ABOUT THE SPEAKER
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.

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.

More profile about the speaker
Craig Venter | Speaker | TED.com
TEDGlobal 2005

Craig Venter: Sampling the ocean's DNA

克雷格·文特:DNA和海洋

Filmed:
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从艰苦漫长的环球探险中,基因组学先驱克雷格·文特忙里偷闲,为我们讲述其团队描绘海洋生物多样性的历程。到目前为止,他们已经发现了数百万的基因。
- 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

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00:25
At the break打破, I was asked by several一些 people
0
0
2000
休息的时候,有几个人过来问我
00:27
about my comments注释 about the aging老化 debate辩论.
1
2000
3000
对老龄化问题怎么看
00:30
And this will be my only comment评论 on it.
2
5000
2000
我的唯一看法是
00:32
And that is, I understand理解
3
7000
2000
我认为
00:34
that optimists乐观主义者 greatly非常 outlive活得比 pessimists悲观者.
4
9000
2000
乐观主义者比悲观主义者活得久得多
00:36
(Laughter笑声)
5
11000
4000
(笑声)
00:41
What I'm going to tell you about in my 18 minutes分钟 is
6
16000
3000
在这18分钟里我将告诉你们的是
00:44
how we're about to switch开关 from reading the genetic遗传 code
7
19000
4000
我们是如何做到
00:48
to the first stages阶段 of beginning开始
8
23000
2000
从最初的阅读遗传编码
00:50
to write the code ourselves我们自己.
9
25000
2000
发展到我们自己开始编写遗传编码
00:53
It's only 10 years年份 ago this month
10
28000
2000
仅仅十年之前的这个月
00:55
when we published发表 the first sequence序列
11
30000
2000
我们发表了第一个
00:57
of a free-living自由生活 organism生物,
12
32000
2000
来自自由活动生命体的基因序列
00:59
that of haemophilus嗜血杆菌 influenzae流感.
13
34000
2000
即流感嗜血杆菌的序列
01:01
That took a genome基因组 project项目
14
36000
2000
由此我们将基因组项目完成的时间
01:03
from 13 years年份 down to four months个月.
15
38000
3000
从13年降到4个月
01:07
We can now do that same相同 genome基因组 project项目
16
42000
2000
现在,同样的基因组项目
01:09
in the order订购 of
17
44000
2000
只需要
01:11
two to eight hours小时.
18
46000
2000
2到8个小时
01:13
So in the last decade, a large number of genomes基因组 have been added添加:
19
48000
3000
因此过去十年,我们完成了大量的基因组测序
01:16
most human人的 pathogens病原体,
20
51000
3000
大部分的人类病原体
01:19
a couple一对 of plants植物,
21
54000
2000
几种植物
01:21
several一些 insects昆虫 and several一些 mammals哺乳动物,
22
56000
3000
多种昆虫和哺乳动物
01:24
including包含 the human人的 genome基因组.
23
59000
3000
包括人类基因组
01:27
Genomics基因组学 at this stage阶段 of the thinking思维
24
62000
3000
约在十年前
01:30
from a little over 10 years年份 ago
25
65000
2000
我们对基因组学发展的设想是
01:32
was, by the end结束 of this year, we might威力 have
26
67000
2000
到今年年底的时候
01:34
between之间 three and five genomes基因组 sequenced测序;
27
69000
3000
我们或许能完成3到5个基因组的测序
01:37
it's on the order订购 of several一些 hundred.
28
72000
3000
而事实上已经完成了数百个
01:40
We just got a grant发放 from the Gordon戈登 and Betty贝蒂 Moore穆尔 Foundation基础
29
75000
3000
我们刚刚从戈登-贝蒂·摩尔基金会获得一笔资助
01:43
to sequence序列 130 genomes基因组 this year,
30
78000
3000
作为环境有机体项目的副项目
01:46
as a side project项目 from environmental环境的 organisms生物.
31
81000
4000
我们将在今年完成130个基因组的测序
01:50
So the rate of reading the genetic遗传 code has changed.
32
85000
3000
阅读遗传编码的速率已然改变
01:54
But as we look, what's out there,
33
89000
2000
但我们看到,未来的路还很长
01:56
we've我们已经 barely仅仅 scratched划伤 the surface表面
34
91000
2000
我们仅仅探索了这个星球
01:58
on what is available可得到 on this planet行星.
35
93000
4000
表面上浅浅的一层
02:02
Most people don't realize实现 it, because they're invisible无形,
36
97000
3000
大多数人没有意识到这些肉眼看不到的生物
02:05
but microbes微生物 make up about a half of the Earth's地球 biomass生物质,
37
100000
4000
微生物构成了地球约一半的生物量
02:09
whereas all animals动物 only make up about
38
104000
3000
而所有的动物加起来
02:12
one one-thousandth千分之一 of all the biomass生物质.
39
107000
2000
也才占地球生物量的千分之一
02:14
And maybe it's something that people in Oxford牛津 don't do very often经常,
40
109000
3000
跑到海边喝上一口海水
02:17
but if you ever make it to the sea,
41
112000
2000
或许不是牛津人
02:19
and you swallow a mouthful一口 of seawater海水,
42
114000
3000
经常做的事
02:22
keep in mind心神 that each milliliter毫升
43
117000
2000
但请记住每一毫升的海水里
02:24
has about a million百万 bacteria
44
119000
2000
有大约一百万个的细菌
02:26
and on the order订购 of 10 million百万 viruses病毒.
