TEDGlobal 2005
Craig Venter: Sampling the ocean's DNA
Крег Вентер (Craig Venter): Узорковање ДНК океана
Filmed:
Readability: 5.3
635,285 views
Крејг Вентер, један од зачетника геномике, узима предах у својој херојској експедицији око света и прича о милионима гена које је његов тим до сада открио током истраживања биолошке разноликости океана.
Craig Venter - Biologist, genetics pioneer
In 2001, Craig Venter made headlines for sequencing the human genome. In 2003, he started mapping the ocean's biodiversity. And now he's created the first synthetic lifeforms -- microorganisms that can produce alternative fuels. Full bio
In 2001, Craig Venter made headlines for sequencing the human genome. In 2003, he started mapping the ocean's biodiversity. And now he's created the first synthetic lifeforms -- microorganisms that can produce alternative fuels. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:25
At the break, I was asked by several people
0
0
2000
Неколико људи ме је питало током паузе
00:27
about my comments about the aging debate.
1
2000
3000
шта мислим о расправи о старењу.
00:30
And this will be my only comment on it.
2
5000
2000
Имам само једно да кажем.
00:32
And that is, I understand
3
7000
2000
А то је да ми је сасвим разумљиво
да оптимисти живе
знатно дуже од песимиста.
знатно дуже од песимиста.
00:34
that optimists greatly outlive pessimists.
4
9000
2000
00:36
(Laughter)
5
11000
4000
(Смех)
00:41
What I'm going to tell you about in my 18 minutes is
6
16000
3000
Оно што вам желим испричати
током својих 18 минута јесте,
током својих 18 минута јесте,
00:44
how we're about to switch from reading the genetic code
7
19000
4000
да полако прелазимо
са читања генетског кода
са читања генетског кода
00:48
to the first stages of beginning
8
23000
2000
на прве етапе започињања
00:50
to write the code ourselves.
9
25000
2000
његовог самосталног исписивања.
00:53
It's only 10 years ago this month
10
28000
2000
Управо је овог месеца само 10 година
00:55
when we published the first sequence
11
30000
2000
како смо објавили прву секвенцу
00:57
of a free-living organism,
12
32000
2000
једног слободноживећег организма,
00:59
that of haemophilus influenzae.
13
34000
2000
конкретно Haemophylus-а influenzae.
01:01
That took a genome project
14
36000
2000
При томе је потребно време
за извођење геномског пројекта
за извођење геномског пројекта
01:03
from 13 years down to four months.
15
38000
3000
смањено са 13 година на четири месеца.
01:07
We can now do that same genome project
16
42000
2000
Исти геномски пројекат је данас изводљив
01:09
in the order of
17
44000
2000
за отприлике
01:11
two to eight hours.
18
46000
2000
два до осам часова.
01:13
So in the last decade, a large number of genomes have been added:
19
48000
3000
Дакле, током последње декаде,
велики број генома је очитан:
велики број генома је очитан:
01:16
most human pathogens,
20
51000
3000
већина патогена људи,
01:19
a couple of plants,
21
54000
2000
неколико биљака,
01:21
several insects and several mammals,
22
56000
3000
одређени број инсеката и сисара,
01:24
including the human genome.
23
59000
3000
укључујући и геном човека.
01:27
Genomics at this stage of the thinking
24
62000
3000
Према схватањима геномике
01:30
from a little over 10 years ago
25
65000
2000
од пре незнатно више од 10 година,
сматрало се да ћемо
до краја ове године можда имати
до краја ове године можда имати
01:32
was, by the end of this year, we might have
26
67000
2000
01:34
between three and five genomes sequenced;
27
69000
3000
три до пет секвенцираних генома;
01:37
it's on the order of several hundred.
28
72000
3000
а данас је познато неколико стотина.
01:40
We just got a grant from the Gordon and Betty Moore Foundation
29
75000
3000
Управо нам је Фондација Гордона и Бети Мур
доделила средства за секвенцирање
доделила средства за секвенцирање
01:43
to sequence 130 genomes this year,
30
78000
3000
130 генома током ове године
01:46
as a side project from environmental organisms.
31
81000
4000
из микроорганизама из животне средине
у оквиру споредног пројекта.
у оквиру споредног пројекта.
01:50
So the rate of reading the genetic code has changed.
32
85000
3000
Значи, брзина очитавања
генетског кода се променила.
генетског кода се променила.
01:54
But as we look, what's out there,
33
89000
2000
Мада, гледајући шта је још тамо напољу,
01:56
we've barely scratched the surface
34
91000
2000
видимо да смо само једва огребали површину
01:58
on what is available on this planet.
35
93000
4000
онога што постоји на овој планети.
02:02
Most people don't realize it, because they're invisible,
36
97000
3000
Како су невидљиви, већина људи и не схвата
02:05
but microbes make up about a half of the Earth's biomass,
37
100000
4000
да микроорганизми представљају
половину биомасе Земљине кугле,
половину биомасе Земљине кугле,
02:09
whereas all animals only make up about
38
104000
3000
док све животиње скупа покривају
само око хиљадити део укупне биомасе.
02:12
one one-thousandth of all the biomass.
