TEDSalon London Spring 2011
Martin Hanczyc: The line between life and not-life
마틴 핸치크 : 생명체와 생명체가 아닌 것의 경계
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마틴 핸치크는 그의 실험실에서 살아있는 세포처럼 움직이는 실험적인 화학물질 방울인 "원세포(protocell)"를 만듭니다. 그의 실험은 지구에서, 혹은 다른 곳에서도, 생명체가 어떻게 만들어졌는지를 보여줍니다.
Martin Hanczyc - Chemist
Martin Hanczyc explores the path between living and nonliving systems, using chemical droplets to study behavior of the earliest cells. Full bio
Martin Hanczyc explores the path between living and nonliving systems, using chemical droplets to study behavior of the earliest cells. Full bio
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So historically there has
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0
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역사적으로
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been a huge divide between what people
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2000
3000
사람들이 무생물이라고 여기는 것들이 한 쪽에,
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consider to be non-living systems on one
2
5000
3000
생물이라고 여기는 것들을 다른 한 쪽에 두고
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side, and living systems on the other side.
3
8000
2000
아주 큰 구분이 있어 왔습니다
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So we go from, say, this beautiful and
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10000
2000
그래서 우리는 이 아름답고 복잡한 수정을 무생물로,
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complex crystal as non-life, and this rather
5
12000
3000
그리고 이 상당히 아름답고 복잡한 고양이를
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beautiful and complex cat on the other side.
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3000
다른 한 쪽에 두고 시작하도록 하겠습니다
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Over the last hundred and fifty years or so,
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지난 150여 년 간,
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science has kind of blurred this distinction
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과학은 무생물계와 생물계의 규별을 약간 흐리게 해왔습니다
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between non-living and living systems, and
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그리고 이제 우리는 둘 사이에
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now we consider that there may be a kind
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일종의 연속된 것들이
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of continuum that exists between the two.
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존재한다고 여깁니다
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We'll just take one example here:
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30000
2000
여기서 바로 한 가지 예를 들겠습니다
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a virus is a natural system, right?
13
32000
2000
바이러스는 자연계입니다 그렇죠?
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But it's very simple. It's very simplistic.
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2000
하지만 바이러스는 아주 간단하고, 게다가 극단적으로 단순합니다
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It doesn't really satisfy all the requirements,
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바이러스는 모든 요구조건을 만족하지는 않습니다
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it doesn't have all the characteristics
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그리고 생물계의 모든 특성을
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of living systems and is in fact a parasite
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가지고 있는 것도 아닙니다
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on other living systems in order to, say,
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사실 번식과 진화를 하기 위해
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reproduce and evolve.
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45000
2000
다른 생명체에 붙어있는 기생충이죠
01:02
But what we're going to be talking about here
20
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하지만 오늘 여기서 말씀 드릴 것들은
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tonight are experiments done on this sort of
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49000
2000
이쪽 스펙트럼의 끝에 있는
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non-living end of this spectrum -- so actually
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51000
2000
일종의 무생물에 관한 실험입니다
01:08
doing chemical experiments in the laboratory,
23
53000
3000
즉, 실험실에서 화학 실험을 하고,
01:11
mixing together nonliving ingredients
24
56000
2000
새로운 구조를 만들기 위해 무생물 성분을 조합하는 것입니다
01:13
to make new structures, and that these
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58000
2000
그리고 이러한 구조들이
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new structures might have some of the
26
60000
2000
생물계의 특성을
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characteristics of living systems.
27
62000
2000
가지고 있을 지도 모른다는 것입니다
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Really what I'm talking about here is
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64000
2000
실제로 제가 여기서 말씀 드릴 것들은
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trying to create a kind of artificial life.
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66000
2000
일종의 인공적인 생명을 만들어내고자 하는 노력에 대한 것입니다
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So what are these characteristics that I'm
30
68000
2000
그렇다면 제가 말하는 특성들이 뭘까요?
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talking about? These are them.
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70000
2000
바로 이것들입니다
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We consider first that life has a body.
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72000
2000
저희는 우선 생명체는 몸을 가지고 있다고 생각합니다
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Now this is necessary to distinguish the self
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74000
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바로 이 전제가 자연으로부터
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from the environment.
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76000
2000
생명체 자체를 구분하는데 꼭 필요합니다
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Life also has a metabolism. Now this is a
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2000
또한 생명체는 신진대사를 합니다
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process by which life can convert resources
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80000
3000
신진대사는 생명체가 자연으로부터 얻은 자원을 가지고
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from the environment into building blocks
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83000
2000
자기 자신을 지키고 만들 수 있도록
01:40
so it can maintain and build itself.
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85000
3000
벽돌로 바꾸는 과정을 의미합니다
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Life also has a kind of inheritable information.
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88000
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생명체는 유전적인 정보도 가지고 있습니다
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Now we, as humans, we store our information
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90000
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우리 인간들은 정보를
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as DNA in our genomes and we pass this
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DNA라는 형태로 게놈에 저장을 해놨다가,
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information on to our offspring.
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95000
2000
이 정보를 우리의 아이들에게 물려줍니다
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If we couple the first two -- the body and the metabolism --
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97000
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만약에 앞의 두 가지, 즉 몸과 신진대사를 짝지으면,
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we can come up with a system that could
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99000
2000
아마도 움직이고
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perhaps move and replicate, and if we
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101000
2000
복제가 가능한 계통을 만들 수 있을 것입니다
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coupled these now to inheritable information,
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3000
그리고 또 이것을 유전 가능한 정보와 짝을 지으면,
02:01
we can come up with a system that would be
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106000
2000
좀 더 생명체 같고,
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more lifelike, and would perhaps evolve.
