TEDGlobal 2005
Craig Venter: Sampling the ocean's DNA
Craig Venter over DNA en de zee
Filmed:
Readability: 5.3
635,285 views
Genomicapionier Craig Venter onderbreekt even zijn epische expeditie rond de wereld om te praten over de miljoenen genen die zijn team tot nu toe ontdekt heeft. Ze hebben immers een queeste ingesteld om de biodiversiteit van oceanen in kaart te brengen.
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
Tijdens de pauze vroegen enkele mensen
00:27
about my comments about the aging debate.
1
2000
3000
naar mijn mening over het verouderingsdebat.
00:30
And this will be my only comment on it.
2
5000
2000
Het enige wat ik daarover kan zeggen,
00:32
And that is, I understand
3
7000
2000
is dat ik begrepen heb
00:34
that optimists greatly outlive pessimists.
4
9000
2000
dat optimisten véél langer leven dan pessimisten.
00:36
(Laughter)
5
11000
4000
(Gelach)
00:41
What I'm going to tell you about in my 18 minutes is
6
16000
3000
Wat ik jullie in mijn 18 minuten ga vertellen, gaat over
00:44
how we're about to switch from reading the genetic code
7
19000
4000
hoe we van het lezen van de genetische code
00:48
to the first stages of beginning
8
23000
2000
gaan kunnen omschakelen naar onze eerste stappen
00:50
to write the code ourselves.
9
25000
2000
in het schrijven van de code zelf.
00:53
It's only 10 years ago this month
10
28000
2000
Het is deze maand slechts 10 jaar geleden
00:55
when we published the first sequence
11
30000
2000
toen we de eerste sequentie publiceerden
00:57
of a free-living organism,
12
32000
2000
van een vrij levend organisme,
00:59
that of haemophilus influenzae.
13
34000
2000
namelijk die van de haemophilus influenzae.
01:01
That took a genome project
14
36000
2000
Het heeft een genoomproject
01:03
from 13 years down to four months.
15
38000
3000
van 13 jaar teruggebracht tot vier maanden.
01:07
We can now do that same genome project
16
42000
2000
Vandaag kunnen we datzelfde genoomproject
01:09
in the order of
17
44000
2000
in ongeveer
01:11
two to eight hours.
18
46000
2000
twee tot acht uren verwezenlijken.
01:13
So in the last decade, a large number of genomes have been added:
19
48000
3000
In de afgelopen tien jaar werd een groot aantal genomen toegevoegd:
01:16
most human pathogens,
20
51000
3000
de meeste menselijke pathogenen,
01:19
a couple of plants,
21
54000
2000
een aantal plantensoorten,
01:21
several insects and several mammals,
22
56000
3000
verscheidene insecten en zoogdieren,
01:24
including the human genome.
23
59000
3000
waaronder het menselijk genoom.
01:27
Genomics at this stage of the thinking
24
62000
3000
Met de genomica in dit denkstadium
01:30
from a little over 10 years ago
25
65000
2000
iets meer dan 10 jaar geleden
01:32
was, by the end of this year, we might have
26
67000
2000
zouden we tegen het eind van dit jaar
01:34
between three and five genomes sequenced;
27
69000
3000
misschien wel van drie tot vijf genomen de sequentie bepaald hebben;
01:37
it's on the order of several hundred.
28
72000
3000
het ligt in de orde van een paar honderden.
01:40
We just got a grant from the Gordon and Betty Moore Foundation
29
75000
3000
We hebben net een schenking ontvangen van het Gordon en Betty Moore Fonds
01:43
to sequence 130 genomes this year,
30
78000
3000
om dit jaar van 130 genomen de sequentie te achterhalen,
01:46
as a side project from environmental organisms.
31
81000
4000
van organismen in hun omgeving als bijkomend project.
01:50
So the rate of reading the genetic code has changed.
32
85000
3000
De snelheid van het lezen van genetische code is dus veranderd.
01:54
But as we look, what's out there,
33
89000
2000
Als we kijken naar wat er daarbuiten te vinden is,
01:56
we've barely scratched the surface
34
91000
2000
zien we eigenlijk maar de top van de ijsberg
01:58
on what is available on this planet.
35
93000
4000
van hetgeen er allemaal op deze planeet aanwezig is.
02:02
Most people don't realize it, because they're invisible,
36
97000
3000
De meeste mensen beseffen het niet omdat ze onzichtbaar zijn,
02:05
but microbes make up about a half of the Earth's biomass,
37
100000
4000
maar microben zijn goed voor ongeveer de helft van de biomassa op Aarde,
02:09
whereas all animals only make up about
38
104000
3000
terwijl alle dieren slechts goed zijn voor
02:12
one one-thousandth of all the biomass.
39
107000
2000
ongeveer een duizendste van alle biomassa.
02:14
And maybe it's something that people in Oxford don't do very often,
40
109000
3000
Misschien is het iets dat mensen in Oxford niet al te vaak doen,
02:17
but if you ever make it to the sea,
41
112000
2000
maar als je ooit naar de zee gaat
02:19
and you swallow a mouthful of seawater,
42
114000
3000
en je slikt een mondvol zeewater in,
02:22
keep in mind that each milliliter
43
117000
2000
hou dan in gedachte dat elke milliliter
02:24
has about a million bacteria
44
119000
2000
ongeveer een miljoen bacteriën bevat
02:26
and on the order of 10 million viruses.