39
107000
2000
02:14
And maybe it's something that people in Oxford don't do very often,
40
109000
3000
Штавише, мада људи у Оксфорду
то вероватно ређе раде,
то вероватно ређе раде,
02:17
but if you ever make it to the sea,
41
112000
2000
доспете ли до мора,
02:19
and you swallow a mouthful of seawater,
42
114000
3000
и прогутате ли гутљај морске воде,
02:22
keep in mind that each milliliter
43
117000
2000
имајте на уму да сваки њен милилитар
02:24
has about a million bacteria
44
119000
2000
садржи око милион бактерија
02:26
and on the order of 10 million viruses.
45
121000
3000
и приближно 10 милиона вируса.
02:29
Less than 5,000 microbial species
46
124000
3000
До пре две године је било описано
02:32
have been characterized as of two years ago,
47
127000
2000
мање од 5000 врста микроорганизама,
02:34
and so we decided to do something about it.
48
129000
2000
те смо одлучили да урадимо
нешто по том питању.
нешто по том питању.
02:36
And we started the Sorcerer II Expedition,
49
131000
3000
Покренули смо експедицију Чаробњак II
при чему смо, слично другим великим
океанографским експедицијама,
океанографским експедицијама,
02:39
where we were, as with great oceanographic expeditions,
50
134000
3000
02:42
trying to sample the ocean every 200 miles.
51
137000
3000
покушавали да узимамо узорке из океана
на сваких 320 километара.
на сваких 320 километара.
02:47
We started in Bermuda for our test project,
52
142000
2000
Тест пројекат смо започели у Бермудима,
02:49
then moved up to Halifax,
53
144000
2000
затим смо се упутили у Халифакс,
02:51
working down the U.S. East Coast,
54
146000
2000
те доле низ источне обале САД,
02:53
the Caribbean Sea, the Panama Canal,
55
148000
3000
Карипско море, Панамски канал,
до Галапагоса, па кроз Тихи океан,
02:58
through to the Galapagos, then across the Pacific,
56
153000
2000
03:00
and we're in the process now of working our way
57
155000
2000
а тренутно прелазимо
03:02
across the Indian Ocean.
58
157000
2000
кроз Индијски океан.
03:04
It's very tough duty; we're doing this on a sailing vessel,
59
159000
3000
Ово је веома тежак задатак;
све то обављамо на једрилици,
све то обављамо на једрилици,
03:07
in part to help excite young people
60
162000
2000
делом да би анимирали младе
03:09
about going into science.
61
164000
3000
да се баве науком.
03:12
The experiments are incredibly simple.
62
167000
2000
Експерименти су невероватно једноставни.
03:14
We just take seawater and we filter it,
63
169000
3000
Узмемо морску воду и процедимо је,
03:17
and we collect different size organisms on different filters,
64
172000
4000
па сакупљамо организме различите величине
на засебним филтерима,
на засебним филтерима,
03:21
and then take their DNA back to our lab in Rockville,
65
176000
3000
затим њихов ДНК враћамо
у своју лабораторију у Роквилу,
у своју лабораторију у Роквилу,
03:24
where we can sequence a hundred million letters
66
179000
3000
где смо у могућности
да секвенцирамо сто милиона слова
да секвенцирамо сто милиона слова
генетског кода свака 24 часа.
03:27
of the genetic code every 24 hours.
67
182000
2000
03:29
And with doing this,
68
184000
2000
Радећи то,
дошли смо до запањајућих открића.
03:31
we've made some amazing discoveries.
69
186000
2000
03:33
For example, it was thought that the visual pigments
70
188000
2000
На пример, за видне пигменте,
03:35
that are in our eyes -- there was only one or two organisms
71
190000
2000
који се налазе у нашем оку, мислило се
03:38
in the environment that had these same pigments.
72
193000
4000
да их носи само неколико
организама у животној средини.
организама у животној средини.
03:42
It turns out, almost every species
73
197000
2000
Испоставило се да скоро све врсте
03:44
in the upper parts of the ocean
74
199000
2000
које настањују горњи део океана
03:46
in warm parts of the world
75
201000
2000
у топлим крајевима света
поседују те исте фоторецепторе
03:48
have these same photoreceptors,
76
203000
2000
03:50
and use sunlight as the source of their energy
77
205000
3000
и користе сунчеву светлост
као извор енергије
као извор енергије
03:53
and communication.
78
208000
2000
и комуникације.
03:55
From one site, from one barrel of seawater,
79
210000
3000
Са једног места, из количине
морске воде од једног бурета,
морске воде од једног бурета,
03:58
we discovered 1.3 million new genes
80
213000
3000
открили смо 1,3 милиона нових гена
04:01
and as many as 50,000 new species.
81
216000
4000
и најмање 50 000 нових врста.
04:05
We've extended this to the air
82
220000
2000
Све ово смо проширили и на ваздух,
04:07
now with a grant from the Sloan Foundation.
83
222000
3000
овај пут уз финансијску подршку
Фондације Слоун.
Фондације Слоун.
04:10
We're measuring how many viruses and bacteria
84
225000
2000
Меримо колико вируса и бактерија
04:12
all of us are breathing in and out every day,
85
227000
3000
сви ми свакодневно удишемо и издишемо,
04:15
particularly on airplanes
86
230000
2000
посебно на авионима
04:17
or closed auditoriums.
