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

克雷格凡特(Craig Venter)談論DNA與海洋

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635,285 views

基因組學科先驅 克雷格 凡特(Craig Venter)在他宏大的環球探索的過程中抽出空來介紹他的團隊為了達成其描繪出海洋中生物多樣性的任務,到目前為止所發現的幾百萬種基因。
- 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
演講開始之前,我遇到幾個人
00:27
about my comments註釋 about the aging老化 debate辯論.
1
2000
3000
問我對於老化議題的看法
00:30
And this will be my only comment評論 on it.
2
5000
2000
關於這個問題我唯一的
00:32
And that is, I understand理解
3
7000
2000
看法就是
00:34
that optimists樂觀主義者 greatly非常 outlive活得比 pessimists悲觀者.
4
9000
2000
樂觀的人比悲觀者要活的久的多
00:36
(Laughter笑聲)
5
11000
4000
(笑聲)
00:41
What I'm going to tell you about in my 18 minutes分鐘 is
6
16000
3000
在這18分鐘內我將告訴各位的是
00:44
how we're about to switch開關 from reading the genetic遺傳 code
7
19000
4000
我們如何從破解基因編碼
00:48
to the first stages階段 of beginning開始
8
23000
2000
進步到可以開始
00:50
to write the code ourselves我們自己.
9
25000
2000
自己編寫基因編碼
00:53
It's only 10 years年份 ago this month
10
28000
2000
僅僅是10年前的同一個月
00:55
when we published發表 the first sequence序列
11
30000
2000
我們公佈了第一組取自一種
00:57
of a free-living自由生活 organism生物,
12
32000
2000
非寄生有機體的基因序列
00:59
that of haemophilus嗜血桿菌 influenzae流感.
13
34000
2000
叫做嗜血桿菌
01:01
That took a genome基因組 project項目
14
36000
2000
它將原本耗時13年的
01:03
from 13 years年份 down to four months個月.
15
38000
3000
基因計畫縮短到4個月
01:07
We can now do that same相同 genome基因組 project項目
16
42000
2000
我們現在只需要
01:09
in the order訂購 of
17
44000
2000
2到8個小時
01:11
two to eight hours小時.
18
46000
2000
就能完成相同的計畫
01:13
So in the last decade, a large number of genomes基因組 have been added添加:
19
48000
3000
因此過去10年間,我們研究了許多基因組
01:16
most human人的 pathogens病原體,
20
51000
3000
大部分是人類病源體
01:19
a couple一對 of plants植物,
21
54000
2000
幾種植物的基因組
01:21
several一些 insects昆蟲 and several一些 mammals哺乳動物,
22
56000
3000
以及一些昆蟲和哺乳類的基因組
01:24
including包含 the human人的 genome基因組.
23
59000
3000
當然也包括人類
01:27
Genomics基因組學 at this stage階段 of the thinking思維
24
62000
3000
回顧10多年前剛剛起步的
01:30
from a little over 10 years年份 ago
25
65000
2000
基因組學科進行
01:32
was, by the end結束 of this year, we might威力 have
26
67000
2000
到今年年底,我們可能已經完成了
01:34
between之間 three and five genomes基因組 sequenced測序;
27
69000
3000
三到五組基因組的測序
01:37
it's on the order訂購 of several一些 hundred.
28
72000
3000
但這只是約幾百組中的一小部分
01:40
We just got a grant發放 from the Gordon戈登 and Betty貝蒂 Moore穆爾 Foundation基礎
29
75000
3000
我們最近接受了「戈登與貝蒂‧摩爾基金」資助
01:43
to sequence序列 130 genomes基因組 this year,
30
78000
3000
作為對環境有機體研究的附屬計畫
01:46
as a side project項目 from environmental環境的 organisms生物.
31
81000
4000
在今年進行130組基因組的測序。
01:50
So the rate of reading the genetic遺傳 code has changed.
32
85000
3000
對基因編碼的讀取速度已經發生變化。
01:54
But as we look, what's out there,
33
89000
2000
但是放眼世界,
01:56
we've我們已經 barely僅僅 scratched劃傷 the surface表面
34
91000
2000
我們對地球上的萬物
01:58
on what is available可得到 on this planet行星.
35
93000
4000
仍然知之甚少。
02:02
Most people don't realize實現 it, because they're invisible無形,
36
97000
3000
大部份人很難意識到是因為它們是肉眼所看不見的,
02:05
but microbes微生物 make up about a half of the Earth's地球 biomass生物質,
37
100000
4000
但微生物佔據了地球上生物總量的一半。
02:09
whereas all animals動物 only make up about
38
104000
3000
所有的動物只在生物總量
02:12
one one-thousandth千分之一 of all the biomass生物質.
39
107000
2000
佔了大約千分之一。
02:14
And maybe it's something that people in Oxford牛津 don't do very often經常,
40
109000
3000
可能住在牛津的人們通常不會這樣做。
02:17
but if you ever make it to the sea,
41
112000
2000
但是你要是去海邊,
02:19
and you swallow a mouthful一口 of seawater海水,
42
114000
3000
吞一口海水,
02:22
keep in mind心神 that each milliliter毫升
43
117000
2000
那麼請記住每一毫升的海水中
02:24
has about a million百萬 bacteria
44
119000
2000
都有大約100萬隻細菌
02:26
and on the order訂購 of 10 million百萬 viruses病毒.