45
121000
3000
en iets van een 10 miljoen virussen.
02:29
Less than 5,000 microbial species
46
124000
3000
Minder dan 5000 soorten microben
02:32
have been characterized as of two years ago,
47
127000
2000
werden sinds twee jaar geleden beschreven,
02:34
and so we decided to do something about it.
48
129000
2000
en dus hebben we beslist om er iets aan te doen.
02:36
And we started the Sorcerer II Expedition,
49
131000
3000
We gingen van start met de Sorcerer II-expeditie.
02:39
where we were, as with great oceanographic expeditions,
50
134000
3000
We wilden zoals in grote oceanografische expedities
02:42
trying to sample the ocean every 200 miles.
51
137000
3000
elke 300 kilometer een staal nemen van het oceaanwater.
02:47
We started in Bermuda for our test project,
52
142000
2000
We waren begonnen in Bermuda voor ons testproject.
02:49
then moved up to Halifax,
53
144000
2000
Vervolgens gingen we naar Halifax
02:51
working down the U.S. East Coast,
54
146000
2000
en voeren zo de Amerikaanse oostkust af
02:53
the Caribbean Sea, the Panama Canal,
55
148000
3000
naar het zuiden richting de Caraïbische Zee, het Panamakanaal,
02:58
through to the Galapagos, then across the Pacific,
56
153000
2000
verder naar de Galapagoseilanden, en staken de Grote Oceaan over.
03:00
and we're in the process now of working our way
57
155000
2000
Nu zijn we bezig
03:02
across the Indian Ocean.
58
157000
2000
met de Indische Oceaan.
03:04
It's very tough duty; we're doing this on a sailing vessel,
59
159000
3000
Het is een heel lastige opdracht; we doen dit op een zeilschip
03:07
in part to help excite young people
60
162000
2000
voor een deel om jonge mensen warm te maken
03:09
about going into science.
61
164000
3000
voor een wetenschappelijke loopbaan.
03:12
The experiments are incredibly simple.
62
167000
2000
De experimenten zijn buitengewoon eenvoudig.
03:14
We just take seawater and we filter it,
63
169000
3000
We nemen gewoon zeewater en we filteren het
03:17
and we collect different size organisms on different filters,
64
172000
4000
en we verzamelen organismen van verschillende groottes op verschillende filters.
03:21
and then take their DNA back to our lab in Rockville,
65
176000
3000
Daarna nemen we hun DNA terug naar ons lab in Rockville (Maryland),
03:24
where we can sequence a hundred million letters
66
179000
3000
waar we elke 24 uur de sequentie kunnen bepalen van
03:27
of the genetic code every 24 hours.
67
182000
2000
honderd miljoen letters van de genetische code.
03:29
And with doing this,
68
184000
2000
Door dit te doen,
03:31
we've made some amazing discoveries.
69
186000
2000
hebben we enkele ongelooflijke ontdekkingen gedaan.
03:33
For example, it was thought that the visual pigments
70
188000
2000
Er werd bijvoorbeeld gedacht dat de visuele pigmenten
03:35
that are in our eyes -- there was only one or two organisms
71
190000
2000
in onze ogen -- er waren slechts een of twee organismen
03:38
in the environment that had these same pigments.
72
193000
4000
die dezelfde pigmenten hadden.
03:42
It turns out, almost every species
73
197000
2000
Nu blijkt dat bijna elke soort
03:44
in the upper parts of the ocean
74
199000
2000
in de bovenste gedeelten van de oceaan
03:46
in warm parts of the world
75
201000
2000
in warme gebieden
03:48
have these same photoreceptors,
76
203000
2000
dezelfde fotoreceptoren bezitten,
03:50
and use sunlight as the source of their energy
77
205000
3000
en zonlicht gebruiken als hun energiebron en
03:53
and communication.
78
208000
2000
communicatiemiddel.
03:55
From one site, from one barrel of seawater,
79
210000
3000
Op één locatie ontdekten we in één vat zeewater
03:58
we discovered 1.3 million new genes
80
213000
3000
1,3 miljoen nieuwe genen
04:01
and as many as 50,000 new species.
81
216000
4000
en 50.000 nieuwe soorten.
04:05
We've extended this to the air
82
220000
2000
We hebben dit uitgebreid naar de lucht,
04:07
now with a grant from the Sloan Foundation.
83
222000
3000
met een schenking van het Sloan Fonds.
04:10
We're measuring how many viruses and bacteria
84
225000
2000
We meten hoeveel virussen en bacteriën
04:12
all of us are breathing in and out every day,
85
227000
3000
wij allen dagelijks in- en uitademen,
04:15
particularly on airplanes
86
230000
2000
vooral in vliegtuigen
04:17
or closed auditoriums.
87
232000
2000
of gesloten auditoria.