87
232000
2000
и затвореним предаваоницама.
04:19
(Laughter)
88
234000
3000
(Смех)
04:22
We filter through some simple apparatuses;
89
237000
2000
Филтрирањем помоћу простих уређаја
04:24
we collect on the order of a billion microbes from just a day
90
239000
3000
сакупљамо око милијарду микроба
само за један дан
само за један дан
04:27
filtering on top of a building in New York City.
91
242000
4000
радећи на врху једне зграде у Њујорку.
Тренутно је у току
04:31
And we're in the process of sequencing all that
92
246000
2000
секвенцирање свега тога.
04:33
at the present time.
93
248000
2000
04:35
Just on the data collection side,
94
250000
2000
Из аспекта сакупљања података,
04:37
just where we are through the Galapagos,
95
252000
3000
како прелазимо кроз Галапагос,
налазимо да на скоро сваких 320 километара
04:40
we're finding that almost every 200 miles,
96
255000
2000
04:42
we see tremendous diversity
97
257000
2000
постоји огромна разноликост
04:44
in the samples in the ocean.
98
259000
2000
у узорцима из океана.
04:47
Some of these make logical sense,
99
262000
2000
За неке појаве постоји
логично објашњење у смислу
логично објашњење у смислу
04:49
in terms of different temperature gradients.
100
264000
3000
различитих температурних градијената.
04:52
So this is a satellite photograph
101
267000
2000
Овај сателитски снимак
04:54
based on temperatures -- red being warm,
102
269000
2000
показује температуре - црвено је топло,
04:56
blue being cold --
103
271000
3000
плаво је хладно -
и открили смо енормне разлике
04:59
and we found there's a tremendous difference between
104
274000
3000
између узорака топлих и хладних вода
05:02
the warm water samples and the cold water samples,
105
277000
2000
05:04
in terms of abundant species.
106
279000
3000
у погледу обиља врста.
05:07
The other thing that surprised us quite a bit
107
282000
2000
Следећа ствар,
која нас је прилично изненадила,
која нас је прилично изненадила,
05:09
is these photoreceptors detect different wavelengths of light,
108
284000
4000
је да ови фоторецептори детектују
светлост различите таласне дужине,
светлост различите таласне дужине,
05:13
and we can predict that based on their amino acid sequence.
109
288000
4000
и да то може да се предвиди
на основу њихове аминокиселинске секвенце.
на основу њихове аминокиселинске секвенце.
05:17
And these vary tremendously from region to region.
110
292000
3000
Ово показује страховиту променљивост
од региона до региона
од региона до региона
05:20
Maybe not surprisingly,
111
295000
2000
Можда и није изненађујуће,
05:22
in the deep ocean, where it's mostly blue,
112
297000
2000
да у дубини океана, где је углавном плаво,
05:24
the photoreceptors tend to see blue light.
113
299000
4000
фоторецептори претежно виде
плаву светлост.
плаву светлост.
05:28
When there's a lot of chlorophyll around,
114
303000
2000
Кад је присутно пуно хлорофила у окружењу,
05:30
they see a lot of green light.
115
305000
2000
они детектују зелену светлост.
05:32
But they vary even more,
116
307000
2000
Њихова променљивост је, пак, још већа,
05:34
possibly moving towards infrared and ultraviolet
117
309000
3000
са могућношћу померања према
инфрацрвеном или ултраљубичастом
инфрацрвеном или ултраљубичастом
05:37
in the extremes.
118
312000
2000
у екстремним случајевима.
05:40
Just to try and get an assessment
119
315000
2000
Чисто да покушамо проценити
05:42
of what our gene repertoire was,
120
317000
2000
своjу колекцију гена,
сакупили смо све податке -
05:44
we assembled all the data --
121
319000
2000
05:46
including all of ours thus far from the expedition,
122
321000
3000
укључујући и оне добијене
у досадашњем току експедиције,
у досадашњем току експедиције,
што представља више од половине
података о генима на планети,
података о генима на планети,
05:49
which represents more than half of all the gene data on the planet --
123
324000
3000
05:52
and it totaled around 29 million genes.
124
327000
4000
те смо укупно дошли
до око 29 милиона гена.
до око 29 милиона гена.
05:56
And we tried to put these into gene families
125
331000
2000
Пробали смо све то сврстати
у генске фамилије,
у генске фамилије,
05:58
to see what these discoveries are:
126
333000
2000
да би видели шта значе ова открића:
06:00
Are we just discovering new members of known families,
127
335000
3000
јесмо ли нашли нове чланове
познатих фамилија,
познатих фамилија,
или смо открили нове фамилије.
06:03
or are we discovering new families?
128
338000
2000
06:05
And it turns out we have about 50,000
129
340000
2000
Испоставило се да имамо
око 50 000 главних генских фамилија,
06:07
major gene families,
130
342000
3000
али узимањем сваког новог узорка
из животне средине,
из животне средине,
06:10
but every new sample we take in the environment
131
345000
3000
06:13
adds in a linear fashion to these new families.
132
348000
3000
број ових фамилија се линеарно повећава.
