TEDSalon London Spring 2011
Martin Hanczyc: The line between life and not-life
Martin Hanczyc: Linia między życiem i nie-życiem
Filmed:
Readability: 4.3
819,541 views
W swoim laboratorium Martin Hanczyc tworzy "protokomórki", eksperymentalne kropelki zbudowane z substancji chemicznych, które zachowują się jak żywe komórki. Jego praca pokazuje, w jaki sposób życie mogło pojawić się na Ziemi... a być może także poza nią.
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
Double-click the English transcript below to play the video.
00:15
So historically there has
0
0
2000
Historycznie istnieje
00:17
been a huge divide between what people
1
2000
3000
duży podział tego, co ludzie
00:20
consider to be non-living systems on one
2
5000
3000
uważają z jednej strony za nie-żywe systemy
00:23
side, and living systems on the other side.
3
8000
2000
a z drugiej za układy żywe.
00:25
So we go from, say, this beautiful and
4
10000
2000
Z jednej strony mamy ten piękny i złożony
00:27
complex crystal as non-life, and this rather
5
12000
3000
kryształ jako nie-żywą strukturę, a z drugiej
00:30
beautiful and complex cat on the other side.
6
15000
3000
pięknego i złożonego kota.
00:33
Over the last hundred and fifty years or so,
7
18000
3000
W ciągu ostatnich stu pięćdziesięciu lat
00:36
science has kind of blurred this distinction
8
21000
2000
nauka rozmyła to rozróżnienie
00:38
between non-living and living systems, and
9
23000
2000
pomiędzy nie-żywymi a żywymi układami,
00:40
now we consider that there may be a kind
10
25000
2000
teraz sądzimy, że może istnieć pewien rodzaj
00:42
of continuum that exists between the two.
11
27000
3000
kontinuum między nimi.
00:45
We'll just take one example here:
12
30000
2000
Weźmy tylko jeden przykład:
00:47
a virus is a natural system, right?
13
32000
2000
wirus jest układem naturalnym, prawda?
00:49
But it's very simple. It's very simplistic.
14
34000
2000
Ale jest bardzo prosty. Jest bardzo uproszczon
00:51
It doesn't really satisfy all the requirements,
15
36000
2000
Tak naprawdę nie spełnia wszystkich wymogów,
00:53
it doesn't have all the characteristics
16
38000
2000
nie ma wszystkich cech typowych dla
00:55
of living systems and is in fact a parasite
17
40000
2000
żywych organizmów, w rzeczywistości pasożytuje
00:57
on other living systems in order to, say,
18
42000
3000
na innych żywych systemach
01:00
reproduce and evolve.
19
45000
2000
aby się reprodukować i ewoluować.
01:02
But what we're going to be talking about here
20
47000
2000
Ale dzisiaj będziemy rozmawiać
01:04
tonight are experiments done on this sort of
21
49000
2000
o eksperymentach przeprowadzanych
01:06
non-living end of this spectrum -- so actually
22
51000
2000
na nie-żywym końcu tego spektrum - czyli właściwie
01:08
doing chemical experiments in the laboratory,
23
53000
3000
o eksperymentach w laboratorium chemicznym,
01:11
mixing together nonliving ingredients
24
56000
2000
o łączeniu nieożywionych składników
01:13
to make new structures, and that these
25
58000
2000
aby stworzyć nowe struktury, które
01:15
new structures might have some of the
26
60000
2000
mogą posiadać niektóre
01:17
characteristics of living systems.
27
62000
2000
cechy żywych organizmów.
01:19
Really what I'm talking about here is
28
64000
2000
Tak naprawdę mówię tutaj
01:21
trying to create a kind of artificial life.
29
66000
2000
o próbie tworzenia swego rodzaju sztucznego życia.
01:23
So what are these characteristics that I'm
30
68000
2000
Jakie więc są te cechy charakterystyczne,
01:25
talking about? These are them.
31
70000
2000
o których myślę? Oto one.
01:27
We consider first that life has a body.
32
72000
2000
Po pierwsze: zakładamy, że życie ma ciało.
01:29
Now this is necessary to distinguish the self
33
74000
2000
Jest to konieczne, aby odróżnić jednostkę
01:31
from the environment.
34
76000
2000
od otoczenia.
01:33
Life also has a metabolism. Now this is a
35
78000
2000
Życie cechuje także metabolizm, proces,
01:35
process by which life can convert resources
36
80000
3000
przy pomocy którego zamienia zasoby
01:38
from the environment into building blocks
37
83000
2000
ze środowiska na elementy konstrukcyjne
01:40
so it can maintain and build itself.
38
85000
3000
potrzebne do swojego utrzymania i rozwoju.
01:43
Life also has a kind of inheritable information.
39
88000
2000
Życie ma również rodzaj dziedzicznej informacji.
01:45
Now we, as humans, we store our information
40
90000
2000
My, ludzie, przechowujemy nasze informacje
01:47
as DNA in our genomes and we pass this
41
92000
3000
w postaci DNA w naszym genomie i przekazujemy
01:50
information on to our offspring.
42
95000
2000
te informację naszemu potomstwu.