04:19
(Laughter)
88
234000
3000
(Gelach)
04:22
We filter through some simple apparatuses;
89
237000
2000
We filteren met enkele eenvoudige toestellen;
04:24
we collect on the order of a billion microbes from just a day
90
239000
3000
we verzamelen ongeveer een miljard microben door een enkele dag
04:27
filtering on top of a building in New York City.
91
242000
4000
te filteren bovenop een gebouw in New York City.
04:31
And we're in the process of sequencing all that
92
246000
2000
We zijn op dit moment bezig met de sequentie
04:33
at the present time.
93
248000
2000
van al die dingen te bepalen.
04:35
Just on the data collection side,
94
250000
2000
Gewoon op basis van de dataverzameling,
04:37
just where we are through the Galapagos,
95
252000
3000
net waar we zijn ter hoogte van de Galapagos-eilanden,
04:40
we're finding that almost every 200 miles,
96
255000
2000
vinden we bijna om de 300 kilometer
04:42
we see tremendous diversity
97
257000
2000
een ongelooflijke diversiteit
04:44
in the samples in the ocean.
98
259000
2000
in de oceaanstalen.
04:47
Some of these make logical sense,
99
262000
2000
Voor sommige bestaat er een logische verklaring
04:49
in terms of different temperature gradients.
100
264000
3000
in termen van verschillende temperatuurgradiënten.
04:52
So this is a satellite photograph
101
267000
2000
Dit is een satellietfoto
04:54
based on temperatures -- red being warm,
102
269000
2000
op basis van temperatuursverschillen -- rood is warm,
04:56
blue being cold --
103
271000
3000
blauw is koud --
04:59
and we found there's a tremendous difference between
104
274000
3000
en we stelden vast dat er een ongelooflijk verschil is tussen
05:02
the warm water samples and the cold water samples,
105
277000
2000
stalen met warm water en stalen met koud water,
05:04
in terms of abundant species.
106
279000
3000
in termen van veel voorkomende soorten.
05:07
The other thing that surprised us quite a bit
107
282000
2000
Iets anders dat ons nogal verraste,
05:09
is these photoreceptors detect different wavelengths of light,
108
284000
4000
is dat deze fotoreceptoren verschillende golflengten van licht kunnen opsporen.
05:13
and we can predict that based on their amino acid sequence.
109
288000
4000
We kunnen dat voorspellen op basis van hun aminozuursequentie.
05:17
And these vary tremendously from region to region.
110
292000
3000
Deze kunnen sterk van regio tot regio variëren.
05:20
Maybe not surprisingly,
111
295000
2000
Misschien wel niet zo verrassend is dat
05:22
in the deep ocean, where it's mostly blue,
112
297000
2000
in de diepe oceanen, waar de kleur blauw veel voorkomt,
05:24
the photoreceptors tend to see blue light.
113
299000
4000
fotoreceptoren blauw licht lijken te zien.
05:28
When there's a lot of chlorophyll around,
114
303000
2000
Wanneer er veel chlorofyl aanwezig is,
05:30
they see a lot of green light.
115
305000
2000
zien ze veel groen licht.
05:32
But they vary even more,
116
307000
2000
Maar er is nog meer variatie,
05:34
possibly moving towards infrared and ultraviolet
117
309000
3000
mogelijk in de richting van infrarood en ultraviolet
05:37
in the extremes.
118
312000
2000
aan de uiteinden van het spectrum.
05:40
Just to try and get an assessment
119
315000
2000
We hebben geprobeerd een schatting te doen
05:42
of what our gene repertoire was,
120
317000
2000
van ons genenrepertoire.
05:44
we assembled all the data --
121
319000
2000
we brachten alle data samen --
05:46
including all of ours thus far from the expedition,
122
321000
3000
inbegrepen deze van onze expeditie verzameld tot nu toe,
05:49
which represents more than half of all the gene data on the planet --
123
324000
3000
wat goed is voor meer dan de helft van al de data van genen op de planeet --
05:52
and it totaled around 29 million genes.
124
327000
4000
Het ging in totaal om zo'n 29 miljoen genen.
05:56
And we tried to put these into gene families
125
331000
2000
We hebben geprobeerd om ze in genfamilies onder te brengen
05:58
to see what these discoveries are:
126
333000
2000
om de betekenis van de ontdekkingen te begrijpen:
06:00
Are we just discovering new members of known families,
127
335000
3000
Hebben we gewoonweg nieuwe leden van gekende families ontdekt,
06:03
or are we discovering new families?
128
338000
2000
of hebben we nieuwe families ontdekt?
06:05
And it turns out we have about 50,000
129
340000
2000
Het blijkt nu dat we ongeveer 50.000
06:07
major gene families,
130
342000
3000
grote genfamilies hebben.
06:10
but every new sample we take in the environment
131
345000
3000
Elk nieuw staal dat we uit de natuur halen
06:13
adds in a linear fashion to these new families.
132
348000
3000
doet het aantal nieuwe families lineair toenemen.
06:16
So we're at the earliest stages of discovery
133
351000
2000
We bevinden ons dus in de prille ontdekkingsfase
06:18
about basic genes,
134
353000
3000
met betrekking tot gewone genen,
06:21
components and life on this planet.
