.
13:23
That's really not affordablebetaalbare.
322
791000
2000
Dat is echt niet betaalbaar.
13:25
But if we use a little computationberekening --
323
793000
2000
Maar als we een kleine berekening maken -
13:27
we use origamiOrigami, plusplus some tilestegels that counttellen --
324
795000
4000
gebruiken we origami, plus een aantal tellende tegels -
13:31
then we can get away with usinggebruik makend van 100, 200 or 300 DNADNA strandsstrengen.
325
799000
3000
dan kunnen we wegkomen met 100, 200 of 300 DNA-strengen.
13:34
And so we can exponentiallyexponentieel reduceverminderen the numberaantal of DNADNA strandsstrengen we use,
326
802000
5000
We kunnen dus het benodigde aantal DNA-strengen exponentieel verminderen,
13:39
if we use countingtelling, if we use a little bitbeetje of computationberekening.
327
807000
3000
als we tellen gebruiken, als we wat rekenen toepassen.
13:42
And so computationberekening is some very powerfulkrachtig way
328
810000
3000
Rekenen is dus een zeer krachtige manier
13:45
to reduceverminderen the numberaantal of moleculesmoleculen you need to buildbouwen something,
329
813000
3000
om het aantal benodigde moleculen om iets te bouwen te verminderen,
13:48
to reduceverminderen the sizegrootte of the genomegenoom that you're buildinggebouw.
330
816000
3000
om de grootte van het genoom dat je bouwt te verkleinen.
13:51
And finallyTenslotte, I'm going to get back to that sortsoort of crazygek ideaidee
331
819000
3000
Tenslotte ga ik terug naar dat gekke idee
13:54
about computerscomputers buildinggebouw computerscomputers.
332
822000
2000
over computers die computers bouwen.
13:56
If you look at the squareplein that you buildbouwen with the origamiOrigami
333
824000
3000
Als je kijkt naar het vierkant dat je bouwt met origami
13:59
and some counterstellers growinggroeiend off it,
334
827000
2000
en een aantal tellers erop,
14:01
the patternpatroon that it has is exactlyprecies the patternpatroon that you need
335
829000
3000
is het patroon dat je krijgt precies het patroon dat je nodig hebt
14:04
to make a memorygeheugen.
336
832000
1000
om een geheugen te maken.
14:05
So if you affixaffix some wiresdraden and switchesswitches to those tilestegels --
337
833000
3000
Als je wat draden en schakelaars op die tegels plaatst -
14:08
ratherliever than to the staplekram strandsstrengen, you affixaffix them to the tilestegels --
338
836000
3000
in plaats van ze op de strengen te nieten, breng je ze aan op de tegels -
14:11
then they'llzullen ze self-assemblezichzelf assembleren the somewhatenigszins complicatedingewikkeld circuitscircuits,
339
839000
3000
dan zullen ze de enigszins ingewikkelde circuits zelf gaan assembleren,
14:14
the demultiplexerdemultiplexer circuitscircuits, that you need to addressadres this memorygeheugen.
340
842000
3000
de demultiplexer circuits, die je nodig hebt om dit geheugen te adresseren.
14:17
So you can actuallywerkelijk make a complicatedingewikkeld circuitcircuit
341
845000
2000
Je kunt zo een ingewikkeld circuit maken
14:19
usinggebruik makend van a little bitbeetje of computationberekening.
342
847000
2000
met behulp van een beetje rekenen.
14:21
It's a molecularmoleculair computercomputer buildinggebouw an electronicelektronisch computercomputer.
343
849000
3000
Het is een moleculaire computer die een elektronische computer bouwt.
14:24
Now, you askvragen me, how farver have we gottengekregen down this pathpad?
344
852000
3000
Nu zullen jullie mij vragen hoe ver we hiermee al staan.
14:27
ExperimentallyExperimenteel, this is what we'vewij hebben donegedaan in the last yearjaar.
345
855000
3000
Dit hebben we in het afgelopen jaar gedaan.
14:30
Here is a DNADNA origamiOrigami rectanglerechthoek,
346
858000
2000
Hier is een DNA-origami rechthoek
14:33
and here are some tilestegels growinggroeiend from it.
347
861000
2000
en hier zijn enkele tegels die erop staan.
14:35
And you can see how they counttellen.
348
863000
2000
Je kan zien hoe ze tellen.
14:37
One, two, threedrie, fourvier, fivevijf, sixzes, ninenegen, 10, 11, 12, 17.
349
865000
12000
1, 2, 3, 4, 5, 6, 9, 10, 11, 12, 17.
14:49
So it's got some errorsfouten, but at leastminst it countstellingen up.
350
877000
4000
Er zitten nog wat fouten in, maar het telt ten minste.
14:53
(LaughterGelach)
351
881000
1000
(Gelach)
14:54
So, it turnsbochten out we actuallywerkelijk had this ideaidee ninenegen yearsjaar agogeleden,
352
882000
3000
Negen jaar geleden begonnen we hiermee.
14:57
and that's about the time constantconstante for how long it takes
353
885000
3000
Dat is ongeveer de tijd hoe lang het duurt
15:00
to do these kindssoorten of things, so I think we madegemaakt a lot of progressvooruitgang.
354
888000
2000
om dit soort dingen te doen. Ik denk dat we veel vooruitgang hebben geboekt.
15:02
We'veWe hebben got ideasideeën about how to fixrepareren these errorsfouten.
