TEDGlobal 2011
Lee Cronin: Making matter come alive
Lee Cronin will Materie zum Leben erwecken
Filmed:
Readability: 3.8
770,372 views
Bevor Leben auf der Erde existierte, gab es nur Materie, anorganischen, toten "Stoff". Wie unwahrscheinlich ist es, dass Leben entstand? Und - könnte das Leben eine andere Art von Chemie verwenden? Der Chemiker Lee Cronin zieht eine elegante Definition des Begriffs Leben heran (alles, was sich evolutionär weiterentwickeln kann) und geht dieser Frage nach, indem er versucht, eine vollständig anorganische Zelle zu schaffen. Dabei benutzt er einen "Lego-Baukasten" anorganischer Moleküle - keinen Kohlenstoff -, die sich miteinander verbinden, sich replizieren und miteinander konkurrieren können.
Lee Cronin - Chemist
A professor of chemistry, nanoscience and chemical complexity, Lee Cronin and his research group investigate how chemistry can revolutionize modern technology and even create life. Full bio
A professor of chemistry, nanoscience and chemical complexity, Lee Cronin and his research group investigate how chemistry can revolutionize modern technology and even create life. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:15
What I'm going to try and do in the next 15 minutes or so
0
0
3000
Was ich in den nächsten 15 Minuten versuchen werde zu tun, ist,
00:18
is tell you about an idea
1
3000
2000
Ihnen von einer Idee zu erzählen,
00:20
of how we're going to make matter come alive.
2
5000
3000
wie wir Materie zum Leben erwecken werden.
00:23
Now this may seem a bit ambitious,
3
8000
2000
Dies mag ein bisschen ambitioniert erscheinen,
00:25
but when you look at yourself, you look at your hands,
4
10000
2000
aber wenn Sie sich selbst betrachten, Ihre Hände anschauen,
00:27
you realize that you're alive.
5
12000
2000
dann erkennen Sie, dass Sie lebendig sind.
00:29
So this is a start.
6
14000
2000
Das ist ein Ausgangspunkt.
00:31
Now this quest started four billion years ago on planet Earth.
7
16000
3000
Nun, diese Reise begann vor vier Milliarden Jahren auf dem Planeten Erde.
00:34
There's been four billion years
8
19000
2000
Es gab vier Milliarden Jahre
00:36
of organic, biological life.
9
21000
2000
organischen, biologischen Lebens.
00:38
And as an inorganic chemist,
10
23000
2000
Und als ein Experte für anorganische Chemie
00:40
my friends and colleagues make this distinction
11
25000
2000
habe ich Freunde und Kollegen, die unterscheiden
00:42
between the organic, living world
12
27000
3000
zwischen der organischen, lebendigen Welt
00:45
and the inorganic, dead world.
13
30000
2000
und der anorganischen, leblosen Welt.
00:47
And what I'm going to try and do is plant some ideas
14
32000
3000
Und was ich versuchen werde, ist, einige Ideen vorzustellen,
00:50
about how we can transform inorganic, dead matter
15
35000
4000
wie wir anorganische, tote Materie in
00:54
into living matter, into inorganic biology.
16
39000
3000
lebendige Materie, in anorganische Biologie umwandeln können.
00:57
Before we do that,
17
42000
2000
Bevor wir das tun,
00:59
I want to kind of put biology in its place.
18
44000
3000
möchte ich Biologie in gewisser Weise in ihre Schranken weisen.
01:02
And I'm absolutely enthralled by biology.
19
47000
2000
Ich bin außerordentlich fasziniert von Biologie.
01:04
I love to do synthetic biology.
20
49000
2000
Ich liebe es, synthetische Biologie zu betreiben.
01:06
I love things that are alive.
21
51000
2000
Ich liebe Dinge, die lebendig sind.
01:08
I love manipulating the infrastructure of biology.
22
53000
2000
Ich liebe es, die Infrastruktur der Biologie zu manipulieren.
01:10
But within that infrastructure,
23
55000
2000
Aber innerhalb dieser Infrastruktur
01:12
we have to remember
24
57000
2000
müssen wir uns daran erinnern,
01:14
that the driving force of biology
25
59000
2000
dass die treibende Kraft hinter der Biologie
01:16
is really coming from evolution.
26
61000
2000
von der Evolution ausgeht.
01:18
And evolution,
27
63000
2000
Und Evolution,
01:20
although it was established well over 100 years ago by Charles Darwin
28
65000
3000
obwohl sie schon vor über 100 Jahren von Charles Darwin festgestellt wurde,
01:23
and a vast number of other people,
29
68000
2000
und von einer großen Anzahl anderer Menschen,
01:25
evolution still is a little bit intangible.
30
70000
3000
ist immer noch recht schwer greifbar.
01:28
And when I talk about Darwinian evolution,
31
73000
2000
Und wenn ich von der Darwin'schen Evolution spreche,
01:30
I mean one thing and one thing only,
32
75000
2000
meine ich eine einzige Sache,
01:32
and that is survival of the fittest.
33
77000
2000
nämlich das Überleben der Geeignetsten.
01:34
And so forget about evolution
34
79000
2000
Vernachlässigen Sie also Evolution
01:36
in a kind of metaphysical way.
35
81000
2000
auf metaphysische Art und Weise.
01:38
Think about evolution
36
83000
2000
Betrachten Sie Evolution als etwas,
01:40
in terms of offspring competing,
37
85000
2000
bei dem Nachkommen miteinander konkurrieren
01:42
and some winning.
38
87000
2000
und manche gewinnen.
01:44
So bearing that in mind,
39
89000
2000
Das also im Hinterkopf behaltend,
01:46
as a chemist, I wanted to ask myself
40
91000
2000
stellte ich mir, als Chemiker,
01:48
the question frustrated by biology:
41
93000
2000
die biologisch frustrierende Frage:
01:50
What is the minimal unit of matter
42
95000
3000
Was ist die kleinste Einheit von Materie,
01:53
that can undergo Darwinian evolution?