135
356000
3000
componenten en het leven op deze planeet.
06:25
When we look at the so-called evolutionary tree,
136
360000
3000
Als we naar de zogenaamde evolutionaire stamboom kijken,
06:28
we're up on the upper right-hand corner with the animals.
137
363000
4000
bevinden we ons in de rechterbovenhoek bij de dieren.
06:32
Of those roughly 29 million genes,
138
367000
4000
Van die ruwweg 29 miljoen genen,
06:36
we only have around 24,000
139
371000
2000
hebben we er slechts ongeveer 24.000
06:38
in our genome.
140
373000
2000
in ons genoom.
06:40
And if you take all animals together,
141
375000
2000
Als je alle dieren samenneemt,
06:42
we probably share less than 30,000
142
377000
3000
delen we er waarschijnlijk minder dan 30.000
06:45
and probably maybe a dozen
143
380000
3000
en mogelijk zelfs
06:48
or more thousand different gene families.
144
383000
3000
12.000 of meer verschillende genfamilies.
06:52
I view that these genes are now
145
387000
2000
Ik besef nu dat deze genen
06:54
not only the design components of evolution.
146
389000
3000
niet enkel ontwerpstukken van de evolutie zijn.
06:57
And we think in a gene-centric view --
147
392000
2000
We denken eerder op een gen-centrische manier --
06:59
maybe going back to Richard Dawkins' ideas --
148
394000
3000
misschien gebaseerd op de ideeën van Richard Dawkins --
07:02
than in a genome-centric view,
149
397000
2000
dan op een genoom-centrische manier,
07:04
which are different constructs of these gene components.
150
399000
4000
wat verschillende constructies zijn van deze gencomponenten.
07:09
Synthetic DNA, the ability to synthesize DNA,
151
404000
3000
Synthetisch DNA, het vermogen om kunstmatig DNA te maken,
07:12
has changed at sort of the same pace
152
407000
2000
heeft zowat dezelfde snelle verandering ondergaan
07:14
that DNA sequencing has
153
409000
2000
zoals dat bij DNA-sequenties het geval was
07:16
over the last decade or two,
154
411000
2000
in de laatste tien of twintig jaar.
07:18
and is getting very rapid and very cheap.
155
413000
3000
Het gaat heel snel en het wordt heel goedkoop.
07:21
Our first thought about synthetic genomics came
156
416000
2000
Ons eerste idee over synthetische genomica kwam tot stand
07:23
when we sequenced the second genome back in 1995,
157
418000
4000
toen we de sequentie bepaalden van het tweede genoom toen in 1995
07:27
and that from mycoplasma genitalium.
158
422000
2000
van de mycoplasma genitalium.
07:29
And we have really nice T-shirts that say,
159
424000
3000
We hebben heel leuke T-shirts met het opschrift:
07:32
you know, "I heart my genitalium."
160
427000
2000
"Ik hartje mijn genitalium."
07:34
This is actually just a microorganism.
161
429000
3000
Het is eigenlijk gewoon een micro-organisme,
07:38
But it has roughly 500 genes.
162
433000
4000
maar het telt grofweg 500 genen.
07:42
Haemophilus had 1,800 genes.
163
437000
2000
Haemophilus telde 1800 genen.
07:44
And we simply asked the question,
164
439000
2000
We stelden eenvoudigweg de vraag
07:46
if one species needs 800, another 500,
165
441000
2000
als de ene soort er 800 nodig heeft, en een andere 500,
07:48
is there a smaller set of genes
166
443000
2000
is er dan een kleinere groep genen
07:50
that might comprise a minimal operating system?
167
445000
4000
die over een minimaal besturingssysteem zou beschikken?
07:54
So we started doing transposon mutagenesis.
168
449000
3000
We gingen dus van start met transposonmutagenese.
07:57
Transposons are just small pieces of DNA
169
452000
3000
Transposons zijn kleine stukjes DNA
08:00
that randomly insert in the genetic code.
170
455000
2000
die willekeurig in de genetische code worden ingevoegd.
08:02
And if they insert in the middle of the gene, they disrupt its function.
171
457000
3000
Als ze in het midden van een gen worden gestoken, gaan ze de functie ervan verstoren.
08:06
So we made a map of all the genes
172
461000
2000
Zo hebben we dus een kaart gemaakt van al de genen
08:08
that could take transposon insertions
173
463000
2000
die transposoninserties konden opnemen.
08:10
and we called those "non-essential genes."
174
465000
2000
We hebben ze "niet-essentiële genen" genoemd.
08:13
But it turns out the environment is very critical for this,
175
468000
3000
Maar nu blijkt dat de omgeving er heel kritisch mee omgaat,
08:16
and you can only
176
471000
2000
en je kan slechts
08:18
define an essential or non-essential gene
177
473000
3000
een essentieel of niet-essentieel gen definiëren
08:21
based on exactly what's in the environment.
178
476000
3000
op basis van wat er zich exact in de omgeving bevindt.
08:25
We also tried to take a more directly intellectual approach
179
480000
2000
We hebben ook getracht om een meer rechtstreekse intellectuele benadering
08:27
with the genomes of 13 related organisms,
180
482000
5000
te nemen met de genomen van 13 verwante organismen.
