ABOUT THE SPEAKER
Floyd E. Romesberg - Chemist, synthetic biologist
Floyd E. Romesberg uses chemistry, biology and physics to study how biomolecules work and to create biomolecules with new forms and functions.

Why you should listen

Floyd E. Romesberg is the director of a talented team of researchers at The Scripps Research Institute who are working to understand how evolution tailors protein function, to develop novel antibiotics and aptamers and to expand on the potential of evolution through the expansion of the genetic alphabet. A chemist by training, Romesberg works beyond the traditional divides between scientific disciplines.

Since the last common ancestor of all life on earth, biological information has been stored in a four-letter alphabet consisting of G, A, T and C. In 1998, Romesberg wondered: Is DNA limited to four letters? The answer is a resounding "No!" Romesberg and his research group have designed, tested and optimized hundreds of unnatural DNA letters, and they have achieved impressive milestones including replication and amplification of six-letter DNA in a test tube; the use of six-letter DNA to produce novel materials; and most recently the creation of semi-synthetic life that stores and retrieves the increased information. The advances led to Romesberg founding Synthorx, Inc., a biotechnology company that uses the expanded genetic alphabet to develop novel protein therapeutics.

More profile about the speaker
Floyd E. Romesberg | Speaker | TED.com
TED2018

Floyd E. Romesberg: The radical possibilities of man-made DNA

佛洛伊德 E. 罗姆斯柏格: 人造 DNA 的可能性

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历史上所有的活细胞都是四个字母的基因所产生出来的结果:A、T、C和G——DNA的基本单元,但现在这一历史要改写了。在这场富有远见的演说中,合成生物学家佛洛伊德 E. 罗姆斯柏格向大家介绍了用六个字母的DNA所创造出来的生物体,这是史无前例的——四个天然的字母加上两个人造的字母,X和Y——他也探讨了这项突破会如何挑战我们对于大自然造物的了解。
- Chemist, synthetic biologist
Floyd E. Romesberg uses chemistry, biology and physics to study how biomolecules work and to create biomolecules with new forms and functions. Full bio

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00:12
All life,
0
760
1336
所有的生命,
历史上所有的生物,
00:14
every一切 living活的 thing ever,
1
2120
1736
都是根据 DNA 中的
信息创造出来的。
00:15
has been built内置 according根据
to the information信息 in DNA脱氧核糖核酸.
2
3880
2936
那是什么意思?
00:18
What does that mean?
3
6840
1376
意思是,就如同英语这门语言,
00:20
Well, it means手段 that just
as the English英语 language语言
4
8240
2496
生命也是用字母组成的,
字母再拼成词汇,
00:22
is made制作 up of alphabetic字母 letters
that, when combined结合 into words,
5
10760
3216
今天我要给大家讲个故事。
00:26
allow允许 me to tell you the story故事
I'm going to tell you today今天,
6
14000
2816
DNA 是用基因字母组成的,
当它们拼成基因之后,
00:28
DNA脱氧核糖核酸 is made制作 up of genetic遗传 letters
that, when combined结合 into genes基因,
7
16840
4096
细胞就能够产出蛋白质,
00:32
allow允许 cells细胞 to produce生产 proteins蛋白质,
8
20960
1736
这些蛋白质是一串串氨基酸
折叠而成的复杂结构,
00:34
strings字符串 of amino氨基 acids
that fold up into complex复杂 structures结构
9
22720
3056
它可以实现一些功能,
让细胞正常工作,
00:37
that perform演出 the functions功能
that allow允许 a cell细胞 to do what it does,
10
25800
3016
说出它的故事。
00:40
to tell its stories故事.
11
28840
1736
英文字母表有二十六个字母,
基因字母表则有四个字母。
00:42
The English英语 alphabet字母 has 26 letters,
and the genetic遗传 alphabet字母 has four.
12
30600
3936
它们很有名,你们可能听过,
00:46
They're pretty漂亮 famous著名.
Maybe you've heard听说 of them.
13
34560
2376
通常直接用 G、C、A和 T 来表示。
00:48
They are often经常 just
referred简称 to as G, C, A and T.
14
36960
2320
00:52
But it's remarkable卓越
that all the diversity多样 of life
15
40520
3416
但惊人的是,各式各样的生命
都是由四个基因字母产生出来的。
00:55
is the result结果 of four genetic遗传 letters.
16
43960
2080
00:59
Imagine想像 what it would be like
if the English英语 alphabet字母 had four letters.
17
47240
4016
想像一下,如果英文字母表
只有四个字,会是怎样的状况?
你能讲出什么样的故事?
01:03
What sort分类 of stories故事
would you be able能够 to tell?
18
51280
2280
01:07
What if the genetic遗传 alphabet字母
had more letters?
19
55280
2160
如果基因字母表
有更多字,又会如何?
01:11
Would life with more letters
be able能够 to tell different不同 stories故事,
20
59440
2976
有更多基因字母的生命
会不会说出不同的故事,
或是更有趣的故事?
01:14
maybe even more interesting有趣 ones那些?