45
121000
3000
和大約1000萬隻病毒。
02:29
Less than 5,000 microbial微生物 species種類
46
124000
3000
到兩年前位置,只有少於五千種
02:32
have been characterized特徵 as of two years年份 ago,
47
127000
2000
微生物被我們分類記載。
02:34
and so we decided決定 to do something about it.
48
129000
2000
因此我們決定做些工作。
02:36
And we started開始 the Sorcerer巫師 IIII Expedition遠征,
49
131000
3000
我們啓動了‘魔法師二號’海巡計畫,
02:39
where we were, as with great oceanographic海洋學 expeditions探險,
50
134000
3000
進行遠大的海洋考察,
02:42
trying to sample樣品 the ocean海洋 every一切 200 miles英里.
51
137000
3000
嘗試毎隔200英哩進行一次採樣。
02:47
We started開始 in Bermuda百慕大 for our test測試 project項目,
52
142000
2000
我們先在百慕達進行前測。
02:49
then moved移動 up to Halifax哈利法克斯,
53
144000
2000
然後移師到哈利法克斯,
02:51
working加工 down the U.S. East Coast,
54
146000
2000
一路往南經過美國東岸,
02:53
the Caribbean加勒比 Sea, the Panama巴拿馬 Canal運河,
55
148000
3000
加勒比海,巴拿馬運河,
02:58
through通過 to the Galapagos加拉帕戈斯, then across橫過 the Pacific和平的,
56
153000
2000
穿過加拉巴哥群島,橫渡太平洋,
03:00
and we're in the process處理 now of working加工 our way
57
155000
2000
現在我們正在橫越
03:02
across橫過 the Indian印度人 Ocean海洋.
58
157000
2000
印度洋的途中。
03:04
It's very tough強硬 duty義務; we're doing this on a sailing帆船 vessel船隻,
59
159000
3000
這是很吃重的工作;我們在帆船上進行此項任務,
03:07
in part部分 to help excite激發 young年輕 people
60
162000
2000
也是希望引起年輕人的興趣
03:09
about going into science科學.
61
164000
3000
來投身科學研究。
03:12
The experiments實驗 are incredibly令人難以置信 simple簡單.
62
167000
2000
實驗本身十分簡單。
03:14
We just take seawater海水 and we filter過濾 it,
63
169000
3000
只要取得海水、經過過濾,
03:17
and we collect蒐集 different不同 size尺寸 organisms生物 on different不同 filters過濾器,
64
172000
4000
通過不同的濾網來蒐集不同大小的微生物。
03:21
and then take their DNA脫氧核糖核酸 back to our lab實驗室 in Rockville羅克維爾,
65
176000
3000
然後把它們的DNA帶回在岩城的實驗室,
03:24
where we can sequence序列 a hundred million百萬 letters
66
179000
3000
在那裡我們可以在24小時內完成
03:27
of the genetic遺傳 code every一切 24 hours小時.
67
182000
2000
一億個字符的基因編碼的測序。
03:29
And with doing this,
68
184000
2000
通過這樣做,
03:31
we've我們已經 made製作 some amazing驚人 discoveries發現.
69
186000
2000
我們有了驚人的新發現。
03:33
For example, it was thought that the visual視覺 pigments顏料
70
188000
2000
舉例而言,一般認為人類眼中的視覺色素
03:35
that are in our eyes眼睛 -- there was only one or two organisms生物
71
190000
2000
在大自然中只有一兩種有機體
03:38
in the environment環境 that had these same相同 pigments顏料.
72
193000
4000
擁有相同的色素。
03:42
It turns out, almost幾乎 every一切 species種類
73
197000
2000
結果發現幾乎所有生活在
03:44
in the upper parts部分 of the ocean海洋
74
199000
2000
氣候溫暖的地區的
03:46
in warm parts部分 of the world世界
75
201000
2000
上層海域的物種
03:48
have these same相同 photoreceptors感光,
76
203000
2000
都有這些感光細胞,
03:50
and use sunlight陽光 as the source資源 of their energy能源
77
205000
3000
並且以陽光作為能量的來源
03:53
and communication通訊.
78
208000
2000
並進行通訊。
03:55
From one site現場, from one barrel of seawater海水,
79
210000
3000
在一個地方取得的一桶海水中,
03:58
we discovered發現 1.3 million百萬 new genes基因
80
213000
3000
我們發現了130萬種新基因
04:01
and as many許多 as 50,000 new species種類.
81
216000
4000
和多達5萬種新物種。
04:05
We've我們已經 extended擴展 this to the air空氣
82
220000
2000
目前我們獲得史隆基金的資助來
04:07
now with a grant發放 from the Sloan斯隆 Foundation基礎.
83
222000
3000
把這種方法應用到對大氣圈中。
04:10
We're measuring測量 how many許多 viruses病毒 and bacteria
84
225000
2000
測量大家每天所呼吸的空氣中
04:12
all of us are breathing呼吸 in and out every一切 day,
85
227000
3000
病毒和細菌的數量,
04:15
particularly尤其 on airplanes飛機
86
230000
2000
尤其是在飛機上
04:17
or closed關閉 auditoriums禮堂.
87
232000
2000
或是密閉的演講會場。
04:19
(Laughter笑聲)
88
234000
3000
(笑聲)
04:22
We filter過濾 through通過 some simple簡單 apparatuses設備;
89
237000
2000
我們利用一些簡單的儀器過濾;
04:24
we collect蒐集 on the order訂購 of a billion十億 microbes微生物 from just a day
90
239000
3000
僅僅一天之內我們在紐約市的一棟大樓
04:27
filtering濾波 on top最佳 of a building建造 in New York紐約 City.