08:32
and we tried to compare all of those, to see what they had in common.
181
487000
3000
We probeerden ze allemaal te vergelijken om te zien wat ze gemeenschappelijk hadden.
08:36
And we got these overlapping circles. And we found only 173 genes
182
491000
4000
We kregen van die overlappende cirkels en we vonden slechts 173 genen
08:40
common to all 13 organisms.
183
495000
3000
die alle 13 organismen gemeen hadden met elkaar.
08:43
The pool expanded a little bit if we ignored
184
498000
2000
De genpool werd een beetje groter toen
08:45
one intracellular parasite;
185
500000
2000
we één intracellulaire parasiet negeerden;
08:47
it expanded even more
186
502000
2000
hij werd nog groter
08:49
when we looked at core sets of genes
187
504000
2000
toen we de meest essentiële sets genen bekeken
08:51
of around 310 or so.
188
506000
2000
met 310 genen of zo.
08:53
So we think that we can expand
189
508000
2000
We denken dus dat we genomen kunnen
08:55
or contract genomes, depending on your point of view here,
190
510000
3000
uitbreiden of inkrimpen, afhankelijk van hoe je het bekijkt,
08:58
to maybe 300 to 400 genes
191
513000
3000
naar misschien 300 tot 400 genen
09:01
from the minimal of 500.
192
516000
2000
vanaf het minimum van 500.
09:03
The only way to prove these ideas
193
518000
3000
De enige manier om deze ideeën te bewijzen,
09:06
was to construct an artificial chromosome with those genes in them,
194
521000
3000
was door een kunstmatig chromosoom te bouwen met die genen erin.
09:09
and we had to do this in a cassette-based fashion.
195
524000
3000
We moesten dit doen met behulp van een soort cassette.
09:12
We found that synthesizing accurate DNA
196
527000
2000
We konden vaststellen dat kunstmatig DNA
09:14
in large pieces was extremely difficult.
197
529000
3000
nauwkeurig samenstellen in grote stukken, heel moeilijk was.
09:17
Ham Smith and Clyde Hutchison, my colleagues on this,
198
532000
3000
Mijn collega's Ham Smith en Clyde Hutchison
09:20
developed an exciting new method
199
535000
2000
ontwikkelden een veelbelovende nieuwe methode
09:22
that allowed us to synthesize a 5,000-base pair virus
200
537000
3000
die het ons mogelijk maakte een virus met 5000 basenparen
09:25
in only a two-week period
201
540000
2000
te maken in twee weken tijd
09:27
that was 100 percent accurate,
202
542000
3000
dat 100 procent accuraat was,
09:30
in terms of its sequence and its biology.
203
545000
2000
dit in sequentiële en biologische termen.
09:33
It was a quite exciting experiment -- when we just took the synthetic piece of DNA,
204
548000
4000
Het was een heel opwindend experiment -- we namen het kunstmatig stukje DNA,
09:37
injected it in the bacteria and all of a sudden,
205
552000
2000
injecteerden het in de bacteriën en plots
09:39
that DNA started driving the production of the virus particles
206
554000
5000
begon dat DNA de productie van de virusdeeltjes te sturen
09:44
that turned around and then killed the bacteria.
207
559000
3000
die dan vervolgens de bacteriën gingen doden.
09:47
This was not the first synthetic virus --
208
562000
2000
Dit was niet het eerste kunstmatige virus --
09:49
a polio virus had been made a year before --
209
564000
3000
een jaar eerder werd er een poliovirus gemaakt --
09:53
but it was only one ten-thousandth as active
210
568000
2000
maar het was tienduizend keer minder actief
09:55
and it took three years to do.
211
570000
3000
en het nam drie jaar in beslag om te maken.
09:58
This is a cartoon of the structure of phi X 174.
212
573000
4000
Dit is een cartoon van de structuur van Phi X-174.
10:02
This is a case where the software now builds its own hardware,
213
577000
4000
Het is een geval waar de software nu zijn eigen hardware bouwt,
10:06
and that's the notions that we have with biology.
214
581000
4000
dat zijn de noties die we in de biologie hebben.
10:10
People immediately jump to concerns about biological warfare,
215
585000
4000
De mensen beginnen zich onmiddellijk zorgen te maken over biologische oorlogsvoering.
10:14
and I had recent testimony before a Senate committee,
216
589000
4000
Recent moest ik nog een getuigenis afleggen voor een senaatscomissie
10:18
and a special committee the U.S. government has set up
217
593000
2000
en een bijzondere commissie die de Amerikaanse overheid had opgericht
10:20
to review this area.
218
595000
2000
om dit onderwerp te onderzoeken.
10:22
And I think it's important to keep reality in mind,
219
597000
3000
Ik denk dat het belangrijk is om de werkelijkheid in gedachten te houden
10:25
versus what happens with people's imaginations.
220
600000
4000
ten opzichte van de verbeeldingen van de mensen.
10:29
Basically, any virus that's been sequenced today --
221
604000
3000
In essentie kan van elk virus waarvan vandaag de sequentie wordt bepaald,
10:32
that genome can be made.