21
62440
2000
01:18
In 1999, my lab实验室 at the Scripps斯克里普斯
Research研究 Institute研究所 in La Jolla拉霍亚, California加州
22
66480
3816
1999 年,我在加州拉霍亚的
斯克里普斯研究所中的一间实验室
01:22
started开始 working加工 on this question
with the goal目标 of creating创建 living活的 organisms生物
23
70320
3696
开始探究这个问题,
目标是要创造出活的有机体,
它们的DNA由六个基因字母组成,
01:26
with DNA脱氧核糖核酸 made制作 up
of a six-letter六个字母 genetic遗传 alphabet字母,
24
74040
3016
包括四个天然的字母,
再加上两个人造的新字母。
01:29
the four natural自然 letters
plus two additional额外 new man-made人造 letters.
25
77080
4480
01:35
Such这样 an organism生物 would be
26
83120
1256
这种有机体从根本上
改变了的生命形式,且史无前例。
01:36
the first radically根本 altered改变
form形成 of life ever created创建.
27
84400
2856
它会是半合成的生命形式,
01:39
It would be a semisynthetic半合成 form形成 of life
28
87280
1936
至今没有任何生命
能像它储存那么多信息。
01:41
that stores商店 more information信息
than life ever has before.
29
89240
3880
01:46
It would be able能够 to make new proteins蛋白质,
30
94120
1856
它能够制造出新的蛋白质,
不单单只用那二十种
通常用来制造蛋白质的
01:48
proteins蛋白质 built内置 from more
than the 20 normal正常 amino氨基 acids
31
96000
2736
常见氨基酸。
01:50
that are usually平时 used to build建立 proteins蛋白质.
32
98760
1920
01:53
What sort分类 of stories故事 could that life tell?
33
101560
2080
那样的生命能说出什么样的故事?
01:57
With the power功率 of synthetic合成的 chemistry化学
and molecular分子 biology生物学
34
105400
2816
靠着合成化学和分子
生物学的强大帮助,
只花了不到二十年,
02:00
and just under 20 years年份 of work,
35
108240
1576
我们就创造出 DNA
有六个字母的细菌。
02:01
we created创建 bacteria with six-letter六个字母 DNA脱氧核糖核酸.
36
109840
2536
让我说一下怎么做到的吧。
02:04
Let me tell you how we did it.
37
112400
1429
02:06
All you have to remember记得
from your high school学校 biology生物学
38
114640
2536
你只需要记住高中
生物学中的一样东西,
那就是:四个天然基因字母
配对形成两组基础配对。
02:09
is that the four natural自然 letters
pair together一起 to form形成 two base基础 pairs.
39
117200
3496
G 和 C 配对,A 和 T 配对,
02:12
G pairs with C and A pairs with T,
40
120720
2256
所以,为了创造新字母,
02:15
so to create创建 our new letters,
41
123000
1816
我们合成了数百种新候选字母,
02:16
we synthesized综合 hundreds数以百计 of new candidates候选人,
new candidate候选人 letters,
42
124840
3536
研究它们和彼此
做选择性配对的能力。
02:20
and examined检查 their abilities能力
to selectively选择 pair with each other.
43
128400
3048
经过约十五年的努力,
02:23
And after about 15 years年份 of work,
44
131472
1704
我们发现两个字母
配对起来的状况非常好,
02:25
we found发现 two that paired配对
together一起 really well,
45
133200
2576
至少在试管中是如此。
02:27
at least最小 in a test测试 tube.
46
135800
1696
它们的名字很复杂,
02:29
They have complicated复杂 names,
47
137520
1696
就姑且称它们为 X 和 Y。
02:31
but let's just call them X and Y.
48
139240
1620
02:33
The next下一个 thing we needed需要 to do
was find a way to get X and Y into cells细胞,
49
141960
3416
接着我们需要做的事,
是要想办法把 X 和 Y 放入细胞中,
终于,我们发现我们的细菌中
02:37
and eventually终于 we found发现 that a protein蛋白
that does something similar类似 in algae藻类
50
145400
3536
有一种蛋白质和
海藻的蛋白质性能类似。
02:40
worked工作 in our bacteria.
51
148960
1376
所以,我们需要做的最后一件事,
就是要证明在有 X 和 Y 的前提下,
02:42
So the final最后 thing that we needed需要 to do
was to show显示 that with X and Y provided提供,
52
150360
4496
细胞仍然能够生长和分裂,
且它们的 DNA 中保有 X 和 Y。
02:46
cells细胞 could grow增长 and divide划分
and hold保持 on to X and Y in their DNA脱氧核糖核酸.
53
154880
3520
02:51
Everything we had doneDONE up to then
took longer than I had hoped希望 --
54
159880
3096
在那之前我们做的一切,
花的时间都比我期望的还长——
我其实是个很没耐心的人——
02:55
I am actually其实 a really impatient不耐烦 person --
55
163000
2016
但这个最重要的步骤,
成功的速度比我梦想的还快,
02:57
but this, the most important重要 step,
worked工作 faster更快 than I dreamed梦见,
56
165040
3800
03:01
basically基本上 immediately立即.
57
169840
1200
基本上是一蹴而就。
03:04
On a weekend周末 in 2014,
58
172640
2216
在 2014 年的一个周末,
我实验室里的研究生栽培出了
有六个字母 DNA 的细菌。
03:06
a graduate毕业 student学生 in my lab实验室
grew成长 bacteria with six-letter六个字母 DNA脱氧核糖核酸.
59
174880
3080
03:10
Let me take the opportunity机会
to introduce介绍 you to them right now.
