TEDGlobal 2011
Lee Cronin: Making matter come alive
Ли Кронин: Оживляя материю
Filmed:
Readability: 3.8
770,372 views
До зарождения жизни на Земле существовала всего лишь материя, неорганическое мёртвоё «вещество». Насколько невероятно, что жизнь зародилась? И — могла ли она использовать другой тип химии? Используя элегантное определение жизни (всё, что может эволюционировать), химик Ли Кронин исследует этот вопрос, пытаясь создать полностью неорганическую клетку, используя конструктор Лего из неорганических молекул (без углерода), которая может собираться, воспроизводиться и соперничать.
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
В следующие 15 минут
00:18
is tell you about an idea
1
3000
2000
я расскажу вам идею того,
00:20
of how we're going to make matter come alive.
2
5000
3000
как мы оживим материю.
00:23
Now this may seem a bit ambitious,
3
8000
2000
Это может показаться немного амбициозным,
00:25
but when you look at yourself, you look at your hands,
4
10000
2000
но если вы посмотрите на себя, посмотрите на свои руки,
00:27
you realize that you're alive.
5
12000
2000
вы поймёте, что вы живы.
00:29
So this is a start.
6
14000
2000
Это для начала.
00:31
Now this quest started four billion years ago on planet Earth.
7
16000
3000
Эти поиски начались 4 миллиарда лет назад на планете Земля.
00:34
There's been four billion years
8
19000
2000
4 миллиарда лет существования
00:36
of organic, biological life.
9
21000
2000
органической, биологической жизни.
00:38
And as an inorganic chemist,
10
23000
2000
Я неорганический химик и
00:40
my friends and colleagues make this distinction
11
25000
2000
мои друзья и коллеги различают
00:42
between the organic, living world
12
27000
3000
органический, живой мир,
00:45
and the inorganic, dead world.
13
30000
2000
и неорганический, мёртвый мир.
00:47
And what I'm going to try and do is plant some ideas
14
32000
3000
Я хочу предложить несколько идей о том,
00:50
about how we can transform inorganic, dead matter
15
35000
4000
как мы можем преобразовать неорганическую, мёртвую материю
00:54
into living matter, into inorganic biology.
16
39000
3000
в живое вещество, в неорганическое существо.
00:57
Before we do that,
17
42000
2000
Прежде чем мы этим займёмся,
00:59
I want to kind of put biology in its place.
18
44000
3000
я хочу определить место биологии.
01:02
And I'm absolutely enthralled by biology.
19
47000
2000
Я очарован биологией.
01:04
I love to do synthetic biology.
20
49000
2000
Я люблю синтетическую биологию.
01:06
I love things that are alive.
21
51000
2000
Я люблю всё живое.
01:08
I love manipulating the infrastructure of biology.
22
53000
2000
Я люблю управлять инфраструктурой биологии.
01:10
But within that infrastructure,
23
55000
2000
Однако в этой инфраструктуре,
01:12
we have to remember
24
57000
2000
мы должны помнить,
01:14
that the driving force of biology
25
59000
2000
что движущая сила биологии
01:16
is really coming from evolution.
26
61000
2000
в действительности исходит из эволюции.
01:18
And evolution,
27
63000
2000
И эволюция,
01:20
although it was established well over 100 years ago by Charles Darwin
28
65000
3000
хотя и была открыта более 100 лет назад Чарльзом Дарвином
01:23
and a vast number of other people,
29
68000
2000
и многими другими людьми,
01:25
evolution still is a little bit intangible.
30
70000
3000
эволюция всё ещё чуть-чуть неуловима.
01:28
And when I talk about Darwinian evolution,
31
73000
2000
Когда я говорю о дарвиновской эволюции,
01:30
I mean one thing and one thing only,
32
75000
2000
я имею в виду одну и только одну вещь —
01:32
and that is survival of the fittest.
33
77000
2000
выживание наиболее приспособленных.
01:34
And so forget about evolution
34
79000
2000
Забудьте об эволюции
01:36
in a kind of metaphysical way.
35
81000
2000
в метафизическом смысле.
01:38
Think about evolution
36
83000
2000
Думайте об эволюции
01:40
in terms of offspring competing,
37
85000
2000
как о соревнующемся потомстве,
01:42
and some winning.
38
87000
2000
и о его выигрывающей части.
01:44
So bearing that in mind,
39
89000
2000
Имея это в виду,
01:46
as a chemist, I wanted to ask myself
40
91000
2000
как химик, я задался вопросом,
01:48
the question frustrated by biology:
41
93000
2000
навязанным биологией:
01:50
What is the minimal unit of matter
42
95000
3000
«Какова минимальная единица вещества,
01:53
that can undergo Darwinian evolution?
43
98000
3000
которая может эволюционировать по Дарвину?»
01:56
And this seems quite a profound question.