91
242000
4000
的樓頂就蒐集到大約10億微生物。
04:31
And we're in the process處理 of sequencing測序 all that
92
246000
2000
目前我們正在對這些微生物
04:33
at the present當下 time.
93
248000
2000
的基因進行測序。
04:35
Just on the data數據 collection採集 side,
94
250000
2000
在蒐集資料方面,
04:37
just where we are through通過 the Galapagos加拉帕戈斯,
95
252000
3000
當我們穿過加拉巴戈群島時,
04:40
we're finding發現 that almost幾乎 every一切 200 miles英里,
96
255000
2000
發現基本上每隔200英里,
04:42
we see tremendous巨大 diversity多樣
97
257000
2000
我們所獲得的海水採樣中的
04:44
in the samples樣本 in the ocean海洋.
98
259000
2000
生物種類就大不相同。
04:47
Some of these make logical合乎邏輯 sense,
99
262000
2000
這種多樣性有時候是很合理的,
04:49
in terms條款 of different不同 temperature溫度 gradients梯度.
100
264000
3000
考慮到海水不同層面的水溫差異。
04:52
So this is a satellite衛星 photograph照片
101
267000
2000
這是一張反應溫度的
04:54
based基於 on temperatures溫度 -- red being存在 warm,
102
269000
2000
衛星照片-紅色是溫暖的地區,
04:56
blue藍色 being存在 cold --
103
271000
3000
藍色則水溫較低-
04:59
and we found發現 there's a tremendous巨大 difference區別 between之間
104
274000
3000
我們發現來自高溫區和低溫區的海水樣本
05:02
the warm water samples樣本 and the cold water samples樣本,
105
277000
2000
中的占主導數量的微生物種
05:04
in terms條款 of abundant豐富 species種類.
106
279000
3000
顯示出極大差異。
05:07
The other thing that surprised詫異 us quite相當 a bit
107
282000
2000
另一件讓人頗感驚訝的是
05:09
is these photoreceptors感光 detect檢測 different不同 wavelengths波長 of light,
108
284000
4000
這些色素細胞會感應不同波長的光線,
05:13
and we can predict預測 that based基於 on their amino氨基 acid sequence序列.
109
288000
4000
可以利用胺基酸測序來估計這些情況。
05:17
And these vary變化 tremendously異常 from region地區 to region地區.
110
292000
3000
這些特質在不同的區域也產生巨大的變化。
05:20
Maybe not surprisingly出奇,
111
295000
2000
或許不完全那麼讓人吃驚的是,
05:22
in the deep ocean海洋, where it's mostly大多 blue藍色,
112
297000
2000
在幾乎完全只有藍色的深海中,
05:24
the photoreceptors感光 tend趨向 to see blue藍色 light.
113
299000
4000
感光細胞比較容易看見藍色的光線。
05:28
When there's a lot of chlorophyll葉綠素 around,
114
303000
2000
當周圍有大量葉綠素時,
05:30
they see a lot of green綠色 light.
115
305000
2000
它們感應到的就是綠光。
05:32
But they vary變化 even more,
116
307000
2000
不過情況可能有更多的變化,
05:34
possibly或者 moving移動 towards infrared紅外線 and ultraviolet紫外線
117
309000
3000
很可能會擴展到紅外線和紫外線
05:37
in the extremes極端.
118
312000
2000
這樣的極端的光線。
05:40
Just to try and get an assessment評定
119
315000
2000
為了評估
05:42
of what our gene基因 repertoire劇目 was,
120
317000
2000
自然界基因庫的大小,
05:44
we assembled組裝 all the data數據 --
121
319000
2000
我們匯整所有的資料
05:46
including包含 all of ours我們的 thus從而 far from the expedition遠征,
122
321000
3000
包括所有目前實地採集的樣本,
05:49
which哪一個 represents代表 more than half of all the gene基因 data數據 on the planet行星 --
123
324000
3000
它囊括地球一半以上的生物基因資料 -
05:52
and it totaled總計 around 29 million百萬 genes基因.
124
327000
4000
總計大約有2千9百萬組基因。
05:56
And we tried試著 to put these into gene基因 families家庭
125
331000
2000
我們嘗試把它們排進基因族譜
05:58
to see what these discoveries發現 are:
126
333000
2000
以便獲得新的發現:
06:00
Are we just discovering發現 new members會員 of known已知 families家庭,
127
335000
3000
我們所發現的是已知族群中的新成員,
06:03
or are we discovering發現 new families家庭?
128
338000
2000
還是我們發現了新的族群?
06:05
And it turns out we have about 50,000
129
340000
2000
世界上大約有50,000
06:07
major重大的 gene基因 families家庭,
130
342000
3000
個主要的基因族群,
06:10
but every一切 new sample樣品 we take in the environment環境
131
345000
3000
但是每一個我們從自然中獲取的新樣本
06:13
adds增加 in a linear線性 fashion時尚 to these new families家庭.
132
348000
3000
都成為這些新族群的一個分支。
06:16
So we're at the earliest最早 stages階段 of discovery發現
133
351000
2000
因此對基礎的基因,
06:18
about basic基本 genes基因,
134
353000
3000
及其成份和對生命的研究工作
06:21
components組件 and life on this planet行星.