60
178800
2976
让我利用这个机会
把它们介绍给各位。
这是它们的真实照片。
03:13
This is an actual实际 picture图片 of them.
61
181800
1640
03:16
These are the first
semisynthetic半合成 organisms生物.
62
184880
2440
这些是最早的半合成有机体。
03:21
So bacteria with six-letter六个字母 DNA脱氧核糖核酸,
that's really cool, right?
63
189480
2776
DNA 有六个字母的细菌,
真的很酷,对吧?
也许在座有些人
仍然很纳闷为什么要这样做。
03:24
Well, maybe some of you
are still wondering想知道 why.
64
192280
2440
03:27
So let me tell you a little bit more
about some of our motivations动机,
65
195680
3176
让我跟各位简略说明
我们的一部分动机,
包括概念上和实际上的动机。
03:30
both conceptual概念上的 and practical实际的.
66
198880
1936
概念上,人们会思考生命是什么、
03:32
Conceptually概念, people have
thought about life, what it is,
67
200840
2696
生命和非生命的差别在哪里,
03:35
what makes品牌 it different不同
from things that are not alive,
68
203560
2616
人类从会思考时就在想这些了。
03:38
since以来 people have had thoughts思念.
69
206200
1656
许多人对于生命的诠释就是完美,
03:39
Many许多 have interpreted解读
life as being存在 perfect完善,
70
207880
2296
03:42
and this was taken采取
as evidence证据 of a creator创造者.
71
210200
2496
甚至被视为造物主存在的证据。
生物之所以不同,
是因为神赋予它们生命。
03:44
Living活的 things are different不同
because a god breathed无声 life into them.
72
212720
3656
其他人则用比较科学的解释,
03:48
Others其他 have sought追捧
a more scientific科学 explanation说明,
73
216400
2336
但我认为,可以说
03:50
but I think it's fair公平 to say
74
218760
1376
他们仍然认为生命的分子是特别的。
03:52
that they still consider考虑
the molecules分子 of life to be special特别.
75
220160
2896
我的意思是,数十亿年来,
演化已经把它们最优化了,对吧?
03:55
I mean, evolution演化 has been optimizing优化 them
for billions数十亿 of years年份, right?
76
223080
3416
不论你采用哪一种观点,
似乎化学家都不可能
03:58
Whatever随你 perspective透视 you take,
it would seem似乎 pretty漂亮 impossible不可能
77
226520
2936
创造出能在生命的自然分子中运作
04:01
for chemists化学家 to come in
and build建立 new parts部分
78
229480
2016
或与之一起运作的新部位,
04:03
that function功能 within and alongside并肩
the natural自然 molecules分子 of life
79
231520
3016
而且还不会把事情搞砸。
04:06
without somehow不知何故
really screwing拧紧 everything up.
80
234560
2360
04:10
But just how perfectly完美
created创建 or evolved进化 are we?
81
238400
3056
但我们到底被创造或演化得多完美?
生命的分子到底有多特别?
04:13
Just how special特别
are the molecules分子 of life?
82
241480
2240
04:16
These questions问题 have been
impossible不可能 to even ask,
83
244640
2336
这些问题,连要被问出来都不可能,
因为我们没有任何东西
可以拿来和生命做比较。
04:19
because we've我们已经 had nothing
to compare比较 life to.
84
247000
2120
04:22
Now for the first time, our work suggests提示
85
250000
1976
史上第一次,我们的研究指出
也许生命的分子并没有那么特别,
04:24
that maybe the molecules分子 of life
aren't that special特别.
86
252000
2696
也许我们所知道的生命
并不是唯一的生命形式。
04:26
Maybe life as we know it
isn't the only way it could be.
87
254720
3040
04:30
Maybe we're not the only solution,
maybe not even the best最好 solution,
88
258920
3216
也许我们不是唯一的解决方案,
甚至不是最好的解决方案,
也许只是一种解决方案。
04:34
just a solution.
89
262160
1440
04:37
These questions问题 address地址
fundamental基本的 issues问题 about life,
90
265600
2576
这些问题在谈的
是生命的根本议题,
但它们看似有些深奥。
04:40
but maybe they seem似乎 a little esoteric深奥.
91
268200
1856
那实用的动机呢?
04:42
So what about practical实际的 motivations动机?
92
270080
1736
事实上,我们想要探究
基本单位扩大之后的
04:43
Well, we want to explore探索
what sort分类 of new stories故事
93
271840
2776
生命能够讲述怎样的新故事,
04:46
life with an expanded扩大
vocabulary词汇 could tell,
94
274640
2096
别忘了,这里的故事
指的是细胞能产生的蛋白质
04:48
and remember记得, stories故事 here
are the proteins蛋白质 that a cell细胞 produces产生
95
276760
3216
及它们的功能。
04:52
and the functions功能 they have.
96
280000
1376
所以,我们的半合成
有机体能够制造出
04:53
So what sort分类 of new proteins蛋白质
with new types类型 of functions功能
97
281400
3096
怎样的新功能蛋白质,
甚至能为我们所用呢?
04:56
could our semisynthetic半合成 organisms生物
make and maybe even use?
98
284520
3656
我们对此有一些想法。
05:00
Well, we have a couple一对 of things in mind心神.
99
288200
1960
05:03
The first is to get the cells细胞
to make proteins蛋白质 for us, for our use.