44
101000
2000
Кажется, это довольно глубокий вопрос.
01:58
And as a chemist,
45
103000
2000
Как химики,
02:00
we're not used to profound questions every day.
46
105000
2000
мы не привыкли к глубоким вопросам каждый день.
02:02
So when I thought about it,
47
107000
2000
Когда я думал об этом,
02:04
then suddenly I realized
48
109000
2000
я внезапно понял,
02:06
that biology gave us the answer.
49
111000
2000
что биология дала нам ответ.
02:08
And in fact, the smallest unit of matter
50
113000
2000
На самом деле, минимальной единицей вещества,
02:10
that can evolve independently
51
115000
2000
которая может эволюционировать независимо
02:12
is, in fact, a single cell --
52
117000
2000
является одна клетка —
02:14
a bacteria.
53
119000
2000
бактерия.
02:16
So this raises three really important questions:
54
121000
3000
Это даёт начало трём важным вопросам:
02:19
What is life?
55
124000
2000
Что есть жизнь?
02:21
Is biology special?
56
126000
2000
Особенна ли биология?
02:23
Biologists seem to think so.
57
128000
2000
Биологи уверены что да.
02:25
Is matter evolvable?
58
130000
2000
Может ли материя эволюционировать?
02:27
Now if we answer those questions in reverse order,
59
132000
3000
Если отвечать на эти вопросы в обратном порядке,
02:30
the third question -- is matter evolvable? --
60
135000
2000
третий вопрос — Может ли материя эволюционировать? —
02:32
if we can answer that,
61
137000
2000
если мы сможем ответить на это,
02:34
then we're going to know how special biology is,
62
139000
2000
затем мы сможем узнать, насколько особенна биология,
02:36
and maybe, just maybe,
63
141000
2000
и может быть, наверное,
02:38
we'll have some idea of what life really is.
64
143000
3000
получим представление о том, что есть жизнь.
02:41
So here's some inorganic life.
65
146000
2000
Вот немного неорганических живых организмов.
02:43
This is a dead crystal,
66
148000
2000
Вот мёртвый кристалл,
02:45
and I'm going to do something to it,
67
150000
2000
я кое-что с ним сделаю,
02:47
and it's going to become alive.
68
152000
2000
и он оживёт.
02:49
And you can see,
69
154000
2000
Можно видеть,
02:51
it's kind of pollinating, germinating, growing.
70
156000
3000
что он как бы опыляет, прорастает, растёт.
02:54
This is an inorganic tube.
71
159000
2000
Это неорганическая трубка.
02:56
And all these crystals here under the microscope
72
161000
2000
Все эти кристаллы под микроскопом,
02:58
were dead a few minutes ago, and they look alive.
73
163000
2000
бывшие мертвыми несколько минут назад, выглядят живыми.
03:00
Of course, they're not alive.
74
165000
2000
Конечно, они не живые.
03:02
It's a chemistry experiment where I've made a crystal garden.
75
167000
3000
Это химический эксперимент, в котором я сделал сад кристаллов.
03:05
But when I saw this, I was really fascinated,
76
170000
3000
Но когда я это увидел, я был действительно поражён,
03:08
because it seemed lifelike.
77
173000
2000
потому это казалось похожим на жизнь.
03:10
And as I pause for a few seconds, have a look at the screen.
78
175000
3000
Я подожду несколько секунд, посмотрите на экран.
03:15
You can see there's architecture growing, filling the void.
79
180000
3000
Можно видеть растущие образования, заполняющие пустоту.
03:18
And this is dead.
80
183000
2000
И это мёртво.
03:20
So I was positive that,
81
185000
2000
Я был уверен в том, что
03:22
if somehow we can make things mimic life,
82
187000
2000
если мы можем заставить вещи имитировать жизнь,
03:24
let's go one step further.
83
189000
2000
давайте сделаем ещё один шаг вперёд.
03:26
Let's see if we can actually make life.
84
191000
2000
Давайте попробуем сделать жизнь.
03:28
But there's a problem,
85
193000
2000
Однако в этом и есть проблема,
03:30
because up until maybe a decade ago,
86
195000
2000
потому что вплоть до, может быть, десяти лет назад,
03:32
we were told that life was impossible
87
197000
2000
нам говорили, что жизнь невозможна
03:34
and that we were the most incredible miracle in the universe.
88
199000
3000
и что мы единственное и самое невероятное чудо во вселенной.
03:37
In fact, we were the only people
89
202000
2000
На самом деле, мы всего лишь люди
03:39
in the universe.
90
204000
2000
во вселенной.
03:41
Now, that's a bit boring.
91
206000
2000
Скучно ведь.
03:43
So as a chemist,
92
208000
2000
Как химик,
03:45
I wanted to say, "Hang on. What is going on here?
93
210000
2000
я хотел сказать: «Подождите. Что здесь происходит?