43
98000
3000
die Darwin'sche Evolution durchlaufen kann.
01:56
And this seems quite a profound question.
44
101000
2000
Dies scheint eine recht tiefgründige Frage zu sein.
01:58
And as a chemist,
45
103000
2000
Und als Chemiker
02:00
we're not used to profound questions every day.
46
105000
2000
sind wir mit tiefgründigen Fragen nicht jeden Tag konfrontiert.
02:02
So when I thought about it,
47
107000
2000
Als ich also darüber nachdachte,
02:04
then suddenly I realized
48
109000
2000
erkannte ich plötzlich,
02:06
that biology gave us the answer.
49
111000
2000
dass Biologie uns die Antwort lieferte.
02:08
And in fact, the smallest unit of matter
50
113000
2000
In der Tat ist die kleinste stoffliche Einheit,
02:10
that can evolve independently
51
115000
2000
die sich unabhängig weiterentwickeln kann,
02:12
is, in fact, a single cell --
52
117000
2000
eine einzelne Zelle -
02:14
a bacteria.
53
119000
2000
ein Bakterium.
02:16
So this raises three really important questions:
54
121000
3000
Dies wirft drei sehr interessante Fragen auf:
02:19
What is life?
55
124000
2000
Was ist Leben?
02:21
Is biology special?
56
126000
2000
Ist Biologie besonders?
02:23
Biologists seem to think so.
57
128000
2000
Biologen scheinen das zu denken.
02:25
Is matter evolvable?
58
130000
2000
Kann Materie eine Evolution durchlaufen?
02:27
Now if we answer those questions in reverse order,
59
132000
3000
Wenn wir diese Fragen in umgekehrter Reihenfolge beantworten,
02:30
the third question -- is matter evolvable? --
60
135000
2000
die dritte Frage - kann Materie eine Evolution durchlaufen? -
02:32
if we can answer that,
61
137000
2000
wenn wir dies beantworten können,
02:34
then we're going to know how special biology is,
62
139000
2000
dann werden wir wissen, wie besonders Biologie ist,
02:36
and maybe, just maybe,
63
141000
2000
und vielleicht werden wir
02:38
we'll have some idea of what life really is.
64
143000
3000
eine Vorstellung davon bekommen, was Leben wirklich ist.
02:41
So here's some inorganic life.
65
146000
2000
Hier ist ein bisschen anorganisches Leben.
02:43
This is a dead crystal,
66
148000
2000
Dies ist ein toter Kristall,
02:45
and I'm going to do something to it,
67
150000
2000
und ich werde etwas mit ihm anstellen
02:47
and it's going to become alive.
68
152000
2000
und er wird lebendig werden.
02:49
And you can see,
69
154000
2000
Und Sie können sehen,
02:51
it's kind of pollinating, germinating, growing.
70
156000
3000
er befruchtet, keimt, wächst in gewisser Weise.
02:54
This is an inorganic tube.
71
159000
2000
Dies ist ein anorganisches Röhrchen.
02:56
And all these crystals here under the microscope
72
161000
2000
Und all diese Kristalle hier unter dem Mikroskop
02:58
were dead a few minutes ago, and they look alive.
73
163000
2000
waren vor ein paar Minuten leblos, und nun sehen sie lebendig aus.
03:00
Of course, they're not alive.
74
165000
2000
Natürlich sind sie nicht lebendig.
03:02
It's a chemistry experiment where I've made a crystal garden.
75
167000
3000
Es ist ein chemisches Experiment, bei dem ich einen Kristallgarten geschaffen habe.
03:05
But when I saw this, I was really fascinated,
76
170000
3000
Aber als ich dies gesehen habe, war ich wirklich fasziniert,
03:08
because it seemed lifelike.
77
173000
2000
weil er wie lebendig erschien.
03:10
And as I pause for a few seconds, have a look at the screen.
78
175000
3000
Und während ich eine kleine Pause einlege, schauen Sie auf die Leinwand.
03:15
You can see there's architecture growing, filling the void.
79
180000
3000
Sie können dort eine Architektur wachsen sehen, die den leeren Raum füllt.
03:18
And this is dead.
80
183000
2000
Und sie ist leblos.
03:20
So I was positive that,
81
185000
2000
Ich war also überzeugt,
03:22
if somehow we can make things mimic life,
82
187000
2000
wenn wir Dinge kreieren können, die Leben imitieren,
03:24
let's go one step further.
83
189000
2000
lasst uns einen Schritt weitergehen.
03:26
Let's see if we can actually make life.
84
191000
2000
Lasst uns sehen, ob wir tatsächlich Leben schaffen können.
03:28
But there's a problem,
85
193000
2000
Aber da gibt es ein Problem,
03:30
because up until maybe a decade ago,
86
195000
2000
denn bis vor vielleicht einem Jahrzehnt
03:32
we were told that life was impossible
87
197000
2000
wurde uns zu verstehen gegeben, dass Leben unmöglich war
03:34
and that we were the most incredible miracle in the universe.
88
199000
3000
und dass wir das unglaublichste Wunder im Universum waren.
03:37
In fact, we were the only people
89
202000
2000
In der Tat waren wir die einzigen Menschen
03:39
in the universe.
90
204000
2000
im Universum.
03:41
Now, that's a bit boring.
91
206000
2000
Nun, das ist ein bisschen langweilig.
03:43
So as a chemist,
92
208000
2000
Als ein Chemiker
03:45
I wanted to say, "Hang on. What is going on here?
93
210000
2000
wollte ich sagen: "Moment. Was geht hier vor?
03:47
Is life that improbable?"
94
212000
2000
Ist Leben wirklich so unwahrscheinlich?"