48
108000
2000
아마도 진화도 할 수 있는 계통을 만들 수 있을겁니다
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And so these are the things we will try to do
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110000
2000
그리고 이것들이 저희가 실험실에서 하는 일입니다
02:07
in the lab, make some experiments that have
50
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2000
생명체의 이러한 특징들 중 하나,
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one or more of these characteristics of life.
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3000
혹은 그 이상을 지니는 것을 만드는 실험을 하는 것이죠
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So how do we do this? Well, we use
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2000
그렇다면 어떻게 할까요?
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a model system that we term a protocell.
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119000
2000
음, 저희는 프로토셀이라고 이름을 붙인 기준 계통을 이용합니다
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You might think of this as kind of like a
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2000
여러분들께서는 이것을 일종의 원시세포라고 생각하셔도 됩니다
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primitive cell. It is a simple chemical
55
123000
2000
이것은 살아있는 세포의 간단한 화학적 모형입니다
02:20
model of a living cell, and if you consider
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125000
3000
그리고 예를 들어,
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for example a cell in your body may have
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128000
2000
사람의 몸에 있는 하나의 세포는
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on the order of millions of different types
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130000
2000
우리가 살아있는 것이라고 부르는 것을
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of molecules that need to come together,
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2000
만들어내기 위해
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play together in a complex network
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2000
복잡한 연결 속에서 합쳐지고, 뭉쳐져야 하는
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to produce something that we call alive.
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136000
3000
대략 수백 만 가지의 다른 분자들을 가지고 있습니다
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In the laboratory what we want to do
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139000
2000
실험실에서 저희가 하고자 하는 것도 거의 비슷합니다
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is much the same, but with on the order of
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141000
2000
하지만 수십 가지의
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tens of different types of molecules --
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143000
2000
다른 분자들의 조합으로 하죠
02:40
so a drastic reduction in complexity, but still
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145000
2000
그래서 복잡성에 있어서는 엄청난 감소가 있지만,
02:42
trying to produce something that looks lifelike.
66
147000
3000
그래도 생명체처럼 보이는 것들을 만들기 위해 노력합니다
02:45
And so what we do is, we start simple
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150000
2000
그래서 저희가 하는 일은,
02:47
and we work our way up to living systems.
68
152000
3000
간단한 것에서부터 시작해서 생물계까지 가는 것입니다
02:50
Consider for a moment this quote by
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155000
2000
잠시, 100년 전 르덕이
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Leduc, a hundred years ago, considering a
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157000
2000
일종의 합성 생물학에 대해
02:54
kind of synthetic biology:
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159000
2000
한 말에 대해 생각해 보도록 하죠
02:56
"The synthesis of life, should it ever occur,
72
161000
2000
"만약에 생명체의 합성이 일어난다면,
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will not be the sensational discovery which we
73
163000
2000
이는 우리가 늘 생각과 결합하던
03:00
usually associate with the idea."
74
165000
2000
그런 놀라운 발견은 아닐 것이다"
03:02
That's his first statement. So if we actually
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167000
2000
이게 그의 첫 문장입니다
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create life in the laboratories, it's
76
169000
2000
즉, 만약에 우리가 실제로 생명체를 실험실에서 만든다고 해도,
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probably not going to impact our lives at all.
77
171000
2000
이는 아마도 우리의 삶에 아무런 영향을 주지 않을 것이란 말입니다
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"If we accept the theory of evolution, then
78
173000
2000
"만약 우리가 진화론을 채택한다면,
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the first dawn of synthesis of life must consist
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175000
2000
생명체 합성의 첫 시작은
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in the production of forms intermediate
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177000
2000
생명체의 기본적인 특성 중 일부만을 가지고 있고
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between the inorganic and the organic
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179000
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다른 특성들은 자연환경의
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world, or between the non-living
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181000
2000
진화적인 행위에 의한
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and living world, forms which possess
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183000
2000
발생 과정에서
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only some of the rudimentary attributes of life"
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185000
2000
천천히 추가가 되는
03:22
-- so, the ones I just discussed --
85
187000
2000
무기체와 유기체의 사이,
03:24
"to which other attributes will be slowly added
86
189000
2000
혹은 무생물계와 생물계의 사이의
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in the course of development by the
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191000
2000
중간적인 형태를 만들어내는 것에
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evolutionary actions of the environment."
88
193000
2000
존재해야만 합니다"
03:30
So we start simple, we make some structures
89
195000
2000
그래서 저희는 간단하게 시작했습니다
03:32
that may have some of these characteristics
90
197000
2000
생명체의 이러한 특성 중 일부를 가지고 있는 구조체를 만들었고,
03:34
of life, and then we try to develop that
91
199000
2000
이것이 더 생명체 같을 수 있도록
03:36
to become more lifelike.
92
201000
2000
진화시키려고 노력했습니다
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This is how we can start to make a protocell.
93
203000
2000
이게 저희가 프로토셀을 만들기 시작하게 된 계기입니다
03:40
We use this idea called self-assembly.
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205000
2000
저희는 이 아이디어를 자가 조립(self-assembly)이라고 부릅니다
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What that means is, I can mix some
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207000
2000
이게 무슨 말이냐 하면,
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chemicals together in a test tube in my lab,
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209000
2000
제가 연구소의 시험관에다가 화학 약품을 섞으면,
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and these chemicals will start to self-associate
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211000
2000
이 약품들이 점점 더 큰 구조체를 형성하기 위해
03:48
to form larger and larger structures.
98
213000
2000
스스로 합쳐지기 시작한다는 말입니다
03:50
So say on the order of tens of thousands,
99
215000
2000
자, 약 1만개, 혹은 10만 개의 분자가
03:52
hundreds of thousands of molecules will
100
217000
2000
이전에는 존재하지 않았던
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come together to form a large structure
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219000
2000
거대한 구조체를 형성하기 위해
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that didn't exist before.