45
121000
3000
其中的病毒更是以千万计
02:29
Less than 5,000 microbial微生物 species种类
46
124000
3000
两年前只有不到五千种的微生物
02:32
have been characterized特征 as of two years年份 ago,
47
127000
2000
被鉴定归类
02:34
and so we decided决定 to do something about it.
48
129000
2000
于是我们决定做些这方面的事情
02:36
And we started开始 the Sorcerer巫师 IIII Expedition远征,
49
131000
3000
我们启动了巫师二号考察
02:39
where we were, as with great oceanographic海洋学 expeditions探险,
50
134000
3000
和其他大型的海洋考察活动一样
02:42
trying to sample样品 the ocean海洋 every一切 200 miles英里.
51
137000
3000
我们尝试每200英里采一次样
02:47
We started开始 in Bermuda百慕大 for our test测试 project项目,
52
142000
2000
考察伊始,我们在百慕大进行了测试项目
02:49
then moved移动 up to Halifax哈利法克斯,
53
144000
2000
然后前往哈利法克斯
02:51
working加工 down the U.S. East Coast,
54
146000
2000
接着到美国东海岸
02:53
the Caribbean加勒比 Sea, the Panama巴拿马 Canal运河,
55
148000
3000
加勒比海、巴拿马运河
02:58
through通过 to the Galapagos加拉帕戈斯, then across横过 the Pacific和平的,
56
153000
2000
穿过加拉帕哥斯群岛,然后横跨太平洋
03:00
and we're in the process处理 now of working加工 our way
57
155000
2000
现在我们正在
03:02
across横过 the Indian印度人 Ocean海洋.
58
157000
2000
穿越印度洋的过程中
03:04
It's very tough强硬 duty义务; we're doing this on a sailing帆船 vessel船只,
59
159000
3000
工作很艰难,我们乘着一艘帆船
03:07
in part部分 to help excite激发 young年轻 people
60
162000
2000
某种程度上我们想通过它
03:09
about going into science科学.
61
164000
3000
激起年轻人投身科学的兴趣
03:12
The experiments实验 are incredibly令人难以置信 simple简单.
62
167000
2000
实验其实非常简单
03:14
We just take seawater海水 and we filter过滤 it,
63
169000
3000
采集海水,过滤
03:17
and we collect搜集 different不同 size尺寸 organisms生物 on different不同 filters过滤器,
64
172000
4000
用不同的过滤器采集不同大小的生物
03:21
and then take their DNA脱氧核糖核酸 back to our lab实验室 in Rockville罗克维尔,
65
176000
3000
然后把它们的DNA带回罗克韦尔的实验室
03:24
where we can sequence序列 a hundred million百万 letters
66
179000
3000
在那里我们可以每24小时
03:27
of the genetic遗传 code every一切 24 hours小时.
67
182000
2000
测完一亿字符的遗传编码
03:29
And with doing this,
68
184000
2000
通过这些
03:31
we've我们已经 made制作 some amazing惊人 discoveries发现.
69
186000
2000
我们已经有了一些惊人的发现
03:33
For example, it was thought that the visual视觉 pigments颜料
70
188000
2000
比如我们眼睛里的视色素
03:35
that are in our eyes眼睛 -- there was only one or two organisms生物
71
190000
2000
之前认为自然界中只有一到两种生物
03:38
in the environment环境 that had these same相同 pigments颜料.
72
193000
4000
拥有和我们一样的视色素
03:42
It turns out, almost几乎 every一切 species种类
73
197000
2000
但后来发现
03:44
in the upper parts部分 of the ocean海洋
74
199000
2000
在温暖海区的
03:46
in warm parts部分 of the world世界
75
201000
2000
上层海水中
03:48
have these same相同 photoreceptors感光,
76
203000
2000
几乎每个物种都拥有这类光受体
03:50
and use sunlight阳光 as the source资源 of their energy能源
77
205000
3000
并利用阳光作为能量来源
03:53
and communication通讯.
78
208000
2000
和交流工具
03:55
From one site现场, from one barrel of seawater海水,
79
210000
3000
仅仅一个采集点,从一桶水中
03:58
we discovered发现 1.3 million百万 new genes基因
80
213000
3000
我们就能发现1300万个新基因
04:01
and as many许多 as 50,000 new species种类.
81
216000
4000
相当于5万个新种
04:05
We've我们已经 extended扩展 this to the air空气
82
220000
2000
借助来自斯隆基金会的资助
04:07
now with a grant发放 from the Sloan斯隆 Foundation基础.
83
222000
3000
我们已经将研究扩展到空气中
04:10
We're measuring测量 how many许多 viruses病毒 and bacteria
84
225000
2000
我们正在测算,在我们每天呼吸的空气中
04:12
all of us are breathing呼吸 in and out every一切 day,
85
227000
3000
漂浮着多少病毒和细菌
04:15
particularly尤其 on airplanes飞机
86
230000
2000
特别是在飞机
04:17
or closed关闭 auditoriums礼堂.