03:49
And this is really the question.
95
214000
3000
Und das ist wirklich die Frage.
03:52
I think that perhaps the emergence of the first cells
96
217000
3000
Ich denke, dass die Entstehung der ersten Zellen vielleicht
03:55
was as probable as the emergence of the stars.
97
220000
3000
so wahrscheinlich war wie die Entstehung der Sterne.
03:58
And in fact, let's take that one step further.
98
223000
3000
Und lassen Sie uns noch einen Schritt weitergehen.
04:01
Let's say
99
226000
2000
Sagen wir,
04:03
that if the physics of fusion
100
228000
2000
dass, falls die Physik der Fusion
04:05
is encoded into the universe,
101
230000
2000
in das Universum encodiert ist,
04:07
maybe the physics of life is as well.
102
232000
2000
es die Physik des Lebens vielleicht auch ist.
04:09
And so the problem with chemists --
103
234000
2000
Das Problem mit Chemikern -
04:11
and this is a massive advantage as well --
104
236000
2000
und das ist gleichzeitig ein massiver Vorteil -
04:13
is we like to focus on our elements.
105
238000
2000
ist, wir mögen es, uns auf unsere Elemente zu konzentrieren.
04:15
In biology, carbon takes center stage.
106
240000
3000
In der Biologie spielt Kohlenstoff die zentrale Rolle.
04:18
And in a universe where carbon exists
107
243000
2000
Und in einem Universum, in dem Kohlenstoff existiert
04:20
and organic biology,
108
245000
2000
und organische Biologie,
04:22
then we have all this wonderful diversity of life.
109
247000
3000
dort haben wir dann diese wunderbare Mannigfaltigkeit des Lebens.
04:25
In fact, we have such amazing lifeforms that we can manipulate.
110
250000
4000
Wir haben sogar erstaunliche Lebensformen, die wir manipulieren können.
04:29
We're awfully careful in the lab
111
254000
2000
Wir sind sehr, sehr vorsichtig im Labor,
04:31
to try and avoid various biohazards.
112
256000
2000
um Biogefährdung zu vermeiden.
04:33
Well what about matter?
113
258000
2000
Nun, wie sieht es mit Materie aus?
04:35
If we can make matter alive, would we have a matterhazard?
114
260000
3000
Falls wir Materie zum Leben erwecken können, hätten wir dann eine Materiengefährdung?
04:38
So think, this is a serious question.
115
263000
2000
Dies ist eine ernste Frage.
04:40
If your pen could replicate,
116
265000
3000
Wenn Ihr Füller sich replizieren könnte,
04:43
that would be a bit of a problem.
117
268000
2000
würde das ein kleines Problem darstellen.
04:45
So we have to think differently
118
270000
2000
Also müssen wir anders denken,
04:47
if we're going to make stuff come alive.
119
272000
2000
wenn wir Stoff zum Leben erwecken wollen.
04:49
And we also have to be aware of the issues.
120
274000
2000
Und wir müssen uns auch der Probleme bewusst sein.
04:51
But before we can make life,
121
276000
2000
Aber bevor wir Leben erschaffen können,
04:53
let's think for a second
122
278000
2000
lassen Sie uns eine Sekunde darüber nachdenken,
04:55
what life really is characterized by.
123
280000
2000
wodurch Leben wirklich charakterisiert ist.
04:57
And forgive the complicated diagram.
124
282000
2000
Entschuldigen Sie das komplizierte Diagramm.
04:59
This is just a collection of pathways in the cell.
125
284000
3000
Das ist nur eine Sammlung von Pfaden in der Zelle.
05:02
And the cell is obviously for us
126
287000
2000
Und die Zelle ist natürlich für uns
05:04
a fascinating thing.
127
289000
2000
eine faszinierende Sache.
05:06
Synthetic biologists are manipulating it.
128
291000
3000
In der synthetischen Biologie wird sie manipuliert.
05:09
Chemists are trying to study the molecules to look at disease.
129
294000
3000
Chemiker versuchen, die Moleküle zu studieren, um Krankheiten zu untersuchen.
05:12
And you have all these pathways going on at the same time.
130
297000
2000
Und man hat all diese Pfade, die nebeneinander herlaufen.
05:14
You have regulation;
131
299000
2000
Man hat Regulation;
05:16
information is transcribed;
132
301000
2000
Information wird transkribiert;
05:18
catalysts are made; stuff is happening.
133
303000
2000
Katalysatoren werden geschaffen; Sachen passieren.
05:20
But what does a cell do?
134
305000
2000
Aber was tut eine Zelle?
05:22
Well it divides, it competes,
135
307000
2000
Nun, sie teilt sich, sie konkurriert mit anderen,
05:24
it survives.
136
309000
2000
sie überlebt.
05:26
And I think that is where we have to start
137
311000
2000
Und ich denke, das ist, wo wir ansetzen sollten,
05:28
in terms of thinking about
138
313000
2000
wenn wir darüber nachdenken,
05:30
building from our ideas in life.
139
315000
2000
auf unsere Ideen im Leben aufzubauen.
05:32
But what else is life characterized by?
140
317000
2000
Aber welche anderen Dinge charakterisieren das Leben?
05:34
Well, I like think of it
141
319000
2000
Nun, ich stelle es mir vor
05:36
as a flame in a bottle.
142
321000
2000
wie eine Flamme in einer Flasche.
05:38
And so what we have here
143
323000
2000
Und was wir hier haben,
05:40
is a description of single cells
144
325000
2000
ist eine Beschreibung von einzelnen Zellen,
05:42
replicating, metabolizing,
145
327000
2000
die sich replizieren, Stoffwechsel betreiben,
05:44
burning through chemistries.
146
329000
2000
Chemie verbrennen.