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221000
2000
모인다고 합시다
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And in this particular example,
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223000
2000
그리고 이 예시에서,
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what I took is some membrane molecules,
104
225000
2000
세포막(membrane) 분자를 제거한 다음
04:02
mixed those together in the right environment,
105
227000
2000
적당한 조건에서 둘을 합치면,
04:04
and within seconds it forms these rather
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229000
2000
불과 수 초 안에
04:06
complex and beautiful structures here.
107
231000
2000
이 꽤나 아름답고 복잡한 구조체를 만들어 냅니다
04:08
These membranes are also quite similar,
108
233000
2000
이 피막들은
04:10
morphologically and functionally,
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235000
2000
형태적으로도 기능적으로도
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to the membranes in your body,
110
237000
2000
사람들의 몸에 있는 것들과 비슷합니다
04:14
and we can use these, as they say,
111
239000
2000
그리고 저희는 이것들을
04:16
to form the body of our protocell.
112
241000
2000
프로토셀의 주요부를 만들기 위해 쓸 수 있다는 것을 알아냈습니다
04:18
Likewise,
113
243000
1000
이와 같이, 저희는 기름과
04:19
we can work with oil and water systems.
114
244000
2000
물을 가지고도 만들 수 있습니다
04:21
As you know, when you put oil and water together,
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246000
2000
아시다시피, 물과 기름을 같이 놓으면 절대 섞이지 않습니다
04:23
they don't mix, but through self-assembly
116
248000
2000
하지만 자가 조립을 통해
04:25
we can get a nice oil droplet to form,
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250000
2000
멋진 기름 방울을 만들 수도 있고,
04:27
and we can actually use this as a body for
118
252000
2000
있다가 보시겠지만,
04:29
our artificial organism or for our protocell,
119
254000
2000
그것을 인공적인 유기체나 프로토셀의 몸통을 만드는데
04:31
as you will see later.
120
256000
2000
이용할 수도 있습니다
04:33
So that's just forming some body stuff, right?
121
258000
2000
그러니까 이건 그저 몸통, 혹은 구조체를
04:35
Some architectures.
122
260000
2000
만드는 것이죠, 그쵸?
04:37
What about the other aspects of living systems?
123
262000
2000
그렇다면 생물계의 다른 측면들은 어떨까요?
04:39
So we came up with this protocell model here
124
264000
2000
그래서 저희는 지금 보여드리고 있는
04:41
that I'm showing.
125
266000
2000
이 프로토셀 모형에 이르렀습니다
04:43
We started with a natural occurring clay
126
268000
2000
저희는 몬모릴로나이트(montmorillonite)라고 불리는
04:45
called montmorillonite.
127
270000
2000
자연적으로 생기는 진흙에서 출발했습니다
04:47
This is natural from the environment, this clay.
128
272000
2000
이 진흙은 굉장히 자연적입니다
04:49
It forms a surface that is, say, chemically active.
129
274000
2000
몬모릴로나이트는 화학적으로 활성화된 표면을 만듭니다
04:51
It could run a metabolism on it.
130
276000
2000
그리고 그 표면에서 신진대사를 할 수 있습니다
04:53
Certain kind of molecules like to associate
131
278000
2000
특정 분자들은 이 진흙과 결합하는 것을 좋아하기도 합니다
04:55
with the clay. For example, in this case, RNA, shown in red
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280000
2000
예를 들어, DNA의 친척이라고 할 수 있는
04:57
-- this is a relative of DNA,
133
282000
2000
RNA는 정보를 가지고 있는 분자로써,
04:59
it's an informational molecule --
134
284000
2000
여기 빨간색으로 보이는 것입니다
05:01
it can come along and it starts to associate
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286000
2000
이 RNA는 몬모릴로나이트의 표면에 와서
05:03
with the surface of this clay.
136
288000
2000
그것과 합쳐지기 시작합니다
05:05
This structure, then, can organize the
137
290000
2000
그러면 이 구조체는 스스로의 주위로
05:07
formation of a membrane boundary around
138
292000
2000
액체 형태의 분자체를
05:09
itself, so it can make a body of
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294000
2000
형성할 수 있도록
05:11
liquid molecules around itself, and that's
140
296000
2000
주변에 막 경계 조직을 만듭니다
05:13
shown in green here on this micrograph.
141
298000
2000
여기 사진에서 보이는 초록색이 그것입니다
05:15
So just through self-assembly, mixing things
142
300000
2000
그래서 자가 합성, 즉 실험실에서
05:17
together in the lab, we can come up with, say,
143
302000
3000
여러 가지를 합치는 것을 통해서
05:20
a metabolic surface with some
144
305000
2000
저희는 정보를 담고 있는 분자가
05:22
informational molecules attached
145
307000
2000
피막체 안에 붙어있는,
05:24
inside of this membrane body, right?
146
309000
2000
신진 대사를 하는 표면을 만들어냈습니다, 그렇죠?
05:26
So we're on a road towards living systems.
147
311000
4000
즉, 저희는 생물계로 가고 있는 것이죠
05:30
But if you saw this protocell, you would not
148
315000
2000
하지만 여러분들께서 이 프로토셀을 보신다고 해도
05:32
confuse this with something that was actually alive.
149
317000
2000
실제로 살아있는 것들과 절대 헷갈리진 않으실 겁니다
05:34
It's actually quite lifeless. Once it forms,
150
319000
2000
프로토셀은 사실상 생명력이 없습니다
05:36
it doesn't really do anything.
151
321000
2000
만들어지고 나면, 실제로 하는 것은 거의 없습니다
05:38
So, something is missing.
152
323000
2000
즉, 뭔가가 빠졌다는 거죠
05:40
Some things are missing.