06:16
So we're at the earliest stages of discovery
133
351000
2000
Дакле, налазимо се у почетним фазама
06:18
about basic genes,
134
353000
3000
открића о основним генима,
06:21
components and life on this planet.
135
356000
3000
компонентама и животу на овој планети.
06:25
When we look at the so-called evolutionary tree,
136
360000
3000
Када посматрамо тзв. еволуционо стабло,
06:28
we're up on the upper right-hand corner with the animals.
137
363000
4000
налазимо се у горњем десном углу
заједно са животињама.
заједно са животињама.
06:32
Of those roughly 29 million genes,
138
367000
4000
Од тог броја од грубо 29 милиона гена
06:36
we only have around 24,000
139
371000
2000
располажемо са само око 24 000
06:38
in our genome.
140
373000
2000
у свом геному.
06:40
And if you take all animals together,
141
375000
2000
Упоређујући све животиње,
06:42
we probably share less than 30,000
142
377000
3000
делимо можда мање од 30 000,
06:45
and probably maybe a dozen
143
380000
3000
те можда десетак
06:48
or more thousand different gene families.
144
383000
3000
или мало више хиљада
различитих генских фамилија.
различитих генских фамилија.
06:52
I view that these genes are now
145
387000
2000
Према мом мишљењу, ови гени сад већ нису
06:54
not only the design components of evolution.
146
389000
3000
само градивне компоненте еволуције.
06:57
And we think in a gene-centric view --
147
392000
2000
Размишљамо генoцентично -
06:59
maybe going back to Richard Dawkins' ideas --
148
394000
3000
можда полазећи од идеја Ричарда Докинса -
07:02
than in a genome-centric view,
149
397000
2000
а не геномоцентрично,
07:04
which are different constructs of these gene components.
150
399000
4000
што представља различите конструкције
ових генских компоненти.
ових генских компоненти.
07:09
Synthetic DNA, the ability to synthesize DNA,
151
404000
3000
Синтетичка ДНК,
способност да се синтетише ДНК,
способност да се синтетише ДНК,
07:12
has changed at sort of the same pace
152
407000
2000
мењала се сличним корацима
07:14
that DNA sequencing has
153
409000
2000
као и секвенцирање ДНК
07:16
over the last decade or two,
154
411000
2000
током последње две деценије,
07:18
and is getting very rapid and very cheap.
155
413000
3000
и постала је веома брза и јефтина.
07:21
Our first thought about synthetic genomics came
156
416000
2000
Прва замисао о синтетичком геному
07:23
when we sequenced the second genome back in 1995,
157
418000
4000
наишла је кад смо секвенцирали
други геном далеке 1995. године
други геном далеке 1995. године
07:27
and that from mycoplasma genitalium.
158
422000
2000
из Mycoplasma genitalium.
07:29
And we have really nice T-shirts that say,
159
424000
3000
Носили смо заиста лепе мајице тај дан,
07:32
you know, "I heart my genitalium."
160
427000
2000
са натписом „Волим свој гениталијум“.
07:34
This is actually just a microorganism.
161
429000
3000
То је у ствари један микроорганизам.
Али поседује око 500 гена.
07:38
But it has roughly 500 genes.
162
433000
4000
07:42
Haemophilus had 1,800 genes.
163
437000
2000
Haemophilus је имао 1 800 гена.
07:44
And we simply asked the question,
164
439000
2000
Просто смо се запитали,
ако једној врсти треба 800, а другој 500,
07:46
if one species needs 800, another 500,
165
441000
2000
07:48
is there a smaller set of genes
166
443000
2000
постоји ли нека мања гарнитура гена
07:50
that might comprise a minimal operating system?
167
445000
4000
која би обухватила
минимални оперативни систем?
минимални оперативни систем?
07:54
So we started doing transposon mutagenesis.
168
449000
3000
Тако смо кренули
са транспозон мутагенезом.
са транспозон мутагенезом.
07:57
Transposons are just small pieces of DNA
169
452000
3000
Транспозони су мали делови ДНК
који се насумице уграђују у генетски код.
08:00
that randomly insert in the genetic code.
170
455000
2000
08:02
And if they insert in the middle of the gene, they disrupt its function.
171
457000
3000
Ако се то деси усред неког гена,
то спречава његову функцију.
то спречава његову функцију.
08:06
So we made a map of all the genes
172
461000
2000
Тако смо сачинили мапу свих генa
08:08
that could take transposon insertions
173
463000
2000
који су подносили уграђивање транспозона
08:10
and we called those "non-essential genes."
174
465000
2000
и назвали их „неесенцијалним генима“.
08:13
But it turns out the environment is very critical for this,
175
468000
3000
Ипак, видело се да је при томе
окружење веома битан фактор,
окружење веома битан фактор,
08:16
and you can only
176
471000
2000
и могуће је одредити
08:18
define an essential or non-essential gene
177
473000
3000
да ли је један ген есенцијалан или не
управо само на основу тога
шта је у његовом окружењу.
шта је у његовом окружењу.
08:21
based on exactly what's in the environment.
178
476000
3000
08:25
We also tried to take a more directly intellectual approach
179
480000
2000
Покушавали смо применити
и директнији интелектуални приступ
и директнији интелектуални приступ
08:27
with the genomes of 13 related organisms,
180
482000
5000
за упоређивање генома
13 сродних организама
13 сродних организама
08:32
and we tried to compare all of those, to see what they had in common.
