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
TED2007

Paul Rothemund: Playing with DNA that self-assembles

Pol Rotmund (Paul Rothemund) baca čini uz pomoć DNK

Filmed:
471,278 views

Pol Rotmund se bavi pisanjem koda koji diriguje DNK molekulima da naprave oblik zvezde, smeška i mnogo više. Svakako, u pitanju je fazon, ali i pokazatelj samoorganizacije na najmanjoj mogućoj skali -- koja ima ozbiljne implikacije za proizvodnju u budućnosti.
- 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.

00:26
There's an ancientдревни and universalуниверзалан conceptконцепт that wordsречи have powerмоћ,
0
1000
4000
Postoji staro i univerzalno verovanje da reči imaju moć,
00:30
that spellsnapade existпостоје, and that if we could only pronounceизговорити the right wordsречи,
1
5000
4000
da čini postoje i da, ako bismo samo mogli da izgovorimo prave reči,
00:34
then -- whoooshwhooosh -- you know, an avalanchelavina would come
2
9000
2000
tada bi se, znate, odjednom pojavilo čudo
00:36
and wipeобришите out the hobbitsHobiti, right? So this is a very attractiveатрактивно ideaидеја
3
11000
5000
koje bi eliminisalo sve hobite, zar ne? Ovo je veoma privlačna ideja
00:41
because we're very lazylenja, like the sorcerer'ssorcerer's apprenticešegrt,
4
16000
2000
s obzirom da smo veoma lenji,
00:43
or the world'sсветске greatestнајвећи computerрачунар programmerпрограматор.
5
18000
2000
kao učenik čarobnjaka ili najbolji svetski programer.
00:45
And so this ideaидеја has a lot of tractionвуча with us.
6
20000
2000
Ova ideja nas veoma privlači.
00:47
We love the ideaидеја that wordsречи, when pronouncedizgovara se --
7
22000
2000
Sviđa nam se ideja da su izgovorene reči
00:49
they're just little more than pureчист informationинформације,
8
24000
2000
nešto malo više od čiste informacije,
00:51
but they evokeевоке some physicalфизички actionпоступак
9
26000
1000
da one bude određene fizičke akcije
00:53
in the realправи worldсвет that helpsпомаже us do work.
10
28000
1000
u stvarnom svetu koje nam pomažu da uradimo posao.
00:54
And so, of courseкурс, with lots of programmableпрограмабилно computersрачунари
11
29000
3000
Naravno, uz mnogo programiranih računara i
00:57
and robotsроботи around this is an easyлако thing to pictureслика.
12
32000
3000
robota oko nas, to je lako zamisliti.
01:00
So how manyмноги of you know what I'm talkingпричају about?
13
35000
2000
Koliko vas zna o čemu pričam?
01:02
RaisePodignite your right handруку. OK. How manyмноги of you
14
37000
1000
Podignite desnu ruku. OK.
01:03
don't know what I'm talkingпричају about? RaisePodignite your left handруку.
15
38000
3000
A koliko vas ne zna o čemu pričam? Podignite levu ruku.
01:06
So that's great. So that was too easyлако.
16
41000
3000
To je odlično. Ovo je bilo lako.
01:09
You guys have very insecurenesigurna computersрачунари, OK?
17
44000
3000
Vi imate nesigurne računare, u redu?
01:12
So now, the thing is that this is a differentразличит kindкинд of spellcin.
18
47000
5000
Stvar je u tome što je ovo drukčija vrsta magije.
01:17
This is a computerрачунар programпрограм madeмаде of zerosnula and onesоне.
19
52000
1000
Ovo je računarski program napisan nulama i jedinicama.
01:18
It can be pronouncedizgovara se on a computerрачунар. It does something like this.
20
53000
3000
To može biti izgovoreno na računaru. Ovako nešto čini.
01:21
The importantважно thing is we can writeпиши it in a high-levelвисок ниво languageЈезик.
21
56000
2000
Važno je to da možemo da pišemo na visoko-sofisticiranom jeziku.
01:23
A computerрачунар magicianmag can writeпиши this thing.
22
58000
3000
Računarski čarobnjak može napisati ovu stvar.
01:26
It can be compiledкомпилирано into this -- into zerosnula and onesоне --
23
61000
3000
To može biti prevedeno u nule i jedinice
01:29
and pronouncedizgovara se by a computerрачунар.
24
64000
1000
i računar to može izgovoriti.