05:46
And so we have to understand
147
331000
2000
Und wir müssen verstehen,
05:48
that if we're going to make artificial life or understand the origin of life,
148
333000
3000
dass wir, wenn wir künstliches Leben schaffen oder den Ursprung des Lebens verstehen wollen,
05:51
we need to power it somehow.
149
336000
2000
es irgendwie mit Energie versorgen müssen.
05:53
So before we can really start to make life,
150
338000
3000
Bevor wir also wirklich damit beginnen können, Leben zu erschaffen,
05:56
we have to really think about where it came from.
151
341000
2000
müssen wir wirklich darüber nachdenken, woher es stammt.
05:58
And Darwin himself mused in a letter to a colleague
152
343000
2000
Und Darwin selbst stellte in einem Brief an einen Kollegen die Vermutung an,
06:00
that he thought that life probably emerged
153
345000
2000
dass Leben wahrscheinlich zustande kam
06:02
in some warm little pond somewhere --
154
347000
3000
irgendwo in einem warmen kleinen Teich -
06:05
maybe not in Scotland, maybe in Africa,
155
350000
2000
vielleicht nicht in Schottland, vielleicht in Afrika,
06:07
maybe somewhere else.
156
352000
2000
vielleicht irgendwo anders.
06:09
But the real honest answer is, we just don't know,
157
354000
3000
Aber die wahre Antwort ist, wir wissen es einfach nicht,
06:12
because there is a problem with the origin.
158
357000
3000
weil es ein Problem gibt mit dem Ausgangspunkt.
06:15
Imagine way back, four and a half billion years ago,
159
360000
3000
Stellen Sie sich die Zeit vor viereinhalb Milliarden Jahren vor,
06:18
there is a vast chemical soup of stuff.
160
363000
2000
dort gibt es eine gewaltige chemische Suppe von Stoff.
06:20
And from this stuff we came.
161
365000
2000
Und aus diesem Stoff gingen wir hervor.
06:22
So when you think about the improbable nature
162
367000
3000
Wenn Sie also über die Unwahrscheinlichkeit nachdenken
06:25
of what I'm going to tell you in the next few minutes,
163
370000
2000
von dem, was ich Ihnen in den nächsten paar Minuten erzählen werde,
06:27
just remember,
164
372000
2000
denken Sie nur daran,
06:29
we came from stuff on planet Earth.
165
374000
2000
wir sind aus Stoff auf dem Planeten Erde hervorgegangen.
06:31
And we went through a variety of worlds.
166
376000
3000
Und wir haben verschiedene Welten durchlaufen.
06:34
The RNA people would talk about the RNA world.
167
379000
3000
Die RNA-Menschen würden über die RNA-Welt reden.
06:37
We somehow got to proteins and DNA.
168
382000
2000
Wir sind irgendwie bei Proteinen und DNA angelangt.
06:39
We then got to the last ancestor.
169
384000
2000
Und dann sind wir beim letzten Vorfahren angekommen.
06:41
Evolution kicked in -- and that's the cool bit.
170
386000
3000
Evolution begann - und das ist der coole Teil.
06:44
And here we are.
171
389000
2000
Und nun sind wir hier.
06:46
But there's a roadblock that you can't get past.
172
391000
3000
Aber es gibt eine Barriere, die man nicht überwinden kann.
06:49
You can decode the genome, you can look back,
173
394000
3000
Man kann das Genom dekodieren, man kann zurückblicken,
06:52
you can link us all together by a mitochondrial DNA,
174
397000
3000
man kann uns alle durch eine mitochondrische DNA verbinden,
06:55
but we can't get further than the last ancestor,
175
400000
3000
aber wir können nicht über den letzten Vorfahren hinauskommen,
06:58
the last visible cell
176
403000
2000
die letzte sichtbare Zelle,
07:00
that we could sequence or think back in history.
177
405000
3000
die wir sequenzieren oder an die wir uns zurückerinnern könnten.
07:03
So we don't know how we got here.
178
408000
3000
Wir wissen also nicht, wie wir hierhergekommen sind.
07:06
So there are two options:
179
411000
2000
Also gibt es zwei Möglichkeiten:
07:08
intelligent design, direct and indirect --
180
413000
2000
intelligentes Design, direkt und indirekt -
07:10
so God,
181
415000
2000
also Gott
07:12
or my friend.
182
417000
3000
oder mein Freund.
07:15
Now talking about E.T. putting us there, or some other life,
183
420000
3000
Zu sagen, dass E.T. oder anderes Leben uns hierher gebracht hat,
07:18
just pushes the problem further on.
184
423000
3000
schiebt das Problem nur weiter auf.
07:21
I'm not a politician, I'm a scientist.
185
426000
3000
Ich bin kein Politiker, ich bin ein Wissenschaftler.
07:24
The other thing we need to think about
186
429000
2000
Die andere Sache, über die wir nachdenken müssen,
07:26
is the emergence of chemical complexity.
187
431000
2000
ist das Auftreten von chemischer Komplexität.
07:28
This seems most likely.
188
433000
2000
Das erscheint am wahrscheinlichsten.
07:30
So we have some kind of primordial soup.
189
435000
2000
Wir haben also irgendeine Art Ursuppe.
07:32
And this one happens to be
190
437000
2000
Und diese stellt eine gute Quelle
07:34
a good source of all 20 amino acids.
191
439000
2000
aller 20 Aminosäuren dar.
07:36
And somehow
192
441000
2000
Und irgendwie
07:38
these amino acids are combined,
193
443000
2000
werden diese Aminosäuren miteinander kombiniert
07:40
and life begins.
194
445000
2000
und Leben beginnt.
07:42
But life begins, what does that mean?
195
447000
2000
Aber was bedeutet das, "Leben beginnt"?
07:44
What is life? What is this stuff of life?
196
449000
3000
Was ist Leben? Was ist dieser Stoff des Lebens?