135
356000
3000
才是剛剛起步而已。
06:25
When we look at the so-called所謂 evolutionary發展的 tree,
136
360000
3000
在所謂的演化樹圖上,
06:28
we're up on the upper right-hand右手 corner with the animals動物.
137
363000
4000
人類位於右上角,跟動物在同一區。
06:32
Of those roughly大致 29 million百萬 genes基因,
138
367000
4000
在總共的大約2900萬種基因中,
06:36
we only have around 24,000
139
371000
2000
人類的基因組只具備其中
06:38
in our genome基因組.
140
373000
2000
的大約2萬4千種。
06:40
And if you take all animals動物 together一起,
141
375000
2000
如果把所有動物的基因算在一起,
06:42
we probably大概 share分享 less than 30,000
142
377000
3000
我們所共有的
06:45
and probably大概 maybe a dozen
143
380000
3000
基因族群大概只有
06:48
or more thousand different不同 gene基因 families家庭.
144
383000
3000
三萬不到一點。
06:52
I view視圖 that these genes基因 are now
145
387000
2000
現在我並不認為這些基因
06:54
not only the design設計 components組件 of evolution演化.
146
389000
3000
僅僅只是是進化的的設計元素。
06:57
And we think in a gene-centric基因中心 view視圖 --
147
392000
2000
我們從基因中心論來看-
06:59
maybe going back to Richard理查德 Dawkins'道金斯“ ideas思路 --
148
394000
3000
或許回到了理查‧達金斯的想法
07:02
than in a genome-centric基因組中心 view視圖,
149
397000
2000
而不是基因組中心論,
07:04
which哪一個 are different不同 constructs結構體 of these gene基因 components組件.
150
399000
4000
那是以基因為組件所構造成的不同結果。
07:09
Synthetic合成的 DNA脫氧核糖核酸, the ability能力 to synthesize合成 DNA脫氧核糖核酸,
151
404000
3000
製造DNA以及製造它們的能力
07:12
has changed at sort分類 of the same相同 pace步伐
152
407000
2000
與DNA測序技術以差不多的速度
07:14
that DNA脫氧核糖核酸 sequencing測序 has
153
409000
2000
從一二十年前發展至今,
07:16
over the last decade or two,
154
411000
2000
已經變得非常的省時
07:18
and is getting得到 very rapid快速 and very cheap低廉.
155
413000
3000
並且成本低廉。
07:21
Our first thought about synthetic合成的 genomics基因組學 came來了
156
416000
2000
我們關於人工制造基因組的想法起源
07:23
when we sequenced測序 the second第二 genome基因組 back in 1995,
157
418000
4000
與生殖道支原體,那是在95年我們做
07:27
and that from mycoplasma支原體 genitalium生殖.
158
422000
2000
第二組基因組測序的時候。
07:29
And we have really nice不錯 T-shirtsT卹 that say,
159
424000
3000
我們還做了漂亮的T恤衫
07:32
you know, "I heart my genitalium生殖."
160
427000
2000
上面有寫「我愛我的生殖道」
07:34
This is actually其實 just a microorganism微生物.
161
429000
3000
生殖道支原體只是一種微生物。
07:38
But it has roughly大致 500 genes基因.
162
433000
4000
但有大約500對基因。
07:42
Haemophilus嗜血 had 1,800 genes基因.
163
437000
2000
嗜血桿菌有1800對基因。
07:44
And we simply只是 asked the question,
164
439000
2000
所以我們在想
07:46
if one species種類 needs需求 800, another另一個 500,
165
441000
2000
有的物種有800對基因,有的500,
07:48
is there a smaller set of genes基因
166
443000
2000
是否有更小的的基因組
07:50
that might威力 comprise包括 a minimal最小 operating操作 system系統?
167
445000
4000
是構成基本生物運作系統的基礎?
07:54
So we started開始 doing transposon轉座子 mutagenesis誘變.
168
449000
3000
因此我們開始進行轉位子誘變。
07:57
Transposons轉座子 are just small pieces of DNA脫氧核糖核酸
169
452000
3000
轉位子是隨即插入基因編碼
08:00
that randomly隨機 insert in the genetic遺傳 code.
170
455000
2000
的小段的DNA。
08:02
And if they insert in the middle中間 of the gene基因, they disrupt破壞 its function功能.
171
457000
3000
如果置入基因的正中間,會阻斷其功能。
08:06
So we made製作 a map地圖 of all the genes基因
172
461000
2000
我們將所有可以接受轉位子插入
08:08
that could take transposon轉座子 insertions插入
173
463000
2000
的基因列在一張圖表上。
08:10
and we called those "non-essential非必需 genes基因."
174
465000
2000
我們稱之為「非必要基因」
08:13
But it turns out the environment環境 is very critical危急 for this,
175
468000
3000
不過我們發現環境起到了非常重要的作用,
08:16
and you can only
176
471000
2000
我們只能依據環境中
08:18
define確定 an essential必要 or non-essential非必需 gene基因
177
473000
3000
所存在的基因來定義一個基因是必要還是非必要。
08:21
based基於 on exactly究竟 what's in the environment環境.
178
476000
3000
是必要還是非必要。
08:25
We also tried試著 to take a more directly intellectual知識分子 approach途徑
179
480000
2000
我們還嘗試了更直接而巧妙的方法
08:27
with the genomes基因組 of 13 related有關 organisms生物,
180
482000
5000
來研究13種相似有機物的基因組,
08:32
and we tried試著 to compare比較 all of those, to see what they had in common共同.