100
291240
4576
首先是要让细胞为我们
制造蛋白质,让我们使用。
现今,蛋白质
05:07
Proteins蛋白质 are being存在 used today今天
101
295840
1416
被用在很广泛的应用领域中,
05:09
for an increasingly日益 broad广阔
range范围 of different不同 applications应用,
102
297280
2736
从保护士兵不受伤的材料,
05:12
from materials物料 that protect保护
soldiers士兵 from injury
103
300040
2256
到检测危险化合物的装置,
05:14
to devices设备 that detect检测
dangerous危险 compounds化合物,
104
302320
2216
但至少对我来说,
05:16
but at least最小 to me,
105
304560
1336
最让人兴奋的应用是蛋白质药物。
05:17
the most exciting扣人心弦 application应用
is protein蛋白 drugs毒品.
106
305920
2400
05:21
Despite尽管 being存在 relatively相对 new,
107
309160
1416
虽然相对比较新,
但蛋白质药物已经改革了医学,
05:22
protein蛋白 drugs毒品 have already已经
revolutionized革命性 medicine医学,
108
310600
2416
比如,胰岛素是一种蛋白质。
05:25
and, for example, insulin胰岛素 is a protein蛋白.
109
313040
2696
你们可能听过它,被作为
药物源源不断的生产,
05:27
You've probably大概 heard听说 of it,
and it's manufactured制成的 as a drug药物
110
315760
2856
完全改变了我们
对糖尿病的治疗方式。
05:30
that has completely全然 changed
how we treat对待 diabetes糖尿病.
111
318640
2656
但问题是,蛋白质很难生产,
05:33
But the problem问题 is that proteins蛋白质
are really hard to make
112
321320
2976
取得蛋白质的唯一实际方式,
就是叫细胞产生蛋白质。
05:36
and the only practical实际的 way to get them
is to get cells细胞 to make them for you.
113
324320
3600
05:40
So of course课程, with natural自然 cells细胞,
114
328880
1696
所以,你只能让自然细胞
05:42
you can only get them to make
proteins蛋白质 with the natural自然 amino氨基 acids,
115
330600
3496
利用天然氨基酸制造蛋白质,
所以那些蛋白质能拥有的特性、
05:46
and so the properties性能
those proteins蛋白质 can have,
116
334120
2216
能够开发出来的用途,
05:48
the applications应用
they could be developed发达 for,
117
336360
2496
都会被那些用来制造
蛋白质的氨基酸的
05:50
must必须 be limited有限 by the nature性质
of those amino氨基 acids
118
338880
2496
天然性质所限制。
05:53
that the protein's蛋白质的 built内置 from.
119
341400
1496
这就是它们,
05:54
So here they are,
120
342920
1216
二十种常见氨基酸,它们通过
相互结合来制造蛋白质,
05:56
the 20 normal正常 amino氨基 acids that are
strung串起 together一起 to make a protein蛋白,
121
344160
3256
它们看起来差别不大。
05:59
and I think you can see,
they're not that different-looking不同的前瞻性.
122
347440
2856
它们并没有带来
06:02
They don't bring带来
that many许多 different不同 functions功能.
123
350320
2216
创造出供许多不同的功能,
06:04
They don't make that many许多
different不同 functions功能 available可得到.
124
352560
2656
相对于合成化学家所制造的
药物小分子来说。
06:07
Compare比较 that with the small molecules分子
that synthetic合成的 chemists化学家 make as drugs毒品.
125
355240
3576
这些小分子比蛋白质更简单,
06:10
Now, they're much simpler简单 than proteins蛋白质,
126
358840
1936
但它们是由更多不同形式的
东西创造出来的。
06:12
but they're routinely常规 built内置 from
a much broader更广泛 range范围 of diverse多种 things.
127
360800
3416
不需要关注那些细节
06:16
Don't worry担心 about the molecular分子 details细节,
128
364240
1936
你们就能看出它们之间的差别。
06:18
but I think you can see
how different不同 they are.
129
366200
2216
事实上,正是它们的差异,
让它们成为很棒的药物,
06:20
And in fact事实, it's their differences分歧
that make them great drugs毒品
130
368440
2936
用来治疗不同的疾病。
06:23
to treat对待 different不同 diseases疾病.
131
371400
1376
所以,令人兴奋的地方在于,
以更多样化的蛋白质作为来源,
06:24
So it's really provocative挑衅 to wonder奇迹
what sort分类 of new protein蛋白 drugs毒品
132
372800
4176
我们可以开发出
什么样的新蛋白质药物。
06:29
you could develop发展 if you could build建立
proteins蛋白质 from more diverse多种 things.
133
377000
3360
06:33
So can we get our semisynthetic半合成 organism生物
134
381840
1936
那么,我们能否用
我们的半合成有机体
来制造出蛋白质,
且包含不同的新氨基酸,
06:35
to make proteins蛋白质 that include包括
new and different不同 amino氨基 acids,
135
383800
3216
也许是精选的氨基酸,
来赋予蛋白质
06:39
maybe amino氨基 acids
selected to confer授予 the protein蛋白
136
387040
2256
某些我们想要的特性或功能呢?
06:41
with some desired期望 property属性 or function功能?
137
389320
2080
06:44
For example,
138
392640
1256
比如,
许多蛋白质被注射到
人体内就会失去稳定性,
06:45
many许多 proteins蛋白质 just aren't stable稳定
when you inject注入 them into people.