01:52
If we couple the first two -- the body and the metabolism --
43
97000
2000
Jeżeli połączymy pierwsze dwie cechy, ciało i metabolizm,
01:54
we can come up with a system that could
44
99000
2000
możemy stworzyć system, który
01:56
perhaps move and replicate, and if we
45
101000
2000
mógłby się poruszać i rozmnażać,
01:58
coupled these now to inheritable information,
46
103000
3000
a jeśli dodać jeszcze dziedziczenie informacji,
02:01
we can come up with a system that would be
47
106000
2000
możemy uzyskać system bardziej "żywy",
02:03
more lifelike, and would perhaps evolve.
48
108000
2000
który mógł by ewoluować.
02:05
And so these are the things we will try to do
49
110000
2000
W laboratorium zrobimy więc eksperymentalne
02:07
in the lab, make some experiments that have
50
112000
2000
twory, które będą posiadać
02:09
one or more of these characteristics of life.
51
114000
3000
jedną lub więcej charakterystycznych cech życia.
02:12
So how do we do this? Well, we use
52
117000
2000
Jak to zrobić? Użyjemy do tego
02:14
a model system that we term a protocell.
53
119000
2000
modelowego systemu nazywanego "protokomórką".
02:16
You might think of this as kind of like a
54
121000
2000
Możecie o tym myśleć jak o prostej komórce.
02:18
primitive cell. It is a simple chemical
55
123000
2000
Jest to prosty chemiczny model
02:20
model of a living cell, and if you consider
56
125000
3000
żywej komórki, uwzględniając, że
02:23
for example a cell in your body may have
57
128000
2000
na przykład każda komórka naszego ciała
02:25
on the order of millions of different types
58
130000
2000
może mieć miliony różnych molekuł
02:27
of molecules that need to come together,
59
132000
2000
które muszą się zejść razem i współgrać
02:29
play together in a complex network
60
134000
2000
w skomplikowanej sieci połączeń
02:31
to produce something that we call alive.
61
136000
3000
aby stworzyć coś, co nazwiemy żywym.
02:34
In the laboratory what we want to do
62
139000
2000
To co próbujemy zrobić w laboratorium
02:36
is much the same, but with on the order of
63
141000
2000
jest właściwie to samo, lecz z rządem wielkości
02:38
tens of different types of molecules --
64
143000
2000
dziesiątek różnych rodzajów cząsteczek,
02:40
so a drastic reduction in complexity, but still
65
145000
2000
więc drastycznym zmniejszeniem złożoności, lecz
02:42
trying to produce something that looks lifelike.
66
147000
3000
ciągle próbując stworzyć coś "życiopodobnego".
02:45
And so what we do is, we start simple
67
150000
2000
Tak więc zaczynamy jak najprościej
02:47
and we work our way up to living systems.
68
152000
3000
stopniowo dążąc w kierunku żywych organizmów.
02:50
Consider for a moment this quote by
69
155000
2000
Stéphane Leduc, sto lat temu,
02:52
Leduc, a hundred years ago, considering a
70
157000
2000
rozważając koncepcję "biologii syntetycznej"
02:54
kind of synthetic biology:
71
159000
2000
powiedział:
02:56
"The synthesis of life, should it ever occur,
72
161000
2000
"Synteza życia, jeżeli kiedykolwiek się uda,
02:58
will not be the sensational discovery which we
73
163000
2000
nie będzie odkryciem tak sensacyjnym,
03:00
usually associate with the idea."
74
165000
2000
jakim zwykle nam się wydaje."
03:02
That's his first statement. So if we actually
75
167000
2000
To jego pierwsze stwierdzenuie. Tak więc jeżeli
03:04
create life in the laboratories, it's
76
169000
2000
faktycznie uda się nam stworzyć życie w laboratorium,
03:06
probably not going to impact our lives at all.
77
171000
2000
nie wpłynie to w ogóle na nasze życia.
03:08
"If we accept the theory of evolution, then
78
173000
2000
"Jeżeli zaakceptujemy teorię ewolucji,
03:10
the first dawn of synthesis of life must consist
79
175000
2000
to początek syntezy życia musi polegać
03:12
in the production of forms intermediate
80
177000
2000
na tworzeniu form przejściowych
03:14
between the inorganic and the organic
81
179000
2000
pomiędzy światem nieorganicznym
03:16
world, or between the non-living
82
181000
2000
a organicznym, lub między nieożywionym
03:18
and living world, forms which possess
83
183000
2000
a żywym, form, które posiadają
03:20
only some of the rudimentary attributes of life"
84
185000
2000
jedynie niektóre podstawowe cechy życia"
03:22
-- so, the ones I just discussed --
85
187000
2000
-- więc te, o których wspomniałem --
03:24
"to which other attributes will be slowly added
86
189000
2000
"do których kolejne cechy będą stopniowo
03:26
in the course of development by the
87
191000
2000
dodawane w trakcie rozwoju,
03:28
evolutionary actions of the environment."
88
193000
2000
przez ewolucyjny wpływ środowiska."
03:30
So we start simple, we make some structures
89
195000
2000
Tak więc zaczynamy tworząc struktury
03:32
that may have some of these characteristics
90
197000
2000
które mogą mieć część cech życia
03:34
of life, and then we try to develop that
91
199000
2000
a następnie próbujemy je rozwinąć
03:36
to become more lifelike.
92
201000
2000
aż staną się bardziej "życiopodobne".
03:38
This is how we can start to make a protocell.
93
203000
2000
Tak właśnie możemy zacząć robić protokomórki.
03:40
We use this idea called self-assembly.
94
205000
2000
Korzystamy z koncepcji zwanej samoorganizacją.