01:30
And that's what makesчини computersрачунари powerfulмоћан:
25
65000
1000
To je ono što računare čini moćnim:
01:32
these high-levelвисок ниво languagesјезике that can be compiledкомпилирано.
26
67000
2000
prevodi ovih veoma složenih jezika.
01:34
And so, I'm here to tell you, you don't need a computerрачунар
27
69000
3000
Ovde sam da bih vam saopštio da vam nije potreban
01:37
to actuallyзаправо have a spellcin. In factчињеница, what you can do
28
72000
3000
računar kako biste bacali čini. U principu, na molekularnom nivou
01:40
at the molecularмолекуларно levelниво is that if you encodeKodiraj informationинформације --
29
75000
3000
vi možete kodirati informaciju --
01:43
you encodeKodiraj a spellcin or programпрограм as moleculesмолекули --
30
78000
2000
kodirate čin ili program kao molekul --
01:46
then physicsфизика can actuallyзаправо directlyдиректно interprettumačenje that informationинформације
31
81000
3000
a potom, fizika može direktno da prevede tu informaciju i
01:49
and runтрцати a programпрограм. That's what happensсе дешава in proteinsпротеини.
32
84000
2000
pokrene program. To je ono što se dešava sa proteinima.
01:52
When this aminoамино acidкиселина sequenceниз getsдобива pronouncedizgovara se as atomsатоми,
33
87000
2000
Kada se sekvenca amino kiselina pročita u vidu atoma,
01:55
these little lettersслова are stickyлепљива for eachсваки other.
34
90000
2000
ova mala slova se prosto lepe jedno za drugo.
01:57
It collapsesskuplja into a three-dimensionalтродимензионално shapeоблик that turnsокреће се it into
35
92000
3000
Formiraju trodimenzionalni oblik koji se pretvori
02:00
a nanomachinenanomachine that actuallyзаправо cutsрезања DNADNK.
36
95000
2000
u nanomašinu koja, u principu, seče DNK.
02:02
And the interestingзанимљиво thing is that if you changeпромена the sequenceниз,
37
97000
3000
Zanimljivo je to da ako promenite sekvencu,
02:05
you changeпромена the three-dimensionalтродимензионално foldingфолдинг.
38
100000
2000
vi promenite trodimenzionalni oblik.
02:07
You get now a DNADNK staplerheftalica insteadуместо тога. These are the kindкинд of
39
102000
3000
Dobijete umesto toga DNK spajalicu. Ovo su tipovi
02:10
molecularмолекуларно programsпрограме that we want to be ableу могуцности to writeпиши,
40
105000
2000
molekularnih programa koje želimo da napišemo,
02:12
but the problemпроблем is, we don't know the machineмашина languageЈезик of
41
107000
2000
ali je problem u tome što ne poznajemo mašinski jezik
02:14
proteinsпротеини. We don't have a compilerкомпајлер for proteinsпротеини.
42
109000
2000
proteina. Nemamo prevodioca za proteine.
02:17
So I've joinedПридружио a growingрастуће bandбанд of people that try to make
43
112000
2000
Upravo sam se pridružio rastućoj grupi ljudi koja pokušava da
02:19
molecularмолекуларно spellsnapade usingКористећи DNADNK. We use DNADNK because it's cheaperјефтиније.
44
114000
3000
napravi molekularne čini koristeći DNK. Koristimo DNK jer je jeftinija.
02:23
It's easierлакше to handleручку. It's something that we understandРазумем really well.
45
118000
2000
Lakša je za upotrebu. To je nešto što veoma dobro razumemo.
02:25
We understandРазумем it so well, in factчињеница, that we think we can actuallyзаправо writeпиши
46
120000
4000
Razumemo to toliko dobro, da u prinicipu, mislimo da smo u stanju da napišemo
02:29
programmingпрограмирање languagesјезике for DNADNK and have molecularмолекуларно compilersprevodilaca.
47
124000
3000
programski jezik za DNK i imamo molekularne prevodioce.
02:32
So then, we think we can do that. And my first questionпитање doing this --
48
127000
4000
Tako da mislimo da možemo to da uradimo. Jedno od mojih prvih
02:36
or one of my questionsпитања doing this -- was how can you make
49
131000
1000
pitanja je bilo kako se može napraviti
02:38
an arbitraryпроизвољан shapeоблик or patternобразац out of DNADNK? And I decidedодлучио to use
50
133000
3000
proizvoljan oblik ili šablon od DNK? Odlučio sam se da koristim
02:41
a typeтип of DNADNK origamiorigami, where you take a long strandSTRAND of DNADNK
51
136000
3000
nešto kao DNK origami, gde prosto uzmete dug lanac DNK
02:44
and foldфолд it into whateverшта год shapeоблик or patternобразац you mightМожда want.