181
487000
3000
да бисмо видели шта је у њима заједничко.
Добили смо ове кругове који се преклапају,
08:36
And we got these overlapping circles. And we found only 173 genes
182
491000
4000
а нашли смо само 173 гена
заједничка за свих 13 организама.
заједничка за свих 13 организама.
08:40
common to all 13 organisms.
183
495000
3000
08:43
The pool expanded a little bit if we ignored
184
498000
2000
Број се мало повећао кад смо искључили
08:45
one intracellular parasite;
185
500000
2000
једног интрацелуларног паразита;
08:47
it expanded even more
186
502000
2000
те се још више повећао
08:49
when we looked at core sets of genes
187
504000
2000
кад смо испитали суштински сет гена
од око 310.
08:51
of around 310 or so.
188
506000
2000
08:53
So we think that we can expand
189
508000
2000
Сматрамо да можемо проширити
08:55
or contract genomes, depending on your point of view here,
190
510000
3000
или сажети геноме, зависно од становишта,
08:58
to maybe 300 to 400 genes
191
513000
3000
на можда 300-400 гена
09:01
from the minimal of 500.
192
516000
2000
са минималних 500.
09:03
The only way to prove these ideas
193
518000
3000
Једина могућност да докажемо ову замисао
09:06
was to construct an artificial chromosome with those genes in them,
194
521000
3000
била је да се створи вештачки хромозом
који садржи све те гене,
који садржи све те гене,
09:09
and we had to do this in a cassette-based fashion.
195
524000
3000
а морали смо то направити
према касетном моделу.
према касетном моделу.
09:12
We found that synthesizing accurate DNA
196
527000
2000
Увидели смо да је прецизна синтеза ДНК
09:14
in large pieces was extremely difficult.
197
529000
3000
у велике комаде крајње сложен задатак.
09:17
Ham Smith and Clyde Hutchison, my colleagues on this,
198
532000
3000
Хем Смит и Клајд Хачисон,
моје колеге при раду,
моје колеге при раду,
развили су једну интересантну нову методу
09:20
developed an exciting new method
199
535000
2000
која нам је омогућила синтезу вируса
са 5 000 базних парова
са 5 000 базних парова
09:22
that allowed us to synthesize a 5,000-base pair virus
200
537000
3000
09:25
in only a two-week period
201
540000
2000
за само две недеље,
09:27
that was 100 percent accurate,
202
542000
3000
што је било 100% тачно
из аспекта секвенце и биолошких особина.
09:30
in terms of its sequence and its biology.
203
545000
2000
Био је то веома узбудљив експеримент -
кад смо само узели комад синтетичке ДНК,
кад смо само узели комад синтетичке ДНК,
09:33
It was a quite exciting experiment -- when we just took the synthetic piece of DNA,
204
548000
4000
09:37
injected it in the bacteria and all of a sudden,
205
552000
2000
убризгали је у бактерију,
09:39
that DNA started driving the production of the virus particles
206
554000
5000
и одједном је та ДНК покренула
производњу вирусних честица
производњу вирусних честица
09:44
that turned around and then killed the bacteria.
207
559000
3000
које су, затим, убијали бактерије.
То није био први вештачки вирус --
09:47
This was not the first synthetic virus --
208
562000
2000
09:49
a polio virus had been made a year before --
209
564000
3000
полиовирус је направљен
годину дана пре тога -
годину дана пре тога -
09:53
but it was only one ten-thousandth as active
210
568000
2000
али је био 10 000 пута мање активан,
09:55
and it took three years to do.
211
570000
3000
а синтеза је трајала 3 године
Ово је цртеж структуре Фи Икс-174.
09:58
This is a cartoon of the structure of phi X 174.
212
573000
4000
10:02
This is a case where the software now builds its own hardware,
213
577000
4000
То је случај када софтвер
гради себи хардвер,
гради себи хардвер,
10:06
and that's the notions that we have with biology.
214
581000
4000
и то су појмови које имамо из биологије.
10:10
People immediately jump to concerns about biological warfare,
215
585000
4000
Људи се одмах брину
због ратовања биолошким оружјем,
због ратовања биолошким оружјем,
10:14
and I had recent testimony before a Senate committee,
216
589000
4000
ја сам и недавно био на саслушању
испред одбора Сенатa
испред одбора Сенатa
10:18
and a special committee the U.S. government has set up
217
593000
2000
и формиран је специјални одбор владе САД
10:20
to review this area.
218
595000
2000
да размотри ову област.
10:22
And I think it's important to keep reality in mind,
219
597000
3000
Мислим да је битно имати у виду реалност,
10:25
versus what happens with people's imaginations.
220
600000
4000
у односу на то што се дешава
у фантазији људи.
у фантазији људи.
У суштини, може да се направи геном
10:29
Basically, any virus that's been sequenced today --
221
604000
3000
10:32
that genome can be made.
222
607000
2000
било ког секвенцираног вируса.
10:34
And people immediately freak out about things about Ebola or smallpox,
223
609000
4000
Људи одмах полуде због помисли
на еболу или велике богиње,
на еболу или велике богиње,
10:38
but the DNA from this organism is not infective.