222
607000
2000
het genoom gemaakt worden.
10:34
And people immediately freak out about things about Ebola or smallpox,
223
609000
4000
De mensen beginnen onmiddellijk te panikeren over zaken zoals ebola of pokken,
10:38
but the DNA from this organism is not infective.
224
613000
4000
maar het DNA van dit organisme veroorzaakt geen infecties.
10:42
So even if somebody made the smallpox genome,
225
617000
3000
Zelfs als iemand het pokkengenoom maakt,
10:45
that DNA itself would not cause infections.
226
620000
3000
dan zou dat DNA zelf geen infecties veroorzaken.
10:49
The real concern that security departments have
227
624000
3000
De echte bezorgdheid van veiligheidsdepartementen zijn
10:52
is designer viruses.
228
627000
2000
ontworpen virussen.
10:54
And there's only two countries, the U.S. and the former Soviet Union,
229
629000
4000
Er zijn slechts twee landen, de VS en de voormalige Sovjet-Unie,
10:58
that had major efforts
230
633000
2000
die grote inspanningen leverden
11:00
on trying to create biological warfare agents.
231
635000
3000
om biologische oorlogswapens te ontwikkelen.
11:03
If that research is truly discontinued,
232
638000
3000
Als dat onderzoek werkelijk stopgezet is,
11:06
there should be very little activity
233
641000
2000
dan zou er weinig activiteit mogen bestaan op gebied van
11:08
on the know-how to make designer viruses in the future.
234
643000
4000
de know-how om virussen te ontwerpen in de toekomst.
11:12
I think single-cell organisms are possible within two years.
235
647000
4000
Ik denk dat eencellige organismen mogelijk moeten zijn in twee jaar.
11:16
And possibly eukaryotic cells,
236
651000
3000
Mogelijk eukaryote cellen,
11:19
those that we have,
237
654000
2000
degene die wij hebben
11:21
are possible within a decade.
238
656000
2000
zijn mogelijk binnen de tien jaar.
11:24
So we're now making several dozen different constructs,
239
659000
4000
We zijn nu allerhande constructies aan het maken,
11:28
because we can vary the cassettes and the genes
240
663000
3000
omdat we de cassettes en de genen kunnen laten variëren
11:31
that go into this artificial chromosome.
241
666000
2000
die in het kunstmatige chromosoom zullen terechtkomen.
11:33
The key is, how do you put all of the others?
242
668000
2000
De vraag is hoe je alle andere er in zet?
11:35
We start with these fragments,
243
670000
2000
We beginnen met deze fragmenten,
11:37
and then we have a homologous recombination system
244
672000
3000
en dan is er een homoloog recombinatiesysteem
11:40
that reassembles those into a chromosome.
245
675000
4000
dat de fragmenten herschikt tot een chromosoom.
11:44
This is derived from an organism, deinococcus radiodurans,
246
679000
3000
Dit werd afgeleid van het organisme deinococcus radiodurans,
11:47
that can take three million rads of radiation and not be killed.
247
682000
5000
dat drie miljoen rad aan radioactieve straling kan verdragen en er niet aan dood gaat.
11:53
It reassembles its genome after this radiation burst
248
688000
4000
Het herschikt zijn genoom na deze straling
11:57
in about 12 to 24 hours,
249
692000
2000
in ongeveer 12 tot 24 uur,
11:59
after its chromosomes are literally blown apart.
250
694000
3000
nadat zijn chromosomen letterlijk opgeblazen werden.
12:02
This organism is ubiquitous on the planet,
251
697000
2000
Dit organisme is alomtegenwoordig op de planeet
12:04
and exists perhaps now
252
699000
2000
en het bestaat wellicht ook
12:06
in outer space due to all our travel there.
253
701000
3000
in de ruimte door al onze reizen daarheen.
12:10
This is a glass beaker after
254
705000
2000
Dit is een glazen beker na blootstelling aan
12:12
about half a million rads of radiation.
255
707000
2000
ongeveer een half miljoen rad radioactieve straling.
12:14
The glass started to burn and crack,
256
709000
2000
Het glas begon te branden en te breken
12:16
while the microbes sitting in the bottom
257
711000
2000
terwijl de microben op de bodem
12:18
just got happier and happier.
258
713000
2000
blijer en blijer werden.
12:20
Here's an actual picture of what happens:
259
715000
2000
Hier heb je een foto van wat er werkelijk gebeurt:
12:22
the top of this shows the genome
260
717000
2000
bovenaan zie je het genoom
12:24
after 1.7 million rads of radiation.
261
719000
3000
na 1,7 miljoen rad straling.
12:27
The chromosome is literally blown apart.
262
722000
2000
Het chromosoom wordt letterlijk opgeblazen.
12:29
And here's that same DNA automatically reassembled
263
724000
4000
Hier heb je hetzelfde DNA dat automatisch herschikt werd
12:33
24 hours later.
264
728000
2000
24 uur later.
12:35
It's truly stunning that these organisms can do that,
265
730000
3000
Het is werkelijk verbluffend dat deze organismen dat kunnen doen.