03:47
Is life that improbable?"
94
212000
2000
Жизнь настолько невероятна?»
03:49
And this is really the question.
95
214000
3000
В этом и есть вопрос.
03:52
I think that perhaps the emergence of the first cells
96
217000
3000
Я дума, что появление первых клеток
03:55
was as probable as the emergence of the stars.
97
220000
3000
было так же вероятно, как и появление звёзд.
03:58
And in fact, let's take that one step further.
98
223000
3000
На самом деле, давайте сделаем тот самый шаг вперёд.
04:01
Let's say
99
226000
2000
Предположим,
04:03
that if the physics of fusion
100
228000
2000
если физика синтеза
04:05
is encoded into the universe,
101
230000
2000
закодирована во вселенной,
04:07
maybe the physics of life is as well.
102
232000
2000
может быть, физика жизни тоже закодирована в ней.
04:09
And so the problem with chemists --
103
234000
2000
Проблема с химиками
04:11
and this is a massive advantage as well --
104
236000
2000
— а заодно и огромное преимущество —
04:13
is we like to focus on our elements.
105
238000
2000
в том, что мы любим концентрироваться на наших элементах.
04:15
In biology, carbon takes center stage.
106
240000
3000
В биологии, углерод занимает центральное место.
04:18
And in a universe where carbon exists
107
243000
2000
Где во вселенной существует углерод
04:20
and organic biology,
108
245000
2000
и органическая биология,
04:22
then we have all this wonderful diversity of life.
109
247000
3000
там есть всё чудесное разнообразие жизни.
04:25
In fact, we have such amazing lifeforms that we can manipulate.
110
250000
4000
На самом деле, у нас есть такие поразительные формы жизни, которые можно изучить.
04:29
We're awfully careful in the lab
111
254000
2000
Мы чрезвычайно осторожны в лаборатории,
04:31
to try and avoid various biohazards.
112
256000
2000
избегая различных биологических опасностей.
04:33
Well what about matter?
113
258000
2000
А что насчёт материи?
04:35
If we can make matter alive, would we have a matterhazard?
114
260000
3000
Если мы сможем оживить материю, грозит ли нам вещественная опасность?
04:38
So think, this is a serious question.
115
263000
2000
Подумайте, это серьёзный вопрос.
04:40
If your pen could replicate,
116
265000
3000
Если ваша ручка могла бы размножаться,
04:43
that would be a bit of a problem.
117
268000
2000
это могло бы стать проблемой.
04:45
So we have to think differently
118
270000
2000
Нам нужно думать оригинально,
04:47
if we're going to make stuff come alive.
119
272000
2000
если мы собираемся оживлять материю.
04:49
And we also have to be aware of the issues.
120
274000
2000
Нам нужно помнить о проблемах.
04:51
But before we can make life,
121
276000
2000
Однако прежде чем делать жизнь,
04:53
let's think for a second
122
278000
2000
давайте на секунду задумаемся,
04:55
what life really is characterized by.
123
280000
2000
чем характеризуется жизнь.
04:57
And forgive the complicated diagram.
124
282000
2000
Извините за сложную диаграмму.
04:59
This is just a collection of pathways in the cell.
125
284000
3000
Это всего лишь набор связей в клетке.
05:02
And the cell is obviously for us
126
287000
2000
Клетка для нас является
05:04
a fascinating thing.
127
289000
2000
поразительной вещью.
05:06
Synthetic biologists are manipulating it.
128
291000
3000
Синтетические биологи управляют ею.
05:09
Chemists are trying to study the molecules to look at disease.
129
294000
3000
Химики пытаются изучать молекулы, чтобы разобраться с болезнями.
05:12
And you have all these pathways going on at the same time.
130
297000
2000
И в то же время все эти связи работают.
05:14
You have regulation;
131
299000
2000
Существует регуляция,
05:16
information is transcribed;
132
301000
2000
информация считывается,
05:18
catalysts are made; stuff is happening.
133
303000
2000
изготавливаются катализаторы, всё работает.
05:20
But what does a cell do?
134
305000
2000
Однако что же делает клетка?
05:22
Well it divides, it competes,
135
307000
2000
Она делится, она соревнуется,
05:24
it survives.
136
309000
2000
она выживает.
05:26
And I think that is where we have to start
137
311000
2000
Я думаю нам нужно начать здесь,
05:28
in terms of thinking about
138
313000
2000
чтобы думать о
05:30
building from our ideas in life.
139
315000
2000
развитии наших идей о жизни.
05:32
But what else is life characterized by?
140
317000
2000
Чем ещё характеризуется жизнь?
05:34
Well, I like think of it
141
319000
2000
Я думаю об этом,
05:36
as a flame in a bottle.
142
321000
2000
как о пламени в бутылке.