87
232000
2000
和礼堂等封闭环境中
04:19
(Laughter笑声)
88
234000
3000
(笑声)
04:22
We filter过滤 through通过 some simple简单 apparatuses设备;
89
237000
2000
我们通过一些简单的仪器进行过滤
04:24
we collect搜集 on the order订购 of a billion十亿 microbes微生物 from just a day
90
239000
3000
在纽约市某栋建筑的顶上
04:27
filtering滤波 on top最佳 of a building建造 in New York纽约 City.
91
242000
4000
仅用一天我们就过滤出数十亿计的微生物
04:31
And we're in the process处理 of sequencing测序 all that
92
246000
2000
目前
04:33
at the present当下 time.
93
248000
2000
我们正在对它们进行测序
04:35
Just on the data数据 collection采集 side,
94
250000
2000
单纯从数据搜集方面
04:37
just where we are through通过 the Galapagos加拉帕戈斯,
95
252000
3000
仅仅在加拉帕戈斯群岛
04:40
we're finding发现 that almost几乎 every一切 200 miles英里,
96
255000
2000
我们就发现几乎每200英里
04:42
we see tremendous巨大 diversity多样
97
257000
2000
我们都能从采集的样品中
04:44
in the samples样本 in the ocean海洋.
98
259000
2000
看到巨大的多样性
04:47
Some of these make logical合乎逻辑 sense,
99
262000
2000
不同的温度梯度
04:49
in terms条款 of different不同 temperature温度 gradients梯度.
100
264000
3000
或许可以部分解释这种多样性
04:52
So this is a satellite卫星 photograph照片
101
267000
2000
这是一张基于温度的卫星图片
04:54
based基于 on temperatures温度 -- red being存在 warm,
102
269000
2000
红色表示温暖区域
04:56
blue蓝色 being存在 cold --
103
271000
3000
蓝色表示冷的区域
04:59
and we found发现 there's a tremendous巨大 difference区别 between之间
104
274000
3000
我们发现,在温暖海水中获得样品
05:02
the warm water samples样本 and the cold water samples样本,
105
277000
2000
与冷海水中的样品
05:04
in terms条款 of abundant丰富 species种类.
106
279000
3000
在物种的丰富程度上具有极大的差异
05:07
The other thing that surprised诧异 us quite相当 a bit
107
282000
2000
另一个让我们感到惊奇的事情是
05:09
is these photoreceptors感光 detect检测 different不同 wavelengths波长 of light,
108
284000
4000
这些光受体能探测到不同波长的光
05:13
and we can predict预测 that based基于 on their amino氨基 acid sequence序列.
109
288000
4000
而我们能通过它们的氨基酸序列来推测这一过程
05:17
And these vary变化 tremendously异常 from region地区 to region地区.
110
292000
3000
不同区域之间,它们(的机制)也差别巨大
05:20
Maybe not surprisingly出奇,
111
295000
2000
或许不是很让人惊奇
05:22
in the deep ocean海洋, where it's mostly大多 blue蓝色,
112
297000
2000
在几乎是幽蓝的深海里
05:24
the photoreceptors感光 tend趋向 to see blue蓝色 light.
113
299000
4000
光受体倾向于“看”到蓝光
05:28
When there's a lot of chlorophyll叶绿素 around,
114
303000
2000
而当周围存在大量叶绿素的时候
05:30
they see a lot of green绿色 light.
115
305000
2000
它们则“看”到许多绿光
05:32
But they vary变化 even more,
116
307000
2000
在向较极端的
05:34
possibly或者 moving移动 towards infrared红外线 and ultraviolet紫外线
117
309000
3000
红外和紫外波段移动时
05:37
in the extremes极端.
118
312000
2000
光受体的差别可能更大
05:40
Just to try and get an assessment评定
119
315000
2000
为了对我们采集的所有基因
05:42
of what our gene基因 repertoire剧目 was,
120
317000
2000
进行评估
05:44
we assembled组装 all the data数据 --
121
319000
2000
我们汇总了所有数据
05:46
including包含 all of ours我们的 thus从而 far from the expedition远征,
122
321000
3000
包括到目前为止考察所得的所有数据
05:49
which哪一个 represents代表 more than half of all the gene基因 data数据 on the planet行星 --
123
324000
3000
代表了地球上超过一半的基因数据
05:52
and it totaled总计 around 29 million百万 genes基因.
124
327000
4000
总共约2900万个基因
05:56
And we tried试着 to put these into gene基因 families家庭
125
331000
2000
我们把这些基因放入基因家族中
05:58
to see what these discoveries发现 are:
126
333000
2000
试图回答:
06:00
Are we just discovering发现 new members会员 of known已知 families家庭,
127
335000
3000
我们是发现了已知基因家族中的新成员
06:03
or are we discovering发现 new families家庭?
128
338000
2000
还是发现了新的基因家族?
06:05
And it turns out we have about 50,000
129
340000
2000
结果表明我们找到了大约5万个
06:07
major重大的 gene基因 families家庭,
130
342000
3000
主要的基因家族
06:10
but every一切 new sample样品 we take in the environment环境
131
345000
3000
但我们从环境中获得的每个新样品
06:13
adds增加 in a linear线性 fashion时尚 to these new families家庭.
132
348000
3000
都只是对这些新基因家族的线性补充
06:16
So we're at the earliest最早 stages阶段 of discovery发现
133
351000
2000
因此我们正处在发现地球生命
06:18
about basic基本 genes基因,
134
353000
3000
及其组成部分
06:21
components组件 and life on this planet行星.