224
613000
4000
мада ДНК ових организама није инфективна.
10:42
So even if somebody made the smallpox genome,
225
617000
3000
Значи, и да неко направи
геном вируса великих богиња,
геном вируса великих богиња,
10:45
that DNA itself would not cause infections.
226
620000
3000
та ДНК сама по себи
не би изазвала инфекције.
не би изазвала инфекције.
10:49
The real concern that security departments have
227
624000
3000
Органи државне безбедности се заиста брину
10:52
is designer viruses.
228
627000
2000
због дизајнираних вируса.
10:54
And there's only two countries, the U.S. and the former Soviet Union,
229
629000
4000
А постоје само две земље,
САД и бивши Совјетски Савез
САД и бивши Совјетски Савез
10:58
that had major efforts
230
633000
2000
које су улагале велики труд
да би покушали створити
биолошке агенсе за војне сврхе.
биолошке агенсе за војне сврхе.
11:00
on trying to create biological warfare agents.
231
635000
3000
Ако су ова истраживања заиста прекинута,
11:03
If that research is truly discontinued,
232
638000
3000
требало би да буде веома мало активности
11:06
there should be very little activity
233
641000
2000
11:08
on the know-how to make designer viruses in the future.
234
643000
4000
у погледу сазнања о стварању
дизајнираних вируса у будућности.
дизајнираних вируса у будућности.
Мислим да ће једноћелијски организми
бити могући за две године.
бити могући за две године.
11:12
I think single-cell organisms are possible within two years.
235
647000
4000
11:16
And possibly eukaryotic cells,
236
651000
3000
А еукариотске ћелије,
11:19
those that we have,
237
654000
2000
које и ми поседујемо,
11:21
are possible within a decade.
238
656000
2000
су можда могуће за десет година.
Значи, ми тренутно правимо
неколико десетина различитих конструкција
неколико десетина различитих конструкција
11:24
So we're now making several dozen different constructs,
239
659000
4000
11:28
because we can vary the cassettes and the genes
240
663000
3000
јер смо у могућности
да мењамо касете и гене
да мењамо касете и гене
11:31
that go into this artificial chromosome.
241
666000
2000
који улазе у овај вештачки хромозом.
11:33
The key is, how do you put all of the others?
242
668000
2000
Кључно питање је
како додати све остало?
како додати све остало?
11:35
We start with these fragments,
243
670000
2000
Крећемо са овим фрагментима,
11:37
and then we have a homologous recombination system
244
672000
3000
па добијамо један
хомологни рекомбинациони систем,
хомологни рекомбинациони систем,
11:40
that reassembles those into a chromosome.
245
675000
4000
који их послаже у хромозом.
11:44
This is derived from an organism, deinococcus radiodurans,
246
679000
3000
То потиче из једног микроорганизма,
Deinococcus radiodurans,
Deinococcus radiodurans,
11:47
that can take three million rads of radiation and not be killed.
247
682000
5000
који може да преживи
радијацију од 3 милиона рада.
радијацију од 3 милиона рада.
Он поново слаже свој геном
после сваког излагања таквом зрачењу
после сваког излагања таквом зрачењу
11:53
It reassembles its genome after this radiation burst
248
688000
4000
за око 12 до 24 часова,
11:57
in about 12 to 24 hours,
249
692000
2000
11:59
after its chromosomes are literally blown apart.
250
694000
3000
након што су му хромозоми
били буквално разнети.
били буквално разнети.
12:02
This organism is ubiquitous on the planet,
251
697000
2000
Овај организам је свеприсутан на планети,
12:04
and exists perhaps now
252
699000
2000
а сад већ можда постоји и у свемиру,
12:06
in outer space due to all our travel there.
253
701000
3000
захваљујући свим нашим путовањима тамо.
12:10
This is a glass beaker after
254
705000
2000
Ово је стаклена чаша
након зрачења од око пола милиона рада.
12:12
about half a million rads of radiation.
255
707000
2000
12:14
The glass started to burn and crack,
256
709000
2000
Стакло је почело да гори и пуца,
12:16
while the microbes sitting in the bottom
257
711000
2000
док су микроби који су се налазили на дну
12:18
just got happier and happier.
258
713000
2000
све више уживали.
12:20
Here's an actual picture of what happens:
259
715000
2000
Ево слике онога шта се заправо дешава:
12:22
the top of this shows the genome
260
717000
2000
горњи део показује геном
након озрачења са 1,7 милиона рада.
12:24
after 1.7 million rads of radiation.
261
719000
3000
12:27
The chromosome is literally blown apart.
262
722000
2000
Хромозом је буквално експлодирао.
12:29
And here's that same DNA automatically reassembled
263
724000
4000
А ово је та иста ДНК
изнова аутоматски састављена
изнова аутоматски састављена
12:33
24 hours later.
264
728000
2000
24 часа касније.
12:35
It's truly stunning that these organisms can do that,
265
730000
3000
Заиста је задивљујуће
да ови организми могу то да ураде,
да ови организми могу то да ураде,
а вероватно постоје хиљаде,
12:38
and we probably have thousands,
266
733000
2000
12:40
if not tens of thousands, of different species
267
735000
2000
ако не десетине хиљада различитих врста
12:42
on this planet that are capable of doing that.