03:42
What that means is, I can mix some
95
207000
2000
Oznacza to, że mogę zmieszać w probówce
03:44
chemicals together in a test tube in my lab,
96
209000
2000
kilka substancji chemicznych
03:46
and these chemicals will start to self-associate
97
211000
2000
a one zaczną się łączyć
03:48
to form larger and larger structures.
98
213000
2000
w coraz większe i większe struktury.
03:50
So say on the order of tens of thousands,
99
215000
2000
I tak, powiedzmy, dziesiątki, setki tysięcy
03:52
hundreds of thousands of molecules will
100
217000
2000
molekuł połączy się
03:54
come together to form a large structure
101
219000
2000
by utworzyć wielką strukturę
03:56
that didn't exist before.
102
221000
2000
która wcześniej nie istniała.
03:58
And in this particular example,
103
223000
2000
I w tym konkretnym przypadku,
04:00
what I took is some membrane molecules,
104
225000
2000
wykorzystałem trochę molekuł membranowych,
04:02
mixed those together in the right environment,
105
227000
2000
które zmieszałem we właściwym środowisku,
04:04
and within seconds it forms these rather
106
229000
2000
i w przeciągu sekund tworzą one
04:06
complex and beautiful structures here.
107
231000
2000
te skomplikowane i piękne formy.
04:08
These membranes are also quite similar,
108
233000
2000
Te membrany są również dość podobne,
04:10
morphologically and functionally,
109
235000
2000
morfologicznie i funkcjonalnie,
04:12
to the membranes in your body,
110
237000
2000
do membran w naszych ciałach,
04:14
and we can use these, as they say,
111
239000
2000
i możemy ich użyć
04:16
to form the body of our protocell.
112
241000
2000
do utworzenia ciała naszej protokomórki.
04:18
Likewise,
113
243000
1000
Podobnie możemy pracować
04:19
we can work with oil and water systems.
114
244000
2000
z systemami wodno-olejowymi.
04:21
As you know, when you put oil and water together,
115
246000
2000
Jak wiadomo, kiedy zmiesza się olej i wodę,
04:23
they don't mix, but through self-assembly
116
248000
2000
nie łączą się one, ale, dzięki samoorganizacji,
04:25
we can get a nice oil droplet to form,
117
250000
2000
możemy uzyskać ładne kropelki oleju,
04:27
and we can actually use this as a body for
118
252000
2000
i możemy wykorzystać to jako ciało
04:29
our artificial organism or for our protocell,
119
254000
2000
naszego sztucznego organizmu czy protokomórki,
04:31
as you will see later.
120
256000
2000
jak zobaczymy później.
04:33
So that's just forming some body stuff, right?
121
258000
2000
A więc to po prostu tworzenie elementów ciała?
04:35
Some architectures.
122
260000
2000
Pewnych architektur.
04:37
What about the other aspects of living systems?
123
262000
2000
A co z innymi aspektami żyjących systemów?
04:39
So we came up with this protocell model here
124
264000
2000
Stworzyliśmy więc ten model protokomórki,
04:41
that I'm showing.
125
266000
2000
który prezentuję.
04:43
We started with a natural occurring clay
126
268000
2000
Zaczęliśmy od naturalnie występującej gliny
04:45
called montmorillonite.
127
270000
2000
zwanej Montmorillonitem.
04:47
This is natural from the environment, this clay.
128
272000
2000
Ta glina występuje naturalnie w środowisku.
04:49
It forms a surface that is, say, chemically active.
129
274000
2000
Jej powierzchnia jest, powiedzmy, aktywna chemicznie.
04:51
It could run a metabolism on it.
130
276000
2000
Można na niej przeprowadzić metabolizm.
04:53
Certain kind of molecules like to associate
131
278000
2000
Niektóre molekuły lubią łączyć się z tą gliną,
04:55
with the clay. For example, in this case, RNA, shown in red
132
280000
2000
na przykład RNA, pokazany na czerwono
04:57
-- this is a relative of DNA,
133
282000
2000
-- jest to krewny DNA,
04:59
it's an informational molecule --
134
284000
2000
to molekuła informacyjna --
05:01
it can come along and it starts to associate
135
286000
2000
może się pojawić i zaczyna się łączyć
05:03
with the surface of this clay.
136
288000
2000
z powierzchnią gliny.
05:05
This structure, then, can organize the
137
290000
2000
Ta struktura może następnie zorganizować
05:07
formation of a membrane boundary around
138
292000
2000
budowanie wokół siebie membrany
05:09
itself, so it can make a body of
139
294000
2000
więc może utworzyć dookoła siebie
05:11
liquid molecules around itself, and that's
140
296000
2000
ciało z płynnych molekuł, co pokazane jest
05:13
shown in green here on this micrograph.
141
298000
2000
na zielono na tej mikrofotografii.
05:15
So just through self-assembly, mixing things
142
300000
2000
Wiec poprzez samoorganizację, mieszanie rzeczy
05:17
together in the lab, we can come up with, say,
143
302000
3000
w laboratorium, możemy stworzyć, na przykład
05:20
a metabolic surface with some
144
305000
2000
metaboliczną powierzchnię
05:22
informational molecules attached
145
307000
2000
z przyłączonymi molekułami informacyjnymi
05:24
inside of this membrane body, right?
146
309000
2000
wewnątrz ciała z membrany. Tak?