07:47
So in the 1950s,
197
452000
2000
In den 1950er Jahren
07:49
Miller-Urey did their fantastic chemical Frankenstein experiment,
198
454000
5000
führten Miller-Urey ihr fantastisches chemisches Frankenstein-Experiment durch,
07:54
where they did the equivalent in the chemical world.
199
459000
2000
bei dem sie das Äquivalent in der chemischen Welt taten.
07:56
They took the basic ingredients, put them in a single jar
200
461000
3000
Sie namen Grundzutaten, gaben sie in einen Behälter
07:59
and ignited them
201
464000
2000
und entzündeten sie
08:01
and put a lot of voltage through.
202
466000
2000
und leiteten eine hohe elektrische Spannung hindurch.
08:03
And they had a look at what was in the soup,
203
468000
2000
Und sie schauten sich an, was sich in der Suppe befand,
08:05
and they found amino acids,
204
470000
3000
und sie fanden Aminosäuren,
08:08
but nothing came out, there was no cell.
205
473000
2000
aber nichts ging daraus hervor, es gab keine Zelle.
08:10
So the whole area's been stuck for a while,
206
475000
3000
Das ganze Gebiet saß eine Weile lang fest
08:13
and it got reignited in the '80s
207
478000
3000
und es wurde wieder aufgegriffen in den 80er Jahren,
08:16
when analytical technologies and computer technologies were coming on.
208
481000
3000
als analytische Technologien und Computertechnologien aufkamen.
08:19
In my own laboratory,
209
484000
2000
In meinem eigenen Labor
08:21
the way we're trying to create inorganic life
210
486000
3000
versuchen wir, anorganisches Leben zu kreieren,
08:24
is by using many different reaction formats.
211
489000
2000
indem wir viele verschiedene Reaktionsformate benutzen.
08:26
So what we're trying to do is do reactions --
212
491000
2000
Wir versuchen also, Reaktionen durchzuführen -
08:28
not in one flask, but in tens of flasks,
213
493000
2000
nicht in einem Kolben, sondern in Dutzenden von Kolben,
08:30
and connect them together,
214
495000
2000
und dann verbinden wir sie,
08:32
as you can see with this flow system, all these pipes.
215
497000
2000
wie Sie hier bei diesem Durchlaufsystem sehen können, all diese Röhrchen.
08:34
We can do it microfluidically, we can do it lithographically,
216
499000
3000
Wir können es mikrofluidisch machen, wir können es lithografisch machen,
08:37
we can do it in a 3D printer,
217
502000
2000
wir können es in einem 3D-Drucker machen,
08:39
we can do it in droplets for colleagues.
218
504000
2000
wir können es für Kollegen in Tröpfchenform machen.
08:41
And the key thing is to have lots of complex chemistry
219
506000
3000
Und der zentrale Punkt ist es, viel komplexe Chemie zu haben,
08:44
just bubbling away.
220
509000
2000
die vor sich hin brodelt.
08:46
But that's probably going to end in failure,
221
511000
4000
Aber das wird wahrscheinlich in Misserfolg enden,
08:50
so we need to be a bit more focused.
222
515000
2000
also müssen wir etwas fokussierter sein.
08:52
And the answer, of course, lies with mice.
223
517000
2000
Und die Antwort ist, natürlich, in Mäusen zu finden.
08:54
This is how I remember what I need as a chemist.
224
519000
3000
So erinnere ich mich als Chemiker daran, was ich benötige.
08:57
I say, "Well I want molecules."
225
522000
2000
Ich sage: "Nun, ich will Moleküle."
08:59
But I need a metabolism, I need some energy.
226
524000
3000
Aber ich brauche Stoffwechsel, ich brauche Energie.
09:02
I need some information, and I need a container.
227
527000
3000
Ich brauche Information und ich brauche einen Container.
09:05
Because if I want evolution,
228
530000
2000
Denn wenn ich Evolution sehen möchte,
09:07
I need containers to compete.
229
532000
2000
dann brauche ich Container, die miteinander konkurrieren.
09:09
So if you have a container,
230
534000
2000
Wenn man einen Container hat,
09:11
it's like getting in your car.
231
536000
2000
ist das, wie wenn man in sein Auto steigt.
09:13
"This is my car,
232
538000
2000
"Dies ist mein Auto,
09:15
and I'm going to drive around and show off my car."
233
540000
2000
und ich werde herumfahren und mein Auto zur Schau stellen."
09:17
And I imagine you have a similar thing
234
542000
2000
Und ich stelle mir vor, dass man in der Zellbiologie
09:19
in cellular biology
235
544000
2000
etwas ähnliches hat
09:21
with the emergence of life.
236
546000
2000
bei der Entstehung von Leben.
09:23
So these things together give us evolution, perhaps.
237
548000
3000
Die Kombination dieser Dinge bringt uns Evolution, vielleicht.
09:26
And the way to test it in the laboratory
238
551000
2000
Und der Weg, dies im Labor zu testen,
09:28
is to make it minimal.
239
553000
2000
besteht darin, es minimal zu halten.
09:30
So what we're going to try and do
240
555000
2000
Wir werden also versuchen,
09:32
is come up with an inorganic Lego kit of molecules.
241
557000
3000
einen anorganischen Lego-Baukasten von Molekülen zusammenzustellen.
09:35
And so forgive the molecules on the screen,
242
560000
2000
Entschuldigen Sie die Moleküle auf dem Bildschirm,
09:37
but these are a very simple kit.
243
562000
2000
aber dies ist ein sehr einfacher Baukasten.
09:39
There's only maybe three or four different types of building blocks present.
244
564000
2000
Es gibt hier nur drei oder vier verschiedene Typen von Bausteinen.