268
737000
3000
на овој планети које су способне за то.
12:45
After these genomes are synthesized,
269
740000
2000
Након што су синтетизовани геноми,
12:47
the first step is just transplanting them
270
742000
2000
први корак је њихово премештање
12:49
into a cell without a genome.
271
744000
4000
у ћелију без генома.
12:53
So we think synthetic cells are going to have tremendous potential,
272
748000
4000
Према томе, мислимо да синтетичне ћелије
ће представљати огроман потенцијал,
ће представљати огроман потенцијал,
12:57
not only for understanding the basis of biology
273
752000
3000
не само у разумевању основе биологије,
13:00
but for hopefully environmental and society issues.
274
755000
3000
већ, надамо се, и у питањима
заштите животне средине и друштва.
заштите животне средине и друштва.
13:03
For example, from the third organism we sequenced,
275
758000
3000
На пример, трећи организам
који смо секвенцирали,
који смо секвенцирали,
13:06
Methanococcus jannaschii -- it lives in boiling water temperatures;
276
761000
4000
Methanococcus jannaschii -
живи на температури кључале воде;
живи на температури кључале воде;
13:10
its energy source is hydrogen
277
765000
2000
извор енергије му је водоник,
13:12
and all its carbon comes from CO2 it captures back from the environment.
278
767000
5000
а целокупан садржај угљеника
потиче из CO2 везаног из околине.
потиче из CO2 везаног из околине.
13:17
So we know lots of different pathways,
279
772000
2000
Познато нам је много разлучитих начина,
13:19
thousands of different organisms now
280
774000
3000
хиљаде различитих организама
13:22
that live off of CO2,
281
777000
2000
који живе на CO2,
13:24
and can capture that back.
282
779000
2000
и могу да га везују.
13:26
So instead of using carbon from oil
283
781000
3000
Уместо употребе угљеника из нафте
13:29
for synthetic processes,
284
784000
2000
за потребе синтезе,
13:31
we have the chance of using carbon
285
786000
3000
имамо могућност да везујемо и користимо
13:34
and capturing it back from the atmosphere,
286
789000
3000
угљеник из атмосфере,
13:37
converting that into biopolymers
287
792000
2000
претварајући га у биополимере
13:39
or other products.
288
794000
2000
и друге производе.
13:41
We have one organism that lives off of carbon monoxide,
289
796000
3000
Имамо једног организма,
који живи на угљен моноксиду,
који живи на угљен моноксиду,
13:44
and we use as a reducing power
290
799000
2000
те користимо његову редукујућу моћ
13:46
to split water to produce hydrogen and oxygen.
291
801000
4000
да цепамо воду на водоник и кисеоник.
13:50
Also, there's numerous pathways
292
805000
2000
Такође, постоје бројни начини
13:52
that can be engineered metabolizing methane.
293
807000
4000
да се развије технологија
прераде метана помоћу метаболизма.
прераде метана помоћу метаболизма.
13:56
And DuPont has a major program with Statoil in Norway
294
811000
4000
DuPont заједно са Statoil-ом из Норвешке
изводи један већи програм
изводи један већи програм
14:00
to capture and convert the methane
295
815000
2000
да метан пореклом са гасних поља
14:02
from the gas fields there into useful products.
296
817000
4000
везују и прерађују у корисне производе.
14:06
Within a short while, I think there's going to be a new field
297
821000
2000
Развиће се за кратко време нова област
14:08
called "Combinatorial Genomics,"
298
823000
2000
звана Комбинаторијска геномика,
14:10
because with these new synthesis capabilities,
299
825000
3000
јер са овим новим могућностима синтезе,
14:13
these vast gene array repertoires
300
828000
3000
са огромним репертоарима сетова гена
14:16
and the homologous recombination,
301
831000
2000
и са хомологном рекомбинацијом,
14:18
we think we can design a robot to make
302
833000
2000
мислимо да ћемо моћи да направимо робота
14:20
maybe a million different chromosomes a day.
303
835000
3000
који би направио милион
различитих хромозома дневно.
различитих хромозома дневно.
14:24
And therefore, as with all biology,
304
839000
2000
Ппрема томе, како то бива у биологији,
14:26
you get selection through screening,
305
841000
3000
одабирањем долазимо до селекције,
14:29
whether you're screening for hydrogen production,
306
844000
2000
било да се тражи производња водоника,
14:31
or chemical production, or just viability.
307
846000
3000
производња хемикалија,
или чисто одрживост.
или чисто одрживост.
14:34
To understand the role of these genes
308
849000
2000
Могућност разумевања функције ових гена
14:36
is going to be well within reach.
309
851000
2000
ће бити обезбеђена.
14:38
We're trying to modify photosynthesis
310
853000
3000
Покушавамо да изменимо фотосинтезу
14:41
to produce hydrogen directly from sunlight.
311
856000
3000
тако да производимо водоник
помоћу енергије сунчеве светлости
помоћу енергије сунчеве светлости
14:44
Photosynthesis is modulated by oxygen,
312
859000
3000
Фотосинтезу регулише кисеоник,
14:47
and we have an oxygen-insensitive hydrogenase
313
862000
3000
а ми имамо једну хидрогеназу
која није осетљива на кисеоник,
која није осетљива на кисеоник,
14:50
that we think will totally change this process.