181
487000
3000
互相比較,尋找共性。
08:36
And we got these overlapping重疊 circles. And we found發現 only 173 genes基因
182
491000
4000
在其重疊的特性中,我們找到了173種基因。
08:40
common共同 to all 13 organisms生物.
183
495000
3000
是這13種有機體所共有的。
08:43
The pool expanded擴大 a little bit if we ignored忽視
184
498000
2000
如果不算其中一種細胞寄生物
08:45
one intracellular細胞內 parasite寄生物;
185
500000
2000
共有的基因數量會略增。
08:47
it expanded擴大 even more
186
502000
2000
如果只考慮核心基因組
08:49
when we looked看著 at core核心 sets of genes基因
187
504000
2000
還會再多一些。
08:51
of around 310 or so.
188
506000
2000
大約310組。
08:53
So we think that we can expand擴大
189
508000
2000
因此我們認為可以根據目標
08:55
or contract合同 genomes基因組, depending根據 on your point of view視圖 here,
190
510000
3000
來將前面所提到的最少的500組的基因組
08:58
to maybe 300 to 400 genes基因
191
513000
3000
擴展或者是縮減
09:01
from the minimal最小 of 500.
192
516000
2000
至300到400組。
09:03
The only way to prove證明 these ideas思路
193
518000
3000
唯一可以驗證這些想法的方法
09:06
was to construct構造 an artificial人造 chromosome染色體 with those genes基因 in them,
194
521000
3000
就是製造一條包含有一些基因的染色體,
09:09
and we had to do this in a cassette-based卡帶為主 fashion時尚.
195
524000
3000
我們不得不以一種模塊式的方法來試驗。
09:12
We found發現 that synthesizing合成 accurate準確 DNA脫氧核糖核酸
196
527000
2000
結果發現要精確地製造
09:14
in large pieces was extremely非常 difficult.
197
529000
3000
大段的DNA超難的。
09:17
Ham火腿 Smith工匠 and Clyde克萊德 Hutchison, my colleagues同事 on this,
198
532000
3000
史密斯和賀金森,它們是我的兩位同事,
09:20
developed發達 an exciting扣人心弦 new method方法
199
535000
2000
研發出令人振奮的新方法
09:22
that allowed允許 us to synthesize合成 a 5,000-base-基礎 pair virus病毒
200
537000
3000
能讓我們在兩週內製造一隻
09:25
in only a two-week2週 period
201
540000
2000
5000個鹼基對的病毒
09:27
that was 100 percent百分 accurate準確,
202
542000
3000
基因序列和生物特性上
09:30
in terms條款 of its sequence序列 and its biology生物學.
203
545000
2000
的精準度達到100%。
09:33
It was a quite相當 exciting扣人心弦 experiment實驗 -- when we just took the synthetic合成的 piece of DNA脫氧核糖核酸,
204
548000
4000
實驗非常令人振奮!就在我們將人造的DNA
09:37
injected注射 it in the bacteria and all of a sudden突然,
205
552000
2000
植入細菌中的那一刻,
09:39
that DNA脫氧核糖核酸 started開始 driving主動 the production生產 of the virus病毒 particles粒子
206
554000
5000
DNA立刻開始運作,製造病毒粒子
09:44
that turned轉身 around and then killed殺害 the bacteria.
207
559000
3000
反噬宿主,消滅了那隻細菌。
09:47
This was not the first synthetic合成的 virus病毒 --
208
562000
2000
這不是人造病毒的首度問世-
09:49
a polio脊髓灰質炎 virus病毒 had been made製作 a year before --
209
564000
3000
小兒麻痺病毒一年前成功被製出
09:53
but it was only one ten-thousandth萬分之一 as active活性
210
568000
2000
但只有原病毒1/100的活性
09:55
and it took three years年份 to do.
211
570000
3000
并且花了3年时间来制造。
09:58
This is a cartoon動畫片 of the structure結構體 of phi X 174.
212
573000
4000
這是噬菌體Phi X-174的結構图。
10:02
This is a case案件 where the software軟件 now builds建立 its own擁有 hardware硬件,
213
577000
4000
這是一個軟體能打造自身硬體的實際例子,
10:06
and that's the notions概念 that we have with biology生物學.
214
581000
4000
也是我們在生物學研究中的一個目標。
10:10
People immediately立即 jump to concerns關注 about biological生物 warfare,
215
585000
4000
談到這些人們很容易就會產生對生物武器的擔憂,
10:14
and I had recent最近 testimony見證 before a Senate參議院 committee委員會,
216
589000
4000
我最近在參議院委員會舉行前發表了證詞,
10:18
and a special特別 committee委員會 the U.S. government政府 has set up
217
593000
2000
也參加了一個美國政府設立的的專門委員會來
10:20
to review評論 this area.
218
595000
2000
監管這個領域。
10:22
And I think it's important重要 to keep reality現實 in mind心神,
219
597000
3000
我認為以對現實的深刻理解來應對
10:25
versus what happens發生 with people's人們 imaginations想像.
220
600000
4000
人們的空想是非常重要的。
10:29
Basically基本上, any virus病毒 that's been sequenced測序 today今天 --
221
604000
3000
基本上,今天任何已經完成測序的病毒
10:32
that genome基因組 can be made製作.
222
607000
2000
它們的基因組都可以人為製造。
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
人們會對馬上對伊波拉病毒或天花感到驚恐萬分,
10:38
but the DNA脫氧核糖核酸 from this organism生物 is not infective感染.