09:41
And we can aggregate them together
245
566000
2000
Und wir können sie verbinden
09:43
and make literally thousands and thousands
246
568000
2000
und wortwörtlich Tausende und Abertausende
09:45
of really big nano-molecular molecules
247
570000
3000
von wirklich großen nanomolekularen Molekülen kreieren,
09:48
the same size of DNA and proteins,
248
573000
2000
in derselben Größe wie DNA und Proteine,
09:50
but there's no carbon in sight.
249
575000
2000
aber es ist kein Kohlenstoff in Sicht.
09:52
Carbon is banned.
250
577000
2000
Kohlenstoff ist schlecht.
09:54
And so with this Lego kit,
251
579000
2000
Mit diesem Lego-Baukasten
09:56
we have the diversity required
252
581000
2000
haben wir also die benötigte Diversität
09:58
for complex information storage
253
583000
3000
für komplexe Informationsspeicherung
10:01
without DNA.
254
586000
2000
ohne DNA.
10:03
But we need to make some containers.
255
588000
2000
Aber wir müssen ein paar Container herstellen.
10:05
And just a few months ago in my lab,
256
590000
2000
Und erst vor ein paar Monaten schafften wir es
10:07
we were able to take these very same molecules and make cells with them.
257
592000
3000
in meinem Labor, mit Hilfe genau dieser Moleküle Zellen zu erschaffen.
10:10
And you can see on the screen a cell being made.
258
595000
3000
Sie können auf dem Bildschirm sehen, wie eine Zelle gemacht wird.
10:13
And we're now going to put some chemistry inside and do some chemistry in this cell.
259
598000
3000
Und wir werden nun etwas Chemie hineintun und etwas Chemie in dieser Zelle betreiben.
10:16
And all I wanted to show you
260
601000
2000
Und ich wollte Ihnen nur zeigen,
10:18
is we can set up molecules
261
603000
2000
dass wir Moleküle in Membranen
10:20
in membranes, in real cells,
262
605000
2000
aufbauen können, in wirklichen Zellen,
10:22
and then it sets up a kind of molecular Darwinism,
263
607000
4000
und dann setzt es eine Art molekularen Darwinismus in Gang,
10:26
a molecular survival of the fittest.
264
611000
2000
ein molekulares Überleben der Bestangepassten.
10:28
And this movie here
265
613000
2000
Und dieser Film hier
10:30
shows this competition between molecules.
266
615000
2000
zeigt den Konkurrenzkampf zwischen Molekülen.
10:32
Molecules are competing for stuff.
267
617000
2000
Moleküle konkurrieren um Stoff.
10:34
They're all made of the same stuff,
268
619000
2000
Sie sind alle aus dem gleichen Stoff gemacht,
10:36
but they want their shape to win.
269
621000
2000
aber sie wollen, dass ihre Form gewinnt.
10:38
They want their shape to persist.
270
623000
2000
Sie wollen, dass ihre Form fortbesteht.
10:40
And that is the key.
271
625000
2000
Und das ist der Schlüssel.
10:42
If we can somehow encourage these molecules
272
627000
2000
Wenn wir diese Moleküle irgendwie dazu veranlassen können,
10:44
to talk to each other and make the right shapes and compete,
273
629000
3000
miteinander zu kommunizieren und die richtigen Formen herzustellen und zu konkurrieren,
10:47
they will start to form cells
274
632000
2000
dann werden sie beginnen, Zellen zu formen,
10:49
that will replicate and compete.
275
634000
2000
die sich replizieren und miteinander konkurrieren.
10:51
If we manage to do that,
276
636000
2000
Wenn wir es schaffen, das zu tun,
10:53
forget the molecular detail.
277
638000
3000
vergessen Sie die molekularen Details.
10:56
Let's zoom out to what that could mean.
278
641000
2000
Lassen Sie uns herauszoomen, um herauszufinden, was das bedeuten könnte.
10:58
So we have this special theory of evolution
279
643000
2000
Wir haben also diese spezielle Evolutionstheorie,
11:00
that applies only to organic biology, to us.
280
645000
3000
die nur die organische Biologie betrifft, uns.
11:03
If we could get evolution into the material world,
281
648000
3000
Wenn wir Evolution in die stoffliche Welt bringen könnten,
11:06
then I propose we should have a general theory of evolution.
282
651000
3000
dann schlage ich vor, dass wir eine generelle Evolutionstheorie haben sollten.
11:09
And that's really worth thinking about.
283
654000
3000
Und darüber lohnt es sich wirklich nachzudenken.
11:12
Does evolution control
284
657000
2000
Kontrolliert Evolution
11:14
the sophistication of matter in the universe?
285
659000
3000
die Differenziertheit von Materie im Universum?
11:17
Is there some driving force through evolution
286
662000
3000
Gibt es in der Evolution eine treibende Kraft,
11:20
that allows matter to compete?
287
665000
2000
die es Materie erlaubt, zu konkurrieren?
11:22
So that means we could then start
288
667000
2000
Das bedeutet, dass wir dann damit beginnen könnten,
11:24
to develop different platforms
289
669000
3000
andere Plattformen zu entwickeln,
11:27
for exploring this evolution.
290
672000
2000
um diese Evolution zu untersuchen.
11:29
So you imagine,
291
674000
2000
Stellen Sie sich vor,
11:31
if we're able to create a self-sustaining artificial life form,
292
676000
3000
wenn wir es schaffen, eine autarke künstliche Lebensform zu kreieren,
11:34
not only will this tell us about the origin of life --
293
679000
3000
dann wird uns das nicht nur etwas über den Ursprung des Lebens erzählen -
11:37
that it's possible that the universe doesn't need carbon to be alive;
294
682000
3000
dass es möglich ist, dass das Universum keinen Kohlenstoff braucht, um lebendig zu sein;
11:40
it can use anything --
295
685000
2000
es kann alles benutzen -
11:42
we can then take [it] one step further and develop new technologies,
296
687000
3000
wir können einen Schritt weiter gehen und neue Technologien entwickeln,
11:45
because we can then use software control
297
690000
2000
weil wir dann Softwarekontrolle benutzen können,
11:47
for evolution to code in.