153
325000
2000
여러 가지가 빠졌겠네요
05:42
So some things that are missing is,
154
327000
2000
그 빠진 것들은, 예를 들자면,
05:44
for example, if you had a flow of energy
155
329000
2000
에너지가 기관을 통해 흘러 들어오면,
05:46
through a system, what we'd want
156
331000
2000
저희가 원하는 것은 프로토셀이
05:48
is a protocell that can harvest
157
333000
2000
생명체들이 하는 것처럼
05:50
some of that energy in order to maintain itself,
158
335000
2000
그 에너지의 일부를 스스로를 유지하기 위해
05:52
much like living systems do.
159
337000
2000
흡수하는 일을 하는 것입니다
05:54
So we came up with a different protocell
160
339000
2000
그래서 저희는 다른 프로토셀 모형을 만들었고,
05:56
model, and this is actually simpler than the previous one.
161
341000
2000
이는 이 전에 보여드린 것 보다 더 간단합니다
05:58
In this protocell model, it's just an oil droplet,
162
343000
2000
이 프로토셀 모형에는, 이건 그냥 기름 방울이지만,
06:00
but a chemical metabolism inside
163
345000
2000
안에 있는 화학적 물질 대사 덕분에
06:02
that allows this protocell to use energy
164
347000
2000
이 프로토셀은 에너지로 뭔가를 하고,
06:04
to do something, to actually become dynamic,
165
349000
3000
실제로 움직이는 데 사용할 수 있게 됩니다
06:07
as we'll see here.
166
352000
2000
지금 보여드리겠습니다
06:09
You add the droplet to the system.
167
354000
2000
그 방울을 이 계에 떨어 뜨려보겠습니다
06:11
It's a pool of water, and the protocell
168
356000
2000
이는 물이고, 프로토셀은
06:13
starts moving itself around in the system.
169
358000
2000
이 계 안에서 스스로 움직이기 시작합니다
06:15
Okay? Oil droplet forms
170
360000
2000
괜찮나요? 기름 방울이
06:17
through self-assembly, has a chemical
171
362000
2000
자가 합성을 통해 형성을 하고,
06:19
metabolism inside so it can use energy,
172
364000
2000
에너지를 사용할 수 있도록
06:21
and it uses that energy to move itself
173
366000
2000
안에 화학적인 물질 대사를 가지고 있고,
06:23
around in its environment.
174
368000
2000
그 에너지를 주어진 공간에서 움직이는 데 사용합니다
06:25
As we heard earlier, movement is very
175
370000
2000
앞서 들으셨다시피, 이런 형태의
06:27
important in these kinds of living systems.
176
372000
2000
생물계에서는 움직임이 아주 중요합니다
06:29
It is moving around, exploring its environment,
177
374000
2000
이것은 돌아다니고, 주변 환경을 탐색하고,
06:31
and remodeling its environment, as you see,
178
376000
2000
보시다시피, 프로토셀에 의해 형성되는
06:33
by these chemical waves that are forming by the protocell.
179
378000
2000
화학적인 물결을 남기면서 자신의 환경을 재구성하고 있습니다
06:35
So it's acting, in a sense, like a living system
180
380000
2000
즉 이러한 관점에서, 이 물질은 스스로를 보존하려고 하면서
06:37
trying to preserve itself.
181
382000
3000
일종의 생물계처럼 행동하고 있습니다
06:40
We take this same moving protocell here,
182
385000
3000
저희는 이 동일한 프로토셀을 가지고
06:43
and we put it in another experiment,
183
388000
2000
다른 실험에 놓고 움직이도록 했습니다
06:45
get it moving. Then I'm going
184
390000
2000
그 다음엔 이 계에
06:47
to add some food to the system,
185
392000
2000
약간의 음식을 줬습니다
06:49
and you'll see that in blue here, right?
186
394000
3000
여기 파란 것 보이시나요?
06:52
So I add some food source to the system.
187
397000
2000
그래서 저는 이 계에 음식이 될 만한 것을 추가했고,
06:54
The protocell moves. It encounters the food.
188
399000
2000
프로토셀은 움직이다가, 음식을 만납니다
06:56
It reconfigures itself and actually then
189
401000
2000
스스로를 다시 준비하다가
06:58
is able to climb to the highest concentration
190
403000
2000
그 계에서 가장 밀도가 높은 곳으로
07:00
of food in that system and stop there.
191
405000
2000
올라가서 거기서 멈춥니다
07:02
Alright? So not only do we have this system
192
407000
2000
그렇죠? 저희는 신체가 있는 계를
07:04
that has a body, it has a metabolism,
193
409000
2000
갖고 있는 것 뿐만 아니라, 그것은 물질대사를 하고,
07:06
it can use energy, it moves around.
194
411000
3000
에너지를 사용할 수 있으며 움직일 수도 있습니다
07:09
It can sense its local environment
195
414000
2000
그리고 주변의 환경을 느낄 수도 있으며,
07:11
and actually find resources
196
416000
2000
자신을 유지하기 위해
07:13
in the environment to sustain itself.
197
418000
2000
주변 환경에서 자원을 찾아내기도 합니다
07:15
Now, this doesn't have a brain, it doesn't have
198
420000
2000
자, 이것은 뇌를 가지고 있는 것도 아니고,
07:17
a neural system. This is just a sack of
199
422000
2000
신경계를 가지고 있지도 않습니다
07:19
chemicals that is able to have this interesting
200
424000
2000
이는 단지 흥미롭고 복잡한 생명체 같은
07:21
and complex lifelike behavior.
201
426000
2000
행동을 가질 수 있는 화학물질 덩어리일 뿐입니다
07:23
If we count the number of chemicals
202
428000
2000
이 계에 있는
07:25
in that system, actually, including the water
203
430000
2000
화학 물질의 수를 헤아려 본다면,
07:27
that's in the dish, we have five chemicals
204
432000
2000
접시에 있는 물을 포함해서,
07:29
that can do this.