52
139000
3000
i savijete ga u bilo koji oblik ili šablon koji želite.
02:47
So here'sево a shapeоблик. I actuallyзаправо spentпотрошено about a yearгодине in my home,
53
142000
3000
Ovo je oblik. Proveo sam otprilike oko godinu dana u svojoj kući,
02:50
in my underweardonje rublje, codingкодирање, like LinusLinus [TorvaldsTorvalds], in that pictureслика before.
54
145000
3000
u svom donjem vešu praveći kod, kao kod Linusa Torvaldsa - na slici od malo pre.
02:54
And this programпрограм takes a shapeоблик, spitspljuje out 250 DNADNK sequencessekvence.
55
149000
3000
Ovaj program formira oblik i izbaci 250 DNK sekvenci.
02:57
These shortкратак DNADNK sequencessekvence are what are going to foldфолд the long strandSTRAND
56
152000
3000
Te kratke DNK sekvence će saviti ovaj dugi lanac
03:00
into this shapeоблик that we want to make. So you sendпошаљи an e-mailе-маил
57
155000
3000
u oblik koji mi želimo da ima. Vi samo pošaljete elektronsko pismo
03:03
with these sequencessekvence in it to a companyкомпанија, and what it does --
58
158000
3000
sa ovim sekvencama kompaniji i ono što oni urade --
03:07
the companyкомпанија pronouncesizgovara se them on a DNADNK synthesizersintisajzer.
59
162000
1000
kompanija ubaci sekvence u mašinu za sintezu DNK.
03:09
It's a machineмашина about the sizeвеличине of a photocopierfotokopir. And what happensсе дешава is,
60
164000
3000
To je mašina veličine mašine za fotokopiranje. Potom, oni uzmu
03:12
they take your e-mailе-маил and everyсваки letterписмо in your e-mailе-маил,
61
167000
2000
vaše elektronsko pismo i svako slovo u njemu
03:14
they replaceзаменити with 30-atom-atom clusterкластер -- one for eachсваки letterписмо,
62
169000
3000
zamene grupom od 30 atoma -- jednom za svako slovo,
03:17
A, T, C, and G in DNADNK. They stringниз them up in the right sequenceниз,
63
172000
3000
A, T, C i G u DNK. Nanižu ih u traženoj sekvenci,
03:21
and then they sendпошаљи them back to you viaпреко FedExFedEx.
64
176000
1000
i pošalju vam ih FedEx-om.
03:23
So you get 250 of these in the mailПошта in little tubesцеви.
65
178000
1000
Tako da dobijete 250 kopija toga u malim tubama poštom.
03:25
I mixмик them togetherзаједно, addдодати a little bitмало of saltсо waterвода,
66
180000
3000
Pomešam sve to i dodam malo slane vode,
03:28
and then addдодати this long strandSTRAND I was tellingговорећи you about,
67
183000
2000
a potom ubacim ovaj dug lanac o kojem sam vam pričao,
03:30
that I've stolenукраден from a virusвирус. And then what happensсе дешава is,
68
185000
2000
a koji sam ukrao od virusa. A potom
03:33
you heatтоплота this wholeцела thing up to about boilingкључање. You coolхладан it down
69
188000
3000
podgrejete sve zajedno do tačke ključanja. Ohladite zatim
03:37
to roomсоба temperatureтемпература, and as you do,
70
192000
1000
do sobne temperature i dok to činite
03:38
what happensсе дешава is those shortкратак strandsdlaka, they do the followingследећи thing:
71
193000
2000
ovi mali lanci čine sledeće:
03:41
eachсваки one of them bindspovezuje that long strandSTRAND in one placeместо,
72
196000
3000
svaki od njih se veže za jedno mesto na dugom lancu,
03:44
and then has a secondдруго halfпола that bindspovezuje that long strandSTRAND
73
199000
2000
a drugim krajem se veže za taj isti dugi lanac
03:47
in a distantдалеко placeместо, and bringsдоноси those two partsделови of the long strandSTRAND
74
202000
3000
na udaljenom mestu, tako da prosto približi dva dela dugog lanca
03:50
closeБлизу togetherзаједно so that they stickштап togetherзаједно.
75
205000
2000
i drži ih na okupu.