05:38
And so what we have here
143
323000
2000
Вот
05:40
is a description of single cells
144
325000
2000
описание одиночных клеток,
05:42
replicating, metabolizing,
145
327000
2000
воспроизводящихся, метаболизирующих,
05:44
burning through chemistries.
146
329000
2000
сжигающих вещества.
05:46
And so we have to understand
147
331000
2000
Нам нужно понять,
05:48
that if we're going to make artificial life or understand the origin of life,
148
333000
3000
что если мы собираемся делать искусственную жизнь или разбираться в происхождении жизни,
05:51
we need to power it somehow.
149
336000
2000
нам нужно подключить к ней питание.
05:53
So before we can really start to make life,
150
338000
3000
Прежде чем мы на самом деле начнём делать жизнь,
05:56
we have to really think about where it came from.
151
341000
2000
нам нужно разобраться, откуда она произошла.
05:58
And Darwin himself mused in a letter to a colleague
152
343000
2000
Сам Дарвин задумывался в письме коллеге,
06:00
that he thought that life probably emerged
153
345000
2000
что он думал, что жизнь, наверное, зародилась
06:02
in some warm little pond somewhere --
154
347000
3000
где-то в каком-то маленьком тёплом пруду —
06:05
maybe not in Scotland, maybe in Africa,
155
350000
2000
может быть не в Шотландии, может быть в Африке,
06:07
maybe somewhere else.
156
352000
2000
может где-то в другом месте.
06:09
But the real honest answer is, we just don't know,
157
354000
3000
Однако честным ответом будет то, что мы просто не знаем,
06:12
because there is a problem with the origin.
158
357000
3000
потому с зарождением есть проблема.
06:15
Imagine way back, four and a half billion years ago,
159
360000
3000
Представьте, что четыре с половиной миллиарда лет назад,
06:18
there is a vast chemical soup of stuff.
160
363000
2000
существует огромный химический суп вещества.
06:20
And from this stuff we came.
161
365000
2000
И из этого вещества мы произошли.
06:22
So when you think about the improbable nature
162
367000
3000
Если подумать о невероятной природе того,
06:25
of what I'm going to tell you in the next few minutes,
163
370000
2000
о чём я расскажу в следующие минуты,
06:27
just remember,
164
372000
2000
просто помните,
06:29
we came from stuff on planet Earth.
165
374000
2000
что мы произошли из вещества на планете Земля.
06:31
And we went through a variety of worlds.
166
376000
3000
И мы прошли через многообразие миров.
06:34
The RNA people would talk about the RNA world.
167
379000
3000
РНК-люди могут говорить о РНК-мире.
06:37
We somehow got to proteins and DNA.
168
382000
2000
Мы как-то добрались до протеинов и ДНК.
06:39
We then got to the last ancestor.
169
384000
2000
Затем мы добрались до последнего предка.
06:41
Evolution kicked in -- and that's the cool bit.
170
386000
3000
Началась эволюция — и вот тут самое интересное.
06:44
And here we are.
171
389000
2000
А вот и мы.
06:46
But there's a roadblock that you can't get past.
172
391000
3000
Но есть непреодолимая преграда.
06:49
You can decode the genome, you can look back,
173
394000
3000
Можно декодировать геном, можно оглянуться назад,
06:52
you can link us all together by a mitochondrial DNA,
174
397000
3000
можно соединить всех нас посредством митохондриальной ДНК,
06:55
but we can't get further than the last ancestor,
175
400000
3000
но мы не можем вернуться раньше последнего предка,
06:58
the last visible cell
176
403000
2000
последней видимой клетки,
07:00
that we could sequence or think back in history.
177
405000
3000
которую мы можем оцифровать или отследить в истории.
07:03
So we don't know how we got here.
178
408000
3000
Мы не знаем, как мы добрались сюда.
07:06
So there are two options:
179
411000
2000
Есть два варианта:
07:08
intelligent design, direct and indirect --
180
413000
2000
разумное создание, прямое или непрямое —
07:10
so God,
181
415000
2000
Бог
07:12
or my friend.
182
417000
3000
или мой друг.
07:15
Now talking about E.T. putting us there, or some other life,
183
420000
3000
Говоря о пришельцах, положившим нам начало, или другой жизни,
07:18
just pushes the problem further on.
184
423000
3000
мы просто откладываем проблему на потом.
07:21
I'm not a politician, I'm a scientist.
185
426000
3000
Я не политик, я учёный.
07:24
The other thing we need to think about
186
429000
2000
Другая вещь, о которой нужно подумать,
07:26
is the emergence of chemical complexity.
187
431000
2000
это появление химического образования.
07:28
This seems most likely.
188
433000
2000
Это видится наиболее вероятным.
07:30
So we have some kind of primordial soup.
189
435000
2000
Есть некий первичный суп.
07:32
And this one happens to be
190
437000
2000
Вот этот оказывается
07:34
a good source of all 20 amino acids.