298
692000
2000
in der Evolution kodieren kann.
11:49
So imagine we make a little cell.
299
694000
2000
Stellen Sie sich also vor, wir machen eine kleine Zelle.
11:51
We want to put it out in the environment,
300
696000
2000
Wir wollen sie in die Umwelt verpflanzen
11:53
and we want it to be powered by the Sun.
301
698000
2000
und wir wollen, dass sie ihre Energie von der Sonne erhält.
11:55
What we do is we evolve it in a box with a light on.
302
700000
3000
Was wir tun, ist, sie in einer beleuchteten Box einzuschließen.
11:58
And we don't use design anymore. We find what works.
303
703000
3000
Und wir benutzen kein Design mehr. Wir finden heraus, was funktioniert.
12:01
We should take our inspiration from biology.
304
706000
2000
Wir sollten unsere Inspiration aus der Biologie nehmen.
12:03
Biology doesn't care about the design
305
708000
2000
Biologie kümmert sich nicht um das Design,
12:05
unless it works.
306
710000
2000
es sei denn, es funktioniert.
12:07
So this will reorganize
307
712000
2000
Dies wird also die Art,
12:09
the way we design things.
308
714000
2000
wie wir Dinge gestalten, reorganisieren.
12:11
But not only just that,
309
716000
2000
Aber nicht nur das,
12:13
we will start to think about
310
718000
2000
wir werden beginnen, darüber nachzudenken,
12:15
how we can start to develop a symbiotic relationship with biology.
311
720000
3000
wie wir eine symbiotische Beziehung mit der Biologie entwickeln können.
12:18
Wouldn't it be great
312
723000
2000
Wäre es nicht toll,
12:20
if you could take these artificial biological cells
313
725000
2000
wenn man diese künstlichen biologischen Zellen nehmen
12:22
and fuse them with biological ones
314
727000
2000
und sie mit biologischen Zellen fusionieren könnte,
12:24
to correct problems that we couldn't really deal with?
315
729000
3000
um Probleme zu korrigieren, die wir nicht beseitigen konnten?
12:27
The real issue in cellular biology
316
732000
2000
Das wirkliche Problem in der Zellbiologie ist,
12:29
is we are never going to understand everything,
317
734000
3000
dass wir nie alles verstehen werden können,
12:32
because it's a multidimensional problem put there by evolution.
318
737000
3000
weil es ein multidimensionales Problem ist, das von der Evolution ausgeht.
12:35
Evolution cannot be cut apart.
319
740000
3000
Evolution kann nicht auseinander genommen werden.
12:38
You need to somehow find the fitness function.
320
743000
3000
Man muss irgendwie die Passungsfunktion finden.
12:41
And the profound realization for me
321
746000
2000
Und die tiefgründige Erkenntnis für mich
12:43
is that, if this works,
322
748000
2000
ist, dass, falls dies funktioniert,
12:45
the concept of the selfish gene gets kicked up a level,
323
750000
3000
das Konzept des egoistischen Gens eine Stufe höher steigt
12:48
and we really start talking about selfish matter.
324
753000
3000
und wir damit beginnen, über egoistische Materie zu sprechen.
12:51
And what does that mean in a universe
325
756000
2000
Und was bedeutet das in einem Universum,
12:53
where we are right now the highest form of stuff?
326
758000
3000
in dem wir momentan die höchste Form von Stoff sind?
12:56
You're sitting on chairs.
327
761000
2000
Sie sitzen in Sesseln.
12:58
They're inanimate, they're not alive.
328
763000
2000
Diese sind leblos, nicht am Leben.
13:00
But you are made of stuff, and you are using stuff,
329
765000
2000
Aber Sie sind aus Stoff gemacht und Sie benutzen Stoff
13:02
and you enslave stuff.
330
767000
2000
und Sie beherrschen Stoff.
13:04
So using evolution
331
769000
2000
Evolution zu benutzen,
13:06
in biology,
332
771000
2000
in der Biologie
13:08
and in inorganic biology,
333
773000
2000
und in der organischen Biologie,
13:10
for me is quite appealing, quite exciting.
334
775000
2000
ist für mich recht anziehend, ziemlich spannend.
13:12
And we're really becoming very close
335
777000
3000
Und wir nähern uns daran an,
13:15
to understanding the key steps
336
780000
2000
die entscheidenden Schritte zu verstehen,
13:17
that makes dead stuff come alive.
337
782000
3000
die toten Stoff zum Leben erwecken.
13:20
And again, when you're thinking about how improbable this is,
338
785000
3000
Und noch einmal, wenn Sie darüber nachdenken, wie unwahrscheinlich dies ist,
13:23
remember, five billion years ago,
339
788000
2000
erinnern Sie sich, vor fünf Milliarden Jahren
13:25
we were not here, and there was no life.
340
790000
3000
gab es uns nicht, und es gab kein Leben.
13:28
So what will that tell us
341
793000
2000
Was wird uns das also erzählen
13:30
about the origin of life and the meaning of life?
342
795000
3000
über den Ursprung und die Bedeutung des Lebens?
13:33
But perhaps, for me as a chemist,
343
798000
2000
Als Chemiker möchte ich vielleicht
13:35
I want to keep away from general terms;
344
800000
2000
von generellen Begriffen Abstand nehmen.
13:37
I want to think about specifics.
345
802000
2000
Ich möchte über Besonderheiten nachdenken.
13:39
So what does it mean about defining life?
346
804000
2000
Was bedeutet das im Hinblick auf die Definition des Lebens?
13:41
We really struggle to do this.
347
806000
2000
Wir mühen uns wirklich ab, dies zu tun.