12:38
and we probably have thousands,
266
733000
2000
We hebben waarschijnlijk duizenden,
12:40
if not tens of thousands, of different species
267
735000
2000
misschien wel tienduizenden verschillende soorten
12:42
on this planet that are capable of doing that.
268
737000
3000
op deze planeet die hiertoe in staat zijn.
12:45
After these genomes are synthesized,
269
740000
2000
Nadat deze genomen samengesteld worden,
12:47
the first step is just transplanting them
270
742000
2000
is de eerste stap om hen te transplanteren
12:49
into a cell without a genome.
271
744000
4000
naar een cel zonder genoom.
12:53
So we think synthetic cells are going to have tremendous potential,
272
748000
4000
We denken dus dat synthetische cellen een ongelooflijk potentieel zullen hebben,
12:57
not only for understanding the basis of biology
273
752000
3000
niet alleen voor het begrijpen van de basis van de biologie,
13:00
but for hopefully environmental and society issues.
274
755000
3000
maar ook voor het begrijpen van milieu- en maatschappijkwesties.
13:03
For example, from the third organism we sequenced,
275
758000
3000
Bijvoorbeeld bij het derde organisme waarvan we de sequentie bepaalden,
13:06
Methanococcus jannaschii -- it lives in boiling water temperatures;
276
761000
4000
Methanococcus jannaschii: het leeft in kokende watertemperaturen,
13:10
its energy source is hydrogen
277
765000
2000
heeft als energiebron waterstof
13:12
and all its carbon comes from CO2 it captures back from the environment.
278
767000
5000
en haalt al zijn koolstof uit de CO2 die het in de omgeving vindt.
13:17
So we know lots of different pathways,
279
772000
2000
We kennen dus veel verschillende reactiewegen
13:19
thousands of different organisms now
280
774000
3000
van wel duizenden verschillende organismen
13:22
that live off of CO2,
281
777000
2000
die van CO2 leven
13:24
and can capture that back.
282
779000
2000
en het opnieuw kunnen oogsten.
13:26
So instead of using carbon from oil
283
781000
3000
In plaats van koolstof uit olie te gebruiken
13:29
for synthetic processes,
284
784000
2000
voor synthetische processen,
13:31
we have the chance of using carbon
285
786000
3000
hebben we de mogelijkheid om koolstof te gebruiken
13:34
and capturing it back from the atmosphere,
286
789000
3000
en het opnieuw uit de atmosfeer te halen.
13:37
converting that into biopolymers
287
792000
2000
Zo kan het worden omgezet in biopolymeren
13:39
or other products.
288
794000
2000
of andere producten.
13:41
We have one organism that lives off of carbon monoxide,
289
796000
3000
Er bestaat een organisme dat leeft van koolstofmonoxide.
13:44
and we use as a reducing power
290
799000
2000
We gebruiken het als een reducerende kracht
13:46
to split water to produce hydrogen and oxygen.
291
801000
4000
om water op te delen ter vorming van waterstof en zuurstof.
13:50
Also, there's numerous pathways
292
805000
2000
Er zijn ook talloze reactiewegen
13:52
that can be engineered metabolizing methane.
293
807000
4000
die omgevormd kunnen worden ter vorming van methaan.
13:56
And DuPont has a major program with Statoil in Norway
294
811000
4000
DuPont heeft een groots plan met Statoil in Noorwegen
14:00
to capture and convert the methane
295
815000
2000
om het methaan uit de gasvelden op te vangen
14:02
from the gas fields there into useful products.
296
817000
4000
en om te vormen in nuttige producten.
14:06
Within a short while, I think there's going to be a new field
297
821000
2000
Binnenkort denk ik dat er een nieuwe discipline zal ontstaan
14:08
called "Combinatorial Genomics,"
298
823000
2000
met de naam combinatorische genomica,
14:10
because with these new synthesis capabilities,
299
825000
3000
omdat met deze nieuwe synthesemogelijkheden
14:13
these vast gene array repertoires
300
828000
3000
deze brede repertoires van genreeksen
14:16
and the homologous recombination,
301
831000
2000
en de homologe recombinatie,
14:18
we think we can design a robot to make
302
833000
2000
denken we een robot te kunnen ontwerpen om
14:20
maybe a million different chromosomes a day.
303
835000
3000
misschien wel een miljoen verschillende chromosomen per dag te maken.
14:24
And therefore, as with all biology,
304
839000
2000
Bijgevolg heb je zoals in heel de biologie
14:26
you get selection through screening,
305
841000
3000
selectie via het screenen.
14:29
whether you're screening for hydrogen production,
306
844000
2000
Of je nu aan het screenen bent voor waterstofproductie
14:31
or chemical production, or just viability.
307
846000
3000
of chemische productie, of gewoon levensvatbaarheid.
14:34
To understand the role of these genes
308
849000
2000
De rol van deze genen te begrijpen,
14:36
is going to be well within reach.
309
851000
2000
zal zeker binnen handbereik zijn.
14:38
We're trying to modify photosynthesis
310
853000
3000
We gaan proberen om fotosynthese om te vormen
14:41
to produce hydrogen directly from sunlight.
311
856000
3000
om waterstof rechtstreeks uit zonlicht te produceren.