191
439000
2000
неплохим источником всех 20 аминокислот.
07:36
And somehow
192
441000
2000
И каким-то образом
07:38
these amino acids are combined,
193
443000
2000
эти аминокислоты соединились
07:40
and life begins.
194
445000
2000
и началась жизнь.
07:42
But life begins, what does that mean?
195
447000
2000
Началась жизнь, что это значит?
07:44
What is life? What is this stuff of life?
196
449000
3000
Что есть жизнь? В чём суть жизни?
07:47
So in the 1950s,
197
452000
2000
В 1950-х
07:49
Miller-Urey did their fantastic chemical Frankenstein experiment,
198
454000
5000
Миллер и Юри провели свой фантастический эксперимент химического Франкенштейна,
07:54
where they did the equivalent in the chemical world.
199
459000
2000
они сделали химический аналог.
07:56
They took the basic ingredients, put them in a single jar
200
461000
3000
Они взяли базовые составляющие, поместили их в один сосуд,
07:59
and ignited them
201
464000
2000
зажгли,
08:01
and put a lot of voltage through.
202
466000
2000
и пропустили сквозь них высокое напряжение.
08:03
And they had a look at what was in the soup,
203
468000
2000
Они посмотрели, что оказалось в супе,
08:05
and they found amino acids,
204
470000
3000
и нашли аминокислоты,
08:08
but nothing came out, there was no cell.
205
473000
2000
но ничего не вышло, клетки не было.
08:10
So the whole area's been stuck for a while,
206
475000
3000
Вся эта область замедлилась на время
08:13
and it got reignited in the '80s
207
478000
3000
и оживилась в 80-х,
08:16
when analytical technologies and computer technologies were coming on.
208
481000
3000
когда появились аналитические и компьютерные технологии.
08:19
In my own laboratory,
209
484000
2000
В моей лаборатории,
08:21
the way we're trying to create inorganic life
210
486000
3000
мы пытаемся создать неорганическую жизнь,
08:24
is by using many different reaction formats.
211
489000
2000
используя много разных форматов реакций.
08:26
So what we're trying to do is do reactions --
212
491000
2000
Мы пытаемся проводить реакции,
08:28
not in one flask, but in tens of flasks,
213
493000
2000
но не в одной колбе, а в десятках колб,
08:30
and connect them together,
214
495000
2000
соединённых вместе,
08:32
as you can see with this flow system, all these pipes.
215
497000
2000
с помощью системы протоков, видите все эти трубки.
08:34
We can do it microfluidically, we can do it lithographically,
216
499000
3000
Мы можем делать это на микроуровне, литографически,
08:37
we can do it in a 3D printer,
217
502000
2000
в трёхмерном принтере,
08:39
we can do it in droplets for colleagues.
218
504000
2000
мы можем делать это в каплях для коллег.
08:41
And the key thing is to have lots of complex chemistry
219
506000
3000
Ключевым моментом является обеспечить просто прохождение
08:44
just bubbling away.
220
509000
2000
большого количества сложных химических реакций.
08:46
But that's probably going to end in failure,
221
511000
4000
Но, скорее всего, это ничем хорошим не закончится,
08:50
so we need to be a bit more focused.
222
515000
2000
поэтому нам нужно быть более сосредоточенным.
08:52
And the answer, of course, lies with mice.
223
517000
2000
Ответ, конечно, связан с мышами [MICE=мышь].
08:54
This is how I remember what I need as a chemist.
224
519000
3000
Это то, как я запоминаю, что мне нужно как химику.
08:57
I say, "Well I want molecules."
225
522000
2000
Я думаю: «Мне нужны молекулы».
08:59
But I need a metabolism, I need some energy.
226
524000
3000
Но мне нужен метаболизм, значит, нужна энергия.
09:02
I need some information, and I need a container.
227
527000
3000
Мне нужна информация, и нужен контейнер.
09:05
Because if I want evolution,
228
530000
2000
Если я хочу запустить эволюцию,
09:07
I need containers to compete.
229
532000
2000
мне нужно заставить контейнеры соревноваться.
09:09
So if you have a container,
230
534000
2000
Если есть контейнер,
09:11
it's like getting in your car.
231
536000
2000
это как сесть в машину.
09:13
"This is my car,
232
538000
2000
«Это моя машина,
09:15
and I'm going to drive around and show off my car."
233
540000
2000
сейчас я прокачусь и похвастаюсь моей машиной».
09:17
And I imagine you have a similar thing
234
542000
2000
Представьте, у вас есть подобная вещь
09:19
in cellular biology
235
544000
2000
в клеточной биологии
09:21
with the emergence of life.
236
546000
2000
с зарождением жизни.
09:23
So these things together give us evolution, perhaps.
237
548000
3000
Может быть, совмещение этих вещей дало нам эволюцию.