135
356000
3000
和基因基础的最初阶段
06:25
When we look at the so-called所谓 evolutionary发展的 tree,
136
360000
3000
我们来看下所谓的进化树
06:28
we're up on the upper right-hand右手 corner with the animals动物.
137
363000
4000
我们人类就在右上角,和动物们在一起
06:32
Of those roughly大致 29 million百万 genes基因,
138
367000
4000
在动物界约2900万个基因中
06:36
we only have around 24,000
139
371000
2000
我们的基因组
06:38
in our genome基因组.
140
373000
2000
才仅仅拥有24000个基因
06:40
And if you take all animals动物 together一起,
141
375000
2000
如果把所有的动物算在一起
06:42
we probably大概 share分享 less than 30,000
142
377000
3000
我们与之分享着不到30000
06:45
and probably大概 maybe a dozen
143
380000
3000
可能在1.2万或再多数千
06:48
or more thousand different不同 gene基因 families家庭.
144
383000
3000
的不同的基因家族
06:52
I view视图 that these genes基因 are now
145
387000
2000
现在我不仅仅将这些基因视为
06:54
not only the design设计 components组件 of evolution演化.
146
389000
3000
进化的设计组件
06:57
And we think in a gene-centric基因中心 view视图 --
147
392000
2000
而且我们要从“基因中心观点”——
06:59
maybe going back to Richard理查德 Dawkins'道金斯 ideas思路 --
148
394000
3000
或许要追溯到理查德·道金斯的理论——
07:02
than in a genome-centric基因组中心 view视图,
149
397000
2000
而非“基因组中心观点”来思考
07:04
which哪一个 are different不同 constructs结构体 of these gene基因 components组件.
150
399000
4000
它们对这些基因组件的构造方式是不同的
07:09
Synthetic合成的 DNA脱氧核糖核酸, the ability能力 to synthesize合成 DNA脱氧核糖核酸,
151
404000
3000
合成DNA,即人工合成DNA的能力
07:12
has changed at sort分类 of the same相同 pace步伐
152
407000
2000
在过去的十年或二十年里
07:14
that DNA脱氧核糖核酸 sequencing测序 has
153
409000
2000
与DNA测序的能力
07:16
over the last decade or two,
154
411000
2000
在某种程度上是同步发展的
07:18
and is getting得到 very rapid快速 and very cheap低廉.
155
413000
3000
而且都变得越来越快速和廉价
07:21
Our first thought about synthetic合成的 genomics基因组学 came来了
156
416000
2000
有关合成基因组的想法
07:23
when we sequenced测序 the second第二 genome基因组 back in 1995,
157
418000
4000
是在1995年我们对第二个基因组
07:27
and that from mycoplasma支原体 genitalium生殖.
158
422000
2000
即生殖道支原体测序的时候想到的
07:29
And we have really nice不错 T-shirtsT恤 that say,
159
424000
3000
我们还制作了相当不错的T恤
07:32
you know, "I heart my genitalium生殖."
160
427000
2000
写着,“我爱惜我的生殖器”
07:34
This is actually其实 just a microorganism微生物.
161
429000
3000
这其实只不过是个微小的生物
07:38
But it has roughly大致 500 genes基因.
162
433000
4000
却拥有近500个基因
07:42
Haemophilus嗜血 had 1,800 genes基因.
163
437000
2000
嗜血杆菌拥有1800个基因
07:44
And we simply只是 asked the question,
164
439000
2000
我们提出疑问
07:46
if one species种类 needs需求 800, another另一个 500,
165
441000
2000
如果某物种需要800个基因,另一种需要500个
07:48
is there a smaller set of genes基因
166
443000
2000
是否能用一套更小的基因
07:50
that might威力 comprise包括 a minimal最小 operating操作 system系统?
167
445000
4000
组成一个微小的可运作生命系统
07:54
So we started开始 doing transposon转座子 mutagenesis诱变.
168
449000
3000
于是我们开始做转座子的突变发生
07:57
Transposons转座子 are just small pieces of DNA脱氧核糖核酸
169
452000
3000
转座子是随机插入遗传编码之中
08:00
that randomly随机 insert in the genetic遗传 code.
170
455000
2000
的短的DNA片段
08:02
And if they insert in the middle中间 of the gene基因, they disrupt破坏 its function功能.
171
457000
3000
如果转座子插入到基因中间,就会扰乱基因的功能
08:06
So we made制作 a map地图 of all the genes基因
172
461000
2000
因此我们找出
08:08
that could take transposon转座子 insertions插入
173
463000
2000
所有能够接受转座子插入的基因
08:10
and we called those "non-essential非必需 genes基因."
174
465000
2000
并为这些“非必需基因”制作了“地图”
08:13
But it turns out the environment环境 is very critical危急 for this,
175
468000
3000
但结果我们发现环境对此的影响非常关键
08:16
and you can only
176
471000
2000
我们只能根据
08:18
define确定 an essential必要 or non-essential非必需 gene基因
177
473000
3000
环境中确实存在的条件
08:21
based基于 on exactly究竟 what's in the environment环境.
178
476000
3000
来定义必需和非必需基因
08:25
We also tried试着 to take a more directly intellectual知识分子 approach途径
179
480000
2000
我们还试图做一个更直观的研究
08:27
with the genomes基因组 of 13 related有关 organisms生物,
180
482000
5000
对13个有亲缘关系的生物
08:32
and we tried试着 to compare比较 all of those, to see what they had in common共同.