05:26
So we're on a road towards living systems.
147
311000
4000
Jesteśmy wiec na drodze do żywych systemów.
05:30
But if you saw this protocell, you would not
148
315000
2000
Gdybyście jednak zobaczyli taką protokomórkę,
05:32
confuse this with something that was actually alive.
149
317000
2000
nie pomylilibyście jej z czymkolwiek żywym.
05:34
It's actually quite lifeless. Once it forms,
150
319000
2000
Jest ona całkiem pozbawiona życia. Kiedy już się uformuje,
05:36
it doesn't really do anything.
151
321000
2000
to nie robi tak naprawdę nic.
05:38
So, something is missing.
152
323000
2000
Czegoś więc brakuje.
05:40
Some things are missing.
153
325000
2000
Brakuje pewnych rzeczy.
05:42
So some things that are missing is,
154
327000
2000
A rzeczy których brakuje, to,
05:44
for example, if you had a flow of energy
155
329000
2000
na przykład, gdyby energii przepływała
05:46
through a system, what we'd want
156
331000
2000
przez system, chcielibyśmy protokomórki
05:48
is a protocell that can harvest
157
333000
2000
która potrafi zbierać część
05:50
some of that energy in order to maintain itself,
158
335000
2000
tej energii aby móc siebie utrzymywać,
05:52
much like living systems do.
159
337000
2000
tak jak robią to żywe organizmy.
05:54
So we came up with a different protocell
160
339000
2000
Stworzyliśmy więc inny model protokomórki
05:56
model, and this is actually simpler than the previous one.
161
341000
2000
właściwie prostszy, niż poprzedni.
05:58
In this protocell model, it's just an oil droplet,
162
343000
2000
W tym modelu, jest to po prostu kropla oleju,
06:00
but a chemical metabolism inside
163
345000
2000
ale chemiczny metabolizm w jej wnętrzu
06:02
that allows this protocell to use energy
164
347000
2000
który pozwala protokomórce używać energii
06:04
to do something, to actually become dynamic,
165
349000
3000
aby coś robić, aby stać się dynamiczną,
06:07
as we'll see here.
166
352000
2000
jak zobaczymy.
06:09
You add the droplet to the system.
167
354000
2000
Dodajemy kroplę do systemu.
06:11
It's a pool of water, and the protocell
168
356000
2000
Jest to zbiornik z wodą i protokomórka
06:13
starts moving itself around in the system.
169
358000
2000
zaczyna się poruszać wewnątrz systemu.
06:15
Okay? Oil droplet forms
170
360000
2000
OK? Kropla oleju formuje się
06:17
through self-assembly, has a chemical
171
362000
2000
przez samoorganizację, ma wewnątrz chemiczny
06:19
metabolism inside so it can use energy,
172
364000
2000
metabolizm, więc może używać energii,
06:21
and it uses that energy to move itself
173
366000
2000
a używa jej aby się poruszać
06:23
around in its environment.
174
368000
2000
w swoim środowisku.
06:25
As we heard earlier, movement is very
175
370000
2000
Jak słyszeliśmy wcześniej, ruch jest
06:27
important in these kinds of living systems.
176
372000
2000
bardzo ważny w tego rodzaju żywych systemach.
06:29
It is moving around, exploring its environment,
177
374000
2000
Porusza się, badając swoje otoczenie,
06:31
and remodeling its environment, as you see,
178
376000
2000
jednocześnie zmieniając je, jak widać,
06:33
by these chemical waves that are forming by the protocell.
179
378000
2000
przez chemiczne fale, które wytwarza.
06:35
So it's acting, in a sense, like a living system
180
380000
2000
Tak więc zachowuje się, w pewnym sensie,
06:37
trying to preserve itself.
181
382000
3000
jak żywy organizm próbujący utrzymać swój stan.
06:40
We take this same moving protocell here,
182
385000
3000
Bierzemy tą poruszającą się protokomórkę
06:43
and we put it in another experiment,
183
388000
2000
w innym eksperymencie,
06:45
get it moving. Then I'm going
184
390000
2000
rozruszamy ją.
06:47
to add some food to the system,
185
392000
2000
Teraz dodam trochę pożywienia,
06:49
and you'll see that in blue here, right?
186
394000
3000
tutaj zabarwione na niebiesko.
06:52
So I add some food source to the system.
187
397000
2000
Więc dodaję trochę pożywienia.
06:54
The protocell moves. It encounters the food.
188
399000
2000
Protokomórka porusza się. Trafia na pożywienie.
06:56
It reconfigures itself and actually then
189
401000
2000
Przekształca się i wówczas jest w stanie
06:58
is able to climb to the highest concentration
190
403000
2000
dotrzeć do miejsca największej koncentracji
07:00
of food in that system and stop there.
191
405000
2000
pożywienia w obrębie środowiska i tam pozostać.
07:02
Alright? So not only do we have this system
192
407000
2000
Jasne? Mamy tu nie tylko organizm
07:04
that has a body, it has a metabolism,
193
409000
2000
który ma ciało, ma też metabolizm,
07:06
it can use energy, it moves around.
194
411000
3000
potrafi używać energii i porusza się.
07:09
It can sense its local environment
195
414000
2000
Może też badać swoje lokalne środowisko
07:11
and actually find resources
196
416000
2000
i nawet znajdywać surowce
07:13
in the environment to sustain itself.
197
418000
2000
potrzebnych do utrzymania się.