09:26
And the way to test it in the laboratory
238
551000
2000
Один из путей проверки этого в лаборатории,
09:28
is to make it minimal.
239
553000
2000
это сделать это минимальным.
09:30
So what we're going to try and do
240
555000
2000
Мы попытаемся
09:32
is come up with an inorganic Lego kit of molecules.
241
557000
3000
создать неорганический конструктор Лего из молекул.
09:35
And so forgive the molecules on the screen,
242
560000
2000
Извините меня за молекулы на экране,
09:37
but these are a very simple kit.
243
562000
2000
это очень простой набор.
09:39
There's only maybe three or four different types of building blocks present.
244
564000
2000
Здесь есть, наверно, три или четыре разных типа блоков.
09:41
And we can aggregate them together
245
566000
2000
Мы можем собрать их вместе и
09:43
and make literally thousands and thousands
246
568000
2000
сделать буквально тысячи и тысячи
09:45
of really big nano-molecular molecules
247
570000
3000
действительно больших нано-молекулярных молекул,
09:48
the same size of DNA and proteins,
248
573000
2000
такого же размера, как ДНК и протеины,
09:50
but there's no carbon in sight.
249
575000
2000
но без углерода.
09:52
Carbon is banned.
250
577000
2000
Углерод плох.
09:54
And so with this Lego kit,
251
579000
2000
Этот набор Лего
09:56
we have the diversity required
252
581000
2000
даёт нам разнообразие,
09:58
for complex information storage
253
583000
3000
необходимое для хранения информации
10:01
without DNA.
254
586000
2000
без ДНК.
10:03
But we need to make some containers.
255
588000
2000
Но нам нужно сделать немного контейнеров.
10:05
And just a few months ago in my lab,
256
590000
2000
Всего несколько месяцев назад в моей лаборатории,
10:07
we were able to take these very same molecules and make cells with them.
257
592000
3000
мы смогли сделать эти самые молекулы и сделать из них клетки.
10:10
And you can see on the screen a cell being made.
258
595000
3000
На экране можно видеть изготовление клетки.
10:13
And we're now going to put some chemistry inside and do some chemistry in this cell.
259
598000
3000
Сейчас мы поместим внутрь немного раствора и проведём реакцию.
10:16
And all I wanted to show you
260
601000
2000
Я всего лишь хотел показать,
10:18
is we can set up molecules
261
603000
2000
что мы можем устанавливать молекулы
10:20
in membranes, in real cells,
262
605000
2000
в мембраны, в настоящих клетках,
10:22
and then it sets up a kind of molecular Darwinism,
263
607000
4000
и затем это запускает в некотором роде молекулярный Дарвинизм,
10:26
a molecular survival of the fittest.
264
611000
2000
молекулярное выживание наиболее приспособленных.
10:28
And this movie here
265
613000
2000
Этот ролик
10:30
shows this competition between molecules.
266
615000
2000
показывает соревнование между молекулами.
10:32
Molecules are competing for stuff.
267
617000
2000
Молекулы соперничают за вещество.
10:34
They're all made of the same stuff,
268
619000
2000
Они все сделаны из одного и того же вещества,
10:36
but they want their shape to win.
269
621000
2000
но они хотят, чтобы их форма выиграла.
10:38
They want their shape to persist.
270
623000
2000
Они хотят, чтобы сохранилась их форма.
10:40
And that is the key.
271
625000
2000
В этом ключевой момент.
10:42
If we can somehow encourage these molecules
272
627000
2000
Если мы сможем стимулировать эти молекулы
10:44
to talk to each other and make the right shapes and compete,
273
629000
3000
общаться, производить правильные формы и соперничать,
10:47
they will start to form cells
274
632000
2000
они начнут формировать клетки,
10:49
that will replicate and compete.
275
634000
2000
которые начнут реплицироваться и соперничать.
10:51
If we manage to do that,
276
636000
2000
Если нам это удастся,
10:53
forget the molecular detail.
277
638000
3000
забудьте о молекулярных подробностях.
10:56
Let's zoom out to what that could mean.
278
641000
2000
Давайте посмотрим, что это может значить.
10:58
So we have this special theory of evolution
279
643000
2000
У нас есть специальная теория эволюции,
11:00
that applies only to organic biology, to us.
280
645000
3000
которая применима только к органическим существам, к нам.
11:03
If we could get evolution into the material world,
281
648000
3000
Если мы смогли привнести эволюцию в материальный мир,
11:06
then I propose we should have a general theory of evolution.
282
651000
3000
значит нам нужна общая теория эволюции.
11:09
And that's really worth thinking about.
283
654000
3000
Об этом стоит подумать.
11:12
Does evolution control
284
657000
2000
Контролирует ли эволюция
11:14
the sophistication of matter in the universe?
285
659000
3000
усложнение вещества во вселенной?