139
393920
3136
它们很快就会被降解,消失,
06:49
They are rapidly急速 degraded降级 or eliminated淘汰,
140
397080
2176
06:51
and this stops停止 them from being存在 drugs毒品.
141
399280
1800
因此它们无法成为药物。
06:54
What if we could make proteins蛋白质
with new amino氨基 acids
142
402080
2416
如果我们能用新的
氨基酸来制造蛋白质,
在它们上面附加一些功能,
06:56
with things attached to them
143
404520
1816
可以保护它们不受环境影响,
06:58
that protect保护 them from their environment环境,
144
406360
1976
07:00
that protect保护 them
from being存在 degraded降级 or eliminated淘汰,
145
408360
3176
可以保护它们不被降解,
让它们能成为更好的药物会如何?
07:03
so that they could be better drugs毒品?
146
411560
1680
07:07
Could we make proteins蛋白质
with little fingers手指 attached
147
415560
2416
我们能不能在蛋白质上
附加一些小触手,
用来准确地紧抓其它的分子?
07:10
that specifically特别
grab on to other molecules分子?
148
418000
2480
07:13
Many许多 small molecules分子
failed失败 during development发展 as drugs毒品
149
421480
2736
许多小分子被用来
开发药物时会失败,
是因为它们的特异性
比较低,无法在人体的
07:16
because they just weren't
specific具体 enough足够 to find their target目标
150
424240
2936
复杂环境中找到它们的目标。
07:19
in the complex复杂 environment环境
of the human人的 body身体.
151
427200
2136
那么,我们能不能用这些分子
来当作新氨基酸的一些部分,
07:21
So could we take those molecules分子
and make them parts部分 of new amino氨基 acids
152
429360
3616
当把它们整合到蛋白质中时,
07:25
that, when incorporated合并 into a protein蛋白,
153
433000
2776
该蛋白质就会引导它们找到目标呢?
07:27
are guided引导 by that protein蛋白
to their target目标?
154
435800
2360
07:32
I started开始 a biotech生物技术 company公司
called SynthorxSynthorx.
155
440040
2176
我创立了一家叫做
Synthorx的生物科技公司。
07:34
SynthorxSynthorx stands站立 for synthetic合成的 organism生物
156
442240
2616
Synthorx 代表“合成有机体”,
在最后加上“X”是因为
生物科技公司都会这样做。
07:36
with an X added添加 at the end结束 because
that's what you do with biotech生物技术 companies公司.
157
444880
3656
(笑声)
07:40
(Laughter笑声)
158
448560
1416
Synthorx 和我的实验室密切合作,
07:42
SynthorxSynthorx is working加工 closely密切 with my lab实验室,
159
450000
2016
他们对能够识别人体细胞
表面上的某种受体的蛋白质
07:44
and they're interested有兴趣 in a protein蛋白
that recognizes识别 a certain某些 receptor接收器
160
452040
4336
07:48
on the surface表面 of human人的 cells细胞.
161
456400
1696
非常感兴趣。
但问题是,它也会识别
07:50
But the problem问题 is that it also recognizes识别
162
458120
2456
同样细胞表面上的另一种受体,
07:52
another另一个 receptor接收器 on the surface表面
of those same相同 cells细胞,
163
460600
2696
而这样则会带来毒性。
07:55
and that makes品牌 it toxic有毒的.
164
463320
1640
07:57
So could we produce生产
a variant变种 of that protein蛋白
165
465800
2136
那么,我们能否制造出
那种蛋白质的变体,
把会和第二种不良受体
发生作用的那部分给掩盖起来,
07:59
where the part部分 that interacts交互
with that second第二 bad receptor接收器 is shielded屏蔽,
166
467960
4336
用像大伞样的东西把它屏蔽掉,
08:04
blocked受阻 by something like a big umbrella雨伞
167
472320
1936
让蛋白质只会和第一种
好的受体发生作用?
08:06
so that the protein蛋白 only interacts交互
with that first good receptor接收器?
168
474280
3080
08:10
Doing that would be really difficult
169
478520
1736
用常见的氨基酸很难
或根本不可能做到这一点,
08:12
or impossible不可能 to do
with the normal正常 amino氨基 acids,
170
480280
2256
但若用专门为此目的而设计的
氨基酸就不用担心了。
08:14
but not with amino氨基 acids that are
specifically特别 designed设计 for that purpose目的.
171
482560
3440
08:20
So getting得到 our semisynthetic半合成 cells细胞
to act法案 as little factories工厂
172
488520
3176
然而,把我们的半合成
细胞当成小工厂
制造出比较好的蛋白质药物,
08:23
to produce生产 better protein蛋白 drugs毒品
173
491720
1496
并非唯一有趣的应用,
08:25
isn't the only potentially可能
really interesting有趣 application应用,
174
493240
2736
因为要记住,是蛋白质
让细胞实现它们的功能。
08:28
because remember记得, it's the proteins蛋白质
that allow允许 cells细胞 to do what they do.
175
496000
3400
08:32
So if we have cells细胞 that make
new proteins蛋白质 with new functions功能,
176
500320
3296
所以,如果有细胞能够制造出
具有新功能的新蛋白质,
08:35
could we get them to do things
that natural自然 cells细胞 can't do?