07:15
Now, this doesn't have a brain, it doesn't have
198
420000
2000
Nie ma on mózgu, nie ma systemu nerwowego.
07:17
a neural system. This is just a sack of
199
422000
2000
Jest tylko workiem substancji chemicznych
07:19
chemicals that is able to have this interesting
200
424000
2000
który przejawia pewne interesujące
07:21
and complex lifelike behavior.
201
426000
2000
i złożone "życiopodobne" zachowania.
07:23
If we count the number of chemicals
202
428000
2000
Jeżeli policzylibyśmy chemiczne składniki
07:25
in that system, actually, including the water
203
430000
2000
tego systemu, wliczając wodę
07:27
that's in the dish, we have five chemicals
204
432000
2000
w pojemniku, to mamy pięć substacji
07:29
that can do this.
205
434000
2000
które to potrafią.
07:31
So then we put these protocells together in a
206
436000
2000
Umieściwszy więc różne protokomórki razem,
07:33
single experiment to see what they would do,
207
438000
2000
w jednym eksperymencie by zobaczyć co zrobią,
07:35
and depending on the conditions, we have
208
440000
2000
w zależności od warunków, mamy pewne
07:37
some protocells on the left that are
209
442000
2000
protokomórki po lewej, które
07:39
moving around and it likes to touch the other
210
444000
2000
poruszają się i lubią dotykać inne
07:41
structures in its environment.
211
446000
2000
struktury w swoim otoczeniu.
07:43
On the other hand we have two moving
212
448000
2000
Z drugiej strony mamy dwie poruszające się
07:45
protocells that like to circle each other,
213
450000
2000
protokomórki które lubią krążyć dookoła siebie,
07:47
and they form a kind of a dance, a complex dance with each other.
214
452000
2000
w czymś w rodzaju skomplikowanego tańca ze sobą nawzajem.
07:49
Right? So not only do individual protocells
215
454000
2000
Tak? Więc pojedyncze protokomórki nie tylko
07:51
have behavior, what we've interpreted as
216
456000
2000
wykazują zachowanie, to co uznaliśmy
07:53
behavior in this system, but we also have
217
458000
2000
za zachowanie w tym systemie, ale mamy również
07:55
basically population-level behavior
218
460000
3000
zasadniczo zachowanie na poziomie populacji,
07:58
similar to what organisms have.
219
463000
3000
podobne do zachowań żywych organizmów.
08:01
So now that you're all experts on protocells,
220
466000
3000
Skoro już wszyscy jsteście ekspertami od protokomórek,
08:04
we're going to play a game with these protocells.
221
469000
2000
użyjemy ich w pewnej grze.
08:06
We're going to make two different kinds.
222
471000
2000
Stworzymy ich dwa rodzaje.
08:08
Protocell A has a certain kind of chemistry
223
473000
3000
Protokomórka A ma pewien system chemiczny
08:11
inside that, when activated, the protocell
224
476000
2000
która, gdy zostaje aktywowana, powoduje
08:13
starts to vibrate around, just dancing.
225
478000
2000
wibrowanie protokomórki, coś w rodzaju tańca.
08:15
So remember, these are primitive things,
226
480000
2000
Pamiętajcie, one są prymitywne,
08:17
so dancing protocells, that's very
227
482000
2000
więc tańczące protokomórki są dla nas
08:19
interesting to us. (Laughter)
228
484000
2000
bardzo interesujące. (Śmiech)
08:21
The second protocell has a different
229
486000
2000
Drugi rodzaj protokomórki ma inny
08:23
chemistry inside, and when activated,
230
488000
2000
system chemiczny, który powoduje,
08:25
the protocells all come together and they fuse
231
490000
2000
że protokomórki zbliżają się do siebie i się zlewają
08:27
into one big one. Right?
232
492000
2000
w jedną dużą. Tak?
08:29
And we just put these two together
233
494000
2000
A teraz umieścimy je razem
08:31
in the same system.
234
496000
2000
w jednym środowisku.
08:33
So there's population A,
235
498000
2000
Mamy więc populację A,
08:35
there's population B, and then
236
500000
2000
populację B i teraz
08:37
we activate the system,
237
502000
2000
aktywujemy system,
08:39
and protocell Bs, they're the blue ones,
238
504000
2000
protokomórki B, niebieskie,
08:41
they all come together. They fuse together
239
506000
2000
łączą się, zlewają się w jeden duży bąbel,
08:43
to form one big blob, and the other protocell
240
508000
2000
podczas gdy druga protokomórka
08:45
just dances around. And this just happens
241
510000
2000
po prostu tańczy wokoło. I to trwa,
08:47
until all of the energy in the system is
242
512000
2000
dopóki cała energia w systemie
08:49
basically used up, and then, game over.
243
514000
3000
zostaje wyczerpana, a wtedy koniec gry.
08:52
So then I repeated this experiment
244
517000
2000
Powtórzyłem ten eksperyment wielokrotnie
08:54
a bunch of times, and one time
245
519000
2000
aż za którymś razem
08:56
something very interesting happened.
246
521000
2000
zdarzyło się coś bardzo interesującego.
08:58
So, I added these protocells together
247
523000
2000
Dodałem te protokomórki do systemu
09:00
to the system, and protocell A and protocell B
248
525000
2000
i protokomórki A i B zlały się
09:02
fused together to form a hybrid protocell AB.