11:17
Is there some driving force through evolution
286
662000
3000
Есть ли движущая сила, которая посредством эволюции
11:20
that allows matter to compete?
287
665000
2000
позволяет материи соперничать?
11:22
So that means we could then start
288
667000
2000
Это означает, что мы сможем начать
11:24
to develop different platforms
289
669000
3000
разрабатывать различные платформы
11:27
for exploring this evolution.
290
672000
2000
для исследования этой эволюции.
11:29
So you imagine,
291
674000
2000
Если представить,
11:31
if we're able to create a self-sustaining artificial life form,
292
676000
3000
что мы можем создать самоподдерживающуюся искусственную форму жизни,
11:34
not only will this tell us about the origin of life --
293
679000
3000
это не только расскажет нам о зарождении жизни
11:37
that it's possible that the universe doesn't need carbon to be alive;
294
682000
3000
— возможно, что вселенной не нужен углерод для жизни,
11:40
it can use anything --
295
685000
2000
она может использовать что угодно —
11:42
we can then take [it] one step further and develop new technologies,
296
687000
3000
но мы сможем сделать ещё один шаг вперёд и разработать новые технологии,
11:45
because we can then use software control
297
690000
2000
потому что мы сможем программно
11:47
for evolution to code in.
298
692000
2000
контролировать эволюцию.
11:49
So imagine we make a little cell.
299
694000
2000
Представьте, что мы сделали маленькую клетку.
11:51
We want to put it out in the environment,
300
696000
2000
Мы хотим поместить её в окружающую среду
11:53
and we want it to be powered by the Sun.
301
698000
2000
и хотим, чтобы её питало Солнце.
11:55
What we do is we evolve it in a box with a light on.
302
700000
3000
Для этого мы поместим её в ящик с включенным светом.
11:58
And we don't use design anymore. We find what works.
303
703000
3000
И больше ничего не конструируем. Просто ищем, что сработает.
12:01
We should take our inspiration from biology.
304
706000
2000
Нам нужно искать вдохновение в биологии.
12:03
Biology doesn't care about the design
305
708000
2000
Биологию не волнует конструкция
12:05
unless it works.
306
710000
2000
до тех пор, пока она работает.
12:07
So this will reorganize
307
712000
2000
Это реорганизует то,
12:09
the way we design things.
308
714000
2000
как мы конструируем вещи.
12:11
But not only just that,
309
716000
2000
Но не только это,
12:13
we will start to think about
310
718000
2000
мы может начать думать о том,
12:15
how we can start to develop a symbiotic relationship with biology.
311
720000
3000
как мы развить симбиотические отношения с биологией.
12:18
Wouldn't it be great
312
723000
2000
Как здорово было бы,
12:20
if you could take these artificial biological cells
313
725000
2000
если бы мы могли взять эти искусственные биологические клетки
12:22
and fuse them with biological ones
314
727000
2000
и соединить их с биологическими,
12:24
to correct problems that we couldn't really deal with?
315
729000
3000
для исправления нерешаемых проблем?
12:27
The real issue in cellular biology
316
732000
2000
Настоящая проблема в клеточной биологии в том,
12:29
is we are never going to understand everything,
317
734000
3000
что мы никогда не поймём всего,
12:32
because it's a multidimensional problem put there by evolution.
318
737000
3000
потому что это многомерная проблема, созданная эволюцией.
12:35
Evolution cannot be cut apart.
319
740000
3000
Эволюция не может быть разделена на части.
12:38
You need to somehow find the fitness function.
320
743000
3000
Каким-то образом нужно найти функцию приспособляемости.
12:41
And the profound realization for me
321
746000
2000
Глубочайшим откровением для меня
12:43
is that, if this works,
322
748000
2000
явилось то, что если это работает,
12:45
the concept of the selfish gene gets kicked up a level,
323
750000
3000
концепция эгоистичного гена выйдет на новый уровень,
12:48
and we really start talking about selfish matter.
324
753000
3000
и мы начнём обсуждать эгоистичную материю.
12:51
And what does that mean in a universe
325
756000
2000
Что это означает для вселенной,
12:53
where we are right now the highest form of stuff?
326
758000
3000
где сейчас мы — высшая форма вещества?
12:56
You're sitting on chairs.
327
761000
2000
Мы сидим на креслах.
12:58
They're inanimate, they're not alive.
328
763000
2000
Они неодушевлённые, они неживые.
13:00
But you are made of stuff, and you are using stuff,
329
765000
2000
Но вы сделаны из вещества, вы используете вещество,
13:02
and you enslave stuff.
330
767000
2000
и вы порабощаете вещество.
13:04
So using evolution
331
769000
2000
Использование эволюции
13:06
in biology,
332
771000
2000
в биологии,
13:08
and in inorganic biology,
333
773000
2000
и в органической биологии
13:10
for me is quite appealing, quite exciting.