177
503640
3576
我们是否能让它们做到
自然细胞无法做到的事?
比如,我们能否开发出
一种半合成有机体,
08:39
For example, could we develop发展
semisynthetic半合成 organisms生物
178
507240
2776
注射到人体中,去寻找癌细胞,
08:42
that when injected注射 into a person,
seek寻求 out cancer癌症 cells细胞
179
510040
4136
08:46
and only when they find them,
secrete分泌 a toxic有毒的 protein蛋白 that kills杀死 them?
180
514200
3320
只有找到癌细胞时,才会
分泌有毒蛋白质来杀死癌细胞?
08:50
Could we create创建 bacteria
that eat different不同 kinds of oil,
181
518400
2936
我们能否创造出一种细菌,
能吃掉不同类的油,
也许能用来清理原油泄漏?
08:53
maybe to clean清洁 up an oil spill?
182
521360
1896
上述这些,只是当词汇量增加时
08:55
These are just a couple一对
of the types类型 of stories故事
183
523280
2216
生命能诉说的其中几种故事。
08:57
that we're going to see if life
with an expanded扩大 vocabulary词汇 can tell.
184
525520
3256
听起来很棒,对吧?
09:00
So, sounds声音 great, right?
185
528800
1496
将半合成有机体注射到人体中,
09:02
Injecting注射 semisynthetic半合成
organisms生物 into people,
186
530320
2896
将数百万加仑这种细菌倒入海洋中
09:05
dumping倾销 millions百万 and millions百万 of gallons加仑
of our bacteria into the ocean海洋
187
533240
3376
或倒在你最爱的海滩上?
09:08
or out on your favorite喜爱 beach海滩?
188
536640
1496
喔,等等,这听起来
其实挺吓人的。
09:10
Oh, wait a minute分钟,
actually其实 it sounds声音 really scary害怕.
189
538160
2456
这只恐龙的确挺吓人的。
09:12
This dinosaur恐龙 is really scary害怕.
190
540640
2000
09:16
But here's这里的 the catch抓住:
191
544480
1776
但有个困难之处:
我们的半合成有机体为了要生存,
09:18
our semisynthetic半合成 organisms生物
in order订购 to survive生存,
192
546280
3576
会需要被喂食 X 和 Y的化学前体。
09:21
need to be fed美联储 the chemical化学
precursors前体 of X and Y.
193
549880
2920
09:25
X and Y are completely全然 different不同
than anything that exists存在 in nature性质.
194
553800
3480
X 和 Y 和大自然中存在的
任何东西都完全不同。
09:30
Cells细胞 just don't have them
or the ability能力 to make them.
195
558160
2600
细胞没有它们,
也没有能力制造它们。
09:33
So when we prepare准备 them,
196
561600
1256
所以,当我们在实验室
受控环境中制造出它们时,
09:34
when we grow增长 them up
in the controlled受控 environment环境 of the lab实验室,
197
562880
2936
我们可以喂食它们
很多非天然的食物。
09:37
we can feed饲料 them
lots of the unnatural不自然 food餐饮.
198
565840
2096
接着,当我们把它们散布到
人体中或外面的海滩上,
09:39
Then, when we deploy部署 them
in a person or out on a beach海滩
199
567960
3336
在那些地方,它们无法
取得特别的食物,
09:43
where they no longer
have access访问 that special特别 food餐饮,
200
571320
2696
它们可以成长一点点,
它们可以生存一会儿,
09:46
they can grow增长 for a little bit,
they can survive生存 for a little,
201
574040
3096
也许刚好长到足以实现
一些我们希望的功能,
09:49
maybe just long enough足够
to perform演出 some intended function功能,
202
577160
3496
但接着,它们就没有食物可吃了。
09:52
but then they start开始
to run out of the food餐饮.
203
580680
2136
它们会开始挨饿。
09:54
They start开始 to starve饿死.
204
582840
1336
它们会饿死,然后消失。
09:56
They starve饿死 to death死亡
and they just disappear消失.
205
584200
2120
09:59
So not only could we get life
to tell new stories故事,
206
587480
2416
所以,我们不但能
让生命说新的故事,
也能控制生命在特定地点
与时间说新故事。
10:01
we get to tell life when and where
to tell those stories故事.
207
589920
3000
10:07
At the beginning开始 of this talk
I told you that we reported报道 in 2014
208
595080
3536
在这场演讲的一开始,
我告诉各位我们在 2014 年
创造出了半合成有机体,
能储存更多信息,
10:10
the creation创建 of semisynthetic半合成 organisms生物
that store商店 more information信息,
209
598640
3216
将 X 和 Y 存在它们的 DNA 中。
10:13
X and Y, in their DNA脱氧核糖核酸.
210
601880
2096
但我们刚刚谈到的所有动机,
10:16
But all the motivations动机
that we just talked about
211
604000
2456
需要细胞能够使用 X 和 Y
来制造蛋白质,
10:18
require要求 cells细胞 to use X and Y
to make proteins蛋白质,
212
606480
2456
所以我们开始处理这一点。
10:20
so we started开始 working加工 on that.