181
487000
3000
我们试图比较它们的基因组,看它们是否有相同之处
08:36
And we got these overlapping重叠 circles. And we found发现 only 173 genes基因
182
491000
4000
于是我们得到了这些重叠的圆圈,我们发现只有173个基因
08:40
common共同 to all 13 organisms生物.
183
495000
3000
在这所有13种生物中是相同的
08:43
The pool expanded扩大 a little bit if we ignored忽视
184
498000
2000
如果忽略掉一个细胞内寄生物的话
08:45
one intracellular细胞内 parasite寄生物;
185
500000
2000
这个基因库还能扩展一点
08:47
it expanded扩大 even more
186
502000
2000
当我们审视核心的一组
08:49
when we looked看着 at core核心 sets of genes基因
187
504000
2000
约310个基因时
08:51
of around 310 or so.
188
506000
2000
基因库扩大更多
08:53
So we think that we can expand扩大
189
508000
2000
因此我们认为可以从最少500个基因
08:55
or contract合同 genomes基因组, depending根据 on your point of view视图 here,
190
510000
3000
扩展或缩小
08:58
to maybe 300 to 400 genes基因
191
513000
3000
——取决你怎么看这个问题——
09:01
from the minimal最小 of 500.
192
516000
2000
到约300到400个基因
09:03
The only way to prove证明 these ideas思路
193
518000
3000
证明这些理论的唯一方法
09:06
was to construct构造 an artificial人造 chromosome染色体 with those genes基因 in them,
194
521000
3000
是以这些基因人工构建一个染色体
09:09
and we had to do this in a cassette-based卡带为主 fashion时尚.
195
524000
3000
而且我们必须用基于表达框的方式来达到这一目的
09:12
We found发现 that synthesizing合成 accurate准确 DNA脱氧核糖核酸
196
527000
2000
我们发现大片段精确合成DNA
09:14
in large pieces was extremely非常 difficult.
197
529000
3000
是非常非常困难的
09:17
Ham火腿 Smith工匠 and Clyde克莱德 Hutchison, my colleagues同事 on this,
198
532000
3000
我的同事汉姆·史密斯和克莱德·哈钦森
09:20
developed发达 an exciting扣人心弦 new method方法
199
535000
2000
发明了一个让人振奋的新方法
09:22
that allowed允许 us to synthesize合成 a 5,000-base-基础 pair virus病毒
200
537000
3000
能让我们在短短两周时间内
09:25
in only a two-week2周 period
201
540000
2000
合成一个拥有5000个碱基对的病毒
09:27
that was 100 percent百分 accurate准确,
202
542000
3000
而且在基因序列和生物学特性上
09:30
in terms条款 of its sequence序列 and its biology生物学.
203
545000
2000
都百分百精确
09:33
It was a quite相当 exciting扣人心弦 experiment实验 -- when we just took the synthetic合成的 piece of DNA脱氧核糖核酸,
204
548000
4000
那是个相当让人兴奋的实验:我们仅仅把合成的DNA片段
09:37
injected注射 it in the bacteria and all of a sudden突然,
205
552000
2000
注进细菌中,突然之间
09:39
that DNA脱氧核糖核酸 started开始 driving主动 the production生产 of the virus病毒 particles粒子
206
554000
5000
DNA就开始引导病毒颗粒的合成
09:44
that turned转身 around and then killed杀害 the bacteria.
207
559000
3000
而病毒反过来杀死了细菌
09:47
This was not the first synthetic合成的 virus病毒 --
208
562000
2000
这并非第一个合成的病毒
09:49
a polio脊髓灰质炎 virus病毒 had been made制作 a year before --
209
564000
3000
一年前已有某种脊髓灰质炎病毒被制造了出来
09:53
but it was only one ten-thousandth万分之一 as active活性
210
568000
2000
但这却是唯一达到百分之一活性的病毒
09:55
and it took three years年份 to do.
211
570000
3000
耗时三年才合成成功
09:58
This is a cartoon动画片 of the structure结构体 of phi X 174.
212
573000
4000
这是Phi X-174结构的一个动画
10:02
This is a case案件 where the software软件 now builds建立 its own拥有 hardware硬件,
213
577000
4000
这是软件为自己构建硬件的活例子
10:06
and that's the notions概念 that we have with biology生物学.
214
581000
4000
也为我们的生物学提供了新想法
10:10
People immediately立即 jump to concerns关注 about biological生物 warfare,
215
585000
4000
有人立即开始担心生物武器的威胁
10:14
and I had recent最近 testimony见证 before a Senate参议院 committee委员会,
216
589000
4000
不久前我也在参议院委员会
10:18
and a special特别 committee委员会 the U.S. government政府 has set up
217
593000
2000
和另一个由美国政府成立
10:20
to review评论 this area.
218
595000
2000
旨在评价这一领域的特殊委员会上作证
10:22
And I think it's important重要 to keep reality现实 in mind心神,
219
597000
3000
我认为最重要的是将事实牢记在心
10:25
versus what happens发生 with people's人们 imaginations想象.
220
600000
4000
而非人们对事情发生的想象
10:29
Basically基本上, any virus病毒 that's been sequenced测序 today今天 --
221
604000
3000
基本上,任何现在已经被测序的病毒
10:32
that genome基因组 can be made制作.