205
434000
2000
이런 것을 할 수 있는 다섯 가지가 있습니다
07:31
So then we put these protocells together in a
206
436000
2000
그래서 이 프로토셀들이 어떻게 행동하는지 보기 위해
07:33
single experiment to see what they would do,
207
438000
2000
하나의 실험에 같이 넣는 다면,
07:35
and depending on the conditions, we have
208
440000
2000
조건에 따라서, 왼쪽 접시에 있는
07:37
some protocells on the left that are
209
442000
2000
프로토셀들은 움직이면서,
07:39
moving around and it likes to touch the other
210
444000
2000
어떤 것은 그 주변에 있는
07:41
structures in its environment.
211
446000
2000
다른 것을 건드리길 좋아하기도 합니다
07:43
On the other hand we have two moving
212
448000
2000
반면에 서로의 주변을 도는 것을
07:45
protocells that like to circle each other,
213
450000
2000
좋아하는 두 프로토셀도 있습니다
07:47
and they form a kind of a dance, a complex dance with each other.
214
452000
2000
그리고 이들은 일종의 복잡한 춤 형태를 만듭니다
07:49
Right? So not only do individual protocells
215
454000
2000
그렇죠? 그러니까 이 개별적은 프로토셀은,
07:51
have behavior, what we've interpreted as
216
456000
2000
이 계에서 저희가 '행동'이라고 부르는 것을
07:53
behavior in this system, but we also have
217
458000
2000
가지고 있을 뿐만 아니라,
07:55
basically population-level behavior
218
460000
3000
유기체들이 가지고 있는 것과 비슷한
07:58
similar to what organisms have.
219
463000
3000
기본적인 개체 수준의 행동 또한 갖고 있습니다
08:01
So now that you're all experts on protocells,
220
466000
3000
이제 여러분들께서 프로토셀의 전문가가 되셨으니
08:04
we're going to play a game with these protocells.
221
469000
2000
이 프로토셀들을 가지고 게임을 하나 해 보겠습니다
08:06
We're going to make two different kinds.
222
471000
2000
이제 두 가지 다른 종류를 만들 것입니다
08:08
Protocell A has a certain kind of chemistry
223
473000
3000
프로토셀A는 활성화 되었을 때
08:11
inside that, when activated, the protocell
224
476000
2000
진동, 그냥 춤추기 시작하게 만드는
08:13
starts to vibrate around, just dancing.
225
478000
2000
특정 종류의 화학물질을 가지고 있습니다
08:15
So remember, these are primitive things,
226
480000
2000
이것들이 아주 원시적이라는 것을 기억하세요
08:17
so dancing protocells, that's very
227
482000
2000
그러니까 춤추는 프로토셀,
08:19
interesting to us. (Laughter)
228
484000
2000
이건 아주 재미있는 것입니다 (웃음)
08:21
The second protocell has a different
229
486000
2000
두 번째 프로토셀은
08:23
chemistry inside, and when activated,
230
488000
2000
활성화 되었을 때
08:25
the protocells all come together and they fuse
231
490000
2000
서로 모여서 하나의 큰 것으로 합쳐지게 만드는
08:27
into one big one. Right?
232
492000
2000
다른 종류의 화학물질을 가지고 있습니다
08:29
And we just put these two together
233
494000
2000
그리고 이 두 개를
08:31
in the same system.
234
496000
2000
같은 계에 넣는 것입니다
08:33
So there's population A,
235
498000
2000
이게 프로토셀 A들이고,
08:35
there's population B, and then
236
500000
2000
이게 프로토셀 B들입니다
08:37
we activate the system,
237
502000
2000
그리고 계를 활성화 시키면,
08:39
and protocell Bs, they're the blue ones,
238
504000
2000
파란색인 프로토셀 B들은 서로 모입니다
08:41
they all come together. They fuse together
239
506000
2000
이것들은 하나의 큰 방울을 만들면서 서로 합쳐지고,
08:43
to form one big blob, and the other protocell
240
508000
2000
다른 프로토셀들은 주변에서 춤을 추죠
08:45
just dances around. And this just happens
241
510000
2000
그리고 이 현상은 계 안에 있는
08:47
until all of the energy in the system is
242
512000
2000
모든 에너지가 쉽게 말해서
08:49
basically used up, and then, game over.
243
514000
3000
소진될 때까지 계속 되다가 끝이 납니다
08:52
So then I repeated this experiment
244
517000
2000
그래서 저는 이 실험을 반복해서
08:54
a bunch of times, and one time
245
519000
2000
여러 번 계속 했었는데,
08:56
something very interesting happened.
246
521000
2000
한 번은 아주 흥미로운 일이 일어났습니다
08:58
So, I added these protocells together
247
523000
2000
그러니까, 제가 이 프로토셀들을 계에 같이 넣었는데,
09:00
to the system, and protocell A and protocell B
248
525000
2000
프로토셀 A와 프로토셀 B가 하나로 합쳐지더니
09:02
fused together to form a hybrid protocell AB.
249
527000
2000
혼성 프로토셀 AB를 만들어냈습니다
09:04
That didn't happen before. There it goes.
250
529000
2000
이 전엔 한 번도 일어난 적이 없던 일이었죠
09:06
There's a protocell AB now in this system.
251
531000
3000
이제 계에는 프로토셀 AB가 존재합니다
09:09
Protocell AB likes to dance around for a bit,
252
534000
3000
프로토셀 AB는 잠깐 동안 춤추는 것을 좋아합니다
09:12
while protocell B does the fusing, okay?
253
537000
3000
반면에 프로토셀 B는 합체를 하죠, 그렇죠?
09:15
But then something even more interesting happens.
254
540000
3000
그러자 훨씬 더 흥미로운 일이 일어납니다
09:18
Watch when these two large protocells,
255
543000
2000
이 커다란 두 혼성 프로토셀이
09:20
the hybrid ones, fuse together.