224
613000
4000
但這種人工病毒的DNA不具傳染性。
10:42
So even if somebody made製作 the smallpox天花 genome基因組,
225
617000
3000
所以即使製造出天花的基因組,
10:45
that DNA脫氧核糖核酸 itself本身 would not cause原因 infections感染.
226
620000
3000
DNA本身也不會造成傳染。
10:49
The real真實 concern關心 that security安全 departments部門 have
227
624000
3000
真正讓國安部門擔憂的
10:52
is designer設計師 viruses病毒.
228
627000
2000
是特製的病毒。
10:54
And there's only two countries國家, the U.S. and the former前任的 Soviet蘇聯 Union聯盟,
229
629000
4000
世界上只有美國和前蘇聯兩國,
10:58
that had major重大的 efforts努力
230
633000
2000
曾經投注大量資源
11:00
on trying to create創建 biological生物 warfare agents代理.
231
635000
3000
企圖製造生物武器元件。
11:03
If that research研究 is truly discontinued停產,
232
638000
3000
如果那些研究真的被終止了,
11:06
there should be very little activity活動
233
641000
2000
那將來在製造設計病毒上
11:08
on the know-how知識 to make designer設計師 viruses病毒 in the future未來.
234
643000
4000
就應該不會再有甚麼進展了。
11:12
I think single-cell單細胞 organisms生物 are possible可能 within two years年份.
235
647000
4000
我認為2年內就有可能製造出單細胞生物。
11:16
And possibly或者 eukaryotic真核 cells細胞,
236
651000
3000
且很有可能在10年內
11:19
those that we have,
237
654000
2000
製造出人類身上
11:21
are possible可能 within a decade.
238
656000
2000
也俱有的真核細胞。
11:24
So we're now making製造 several一些 dozen different不同 constructs結構體,
239
659000
4000
目前我們正在製作數十種不同的構造。
11:28
because we can vary變化 the cassettes盒子 and the genes基因
240
663000
3000
因為我們可以變更這些放入
11:31
that go into this artificial人造 chromosome染色體.
241
666000
2000
人造染色体中的序列模块和基因。
11:33
The key is, how do you put all of the others其他?
242
668000
2000
关键问题是,如何与其他的部分排列在一起?
11:35
We start開始 with these fragments片段,
243
670000
2000
我们 从 这些片段着手
11:37
and then we have a homologous同源 recombination重組 system系統
244
672000
3000
研发出了一个同源基因重组系统
11:40
that reassembles重新組合 those into a chromosome染色體.
245
675000
4000
能将这些片段组合进染色体当中
11:44
This is derived派生 from an organism生物, deinococcus抗輻射 radiodurans球菌,
246
679000
3000
这是从一种生物上得到的启发,
11:47
that can take three million百萬 rads拉德 of radiation輻射 and not be killed殺害.
247
682000
5000
它能够承受三百万拉德(輻射計量單位)的辐射並且存活下來。
11:53
It reassembles重新組合 its genome基因組 after this radiation輻射 burst爆裂
248
688000
4000
在輻射爆發過後它會在12至24小時內
11:57
in about 12 to 24 hours小時,
249
692000
2000
重組自己的基因,
11:59
after its chromosomes染色體 are literally按照字面 blown apart距離.
250
694000
3000
在它的染色體被完全拆散後。
12:02
This organism生物 is ubiquitous普及 on the planet行星,
251
697000
2000
這種生物在地球上普遍存在,
12:04
and exists存在 perhaps也許 now
252
699000
2000
甚至可能因為我們飛上太空
12:06
in outer space空間 due應有 to all our travel旅行 there.
253
701000
3000
而也將它們帶進了宇宙。
12:10
This is a glass玻璃 beaker燒杯 after
254
705000
2000
這是經過50萬拉德輻射
12:12
about half a million百萬 rads拉德 of radiation輻射.
255
707000
2000
照射過後的高腳酒杯。
12:14
The glass玻璃 started開始 to burn燒傷 and crack裂紋,
256
709000
2000
玻璃開始 碎裂,
12:16
while the microbes微生物 sitting坐在 in the bottom底部
257
711000
2000
這微生物附在杯底
12:18
just got happier幸福 and happier幸福.
258
713000
2000
越發的高興。
12:20
Here's這裡的 an actual實際 picture圖片 of what happens發生:
259
715000
2000
這是一張實際狀況的照片
12:22
the top最佳 of this shows節目 the genome基因組
260
717000
2000
上邊的圖片顯示的是經過一百七十萬
12:24
after 1.7 million百萬 rads拉德 of radiation輻射.
261
719000
3000
拉德輻射後的基因組。
12:27
The chromosome染色體 is literally按照字面 blown apart距離.
262
722000
2000
其染色體被完全粉碎。
12:29
And here's這裡的 that same相同 DNA脫氧核糖核酸 automatically自動 reassembled重組
263
724000
4000
而這邊十同樣的DNA經過
12:33
24 hours小時 later後來.
264
728000
2000
24時後自行重組。
12:35
It's truly stunning令人驚嘆 that these organisms生物 can do that,
265
730000
3000
這些生物的能耐真是令人吃驚!
12:38
and we probably大概 have thousands數千,
266
733000
2000
地球上大概存在着成千上萬種
12:40
if not tens of thousands數千, of different不同 species種類
267
735000
2000
不同的物種擁有
12:42
on this planet行星 that are capable of doing that.