222
607000
2000
其基因组都可以被合成
10:34
And people immediately立即 freak怪物 out about things about Ebola埃博拉病毒 or smallpox天花,
223
609000
4000
人们立马被埃博拉病毒或天花病毒之类等吓坏了
10:38
but the DNA脱氧核糖核酸 from this organism生物 is not infective感染.
224
613000
4000
但从这些生物体中提取的DNA并不具有感染力
10:42
So even if somebody made制作 the smallpox天花 genome基因组,
225
617000
3000
因此即使有人制成了天花病毒基因组
10:45
that DNA脱氧核糖核酸 itself本身 would not cause原因 infections感染.
226
620000
3000
其DNA本身并不会引发感染
10:49
The real真实 concern关心 that security安全 departments部门 have
227
624000
3000
安全部门真正需要担心的是
10:52
is designer设计师 viruses病毒.
228
627000
2000
“设计者病毒”
10:54
And there's only two countries国家, the U.S. and the former前任的 Soviet苏联 Union联盟,
229
629000
4000
只有两个国家,美国和前苏联
10:58
that had major重大的 efforts努力
230
633000
2000
曾经花大力气
11:00
on trying to create创建 biological生物 warfare agents代理.
231
635000
3000
致力于生物武器的研制
11:03
If that research研究 is truly discontinued停产,
232
638000
3000
如果这些研究真的已经终止
11:06
there should be very little activity活动
233
641000
2000
那么在未来
11:08
on the know-how知识 to make designer设计师 viruses病毒 in the future未来.
234
643000
4000
人为制造出设计者病毒的几率微乎其微
11:12
I think single-cell单细胞 organisms生物 are possible可能 within two years年份.
235
647000
4000
我想两年内制造出单细胞生物是可能的
11:16
And possibly或者 eukaryotic真核 cells细胞,
236
651000
3000
而真核细胞
11:19
those that we have,
237
654000
2000
我们自己拥有的这种细胞
11:21
are possible可能 within a decade.
238
656000
2000
也可能在十年内制造出来
11:24
So we're now making制造 several一些 dozen different不同 constructs结构体,
239
659000
4000
我们可以区分开进入这个人工基因组的
11:28
because we can vary变化 the cassettes盒子 and the genes基因
240
663000
3000
不同表达框和不同基因
11:31
that go into this artificial人造 chromosome染色体.
241
666000
2000
使得我们能构建数十种不同的结构
11:33
The key is, how do you put all of the others其他?
242
668000
2000
关键是,如何把所有其他的(基因)放进来?
11:35
We start开始 with these fragments片段,
243
670000
2000
我们从这些片段开始
11:37
and then we have a homologous同源 recombination重组 system系统
244
672000
3000
然后通过一个同源重组系统
11:40
that reassembles重新组合 those into a chromosome染色体.
245
675000
4000
将其组合到染色体中
11:44
This is derived派生 from an organism生物, deinococcus抗辐射 radiodurans球菌,
246
679000
3000
这来自一种名为耐辐射奇异球菌的生物
11:47
that can take three million百万 rads拉德 of radiation辐射 and not be killed杀害.
247
682000
5000
能在三百万拉德的辐射剂量下保持活力
11:53
It reassembles重新组合 its genome基因组 after this radiation辐射 burst爆裂
248
688000
4000
在暴露辐射约12到24小时
11:57
in about 12 to 24 hours小时,
249
692000
2000
其染色体几乎完全破碎的情况下
11:59
after its chromosomes染色体 are literally按照字面 blown apart距离.
250
694000
3000
它还能将自身的染色体重新组装起来
12:02
This organism生物 is ubiquitous普及 on the planet行星,
251
697000
2000
这种生物在地球上几乎无处不在
12:04
and exists存在 perhaps也许 now
252
699000
2000
甚至由于人类的活动
12:06
in outer space空间 due应有 to all our travel旅行 there.
253
701000
3000
它们还可能在外太空活动
12:10
This is a glass玻璃 beaker烧杯 after
254
705000
2000
这是玻璃烧杯
12:12
about half a million百万 rads拉德 of radiation辐射.
255
707000
2000
在约50万拉德辐射下的情形
12:14
The glass玻璃 started开始 to burn烧伤 and crack裂纹,
256
709000
2000
玻璃开始燃烧,爆裂
12:16
while the microbes微生物 sitting坐在 in the bottom底部
257
711000
2000
而位于底部的微生物
12:18
just got happier幸福 and happier幸福.
258
713000
2000
则似乎越来越开心
12:20
Here's这里的 an actual实际 picture图片 of what happens发生:
259
715000
2000
这是实际的情形
12:22
the top最佳 of this shows节目 the genome基因组
260
717000
2000
上面是经过170万拉德辐射
12:24
after 1.7 million百万 rads拉德 of radiation辐射.
261
719000
3000
之后的染色体
12:27
The chromosome染色体 is literally按照字面 blown apart距离.
262
722000
2000
几乎已经支离破碎
12:29
And here's这里的 that same相同 DNA脱氧核糖核酸 automatically自动 reassembled重组
263
724000
4000
下面是24小时之后
12:33
24 hours小时 later后来.