256
545000
2000
합성하는 것을 보십시오
09:22
Now we have a dancing protocell
257
547000
3000
이제 춤추는 프로토셀이 있다가
09:25
and a self-replication event. Right. (Laughter)
258
550000
4000
자가 복제가 일어납니다 (웃음)
09:29
Just with blobs of chemicals, again.
259
554000
2000
다시 화학물질 덩어리로 돌아갔죠
09:31
So the way this works is, you have
260
556000
2000
이런 일이 일어나는 과정은,
09:33
a simple system of five chemicals here,
261
558000
2000
여기 5개의 화학물질을 가진 계와
09:35
a simple system here. When they hybridize,
262
560000
2000
여기 5개의 화학물질을 가진 계가 있다고 칩시다
09:37
you then form something that's different than
263
562000
2000
이것들이 합쳐지면, 이 전과는 다르고,
09:39
before, it's more complex than before,
264
564000
2000
더 복잡한 것을 만들게 됩니다
09:41
and you get the emergence of another kind of
265
566000
2000
그리고 이 실험에서는
09:43
lifelike behavior which
266
568000
2000
복제가 가능한 다른 종류의
09:45
in this case is replication.
267
570000
2000
생물 같은 행동을 보이게 됩니다
09:47
So since we can make some interesting
268
572000
2000
자, 이제 좋아하는 색깔이나 행동과 같은
09:49
protocells that we like, interesting colors and
269
574000
2000
우리가 좋아하는 뭔가 흥미로운
09:51
interesting behaviors, and they're very easy
270
576000
2000
프로토셀을 만들 수 있고,
09:53
to make, and they have interesting lifelike
271
578000
2000
이들을 만드는 건 아주 쉬운데다가
09:55
properties, perhaps these protocells have
272
580000
3000
이것들이 구미를 당기는 생명체와 비슷한 특질을 가지고 있기 때문에,
09:58
something to tell us about the origin of life
273
583000
2000
아마도 이 프로토셀들은 지구 상에서의
10:00
on the Earth. Perhaps these represent an
274
585000
2000
생명체의 기원에 대해 뭔가 알려줄 지도 모릅니다
10:02
easily accessible step, one of the first steps
275
587000
2000
아마도 이것들이 쉽게 가능한 단계, 초기 지구에서
10:04
by which life got started on the early Earth.
276
589000
3000
생명체가 발생하기 시작한 첫 단계를 보여줄 지도 모르겠네요
10:07
Certainly, there were molecules present on
277
592000
2000
확실히 이것들이 초기 지구에서 나타난 분자들은 맞습니다
10:09
the early Earth, but they wouldn't have been
278
594000
2000
하지만 저희가 실험실에서 실험을 하는 것이나
10:11
these pure compounds that we worked with
279
596000
2000
이 실험에서 보여드린 것만큼
10:13
in the lab and I showed in these experiments.
280
598000
2000
순수한 복합체는 아니었을 겁니다
10:15
Rather, they'd be a real complex mixture of
281
600000
2000
통제되지 않는 화학 반응은
10:17
all kinds of stuff, because
282
602000
2000
다양한 유기 복합체의 조합을 만들어내기 때문에,
10:19
uncontrolled chemical reactions produce
283
604000
2000
이들은 오히려 여러 가지 물질이 합쳐진
10:21
a diverse mixture of organic compounds.
284
606000
2000
실제의 복잡한 화합물이었을 것입니다
10:23
Think of it like a primordial ooze, okay?
285
608000
3000
원시시대의 습지를 생각해보세요
10:26
And it's a pool that's too difficult to fully
286
611000
2000
그것은 물 웅덩이인데 완벽히 묘사하기 아주 어렵고,
10:28
characterize, even by modern methods, and
287
613000
2000
현대의 기술로 조차도 그렇습니다
10:30
the product looks brown, like this tar here
288
615000
2000
그리고 그 물질은
10:32
on the left. A pure compound
289
617000
2000
여기 왼쪽에 보이는 타르처럼 갈색입니다
10:34
is shown on the right, for contrast.
290
619000
2000
반면에, 오른쪽에 보이는 것은 순수한 화합물입니다
10:36
So this is similar to what happens when you
291
621000
2000
이 현상은 순수한 설탕 결정을
10:38
take pure sugar crystals in your kitchen,
292
623000
2000
주방에서 후라이팬에 놓고
10:40
you put them in a pan, and you apply energy.
293
625000
2000
에너지를 가할 때 생기는 현상과 비슷합니다
10:42
You turn up the heat, you start making
294
627000
2000
그것들에 열을 가하고,
10:44
or breaking chemical bonds in the sugar,
295
629000
2000
설탕 결정이 가지고 있는 화학적 결합을
10:46
forming a brownish caramel, right?
296
631000
2000
만들거나 파괴하면서 갈색의 카라멜을 만드는 것이죠
10:48
If you let that go unregulated, you'll
297
633000
2000
만약에 그런 변화를 불규칙적으로 하게 된다면,
10:50
continue to make and break chemical bonds,
298
635000
2000
화학적 결합을 만들고 부수는 일을 계속 하게 되죠
10:52
forming an even more diverse mixture of
299
637000
2000
그리고 이는 후라이팬에 눌어 붙어서
10:54
molecules that then forms this kind of black
300
639000
2000
씻어내기 어려운 검은색의 타르 같은
10:56
tarry stuff in your pan, right, that's
301
641000
2000
훨씬 더 다양한
10:58
difficult to wash out. So that's what
302
643000
2000
분자의 조합을 형성합니다
11:00
the origin of life would have looked like.