03:52
And so the netнет effectефекат of all 250 of these strandsdlaka is to foldфолд
76
207000
3000
Zajednički efekat svih tih 250 kratkih lanaca je da saviju
03:55
the long strandSTRAND into the shapeоблик that you're looking for.
77
210000
4000
dugi lanac u oblik koji ste vi želeli.
03:59
It'llTo cu approximatepribližno that shapeоблик. We do this for realправи in the testтест tubeцев.
78
214000
3000
To je otprilike taj oblik. Mi zaista ovo radimo u test-tubicama.
04:02
In eachсваки little dropкап of waterвода you get 50 billionмилијарде of these guys.
79
217000
3000
U svakoj kapljici vode se nalazi oko 50 milijardi ovih delova.
04:05
You can look with a microscopemikroskop. and see them on a surfaceповршина.
80
220000
2000
Ukoliko pogledate to pod mikroskopom uočićete ih na površini.
04:08
And the neatуредан thing is that if you changeпромена the sequenceниз
81
223000
1000
Finoća je u tome da ukoliko promenite sekvencu
04:09
and changeпромена the spellcin, you just changeпромена the sequenceниз of the staplesspajalicama.
82
224000
4000
i promenite čin, vi samo promenite sekvencu spajalice.
04:13
You can make a moleculeмолекула that looksизглед like this, and, you know,
83
228000
3000
Možete napraviti molekul koji izgleda ovako i znate
04:16
he likesсвиђа to hangвиси out with his buddiesdrugari, right.
84
231000
2000
prosto voli da se druži sa drugarima, zar ne?
04:19
And a lot of them are actuallyзаправо prettyприлично good.
85
234000
1000
Mnogi su veoma dobri.
04:21
If you changeпромена the spellcin again, you changeпромена the sequenceниз again.
86
236000
2000
Ukoliko promenite čin, vi ponovo promenite sekvencu.
04:23
You get really niceлеп 130 nanometernanometra trianglestrouglovi. If you do it again,
87
238000
4000
Dobijete veoma lepe trouglove od 130 nanometara. Ukoliko
04:27
you can get arbitraryпроизвољан patternsобрасци. So on a rectanglepravougaonik
88
242000
3000
ponovite to, možete dobiti proizvoljne šablone. Tako da na kvadratu
04:30
you can paintбоје patternsобрасци of NorthSever and SouthJug AmericaAmerika, or the wordsречи, "DNADNK."
89
245000
5000
možete naslikati konture Severne i Južne Amerike ili reči "DNK".
04:35
So that's DNADNK origamiorigami. That's one way. There are manyмноги waysначини
90
250000
4000
To je DNK origami. To je jedan način. Postoji mnogo načina da
04:39
of castingkasting molecularмолекуларно spellsnapade usingКористећи DNADNK.
91
254000
3000
bacite molekularne čini koristeći DNK.
04:42
What we really want to do in the endкрај is learnучи how to programпрограм
92
257000
3000
Naš krajnji cilj je da naučimo kako da napravimo programe
04:45
self-assemblyсамо-монтажа so that we can buildизградити anything, right?
93
260000
3000
koji mogu da naprave bilo šta, u redu?
04:48
We want to be ableу могуцности to buildизградити technologicalтехнолошки artifactsartefakti
94
263000
2000
Želimo da napravimo tehnološke izume koji bi
04:50
that are maybe good for the worldсвет. We want to learnучи
95
265000
2000
možda bili dobri za svet. Hoćemo da naučimo kako da
04:52
how to buildизградити biologicalбиолошки artifactsartefakti, like people and whalesкитови and treesдрвеће.
96
267000
4000
napravimo biološke artefakte, kao što su ljudi ili kitovi ili drveće.
04:57
And if it's the caseслучај that we can reachдостигнути that levelниво of complexityсложеност,
97
272000
2000
Ukoliko postoji mogućnost da mi dosegnemo taj nivo kompleksnosti,
04:59
if our abilityспособност to programпрограм moleculesмолекули getsдобива to be that good,
98
274000
3000
ukoliko naša sposobnost da programiramo molekule postane toliko dobra,
05:03
then that will trulyзаиста be magicмагија. Thank you very much.
99
278000
3000
to će zaista biti prava magija. Hvala vam mnogo.
05:06
(ApplauseAplauz)
100
281000
1000
(Aplauz)
Translated by Jelena Nedjic
Reviewed by Ana Zivanovic-Nenadovic

▲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