264
728000
2000
同样的DNA自动重组的结果
12:35
It's truly stunning令人惊叹 that these organisms生物 can do that,
265
730000
3000
这些生物能做到的真是叹为观止。
12:38
and we probably大概 have thousands数千,
266
733000
2000
如果不是数以万计的话
12:40
if not tens of thousands数千, of different不同 species种类
267
735000
2000
也许我们还能找到数以千计
12:42
on this planet行星 that are capable of doing that.
268
737000
3000
的物种也同样能够做到
12:45
After these genomes基因组 are synthesized综合,
269
740000
2000
这些基因组合成之后
12:47
the first step is just transplanting移植 them
270
742000
2000
第一步就是将它们
12:49
into a cell细胞 without a genome基因组.
271
744000
4000
移植到另一个没有基因组的细胞中
12:53
So we think synthetic合成的 cells细胞 are going to have tremendous巨大 potential潜在,
272
748000
4000
因此我们认为合成细胞将具有巨大的前景
12:57
not only for understanding理解 the basis基础 of biology生物学
273
752000
3000
不仅仅在生物学基础的理解上
13:00
but for hopefully希望 environmental环境的 and society社会 issues问题.
274
755000
3000
而且很可能帮我们应对环境和社会问题
13:03
For example, from the third第三 organism生物 we sequenced测序,
275
758000
3000
例如,从我们测序的第三种生物
13:06
Methanococcus甲烷 jannaschii球菌 -- it lives生活 in boiling沸腾 water temperatures温度;
276
761000
4000
詹氏甲烷球菌,生活在相当于水沸点的高温中
13:10
its energy能源 source资源 is hydrogen
277
765000
2000
以氢作为能量来源
13:12
and all its carbon comes from COCO2 it captures捕获 back from the environment环境.
278
767000
5000
并依靠捕获环境中的二氧化碳为自己提供所需的碳
13:17
So we know lots of different不同 pathways途径,
279
772000
2000
由此可知,通过大量不同的途径
13:19
thousands数千 of different不同 organisms生物 now
280
774000
3000
数以千计的生物
13:22
that live生活 off of COCO2,
281
777000
2000
能够捕获
13:24
and can capture捕获 that back.
282
779000
2000
并依赖二氧化碳生存
13:26
So instead代替 of using运用 carbon from oil
283
781000
3000
因此我们可以通过
13:29
for synthetic合成的 processes流程,
284
784000
2000
捕获大气中的碳
13:31
we have the chance机会 of using运用 carbon
285
786000
3000
制造生物高聚物
13:34
and capturing捕获 it back from the atmosphere大气层,
286
789000
3000
或其他产品
13:37
converting转换 that into biopolymers生物聚合物
287
792000
2000
来替代从石油中
13:39
or other products制品.
288
794000
2000
工业合成的碳制品
13:41
We have one organism生物 that lives生活 off of carbon monoxide一氧化碳,
289
796000
3000
有种依赖一氧化碳的生物
13:44
and we use as a reducing减少 power功率
290
799000
2000
我们利用其还原能力
13:46
to split分裂 water to produce生产 hydrogen and oxygen.
291
801000
4000
使水分子破裂,制造出氢和氧
13:50
Also, there's numerous众多 pathways途径
292
805000
2000
同样,还有许多途径
13:52
that can be engineered工程 metabolizing代谢 methane甲烷.
293
807000
4000
能够用来转化甲烷
13:56
And DuPont杜邦公司 has a major重大的 program程序 with Statoil挪威国家石油公司 in Norway挪威
294
811000
4000
杜邦公司和挪威石油公司有一大型项目
14:00
to capture捕获 and convert兑换 the methane甲烷
295
815000
2000
就是把挪威油气田中的甲烷
14:02
from the gas加油站 fields领域 there into useful有用 products制品.
296
817000
4000
转化为有用的产品
14:06
Within a short while, I think there's going to be a new field领域
297
821000
2000
我突然想到,将有一个新的领域
14:08
called "Combinatorial组合 Genomics基因组学,"
298
823000
2000
“组合基因组学”很快就要诞生
14:10
because with these new synthesis合成 capabilities功能,
299
825000
3000
因为有了这些新的合成方法
14:13
these vast广大 gene基因 array排列 repertoires剧目
300
828000
3000
有了这么庞大的基因序列
14:16
and the homologous同源 recombination重组,
301
831000
2000
和同源重组
14:18
we think we can design设计 a robot机器人 to make
302
833000
2000
我们可以设计出一个
14:20
maybe a million百万 different不同 chromosomes染色体 a day.
303
835000
3000
能够每天生产近百万个染色体的机器人
14:24
And therefore因此, as with all biology生物学,
304
839000
2000
因此,所有的生物学特征
14:26
you get selection选择 through通过 screening筛查,
305
841000
3000
都能通过屏幕来选择
14:29
whether是否 you're screening筛查 for hydrogen production生产,
306
844000
2000
无论是制造氢
14:31
or chemical化学 production生产, or just viability可行性.
307
846000
3000
化学合成,或者仅仅是生存能力
14:34
To understand理解 the role角色 of these genes基因
308
849000
2000
理解这些基因的功能
14:36
is going to be well within reach达到.
309
851000
2000
将变得触手可及
14:38
We're trying to modify修改 photosynthesis光合作用
310
853000
3000
我们正尝试改进光合作用
14:41
to produce生产 hydrogen directly from sunlight阳光.