303
645000
2000
생명체의 기원은 바로 이렇게 보였을 겁니다
11:02
You needed to get life out of this junk that
304
647000
2000
45억 년 전의 초기 지구에서는
11:04
is present on the early Earth,
305
649000
2000
이러한 진흙탕에서
11:06
four, 4.5 billion years ago.
306
651000
2000
생명체를 꺼내야 했습니다
11:08
So the challenge then is,
307
653000
2000
그래서 어려웠던 것은,
11:10
throw away all your pure chemicals in the lab,
308
655000
2000
실험실의 모든 순수한 화학물질을 버리고
11:12
and try to make some protocells with lifelike
309
657000
2000
이런 종류의 초기의 연니(軟泥)로부터
11:14
properties from this kind of primordial ooze.
310
659000
3000
생명체 같은 특성을 지닌 프로토셀을 만들도록 노력하는 것이었습니다
11:17
So we're able to then see the self-assembly
311
662000
2000
그러고 나서 저희는 이전에 보았던
11:19
of these oil droplet bodies again
312
664000
2000
기름 방울의 자가 합성을
11:21
that we've seen previously,
313
666000
2000
다시 볼 수 있었고,
11:23
and the black spots inside of there
314
668000
2000
그 안의 검은 점은
11:25
represent this kind of black tar -- this diverse,
315
670000
2000
이 다양하고, 복잡하고,
11:27
very complex, organic black tar.
316
672000
2000
유기적인 검은 타르를 나타냅니다
11:29
And we put them into one of these
317
674000
2000
그리고 저희는 여러분이 조금 전에 보신 것처럼,
11:31
experiments, as you've seen earlier, and then
318
676000
2000
그것들을 이런 실험들 중의 하나에 넣었고,
11:33
we watch lively movement that comes out.
319
678000
2000
그러고는 발생하는 생동적인 움직임을 보았습니다
11:35
They look really good, very nice movement,
320
680000
2000
그것들은 아주 좋아 보였고, 아주 멋진 움직임을 보였습니다
11:37
and also they appear to have some kind of
321
682000
2000
그리고 아까 본 것처럼
11:39
behavior where they kind of circle
322
684000
2000
서로 주위를 돌고,
11:41
around each other and follow each other,
323
686000
3000
따라다니는 듯한 움직임을
11:44
similar to what we've seen before -- but again,
324
689000
2000
보이기도 했습니다
11:46
working with just primordial conditions,
325
691000
2000
하지만 순수한 물질이 아닌
11:48
no pure chemicals.
326
693000
2000
원시시대의 조건을 가지고 실험을 했습니다
11:50
These are also, these tar-fueled protocells,
327
695000
2000
이 타르로 차있는 프로토셀은
11:52
are also able to locate resources
328
697000
2000
그들의 주변 환경에 있는 자원들을
11:54
in their environment.
329
699000
1000
찾아낼 수도 있습니다
11:55
I'm going to add some resource from the left,
330
700000
2000
제가 여기 왼쪽에서부터
11:57
here, that defuses into the system,
331
702000
2000
계 안으로 퍼지는 자원을 넣을 겁니다
11:59
and you can see, they really like that.
332
704000
2000
그리고 여기 보시는 바와 같이, 진짜로 저렇습니다
12:01
They become very energetic, and able
333
706000
2000
프로토셀은 아주 생동감이 넘치게 되고,
12:03
to find the resource in the environment,
334
708000
2000
환경에 있는 먹이를 찾을 수 있게 되죠
12:05
similar to what we saw before.
335
710000
2000
저희가 아까 본 것과 비슷합니다
12:07
But again, these are done in these primordial
336
712000
2000
하지만, 이 실험들은 약간 소독이 된 실험실의 조건이 아닌,
12:09
conditions, really messy conditions,
337
714000
2000
원시시대의 아주 혼잡한 조건 하에서
12:11
not sort of sterile laboratory conditions.
338
716000
2000
이루어졌습니다
12:13
These are very dirty little protocells,
339
718000
2000
이것들은 사실
12:15
as a matter of fact. (Laughter)
340
720000
2000
아주 더러운 프로토셀 녀석들입니다 (웃음)
12:17
But they have lifelike properties, is the point.
341
722000
3000
하지만 그들이 생명체 같은 특성을 가지고 있다는게 요점입니다
12:20
So, doing these artificial life experiments
342
725000
3000
즉, 이러한 인공적인 생명체 실험을 하는 것이
12:23
helps us define a potential path between
343
728000
3000
저희가 무생물계와 생물계 사이의
12:26
non-living and living systems.
344
731000
3000
잠재적인 길을 정의하는 것을 도와줍니다
12:29
And not only that, but it helps us
345
734000
2000
이 뿐만 아니라, 이것은
12:31
broaden our view of what life is
346
736000
2000
생명체란 무엇인가,
12:33
and what possible life there could be
347
738000
2000
그리고 지구에 있는 생명체와는 아주 다를 수 있는
12:35
out there -- life that could be very different
348
740000
2000
지구 밖의 생명체는 어떤 것인가에 대한
12:37
from life that we find here on Earth.
349
742000
3000
저희들의 시각을 넓힐 수 있도록 도와줍니다
12:40
And that leads me to the next
350
745000
2000
그리고 이것이 저를 다음의 용어
12:42
term, which is "weird life."
351
747000
2000
"괴상한 생명체"로 이끌어 줍니다
12:44
This is a term by Steve Benner.