314
865000
5000
и мислимо да ће она
потпуно изменити овај процес.
потпуно изменити овај процес.
14:55
We're also combining cellulases,
315
870000
2000
Такође комбинујемо целулазе,
14:57
the enzymes that break down complex sugars into simple sugars
316
872000
3000
ензиме које разграђују
комплексне шећере у једноставне,
комплексне шећере у једноставне,
15:00
and fermentation in the same cell
317
875000
3000
и врше њихову ферментацију у истој ћелији
15:03
for producing ethanol.
318
878000
2000
и производе етанол.
15:06
Pharmaceutical production is already under way
319
881000
2000
Производња помоћу микроба
15:08
in major laboratories
320
883000
2000
за фармацеутске сврхе је у току
15:10
using microbes.
321
885000
2000
у важнијим лабораторијама.
15:12
The chemistry from compounds in the environment
322
887000
3000
Хемијски састав животне средине је
15:15
is orders of magnitude more complex
323
890000
2000
са редовима величине
комплекснијим од онога
комплекснијим од онога
15:17
than our best chemists can produce.
324
892000
2000
што наши најбољи хемичари могу да створе.
15:20
I think future engineered species
325
895000
2000
Мислим да врсте пројектиране у будућности
15:22
could be the source of food,
326
897000
2000
ће обезбедити храну,
15:24
hopefully a source of energy,
327
899000
2000
извор енергије,
15:26
environmental remediation
328
901000
3000
санирање животне средине
15:29
and perhaps
329
904000
2000
и можда ће
15:31
replacing the petrochemical industry.
330
906000
2000
заменити петрохемијску индустрију.
15:33
Let me just close with ethical and policy studies.
331
908000
3000
Дозволите ми да на крају
изнесем етичка и политичка истраживања.
изнесем етичка и политичка истраживања.
15:37
We delayed the start of our experiments in 1999
332
912000
4000
1999. године смо чекали са покретањем
својих експеримената
својих експеримената
15:41
until we completed a year-and-a-half bioethical review
333
916000
3000
док нисмо завршили биоетичко
истраживање од годину и по дана
истраживање од годину и по дана
15:44
as to whether we should try and make an artificial species.
334
919000
4000
да одредимо да ли треба да покушамо
да правимо вештачке врсте.
да правимо вештачке врсте.
15:48
Every major religion participated in this.
335
923000
3000
Свака већа религија је учествовала у томе.
15:51
It was actually a very strange study,
336
926000
2000
То је било веома чудно истраживање.
15:53
because the various religious leaders were using their scriptures as law books,
337
928000
5000
јер вође сваке религије су користиле
своје свете списе попут законика,
своје свете списе попут законика,
15:58
and they couldn't find anything in them prohibiting making life,
338
933000
3000
и нису могли наћи ништа
што би забранило стварање живота,
што би забранило стварање живота,
16:01
so it must be OK. The only ultimate concerns
339
936000
3000
те све то мора бити у реду.
16:04
were biological warfare aspects of this,
340
939000
3000
Једина коначна забринутост односила се на
могућност примене у сврхе биолошког рата,
могућност примене у сврхе биолошког рата,
али су нам дали зелено светло
да започињемо експерименте
да започињемо експерименте
16:08
but gave us the go ahead to start these experiments
341
943000
3000
16:11
for the reasons we were doing them.
342
946000
2000
због разлога због којих смо их изводили.
16:13
Right now the Sloan Foundation has just funded
343
948000
2000
Фондација Sloan
управо је одобрила средства
управо је одобрила средства
16:15
a multi-institutional study on this,
344
950000
3000
за једно мултиинституционално
истраживање на ову тему,
истраживање на ову тему,
16:18
to work out what the risk and benefits to society are,
345
953000
3000
да одреде који друштвени
ризици и користи постоје,
ризици и користи постоје,
16:21
and the rules that scientific teams such as my own
346
956000
3000
те правила којима се научни
тимови, као што је и мој,
тимови, као што је и мој,
16:24
should be using in this area,
347
959000
2000
треба да придржавају у овој области,
16:26
and we're trying to set good examples as we go forward.
348
961000
3000
а ми трудимо се да показујемо
добар пример како напредујемо.
добар пример како напредујемо.
16:30
These are complex issues.
349
965000
2000
Ови су сложени проблеми.
16:32
Except for the threat of bio-terrorism,
350
967000
2000
Изузев опасности од биотероризма,
16:34
they're very simple issues in terms of,
351
969000
2000
постоје веома једноставна питања у смислу
16:36
can we design things to produce clean energy,
352
971000
4000
да ли можемо да производимо
чисту енергију,
чисту енергију,
16:40
perhaps revolutionizing
353
975000
2000
можда револуционарно измењујући
16:42
what developing countries can do
354
977000
3000
оно што земље у развоју могу урадити
16:45
and provide through various simple processes.
355
980000
3000
и обезбедити помоћу
различитих простих процеса.
различитих простих процеса.
16:48
Thank you very much.
356
983000
2000
Много вам хвала.
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