311
856000
3000
以直接在阳光下制造出氢
14:44
Photosynthesis光合作用 is modulated调制 by oxygen,
312
859000
3000
光合作用受氧调节
14:47
and we have an oxygen-insensitive氧气不敏感 hydrogenase氢化
313
862000
3000
而我们使用的对氧不敏感的氢化酶
14:50
that we think will totally完全 change更改 this process处理.
314
865000
5000
将完全改变这一过程
14:55
We're also combining结合 cellulases纤维素酶,
315
870000
2000
我们还整合了多种纤维素酶
14:57
the enzymes that break打破 down complex复杂 sugars into simple简单 sugars
316
872000
3000
这些酶可以把复杂的糖类分解为简单的糖类
15:00
and fermentation发酵 in the same相同 cell细胞
317
875000
3000
并在同一个细胞内发酵
15:03
for producing生产 ethanol乙醇.
318
878000
2000
产生酒精
15:06
Pharmaceutical制药 production生产 is already已经 under way
319
881000
2000
在一些大型的实验室里
15:08
in major重大的 laboratories实验室
320
883000
2000
已经开始利用微生物
15:10
using运用 microbes微生物.
321
885000
2000
进行药品生产
15:12
The chemistry化学 from compounds化合物 in the environment环境
322
887000
3000
环境中化合物的化学
15:15
is orders命令 of magnitude大小 more complex复杂
323
890000
2000
比我们最好的化学家制造出来的化合物
15:17
than our best最好 chemists化学家 can produce生产.
324
892000
2000
还要复杂很多
15:20
I think future未来 engineered工程 species种类
325
895000
2000
也许未来的工程物种将成为
15:22
could be the source资源 of food餐饮,
326
897000
2000
我们的食物来源
15:24
hopefully希望 a source资源 of energy能源,
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899000
2000
能量来源
15:26
environmental环境的 remediation整治
328
901000
3000
环境补救手段
15:29
and perhaps也许
329
904000
2000
甚至
15:31
replacing更换 the petrochemical石化 industry行业.
330
906000
2000
取代石化行业
15:33
Let me just close with ethical合乎道德的 and policy政策 studies学习.
331
908000
3000
最后让我以道德和政策上的研究结束吧
15:37
We delayed延迟 the start开始 of our experiments实验 in 1999
332
912000
4000
我们推迟了1999年开始的实验
15:41
until直到 we completed完成 a year-and-a-half一年和半 bioethical生命伦理学 review评论
333
916000
3000
直到对是否应该尝试制造人工物种这一问题进行了一年半的生物伦理学讨论后
15:44
as to whether是否 we should try and make an artificial人造 species种类.
334
919000
4000
实验才继续进行
15:48
Every一切 major重大的 religion宗教 participated参加 in this.
335
923000
3000
每个主要宗教都参与其中
15:51
It was actually其实 a very strange奇怪 study研究,
336
926000
2000
真是一项奇怪的研究
15:53
because the various各个 religious宗教 leaders领导者 were using运用 their scriptures经文 as law books图书,
337
928000
5000
因为许多宗教领袖都以他们的教义、经文作为法律
15:58
and they couldn't不能 find anything in them prohibiting禁止 making制造 life,
338
933000
3000
而且不能从中找出禁止制造生命的条文
16:01
so it must必须 be OK. The only ultimate最终 concerns关注
339
936000
3000
所以这应该没什么问题
16:04
were biological生物 warfare aspects方面 of this,
340
939000
3000
最根本的担忧来自生物武器方面
16:08
but gave us the go ahead to start开始 these experiments实验
341
943000
3000
但只有开始进行这些实验之后
16:11
for the reasons原因 we were doing them.
342
946000
2000
我们才能找出从事这一切的原因
16:13
Right now the Sloan斯隆 Foundation基础 has just funded资助
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948000
2000
目前斯隆基金会已经资助了
16:15
a multi-institutional多机构 study研究 on this,
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950000
3000
一个相关的多机构参与的研究
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to work out what the risk风险 and benefits好处 to society社会 are,
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953000
3000
以确定这些实验给社会带来的风险和益处
16:21
and the rules规则 that scientific科学 teams球队 such这样 as my own拥有
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956000
3000
同时也为像我们这样的科学团队
16:24
should be using运用 in this area,
347
959000
2000
在这一领域开展研究制定规则
16:26
and we're trying to set good examples例子 as we go forward前锋.
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961000
3000
在前进的同时我们也努力成为一个良好的榜样
16:30
These are complex复杂 issues问题.
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965000
2000
有许多复杂的议题
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Except for the threat威胁 of bio-terrorism生物恐怖主义,
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967000
2000
除了生物恐怖主义
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they're very simple简单 issues问题 in terms条款 of,
351
969000
2000
它们其实都很简单:
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can we design设计 things to produce生产 clean清洁 energy能源,
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4000
我们能否设计出生产清洁能源的工具
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perhaps也许 revolutionizing革新
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2000
通过各种不同的简单步骤
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what developing发展 countries国家 can do
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或能彻底改变
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and provide提供 through通过 various各个 simple简单 processes流程.
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980000
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发展中国家的能源生产模式
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Thank you very much.
356
983000
2000
非常感谢
Translated by lin qiang
Reviewed by elyse lin

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ABOUT THE SPEAKER
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.

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.

More profile about the speaker
Craig Venter | Speaker | TED.com