213
608960
1680
10:23
Within a couple一对 years年份, we showed显示
that the cells细胞 could take DNA脱氧核糖核酸 with X and Y
214
611600
3696
在几年内,我们证明了
细胞能够把有 X 和 Y 的 DNA
复制到 RNA,也就是
DNA 的工作拷贝。
10:27
and copy复制 it into RNARNA,
the working加工 copy复制 of DNA脱氧核糖核酸.
215
615320
2840
10:31
And late晚了 last year,
216
619560
1816
去年年底,
我们证明了它们还可以
用 X 和 Y 来制造蛋白质。
10:33
we showed显示 that they could then
use X and Y to make proteins蛋白质.
217
621400
3136
这就是相关研究的主角,
10:36
Here they are, the stars明星 of the show显示,
218
624560
2656
史上第一个全功能半合成有机体。
10:39
the first fully-functional功能齐全
semisynthetic半合成 organisms生物.
219
627240
3480
10:43
(Applause掌声)
220
631560
4640
(掌声)
10:50
These cells细胞 are green绿色 because
they're making制造 a protein蛋白 that glows光晕 green绿色.
221
638040
3496
这些细胞是绿色的,因为它们会
制造出一种发绿光的蛋白质。
事实上,这种蛋白质
很有名,来自水母,
10:53
It's a pretty漂亮 famous著名 protein蛋白,
actually其实, from jellyfish海蜇
222
641560
2536
很多人会使用它的天然形式,
10:56
that a lot of people use
in its natural自然 form形成
223
644120
2096
因为这样可以很容易
看出你造出來了。
10:58
because it's easy简单 to see that you made制作 it.
224
646240
2040
11:01
But within every一切 one of these proteins蛋白质,
225
649280
1896
然而,在所有这些蛋白质中,
有一种新的氨基酸,自然生命
无法用它来制造蛋白质。
11:03
there's a new amino氨基 acid that
natural自然 life can't build建立 proteins蛋白质 with.
226
651200
3760
11:09
Every一切 living活的 cell细胞, every一切 living活的 cell细胞 ever,
227
657160
3840
史上所有的活细胞,
11:14
has made制作 every一切 one of its proteins蛋白质
228
662160
2376
不论是制造哪一种蛋白质,
都是使用了四个特定的基因字母。
11:16
using运用 a four-letter四个字母 genetic遗传 alphabet字母.
229
664560
2040
11:19
These cells细胞 are living活的 and growing生长
and making制造 protein蛋白
230
667720
4136
而这些细胞是活的,
会成长,还会制造出
六个字母的蛋白质。
11:23
with a six-letter六个字母 alphabet字母.
231
671880
1896
它们是新的生命形式。
11:25
These are a new form形成 of life.
232
673800
1400
11:28
This is a semisynthetic半合成 form形成 of life.
233
676360
2160
这是一种半合成的生命形式。
11:31
So what about the future未来?
234
679840
1776
那么未来呢?
我的实验室已经在努力扩展
其它细胞的基因字母,
11:33
My lab实验室 is already已经 working加工 on expanding扩大
the genetic遗传 alphabet字母 of other cells细胞,
235
681640
3576
包括人类细胞,
11:37
including包含 human人的 cells细胞,
236
685240
1216
且我们已经准备好要开始
创造更复杂的有机体。
11:38
and we're getting得到 ready准备 to start开始 working加工
on more complex复杂 organisms生物.
237
686480
3656
想想半合成的蠕虫。
11:42
Think semisynthetic半合成 worms蠕虫.
238
690160
1800
11:45
The last thing I want to say to you,
239
693360
1736
我想要告诉各位的最后一件事,
也是最重要的:
11:47
the most important重要 thing
that I want to say to you,
240
695120
2416
半合成生命的时代已经到来。
11:49
is that the time
of semisynthetic半合成 life is here.
241
697560
2360
11:52
Thank you.
242
700760
1256
谢谢。
(掌声)
11:54
(Applause掌声)
243
702040
4680
12:05
Chris克里斯 Anderson安德森: I mean,
Floyd弗洛伊德, this is so remarkable卓越.
244
713480
2496
克里斯·安德森:
弗洛伊德,这真是了不起。
我想问问你,
12:08
I just wanted to ask you,
245
716000
2736
你的研究究竟意味着什么?
12:10
what are the implications启示 of your work
246
718760
2496
我们该如何看待生命的可能性,
12:13
for how we should think
about the possibilities可能性 for life,
247
721280
3856
比如,在宇宙中,或者其它地方?
12:17
like, in the universe宇宙, elsewhere别处?
248
725160
2256
感觉就是,生命有大一部分,
或是说我们的很大一部分假设
12:19
It just seems似乎 like so much of life,
or so much of our assumptions假设 are based基于
249
727440
4136
是基于这个事实:一切都跟 DNA有关,
12:23
on the fact事实 that of course课程,
it's got to be DNA脱氧核糖核酸,
250
731600
2856
但自我复制分子出现的可能性
12:26
but is the possibility可能性 space空间
of self-replicating自我复制 molecules分子
251
734480
4256
是否比 DNA 大很多,
甚至只是六个字母的 DNA?
12:30
much bigger than DNA脱氧核糖核酸,
even just DNA脱氧核糖核酸 with six letters?