14:44
Photosynthesis is modulated by oxygen,
312
859000
3000
Fotosynthese wordt geregeld door zuurstof;
14:47
and we have an oxygen-insensitive hydrogenase
313
862000
3000
we hebben een zuurstof-ongevoelige hydrogenase
14:50
that we think will totally change this process.
314
865000
5000
waarvan we denken dat het dit proces volledig zal veranderen.
14:55
We're also combining cellulases,
315
870000
2000
We zijn ook cellulasen aan het combineren,
14:57
the enzymes that break down complex sugars into simple sugars
316
872000
3000
de enzymes die complexe suikers afbreken tot eenvoudige suikers
15:00
and fermentation in the same cell
317
875000
3000
en fermentatie in dezelfde cel
15:03
for producing ethanol.
318
878000
2000
voor de productie van ethanol.
15:06
Pharmaceutical production is already under way
319
881000
2000
Farmaceutische productie is al gestart
15:08
in major laboratories
320
883000
2000
in de grote laboratoria
15:10
using microbes.
321
885000
2000
met behulp van microben.
15:12
The chemistry from compounds in the environment
322
887000
3000
De chemische reactie van stoffen in het milieu
15:15
is orders of magnitude more complex
323
890000
2000
is zoveel keer complexer
15:17
than our best chemists can produce.
324
892000
2000
dan onze beste chemici kunnen bewerkstelligen.
15:20
I think future engineered species
325
895000
2000
Ik geloof dat soorten die in de toekomst ontworpen zullen worden,
15:22
could be the source of food,
326
897000
2000
een voedselbron zouden kunnen worden,
15:24
hopefully a source of energy,
327
899000
2000
hopelijk een energiebron,
15:26
environmental remediation
328
901000
3000
mileusanering
15:29
and perhaps
329
904000
2000
en misschien wel
15:31
replacing the petrochemical industry.
330
906000
2000
als vervanging van de petrochemische industrie.
15:33
Let me just close with ethical and policy studies.
331
908000
3000
Laat me afsluiten met ethische en beleidstudies.
15:37
We delayed the start of our experiments in 1999
332
912000
4000
We hebben de start van onze experimenten in 1999 uitgesteld
15:41
until we completed a year-and-a-half bioethical review
333
916000
3000
tot dat we een bio-ethisch overzicht van anderhalf jaar hadden afgewerkt
15:44
as to whether we should try and make an artificial species.
334
919000
4000
om te zien of we wel een kunstmatige soort zouden moeten maken.
15:48
Every major religion participated in this.
335
923000
3000
Elke belangrijke godsdienst heeft hier aan meegewerkt.
15:51
It was actually a very strange study,
336
926000
2000
Het was eigenlijk een heel vreemde studie,
15:53
because the various religious leaders were using their scriptures as law books,
337
928000
5000
omdat de verscheidene religieuze leiders hun heilige schriften als wetboeken hanteerden.
15:58
and they couldn't find anything in them prohibiting making life,
338
933000
3000
Ze konden er niets in terugvinden over een verbod op het creëren van leven,
16:01
so it must be OK. The only ultimate concerns
339
936000
3000
dus moet het wel oké zijn. De enige ultieme zorgen
16:04
were biological warfare aspects of this,
340
939000
3000
betroffen aspecten van biologische oorlogsvoering.
16:08
but gave us the go ahead to start these experiments
341
943000
3000
Het gaf ons een groen licht om te starten met deze experimenten
16:11
for the reasons we were doing them.
342
946000
2000
omwille van de redenen waarvoor we ze doen.
16:13
Right now the Sloan Foundation has just funded
343
948000
2000
Op dit moment heeft het Sloan-fonds
16:15
a multi-institutional study on this,
344
950000
3000
een studie hierover met meerdere instellingen gefinancierd
16:18
to work out what the risk and benefits to society are,
345
953000
3000
om uit te werken wat de risico's en de voordelen zijn voor de samenleving
16:21
and the rules that scientific teams such as my own
346
956000
3000
en te kijken welke regels wetenschappelijke teams zoals de mijne
16:24
should be using in this area,
347
959000
2000
moeten hanteren in dit vak.
16:26
and we're trying to set good examples as we go forward.
348
961000
3000
We trachten ook een goed voorbeeld te zijn .
16:30
These are complex issues.
349
965000
2000
Dit zijn complexe kwesties.
16:32
Except for the threat of bio-terrorism,
350
967000
2000
Met uitzondering van de dreiging van biologisch terrorisme
16:34
they're very simple issues in terms of,
351
969000
2000
zijn het heel eenvoudige kwesties:
16:36
can we design things to produce clean energy,
352
971000
4000
kunnen we dingen ontwerpen om propere energie te produceren
16:40
perhaps revolutionizing
353
975000
2000
en misschien wel revolutioneren
16:42
what developing countries can do
354
977000
3000
wat ontwikkelingslanden kunnen doen
16:45
and provide through various simple processes.
355
980000
3000
en tot stand brengen met behulp van allerlei eenvoudige processen.
16:48
Thank you very much.
356
983000
2000
Heel erg bedankt.
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