13:43
And I think, if we can make inorganic biology,
348
808000
2000
Und ich denke, wenn wir anorganische Biologie herstellen können
13:45
and we can make matter become evolvable,
349
810000
3000
und Materie dazu bringen können, sich weiterzuentwickeln,
13:48
that will in fact define life.
350
813000
2000
dann wird das in der Tat Leben definieren.
13:50
I propose to you
351
815000
2000
Ich schlage vor,
13:52
that matter that can evolve is alive,
352
817000
3000
dass Materie, die sich weiterentwickeln kann, lebendig ist,
13:55
and this gives us the idea of making evolvable matter.
353
820000
3000
und dies liefert uns die Idee, Materie herzustellen, die sich weiterentwickeln kann.
13:58
Thank you very much.
354
823000
2000
Haben Sie vielen Dank.
14:00
(Applause)
355
825000
7000
(Applaus)
14:07
Chris Anderson: Just a quick question on timeline.
356
832000
4000
Chris Anderson: Nur eine kurze Frage bezüglich des Zeitrahmens.
14:11
You believe you're going to be successful in this project?
357
836000
2000
Sie glauben, Sie werden in diesem Projekt erfolgreich sein?
14:13
When?
358
838000
2000
Wann?
14:15
Lee Cronin: So many people think
359
840000
2000
Lee Cronin: So viele Menschen glauben,
14:17
that life took millions of years to kick in.
360
842000
2000
dass es Millionen von Jahren gedauert hat, bis Leben entstand.
14:19
We're proposing to do it in just a few hours,
361
844000
3000
Wir haben vor, es in nur ein paar Stunden zu tun,
14:22
once we've set up
362
847000
2000
sobald wir die richtige Chemie
14:24
the right chemistry.
363
849000
2000
zusammengestellt haben.
14:26
CA: And when do you think that will happen?
364
851000
2000
CA: Und wann, denken Sie, wird dies der Fall sein?
14:28
LC: Hopefully within the next two years.
365
853000
3000
LC: Hoffentlich innerhalb der nächsten zwei Jahre.
14:31
CA: That would be a big story.
366
856000
2000
CA: Das wäre eine große Story.
14:33
(Laughter)
367
858000
2000
(Lachen)
14:35
In your own mind, what do you believe the chances are
368
860000
2000
Wie stehen Ihrer Ansicht nach die Chancen,
14:37
that walking around on some other planet
369
862000
2000
dass auf irgendeinem anderen Planeten
14:39
is non-carbon-based life,
370
864000
2000
Leben herumläuft, das nicht auf Kohlenstoff basiert,
14:41
walking or oozing or something?
371
866000
2000
läuft oder kriecht oder so?
14:43
LC: I think it's 100 percent.
372
868000
2000
LC: Ich denke, sie liegt bei 100 Prozent.
14:45
Because the thing is, we are so chauvinistic to biology,
373
870000
3000
Denn es ist so, wir sind so chauvinistisch im Hinblick auf Biologie,
14:48
if you take away carbon, there's other things that can happen.
374
873000
2000
wenn man Kohlenstoff entfernt, dann gibt es andere Dinge, die passieren können.
14:50
So the other thing
375
875000
2000
Ein anderer Punkt ist also,
14:52
that if we were able to create life that's not based on carbon,
376
877000
2000
wenn wir es schaffen, Leben zu kreieren, das nicht auf Kohlenstoff basiert,
14:54
maybe we can tell NASA what really to look for.
377
879000
3000
vielleicht können wir NASA erzählen, wonach man wirklich Ausschau halten sollte.
14:57
Don't go and look for carbon, go and look for evolvable stuff.
378
882000
3000
Suchen Sie nicht nach Kohlenstoff, suchen Sie nach Stoff, der sich weiterentwickeln kann.
15:00
CA: Lee Cronin, good luck. (LC: Thank you very much.)
379
885000
2000
CA: Lee Cronin, viel Glück. (LC: Vielen Dank.)
15:02
(Applause)
380
887000
2000
(Applaus)
ABOUT THE SPEAKER
Lee Cronin - ChemistA professor of chemistry, nanoscience and chemical complexity, Lee Cronin and his research group investigate how chemistry can revolutionize modern technology and even create life.
Why you should listen
Lee Cronin's lab at the University of Glasgow does cutting-edge research into how complex chemical systems, created from non-biological building blocks, can have real-world applications with wide impact. At TEDGlobal 2012, Cronin shared some of the lab's latest work: creating a 3D printer for molecules. This device -- which has been prototyped -- can download plans for molecules and print them, in the same way that a 3D printer creates objects. In the future, Cronin says this technology could potentially be used to print medicine -- cheaply and wherever it is needed. As Cronin says: "What Apple did for music, I'd like to do for the discovery and distribution of prescription drugs."
At TEDGlobal 2011, Cronin shared his lab's bold plan to create life. At the moment, bacteria is the minimum unit of life -- the smallest chemical unit that can undergo evolution. But in Cronin's emerging field, he's thinking about forms of life that won't be biological. To explore this, and to try to understand how life itself originated from chemicals, Cronin and others are attempting to create truly artificial life from completely non-biological chemistries that mimic the behavior of natural cells. They call these chemical cells, or Chells.
Cronin's research interests also encompass self-assembly and self-growing structures -- the better to assemble life at nanoscale. At the University of Glasgow, this work on crystal structures is producing a raft of papers from his research group. He says: "Basically one of my longstanding research goals is to understand how life emerged on planet Earth and re-create the process."
Read the papers referenced in his TEDGlobal 2102 talk:
Integrated 3D-printed reactionware for chemical synthesis and analysis, Nature Chemistry
Configurable 3D-Printed millifluidic and microfluidic ‘lab on a chip’ reactionware devices, Lab on a Chip
Lee Cronin | Speaker | TED.com