249
527000
2000
tworząc hybrydową protokomórkę AB.
09:04
That didn't happen before. There it goes.
250
529000
2000
To nie zdarzało się wcześniej. O teraz.
09:06
There's a protocell AB now in this system.
251
531000
3000
W systemie mamy teraz protokomórkę AB.
09:09
Protocell AB likes to dance around for a bit,
252
534000
3000
Protokomórka AB lubi sobie potańczyć,
09:12
while protocell B does the fusing, okay?
253
537000
3000
podczas gdy protokomórka B się łączy, OK?
09:15
But then something even more interesting happens.
254
540000
3000
A wtedy dzieje się coś jeszcze bardziej interesującego.
09:18
Watch when these two large protocells,
255
543000
2000
Obserwujcie jak te dwie duże protokomórki,
09:20
the hybrid ones, fuse together.
256
545000
2000
hybrydowe, zlewają się.
09:22
Now we have a dancing protocell
257
547000
3000
Teraz mamy tańczącą protokomórkę
09:25
and a self-replication event. Right. (Laughter)
258
550000
4000
i samoreplikację. OK. (Śmiech)
09:29
Just with blobs of chemicals, again.
259
554000
2000
Przypominam, że to tylko kropelki chemikaliów.
09:31
So the way this works is, you have
260
556000
2000
Mamy więc system pięciu substancji
09:33
a simple system of five chemicals here,
261
558000
2000
chemicznych, prosty system.
09:35
a simple system here. When they hybridize,
262
560000
2000
Kiedy te organizmy się mieszają
09:37
you then form something that's different than
263
562000
2000
tworzą coś innego, bardziej złożonego
09:39
before, it's more complex than before,
264
564000
2000
niż wcześniej i wyłania się
09:41
and you get the emergence of another kind of
265
566000
2000
nowy rodzaj "życiopodobnych"
09:43
lifelike behavior which
266
568000
2000
zachowań, w tym przypadku
09:45
in this case is replication.
267
570000
2000
replikacja.
09:47
So since we can make some interesting
268
572000
2000
Jeżeli więc udało nam się stworzyć
09:49
protocells that we like, interesting colors and
269
574000
2000
interesujące protokomórki, o interesujących kolorach,
09:51
interesting behaviors, and they're very easy
270
576000
2000
zachowaniach i własnościach "życiopodobnych"
09:53
to make, and they have interesting lifelike
271
578000
2000
do tego jest to łatwe, to być może
09:55
properties, perhaps these protocells have
272
580000
3000
te protokomórki mogą nam coś powiedzieć
09:58
something to tell us about the origin of life
273
583000
2000
o początkach życia na Ziemi.
10:00
on the Earth. Perhaps these represent an
274
585000
2000
Być reprezentują one krok, jeden z pierwszych
10:02
easily accessible step, one of the first steps
275
587000
2000
kroków, jakie były potrzebne, aby
10:04
by which life got started on the early Earth.
276
589000
3000
na Ziemi rozpoczęło się życie.
10:07
Certainly, there were molecules present on
277
592000
2000
Molekuły były z pewnością obecne
10:09
the early Earth, but they wouldn't have been
278
594000
2000
na młodej Ziemi, ale nie w formie tak czystej,
10:11
these pure compounds that we worked with
279
596000
2000
jak te z którymi pracowaliśmy w laboratorium
10:13
in the lab and I showed in these experiments.
280
598000
2000
i używaliśmy do eksperymentów.
10:15
Rather, they'd be a real complex mixture of
281
600000
2000
Była to raczej bardzo złożona mieszanina
10:17
all kinds of stuff, because
282
602000
2000
różnych rzeczy, ponieważ
10:19
uncontrolled chemical reactions produce
283
604000
2000
niekontrolowane reakcje chemiczne dają
10:21
a diverse mixture of organic compounds.
284
606000
2000
zróżnicowaną mieszaninę związków organicznych
10:23
Think of it like a primordial ooze, okay?
285
608000
3000
Innymi słowy pierwotne zupa, ok?
10:26
And it's a pool that's too difficult to fully
286
611000
2000
I jest to mieszanka zbyt trudna
10:28
characterize, even by modern methods, and
287
613000
2000
do scharakteryzowania, nawet dzisiejszymi metodami
10:30
the product looks brown, like this tar here
288
615000
2000
i substancja jest brązowa, jak ta smoła
10:32
on the left. A pure compound
289
617000
2000
po lewej. Czysty związek widzimy
10:34
is shown on the right, for contrast.
290
619000
2000
po prawej, dla kontrastu.
10:36
So this is similar to what happens when you
291
621000
2000
Tak więc, jest to podobne do tego co się dzieje
10:38
take pure sugar crystals in your kitchen,
292
623000
2000
gdy czysty cukier wsypujesz na patelnię
10:40
you put them in a pan, and you apply energy.
293
625000
2000
i aplikujesz energię.
10:42
You turn up the heat, you start making
294
627000
2000
Zwiększasz ciepło, zaczynasz tworzyć
10:44
or breaking chemical bonds in the sugar,
295
629000
2000
lub rozrywać wiązania w cukrze zmieniając go
10:46
forming a brownish caramel, right?
296
631000
2000
w brązowawy karmel, prawda?