355
890000
2000
We hebben ideeën over hoe deze fouten te herstellen.
15:04
And I think in the nextvolgende fivevijf or 10 yearsjaar,
356
892000
2000
Ik denk dat we binnen vijf of tien jaar,
15:06
we'llgoed make the kindsoort of squarespleinen that I describedbeschreven
357
894000
2000
de vierkanten die ik beschreef, gaan maken
15:08
and maybe even get to some of those self-assembledzelf gemonteerd circuitscircuits.
358
896000
3000
en misschien zelfs een aantal zelf-assemblerende circuits.
15:11
So now, what do I want you to take away from this talk?
359
899000
4000
Wat moet je van deze talk onthouden?
15:15
I want you to rememberonthouden that
360
903000
2000
Ik wil dat je onthoudt dat
15:17
to createcreëren life'shet leven very diverseverschillend and complexcomplex formsvormen,
361
905000
4000
om de erg diverse en complexe vormen van het leven te creëren,
15:21
life usestoepassingen computationberekening to do that.
362
909000
2000
het leven gebruik maakt van rekenen.
15:23
And the computationsberekeningen that it usestoepassingen, they're molecularmoleculair computationsberekeningen,
363
911000
4000
De manier van rekenen is moleculair.
15:27
and in orderbestellen to understandbegrijpen this and get a better handlehandvat on it,
364
915000
2000
Om dit te begrijpen en er een betere greep op te krijgen,
15:29
as FeynmanFeynman said, you know,
365
917000
2000
moet je, zoals Feynman zei,
15:31
we need to buildbouwen something to understandbegrijpen it.
366
919000
2000
het bouwen om het te begrijpen.
15:33
And so we are going to use moleculesmoleculen and refashionomwerken this thing,
367
921000
4000
Dus gaan we moleculen gebruiken en dit ding herwerken,
15:37
rebuildherbouwen everything from the bottombodem up,
368
925000
2000
alles van onder af opbouwen
15:39
usinggebruik makend van DNADNA in waysmanieren that naturenatuur never intendedvoorgenomen,
369
927000
3000
met behulp van DNA op een manier die de natuur nooit heeft bedoeld.
15:42
usinggebruik makend van DNADNA origamiOrigami,
370
930000
2000
Met behulp van DNA-origami
15:44
and DNADNA origamiOrigami to seedzaad this algorithmicalgoritmische self-assemblyzelfassemblage.
371
932000
3000
om deze algoritmische zelf-assemblage te starten.
15:47
You know, so this is all very coolkoel,
372
935000
2000
Dit is allemaal heel cool,
15:50
but what I'd like you to take from the talk,
373
938000
1000
maar wat ik zou willen dat je hopelijk onthoudt
15:51
hopefullyhopelijk from some of those biggroot questionsvragen,
374
939000
2000
van sommige van die grote vragen,
15:53
is that this molecularmoleculair programmingprogrammering isn't just about makingmaking gadgetsgadgets.
375
941000
3000
is dat dit moleculair programmeren niet alleen gaat over het maken van gadgets.
15:56
It's not just makingmaking about --
376
944000
2000
Het gaat niet alleen over het maken van
15:58
it's makingmaking self-assembledzelf gemonteerd cellcel phonestelefoons and circuitscircuits.
377
946000
2000
zelf-geassembleerde mobiele telefoons en circuits.
16:00
What it's really about is takingnemen computercomputer sciencewetenschap
378
948000
2000
Waar het in de informatica echt om gaat is
16:02
and looking at biggroot questionsvragen in a newnieuwe lightlicht,
379
950000
3000
de grote vragen in een nieuw licht te bekijken,
16:05
askingvragen newnieuwe versionsversies of those biggroot questionsvragen
380
953000
2000
nieuwe versies van die grote vragen te bedenken
16:07
and tryingproberen to understandbegrijpen how biologybiologie
381
955000
2000
en proberen te begrijpen hoe de biologie
16:09
can make suchzodanig amazingverbazingwekkend things. Thank you.
382
957000
2000
zo’n verbazingwekkende dingen heeft kunnen maken. Dank je.
16:12
(ApplauseApplaus)
383
960000
7000
(Applaus)
Translated by Rik Delaet
Reviewed by Christel Foncke

▲Back to top

ABOUT THE SPEAKER
Paul Rothemund - DNA origamist
Paul Rothemund folds DNA into shapes and patterns. Which is a simple enough thing to say, but the process he has developed has vast implications for computing and manufacturing -- allowing us to create things we can now only dream of.

Why you should listen

Paul Rothemund won a MacArthur grant this year for a fairly mystifying study area: "folding DNA." It brings up the question: Why fold DNA? The answer is -- because the power to manipulate DNA in this way could change the way we make things at a very basic level.

Rothemund's work combines the study of self-assembly (watch the TEDTalks from Neil Gershenfeld and Saul Griffith for more on this) with the research being done in DNA nanotechnology -- and points the way toward self-assembling devices at microscale, making computer memory, for instance, smaller, faster and maybe even cheaper.

More profile about the speaker
Paul Rothemund | Speaker | TED.com