268
737000
3000
這樣的能力。
12:45
After these genomes基因組 are synthesized綜合,
269
740000
2000
在這些基因組被製造以後。
12:47
the first step is just transplanting移植 them
270
742000
2000
第一步就是要將它們移植進
12:49
into a cell細胞 without a genome基因組.
271
744000
4000
一個沒有基因組的細胞。
12:53
So we think synthetic合成的 cells細胞 are going to have tremendous巨大 potential潛在,
272
748000
4000
所以我們認為人造細胞將會有巨大的前景。
12:57
not only for understanding理解 the basis基礎 of biology生物學
273
752000
3000
不光是增進對生物學科最基本的理解
13:00
but for hopefully希望 environmental環境的 and society社會 issues問題.
274
755000
3000
希望也包括環境以及社會問題。
13:03
For example, from the third第三 organism生物 we sequenced測序,
275
758000
3000
例如,從我們所測序的第三個生物上
13:06
Methanococcus甲烷 jannaschii球菌 -- it lives生活 in boiling沸騰 water temperatures溫度;
276
761000
4000
詹氏甲烷鏈球菌:它生存在沸湯的水中
13:10
its energy能源 source資源 is hydrogen
277
765000
2000
其能量來源於氫
13:12
and all its carbon comes from COCO2 it captures捕獲 back from the environment環境.
278
767000
5000
它所獲得的碳元素則從周圍環境中汲取。
13:17
So we know lots of different不同 pathways途徑,
279
772000
2000
我們瞭解到了許多不同的可能性,
13:19
thousands數千 of different不同 organisms生物 now
280
774000
3000
數千種不同的生物
13:22
that live生活 off of COCO2,
281
777000
2000
以二氧化碳為生。
13:24
and can capture捕獲 that back.
282
779000
2000
並能將其捕捉回來
13:26
So instead代替 of using運用 carbon from oil
283
781000
3000
與其從使用從石油中取得的
13:29
for synthetic合成的 processes流程,
284
784000
2000
來進行製造。
13:31
we have the chance機會 of using運用 carbon
285
786000
3000
我們可以選擇使用碳元素
13:34
and capturing捕獲 it back from the atmosphere大氣層,
286
789000
3000
並將它從大氣層中捕捉回來,
13:37
converting轉換 that into biopolymers生物聚合物
287
792000
2000
轉化成生物高分子
13:39
or other products製品.
288
794000
2000
或者其他產品。
13:41
We have one organism生物 that lives生活 off of carbon monoxide一氧化碳,
289
796000
3000
還有一種微生物是依靠一氧化碳而存活的,
13:44
and we use as a reducing減少 power功率
290
799000
2000
我們使用它作為一種低能耗的方式
13:46
to split分裂 water to produce生產 hydrogen and oxygen.
291
801000
4000
來分解水來產生氫和氧。
13:50
Also, there's numerous眾多 pathways途徑
292
805000
2000
同樣的也是有很多的
13:52
that can be engineered工程 metabolizing代謝 methane甲烷.
293
807000
4000
被改造成排放出甲烷。
13:56
And DuPont杜邦公司 has a major重大的 program程序 with Statoil挪威國家石油公司 in Norway挪威
294
811000
4000
杜邦正在於挪威石油公司開展一項重大的項目
14:00
to capture捕獲 and convert兌換 the methane甲烷
295
815000
2000
從天然氣田中將甲烷捕獲
14:02
from the gas加油站 fields領域 there into useful有用 products製品.
296
817000
4000
並轉變成有用的商品。
14:06
Within a short while, I think there's going to be a new field領域
297
821000
2000
不需要多久,我認為就會有一個全新的領域出現
14:08
called "Combinatorial組合 Genomics基因組學,"
298
823000
2000
我們成為染色體重組
14:10
because with these new synthesis合成 capabilities功能,
299
825000
3000
因為這些新的製造能力
14:13
these vast廣大 gene基因 array排列 repertoires劇目
300
828000
3000
大量的基因群
14:16
and the homologous同源 recombination重組,
301
831000
2000
以及同源重組方法的存在,
14:18
we think we can design設計 a robot機器人 to make
302
833000
2000
我想我們可以設計一個機器人,
14:20
maybe a million百萬 different不同 chromosomes染色體 a day.
303
835000
3000
每天可以製造或許百萬種不同的染色體。
14:24
And therefore因此, as with all biology生物學,
304
839000
2000
所以,在生物學的試驗中,
14:26
you get selection選擇 through通過 screening篩查,
305
841000
3000
你可以通過篩選來達到目的。
14:29
whether是否 you're screening篩查 for hydrogen production生產,
306
844000
2000
無論是想要獲得產生氫氣的特性,
14:31
or chemical化學 production生產, or just viability可行性.
307
846000
3000
或者化工生產,又或者是驗證某種生存性。
14:34
To understand理解 the role角色 of these genes基因
308
849000
2000
理解這些基因所發揮的功能
14:36
is going to be well within reach達到.
309
851000
2000
將會變得非常容易。
14:38
We're trying to modify修改 photosynthesis光合作用
310
853000
3000
我們正在嘗試修改光合作用的過程
14:41
to produce生產 hydrogen directly from sunlight陽光.
311
856000
3000
當被當陽光照射後直接產生氫氣。
14:44
Photosynthesis光合作用 is modulated調製 by oxygen,
312
859000
3000
光合作用是由氧氣來調節的,
14:47
and we have an oxygen-insensitive氧氣不敏感 hydrogenase氫化
313
862000
3000
我們認為有一種氧不敏感的
14:50
that we think will totally完全 change更改 this process處理.