252
738760
3096
弗洛伊德:是的,没错。
12:33
Floyd弗洛伊德 RomesbergRomesberg:
Absolutely绝对, I think that's right,
253
741880
2376
我们的研究显示,
12:36
and I think what our work has shown显示,
254
744280
1736
正如我先前提过的,
一直以来都有一种偏见存在,
12:38
as I mentioned提到, is that
there's been always this prejudice偏见
255
746040
3696
认为人类就是完美的,
12:41
that sort分类 of we're perfect完善,
256
749760
1376
我们是最理想化的,
神把我们创造成这样,
12:43
we're optimal最佳, God created创建 us this way,
257
751160
2576
演化把我们变得这么完美。
12:45
evolution演化 perfected完善 us this way.
258
753760
2096
我们做出的分子能够
和天然分子并存,
12:47
We've我们已经 made制作 molecules分子 that work
right alongside并肩 the natural自然 ones那些,
259
755880
3280
12:52
and I think that suggests提示
that any molecules分子
260
760440
3216
我认为那意味着任何分子
只要能遵守化学
和物理的基本原理,
12:55
that obey遵守 the fundamental基本的 laws法律
of chemistry化学 and physics物理
261
763680
2656
且能被最优化,
12:58
and you can optimize优化 them
262
766360
1256
那它们就能够做到生命的
天然分子能做到的事。
12:59
could do the things that
the natural自然 molecules分子 of life do.
263
767640
2736
这不是什么魔法。
13:02
There's nothing magic魔法 there.
264
770400
1736
我认为,那意味着,
13:04
And I think that it suggests提示
265
772160
1376
13:05
that life could evolve发展
many许多 different不同 ways方法,
266
773560
2056
生命演化的方式有很多种,
也许有与我们拥有
类似 DNA 的生命体,
13:07
maybe similar类似 to us
with other types类型 of DNA脱氧核糖核酸,
267
775640
2856
或也许完全不含 DNA 的东西。
13:10
maybe things without DNA脱氧核糖核酸 at all.
268
778520
1720
13:13
CACA: I mean, in your mind心神,
269
781120
1256
克里斯蒂安:在你心中,
那种可能性有多大?
13:14
how big might威力 that possibility可能性 space空间 be?
270
782400
3336
13:17
Do we even know? Are most things going
to look something like a DNA脱氧核糖核酸 molecule分子,
271
785760
3656
我们认得出来吗?大部分的东西
都会看起来像 DNA 分子吗?
或是极度不同的生命体
也能够自我繁殖,
13:21
or something radically根本 different不同
that can still self-reproduce自我繁殖
272
789440
2936
且有可能创造出活的有机体?
13:24
and potentially可能 create创建 living活的 organisms生物?
273
792400
1936
弗洛伊德:我个人的意见是,
如果我们找到了新生命,
13:26
FRFR: My personal个人 opinion意见
is that if we found发现 new life,
274
794360
2496
我们可能也不会认出它。
13:28
we might威力 not even recognize认识 it.
275
796880
2216
克里斯蒂安:那么我们对
寻找宜居行星的迷恋,
13:31
CACA: So this obsession困扰
with the search搜索 for Goldilocks金发 planets行星
276
799120
2936
一定要找到有水
和其它生命的地方,
13:34
in exactly究竟 the right place地点
with water and whatever随你,
277
802080
2416
这样的假设是不是显得太狭隘了?
13:36
that's a very parochial教区
assumption假设, perhaps也许.
278
804520
2296
弗洛伊德:如果你能找人
谈谈这件事,那答案也许是否定的。
13:38
FRFR: Well, if you want to find someone有人
you can talk to, then maybe not,
279
806840
3416
但如果你只是想找到
其它任何形式的生命,
13:42
but I think that if you're just
looking for any form形成 of life,
280
810280
2896
那么没错,我想其它
生命形式就近在眼前。
13:45
I think that's right, I think that you're
looking for life under the light post岗位.
281
813200
3896
克里斯蒂安:谢谢你带来这些惊喜。
非常谢谢,弗洛伊德。
13:49
CACA: Thank you for boggling令人 难以置信 all our minds头脑.
Thank so much, Floyd弗洛伊德.
282
817120
3336
(掌声)
13:52
(Applause掌声)
283
820480
2640
Translated by Yi-Fan Yu

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ABOUT THE SPEAKER
Floyd E. Romesberg - Chemist, synthetic biologist
Floyd E. Romesberg uses chemistry, biology and physics to study how biomolecules work and to create biomolecules with new forms and functions.

Why you should listen

Floyd E. Romesberg is the director of a talented team of researchers at The Scripps Research Institute who are working to understand how evolution tailors protein function, to develop novel antibiotics and aptamers and to expand on the potential of evolution through the expansion of the genetic alphabet. A chemist by training, Romesberg works beyond the traditional divides between scientific disciplines.

Since the last common ancestor of all life on earth, biological information has been stored in a four-letter alphabet consisting of G, A, T and C. In 1998, Romesberg wondered: Is DNA limited to four letters? The answer is a resounding "No!" Romesberg and his research group have designed, tested and optimized hundreds of unnatural DNA letters, and they have achieved impressive milestones including replication and amplification of six-letter DNA in a test tube; the use of six-letter DNA to produce novel materials; and most recently the creation of semi-synthetic life that stores and retrieves the increased information. The advances led to Romesberg founding Synthorx, Inc., a biotechnology company that uses the expanded genetic alphabet to develop novel protein therapeutics.

More profile about the speaker
Floyd E. Romesberg | Speaker | TED.com