352
749000
3000
스티브 베너(Steve Benner)가 정의 했습니다
12:47
This is used in reference to a report
353
752000
2000
이 용어는 2007년
12:49
in 2007 by the National Research Council
354
754000
2000
미국 국립 연구 회의(National Research Council)의
12:51
in the United States, wherein
355
756000
2000
보고서에서 사용이 되었는데,
12:53
they tried to understand how we can
356
758000
2000
이 보고서에서 그들은 우리가 어떻게 지구 곳곳에서 생명체를,
12:55
look for life elsewhere in the universe, okay,
357
760000
2000
특히 지구에 있는 것들과 아주 다른 생명체를,
12:57
especially if that life is very different from life
358
762000
2000
찾을 수 있는지 알아보려고 노력했다
12:59
on Earth. If we went to another planet and
359
764000
3000
만약에 우리가 다른 행성에 가서,
13:02
we thought there might be life there,
360
767000
2000
거기에 생명체가 있다고 생각을 하더라도,
13:04
how could we even recognize it as life?
361
769000
2000
어떻게 우리가 그것을 생명체로 인식할 수 있을까?
13:06
Well, they came up with three very general
362
771000
2000
음, 그들은 세 가지 아주 일반적인 기준을 내놓았습니다
13:08
criteria. First is -- and they're listed here.
363
773000
2000
여기 그 목록이 있습니다
13:10
The first is, the system has to be in
364
775000
2000
첫 번째는 그 계가 평형상태에 있지 않아야 한다는 것입니다
13:12
non-equilibrium. That means the system
365
777000
2000
그 말인 즉슨, 사실
13:14
cannot be dead, in a matter of fact.
366
779000
1000
계는 죽어있을 수 없다는 뜻입니다
13:15
Basically what that means is, you have
367
780000
2000
기본적으로 이 말이 의미하는 것은
13:17
an input of energy into the system that life
368
782000
2000
생명체가 스스로를 유지하기 위해
13:19
can use and exploit to maintain itself.
369
784000
3000
사용할 수 있는 에너지의 투입이 있다는 것입니다
13:22
This is similar to having the Sun shining
370
787000
2000
이것은 지구를 비추고,
13:24
on the Earth, driving photosynthesis,
371
789000
2000
광합성을 일으키며,
13:26
driving the ecosystem.
372
791000
2000
생태계를 이끌어 가는 태양이 있는 것과 비슷합니다
13:28
Without the Sun, there's likely to be
373
793000
2000
태양이 없이는
13:30
no life on this planet.
374
795000
2000
행성에 생명체가 없을 가능성이 높습니다
13:32
Secondly, life needs to be in liquid form,
375
797000
2000
두 번째로, 생명체는 액체의 형태여야 합니다
13:34
so that means even if we had some
376
799000
2000
즉, 흥미로운 구조,
13:36
interesting structures, interesting molecules
377
801000
2000
분자를 둘 다 가지고 있다고 해도,
13:38
together but they were frozen solid,
378
803000
2000
얼어있는 고체라면
13:40
then this is not a good place for life.
379
805000
2000
생명체가 살기에는 좋은 곳이 아니란 뜻입니다
13:42
And thirdly, we need to be able to make
380
807000
2000
그리고 세 번째로 화학적인 결합을
13:44
and break chemical bonds. And again
381
809000
2000
만들고 분해할 수 있어야 합니다
13:46
this is important because life transforms
382
811000
2000
그리고 이것은 생명체가
13:48
resources from the environment into
383
813000
2000
자신을 유지하기 위해
13:50
building blocks so it can maintain itself.
384
815000
2000
주변 환경으로부터의 자원을 벽돌로 바꾸기 때문에 중요합니다
13:52
Now today, I told you about very strange
385
817000
2000
오늘 저는 여러분들께 아주 이상하고
13:54
and weird protocells -- some that contain clay,
386
819000
2000
괴상한 프로토셀에 대해 말씀드렸습니다
13:56
some that have primordial ooze in them,
387
821000
3000
어떤 것은 진흙을 포함하고 있으며,
13:59
some that have basically oil
388
824000
2000
어떤 것은 안에 연니를 포함하고 있었으며,
14:01
instead of water inside of them.
389
826000
2000
어떤 것은 안에 물 대신에 기름을 포함하고 있었습니다
14:03
Most of these don't contain DNA,
390
828000
2000
대부분의 프로토셀이 DNA를 포함하고 있지 않지만,
14:05
but yet they have lifelike properties.
391
830000
2000
생명체 같은 특성을 가지고 있습니다
14:07
But these protocells satisfy
392
832000
3000
하지만 이 프로토셀들은
14:10
these general requirements of living systems.
393
835000
3000
생물계의 일반적인 필요조건을 충족시킵니다
14:13
So by making these chemical, artificial
394
838000
2000
즉, 이 화학적이고 인공적인 생명체를
14:15
life experiments, we hope not only
395
840000
2000
만드는 실험을 함으로써,
14:17
to understand something fundamental
396
842000
2000
우리는 이 행성의 생명체의 기원과 존재에 대한
14:19
about the origin of life and the existence
397
844000
2000
기본적인 것뿐만 아니라
14:21
of life on this planet, but also
398
846000
2000
우주의 다른 곳에 있을 지도 모를
14:23
what possible life there could be
399
848000
2000
존재에 대해 이해할 수 있길 바랍니다
14:25
out there in the universe. Thank you.
400
850000
3000
감사합니다
14:28
(Applause)
401
853000
4000
(박수)
ABOUT THE SPEAKER
Martin Hanczyc - ChemistMartin Hanczyc explores the path between living and nonliving systems, using chemical droplets to study behavior of the earliest cells.
Why you should listen
Martin Hanczyc is developing novel synthetic chemical systems based on the properties of living systems, in a quest to understand how life forms. These synthetic systems, or "protocells," are model systems of primitive living cells and chemical examples of artificial life. As Rachel Armstrong puts it: "Although the protocell model system is just a chemically modified oil droplet, its dynamics are astonishingly varied and complex."
He's based at the Institute of Physics and Chemistry and the Center for Fundamental Living Technology (FLinT) in Denmark. He is also an Honorary Senior Lecturer at the Bartlett School of Architecture, University College London.
Martin Hanczyc | Speaker | TED.com