10:48
If you let that go unregulated, you'll
297
633000
2000
Jeżeli tego nie kontrolujesz, wiązania
10:50
continue to make and break chemical bonds,
298
635000
2000
będą nadal powstawać i zrywać się,
10:52
forming an even more diverse mixture of
299
637000
2000
tworząc jeszcze bardziej zróżnicowaną
10:54
molecules that then forms this kind of black
300
639000
2000
mieszaninę molekuł, która utworzy tę czarną
10:56
tarry stuff in your pan, right, that's
301
641000
2000
smolistą substancję, tak, którą
10:58
difficult to wash out. So that's what
302
643000
2000
tak trudno jest umyć. Tak właśnie
11:00
the origin of life would have looked like.
303
645000
2000
by wyglądały początki życia.
11:02
You needed to get life out of this junk that
304
647000
2000
Trzeba było je wydobyć z tego bałaganu
11:04
is present on the early Earth,
305
649000
2000
panującego na młodej Ziemi,
11:06
four, 4.5 billion years ago.
306
651000
2000
cztery, 4,5 miliarda lat temu.
11:08
So the challenge then is,
307
653000
2000
Wyzwanie polega na tym, aby,
11:10
throw away all your pure chemicals in the lab,
308
655000
2000
pozbyć się wszystkich czystych odczynników,
11:12
and try to make some protocells with lifelike
309
657000
2000
spróbować stworzyć protokomórki o "życiopodobnych"
11:14
properties from this kind of primordial ooze.
310
659000
3000
właściwościach z takiej pierwotnej zupy.
11:17
So we're able to then see the self-assembly
311
662000
2000
Udało nam się ponownie zaobserwować
11:19
of these oil droplet bodies again
312
664000
2000
samoorganizację tych kropelek oleju
11:21
that we've seen previously,
313
666000
2000
które widzieliśmy wcześniej,
11:23
and the black spots inside of there
314
668000
2000
a czarne kropki wewnątrz nich to właśnie
11:25
represent this kind of black tar -- this diverse,
315
670000
2000
ta czarna smoła - ta zróżnicowana,
11:27
very complex, organic black tar.
316
672000
2000
złożona, organiczna czarna smoła.
11:29
And we put them into one of these
317
674000
2000
Umieściliśmy je w jednym z naszych
11:31
experiments, as you've seen earlier, and then
318
676000
2000
eksperymentów, jak widzieliście wcześniej
11:33
we watch lively movement that comes out.
319
678000
2000
i oglądamy wynikające z tego żwawe ruchy
11:35
They look really good, very nice movement,
320
680000
2000
Wyglądają bardzo dobrze, ładne ruchy,
11:37
and also they appear to have some kind of
321
682000
2000
i wydają się posiadać jakiś rodzaj
11:39
behavior where they kind of circle
322
684000
2000
zachowania w którym okrążają się
11:41
around each other and follow each other,
323
686000
3000
i podążają za sobą,
11:44
similar to what we've seen before -- but again,
324
689000
2000
podobnie do tego, co widzieliśmy -- ale,
11:46
working with just primordial conditions,
325
691000
2000
pracując wyłącznie w warunkach pierwotnych,
11:48
no pure chemicals.
326
693000
2000
bez czystych odczynników.
11:50
These are also, these tar-fueled protocells,
327
695000
2000
Te napędzane smołą protokomórki także
11:52
are also able to locate resources
328
697000
2000
potrafią zlokalizować zasoby
11:54
in their environment.
329
699000
1000
w swoim w otoczeniu.
11:55
I'm going to add some resource from the left,
330
700000
2000
Jeżeli dodam trochę zasobów z lewej strony,
11:57
here, that defuses into the system,
331
702000
2000
rozpraszają się one w środowisku,
11:59
and you can see, they really like that.
332
704000
2000
i widzimy, że one naprawdę to lubią.
12:01
They become very energetic, and able
333
706000
2000
Stają się aktywne i są w stanie
12:03
to find the resource in the environment,
334
708000
2000
znaleźć potrzebny surowiec w otoczeniu,
12:05
similar to what we saw before.
335
710000
2000
podobnie jak widzieliśmy wcześniej.
12:07
But again, these are done in these primordial
336
712000
2000
Ponownie jednak, te powstały w warunkach
12:09
conditions, really messy conditions,
337
714000
2000
pierwotnych, w bałaganie,
12:11
not sort of sterile laboratory conditions.
338
716000
2000
a nie w sterylnym laboratorium.
12:13
These are very dirty little protocells,
339
718000
2000
To właściwie bardzo brudne
12:15
as a matter of fact. (Laughter)
340
720000
2000
małe protokomórki. (Śmiech)
12:17
But they have lifelike properties, is the point.
341
722000
3000
Ale mają "życiopodobne" cechy i to jest istotne.
12:20
So, doing these artificial life experiments
342
725000
3000
W ten sposób, te badania ze sztucznym życiem
12:23
helps us define a potential path between
343
728000
3000
pomagają nam zdefiniować potencjalną drogę od
12:26
non-living and living systems.
344
731000
3000
nieożywionych do żywych systemów.
12:29
And not only that, but it helps us
345
734000
2000
Pomagają nam również poszerzyć naszą
12:31
broaden our view of what life is
346
736000
2000
wiedzę na temat czym jest życie
12:33
and what possible life there could be
347
738000
2000
i jakie jego rodzaje mogą istnieć
12:35
out there -- life that could be very different
348
740000
2000
-- życie bardzo różne od
12:37
from life that we find here on Earth.