314
865000
5000
氢化酶將會完全改變這個過程。
14:55
We're also combining結合 cellulases纖維素酶,
315
870000
2000
我們也在進行纤维素酶的混合,
14:57
the enzymes that break打破 down complex複雜 sugars into simple簡單 sugars
316
872000
3000
將複雜糖分子拆解成簡單糖分子的酶
15:00
and fermentation發酵 in the same相同 cell細胞
317
875000
3000
在同一個培養皿里一起發酵
15:03
for producing生產 ethanol乙醇.
318
878000
2000
來製造乙醇。
15:06
Pharmaceutical製藥 production生產 is already已經 under way
319
881000
2000
利用微生物進行製藥生產
15:08
in major重大的 laboratories實驗室
320
883000
2000
的實踐早已在各大
15:10
using運用 microbes微生物.
321
885000
2000
實驗室里展開。
15:12
The chemistry化學 from compounds化合物 in the environment環境
322
887000
3000
這些從自然環境的組成部份中
15:15
is orders命令 of magnitude大小 more complex複雜
323
890000
2000
獲的藥品比任何世界上最好的藥房
15:17
than our best最好 chemists化學家 can produce生產.
324
892000
2000
所生產的還要複雜許多。
15:20
I think future未來 engineered工程 species種類
325
895000
2000
我認為將來通過改造的物種
15:22
could be the source資源 of food餐飲,
326
897000
2000
可以成為食物的來源,
15:24
hopefully希望 a source資源 of energy能源,
327
899000
2000
希望也可以是能源的來源,
15:26
environmental環境的 remediation整治
328
901000
3000
環境的補救措施
15:29
and perhaps也許
329
904000
2000
或許
15:31
replacing更換 the petrochemical石化 industry行業.
330
906000
2000
替代整個化工行業。
15:33
Let me just close with ethical合乎道德的 and policy政策 studies學習.
331
908000
3000
請讓我以倫理以及政策的研究來做結尾。
15:37
We delayed延遲 the start開始 of our experiments實驗 in 1999
332
912000
4000
在1999年我們延遲了試驗的開始
15:41
until直到 we completed完成 a year-and-a-half一年和半 bioethical生命倫理學 review評論
333
916000
3000
直到我們完成了一個一年半的生物倫理審核
15:44
as to whether是否 we should try and make an artificial人造 species種類.
334
919000
4000
是否應該嘗試製造人造物種。
15:48
Every一切 major重大的 religion宗教 participated參加 in this.
335
923000
3000
每一個主要的宗教都參與了這個審核。
15:51
It was actually其實 a very strange奇怪 study研究,
336
926000
2000
其實這是一個非常奇怪的研究,
15:53
because the various各個 religious宗教 leaders領導者 were using運用 their scriptures經文 as law books圖書,
337
928000
5000
因為各種宗教領袖使用他們的教義作為律法,
15:58
and they couldn't不能 find anything in them prohibiting禁止 making製造 life,
338
933000
3000
卻找不到任何關於禁止創造生命的條款,
16:01
so it must必須 be OK. The only ultimate最終 concerns關注
339
936000
3000
所以這方面就沒問題了。最終的
16:04
were biological生物 warfare aspects方面 of this,
340
939000
3000
卻是生物戰的方面的擔憂,
16:08
but gave us the go ahead to start開始 these experiments實驗
341
943000
3000
為我們亮起繼續
16:11
for the reasons原因 we were doing them.
342
946000
2000
這些試驗的綠燈。
16:13
Right now the Sloan斯隆 Foundation基礎 has just funded資助
343
948000
2000
史隆基金會為此剛剛資助了
16:15
a multi-institutional多機構 study研究 on this,
344
950000
3000
一個多機構的研究項目,
16:18
to work out what the risk風險 and benefits好處 to society社會 are,
345
953000
3000
來分析出該項技術對社會而言所存在的風險與益處,
16:21
and the rules規則 that scientific科學 teams球隊 such這樣 as my own擁有
346
956000
3000
以及各個科研團隊就比如我自己的團隊
16:24
should be using運用 in this area,
347
959000
2000
所應該在這個領域遵守的準則。
16:26
and we're trying to set good examples例子 as we go forward前鋒.
348
961000
3000
隨著前進過程中我們試着樹立起一個好的榜樣。
16:30
These are complex複雜 issues問題.
349
965000
2000
有許多復長複雜的問題。
16:32
Except for the threat威脅 of bio-terrorism生物恐怖主義,
350
967000
2000
不包括生物恐怖襲擊的威脅,
16:34
they're very simple簡單 issues問題 in terms條款 of,
351
969000
2000
那些其實是簡單的多的狀況。
16:36
can we design設計 things to produce生產 clean清潔 energy能源,
352
971000
4000
是否能夠設計用來產生結晶能源的物種,
16:40
perhaps也許 revolutionizing革新
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975000
2000
甚至對發展中國家
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what developing發展 countries國家 can do
354
977000
3000
的生產方式進行革新
16:45
and provide提供 through通過 various各個 simple簡單 processes流程.
355
980000
3000
提供各種便捷的處理方法。
16:48
Thank you very much.
356
983000
2000
謝謝!
Translated by Boyang Zhu
Reviewed by Shelley Krishna R. TSANG

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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
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