334
775000
2000
для меня весьма привлекательно, весьма волнующе.
13:12
And we're really becoming very close
335
777000
3000
Мы подходим очень близко
13:15
to understanding the key steps
336
780000
2000
к пониманию ключевых шагов
13:17
that makes dead stuff come alive.
337
782000
3000
для превращения мёртвого вещества в живое.
13:20
And again, when you're thinking about how improbable this is,
338
785000
3000
Если вы раздумываете, насколько это невероятно,
13:23
remember, five billion years ago,
339
788000
2000
помните, 5 миллиардов лет назад,
13:25
we were not here, and there was no life.
340
790000
3000
нас не было, и жизни не было.
13:28
So what will that tell us
341
793000
2000
Что ж это расскажет
13:30
about the origin of life and the meaning of life?
342
795000
3000
о зарождении жизни и смысле жизни?
13:33
But perhaps, for me as a chemist,
343
798000
2000
Наверное, я, как химик,
13:35
I want to keep away from general terms;
344
800000
2000
я воздержусь от общих высказываний,
13:37
I want to think about specifics.
345
802000
2000
я хочу подумать о специфике.
13:39
So what does it mean about defining life?
346
804000
2000
Что же это означает для определения жизни?
13:41
We really struggle to do this.
347
806000
2000
Нам с этим действительно сложно.
13:43
And I think, if we can make inorganic biology,
348
808000
2000
Я думаю, что если мы откроем неорганическую биологию,
13:45
and we can make matter become evolvable,
349
810000
3000
и сделаем вещество эволюционирующим,
13:48
that will in fact define life.
350
813000
2000
это на самом деле определит жизнь.
13:50
I propose to you
351
815000
2000
Я предлагаю вам,
13:52
that matter that can evolve is alive,
352
817000
3000
что вещество, которое может эволюционировать — живо,
13:55
and this gives us the idea of making evolvable matter.
353
820000
3000
и это даёт нам идею изготовления эволюционирующей материи.
13:58
Thank you very much.
354
823000
2000
Спасибо большое.
14:00
(Applause)
355
825000
7000
(Аплодисменты)
14:07
Chris Anderson: Just a quick question on timeline.
356
832000
4000
Крис Андерсон: Короткий вопрос о сроках.
14:11
You believe you're going to be successful in this project?
357
836000
2000
Вы верите в успех вашего проекта?
14:13
When?
358
838000
2000
Когда?
14:15
Lee Cronin: So many people think
359
840000
2000
Ли Кронин: Так много людей думает,
14:17
that life took millions of years to kick in.
360
842000
2000
что жизни потребовались миллионы лет, чтобы заработать.
14:19
We're proposing to do it in just a few hours,
361
844000
3000
Мы предлагаем сделать это в несколько часов,
14:22
once we've set up
362
847000
2000
как только мы подготовим
14:24
the right chemistry.
363
849000
2000
правильные реакции.
14:26
CA: And when do you think that will happen?
364
851000
2000
КА: По-вашему, когда это случится?
14:28
LC: Hopefully within the next two years.
365
853000
3000
ЛК: Надеемся в ближайшие два года.
14:31
CA: That would be a big story.
366
856000
2000
КА: Вот это будет рассказ.
14:33
(Laughter)
367
858000
2000
(Смех)
14:35
In your own mind, what do you believe the chances are
368
860000
2000
По вашему мнению, каковы шансы
14:37
that walking around on some other planet
369
862000
2000
существования ходящей или ползающей
14:39
is non-carbon-based life,
370
864000
2000
неуглеродной жизни
14:41
walking or oozing or something?
371
866000
2000
на какой-то другой планете?
14:43
LC: I think it's 100 percent.
372
868000
2000
ЛК: Я думаю 100 процентов.
14:45
Because the thing is, we are so chauvinistic to biology,
373
870000
3000
Я думаю дело в том, что мы очень шовинистичны по отношению к биологии,
14:48
if you take away carbon, there's other things that can happen.
374
873000
2000
если убрать углерод, то могут случиться другие вещи.
14:50
So the other thing
375
875000
2000
Другой вопрос,
14:52
that if we were able to create life that's not based on carbon,
376
877000
2000
что если бы мы смогли сделать жизнь, не основанную на углероде,
14:54
maybe we can tell NASA what really to look for.
377
879000
3000
может быть мы сможем сказать NASA, чего ожидать.
14:57
Don't go and look for carbon, go and look for evolvable stuff.
378
882000
3000
Не ищите углерод, ищите эволюционирующую материю.
15:00
CA: Lee Cronin, good luck. (LC: Thank you very much.)
379
885000
2000
КА: Ли Кронин, удачи. (ЛК: Спасибо большое.)
15:02
(Applause)
380
887000
2000
(Аплодисменты)
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