349
742000
3000
tego, który znamy z Ziemi.
12:40
And that leads me to the next
350
745000
2000
I tak docieramy do następnego
12:42
term, which is "weird life."
351
747000
2000
pojęcia, którym jest "dziwne życie".
12:44
This is a term by Steve Benner.
352
749000
3000
Jest to termin ukuty przez Steva Bennera.
12:47
This is used in reference to a report
353
752000
2000
Został użyty w nawiązaniu do raportu
12:49
in 2007 by the National Research Council
354
754000
2000
National Research Council (USA) z 2007 roku
12:51
in the United States, wherein
355
756000
2000
w którym próbowali oni zrozumieć
12:53
they tried to understand how we can
356
758000
2000
jak możemy poszukiwać życia
12:55
look for life elsewhere in the universe, okay,
357
760000
2000
gdzie indziej we wszechświecie,
12:57
especially if that life is very different from life
358
762000
2000
szczególnie, jeżeli to życie różni się bardzo od
12:59
on Earth. If we went to another planet and
359
764000
3000
życia na Ziemi. Gdybyśmy dotarli na inną planetę
13:02
we thought there might be life there,
360
767000
2000
gdzie mamy nadzieję znaleźć życie,
13:04
how could we even recognize it as life?
361
769000
2000
jak moglibyśmy je rozpoznać jako życie?
13:06
Well, they came up with three very general
362
771000
2000
Powstały wtedy trzy bardzo ogólne kryteria.
13:08
criteria. First is -- and they're listed here.
363
773000
2000
Po pierwsze - system musi być w stanie
13:10
The first is, the system has to be in
364
775000
2000
ciągłego braku równowagi. To zasadniczo
13:12
non-equilibrium. That means the system
365
777000
2000
oznacza, że system nie może być martwy.
13:14
cannot be dead, in a matter of fact.
366
779000
1000
W uproszczeniu znaczy to, że istnieje
13:15
Basically what that means is, you have
367
780000
2000
ciągły dopływ energii do systemu,
13:17
an input of energy into the system that life
368
782000
2000
który życie może wykorzystać
13:19
can use and exploit to maintain itself.
369
784000
3000
aby się utrzymać i rozwijać.
13:22
This is similar to having the Sun shining
370
787000
2000
Podobnie jak Słońce świecące na Ziemi,
13:24
on the Earth, driving photosynthesis,
371
789000
2000
zasilające fotosyntezę, zasilające
13:26
driving the ecosystem.
372
791000
2000
ekosystem. Bez Słońca, na tej planecie,
13:28
Without the Sun, there's likely to be
373
793000
2000
prawdopodobnie nie było by życia.
13:30
no life on this planet.
374
795000
2000
Po drugie, życie musi być w formie ciekłej,
13:32
Secondly, life needs to be in liquid form,
375
797000
2000
co oznacza, że nawet mając
13:34
so that means even if we had some
376
799000
2000
trochę interesujących struktur,
13:36
interesting structures, interesting molecules
377
801000
2000
interesujących molekuł, jeżeli byłyby
13:38
together but they were frozen solid,
378
803000
2000
one zamarznięte na kość,
13:40
then this is not a good place for life.
379
805000
2000
to nie jest to dobre miejsce do życia.
13:42
And thirdly, we need to be able to make
380
807000
2000
Po trzecie, musi być możliwość tworzenia
13:44
and break chemical bonds. And again
381
809000
2000
i zrywania wiązań chemicznych.
13:46
this is important because life transforms
382
811000
2000
To jest ważne, bo życie zmienia zasoby
13:48
resources from the environment into
383
813000
2000
otoczenia w budulec potrzebny aby
13:50
building blocks so it can maintain itself.
384
815000
2000
się utrzymać.
13:52
Now today, I told you about very strange
385
817000
2000
Opowiedziałem wam dzisiaj o bardzo
13:54
and weird protocells -- some that contain clay,
386
819000
2000
dziwnych protokomórkach -- niektóre z nich
13:56
some that have primordial ooze in them,
387
821000
3000
zawierają glinę, inne pierwotną zupę,
13:59
some that have basically oil
388
824000
2000
niektóre składają się z oleju
14:01
instead of water inside of them.
389
826000
2000
zamiast wody.
14:03
Most of these don't contain DNA,
390
828000
2000
Większość z nich nie zawiera DNA
14:05
but yet they have lifelike properties.
391
830000
2000
a mimo to mają "życiopodobne" właściwości.
14:07
But these protocells satisfy
392
832000
3000
Ale te protokomórki spełniają
14:10
these general requirements of living systems.
393
835000
3000
ogólne wymagania dla żywych organizmów.
14:13
So by making these chemical, artificial
394
838000
2000
Więc tworząc te chemiczne eksperymenty
14:15
life experiments, we hope not only
395
840000
2000
ze sztucznym życiem, mamy nadzieję
14:17
to understand something fundamental
396
842000
2000
nie tylko zrozumieć coś ważnego
14:19
about the origin of life and the existence
397
844000
2000
na temat początków istnienia życia
14:21
of life on this planet, but also
398
846000
2000
na naszej planecie, ale również
14:23
what possible life there could be
399
848000
2000
życia, które, być może, istnieje
14:25
out there in the universe. Thank you.
400
850000
3000
gdzieś tam we wszechświecie. Dziękuję.
14:28
(Applause)
401
853000
4000
(Oklaski)
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