TEDGlobal 2011
Lee Cronin: Making matter come alive
Лі Кронін: Оживляючи матерію
Filmed:
Readability: 3.8
770,372 views
До зародження життя на Землі існувала лиш матерія, неорганічна мертва субстанція. Яким чином ж виникло життя? Можливо у цьому брала участь зовсім інша хімія? Даючи витончене визначення поняттю «життя», хімік Лі Кронін займається вивченням цієї проблеми, намагаючись за допомогою набору «Лего-неорганічних молекул», що не містять вуглецю, можуть збиратися, ділитися і конкурувати, створити повністю неорганічну клітину.
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
За наступні 15 хвилин
00:18
is tell you about an idea
1
3000
2000
я розповім вам,
00:20
of how we're going to make matter come alive.
2
5000
3000
як оживити матерію.
00:23
Now this may seem a bit ambitious,
3
8000
2000
Це може видатись дещо претензійно,
00:25
but when you look at yourself, you look at your hands,
4
10000
2000
але, якщо ви поглянете на себе, на свої руки,
00:27
you realize that you're alive.
5
12000
2000
то зрозумієте, що ви живі.
00:29
So this is a start.
6
14000
2000
Це для початку.
00:31
Now this quest started four billion years ago on planet Earth.
7
16000
3000
Такі пошуки почалися ще 4 мільярди років тому на планеті Земля.
00:34
There's been four billion years
8
19000
2000
Отож, 4 мільярди років
00:36
of organic, biological life.
9
21000
2000
існувала органічна біологічна матерія.
00:38
And as an inorganic chemist,
10
23000
2000
Будучи неорганічними хіміками,
00:40
my friends and colleagues make this distinction
11
25000
2000
мої друзі та колеги розрізняють
00:42
between the organic, living world
12
27000
3000
органічний, живий
00:45
and the inorganic, dead world.
13
30000
2000
та неорганічний, мертвий світи.
00:47
And what I'm going to try and do is plant some ideas
14
32000
3000
І те, що я збираюся спробувати і зробити -
00:50
about how we can transform inorganic, dead matter
15
35000
4000
це запропонувати способи перетворення неорганічної, мертвої матерії
00:54
into living matter, into inorganic biology.
16
39000
3000
в живу, неорганічну матерію.
00:57
Before we do that,
17
42000
2000
Перш ніж ми це зробимо,
00:59
I want to kind of put biology in its place.
18
44000
3000
я хочу визначити роль біології у цьому процесі.
01:02
And I'm absolutely enthralled by biology.
19
47000
2000
Я захоплений нею.
01:04
I love to do synthetic biology.
20
49000
2000
Люблю синтетичну біологію.
01:06
I love things that are alive.
21
51000
2000
Люблю живу матерію.
01:08
I love manipulating the infrastructure of biology.
22
53000
2000
Люблю керувати інфраструктурою біології.
01:10
But within that infrastructure,
23
55000
2000
Але в межах цієї інфраструктури
01:12
we have to remember
24
57000
2000
ми повинні пам’ятати,
01:14
that the driving force of biology
25
59000
2000
що рушійна сила біології
01:16
is really coming from evolution.
26
61000
2000
полягає в еволюції.
01:18
And evolution,
27
63000
2000
І незважаючи на те,
01:20
although it was established well over 100 years ago by Charles Darwin
28
65000
3000
що її було відкрито понад 100 років тому Ч. Дарвіном
01:23
and a vast number of other people,
29
68000
2000
та багатьма іншими людьми,
01:25
evolution still is a little bit intangible.
30
70000
3000
вона все ще залишається незбагненною.
01:28
And when I talk about Darwinian evolution,
31
73000
2000
І коли я говорю про еволюцію Дарвіна,
01:30
I mean one thing and one thing only,
32
75000
2000
я маю на увазі лише одну річ –
01:32
and that is survival of the fittest.
33
77000
2000
природній добір.
01:34
And so forget about evolution
34
79000
2000
Так що забудьте про еволюцію
01:36
in a kind of metaphysical way.
35
81000
2000
в так званому метафізичному сенсі.
01:38
Think about evolution
36
83000
2000
Думайте про неї
01:40
in terms of offspring competing,
37
85000
2000
як про змагання поколінь
01:42
and some winning.
38
87000
2000
та їхні перемоги.
01:44
So bearing that in mind,
39
89000
2000
Маючи це на думці,
01:46
as a chemist, I wanted to ask myself
40
91000
2000
я як хімік задавася
01:48
the question frustrated by biology:
41
93000
2000
питанням, яке нав’язала мені біологія:
01:50
What is the minimal unit of matter
42
95000
3000
Яка найменша одиниця матерії,
01:53
that can undergo Darwinian evolution?
43
98000
3000
що може еволюціонувати згіідно з вченням Дарвіна?
01:56
And this seems quite a profound question.
44
101000
2000
І це здається досить грунтовним питанням.
01:58
And as a chemist,
45
103000
2000
Будучи хіміками,
02:00
we're not used to profound questions every day.
46
105000
2000
ми не звикли наштовхуватись на такі запитання щодня.
02:02
So when I thought about it,
47
107000
2000
Коли я міркував над цим,
02:04
then suddenly I realized
48
109000
2000
то раптом збагнув,
02:06
that biology gave us the answer.
49
111000
2000
що біологія дала відповідь на це запитання.
02:08
And in fact, the smallest unit of matter
50
113000
2000
Насправді мінімальна одиниця матерії,
02:10
that can evolve independently
51
115000
2000
яка може самостійно еволюціонувати є, по суті,
02:12
is, in fact, a single cell --
52
117000
2000
автономна клітина –
02:14
a bacteria.
53
119000
2000
бактерія.
02:16
So this raises three really important questions:
54
121000
3000
Відповідно до цього виникають три запитання:
02:19
What is life?
55
124000
2000
Що таке життя?
02:21
Is biology special?
56
126000
2000
Чи унікальна біологія?
02:23
Biologists seem to think so.
57
128000
2000
Біологи гадають, що так.
02:25
Is matter evolvable?
58
130000
2000
Чи може матерія еволюціонувати?
02:27
Now if we answer those questions in reverse order,
59
132000
3000
Якщо давати відповіді на ці запитання у зворотньому порядку,
02:30
the third question -- is matter evolvable? --
60
135000
2000
починаючи з останнього – чи може матерія еволюціонувати? –
02:32
if we can answer that,
61
137000
2000
то давши відповідь на нього,
02:34
then we're going to know how special biology is,
62
139000
2000
ми знатимемо, наскільки унікальною є біологія
02:36
and maybe, just maybe,
63
141000
2000
і навіть
02:38
we'll have some idea of what life really is.
64
143000
3000
матимемо уявлення, що таке життя.
02:41
So here's some inorganic life.
65
146000
2000
Ось тут декілька неорганічних живих організмів.
02:43
This is a dead crystal,
66
148000
2000
Це мертвий кристал,
02:45
and I'm going to do something to it,
67
150000
2000
який я збираюсь
02:47
and it's going to become alive.
68
152000
2000
оживити.
02:49
And you can see,
69
154000
2000
Ви можете бачити,
02:51
it's kind of pollinating, germinating, growing.
70
156000
3000
як він запилюється, проростає та продовжує рости.
02:54
This is an inorganic tube.
71
159000
2000
Це неорганічна трубка.
02:56
And all these crystals here under the microscope
72
161000
2000
І всі ці кристали під мікроскопом,
02:58
were dead a few minutes ago, and they look alive.
73
163000
2000
будучи мертвими кілька хвилин тому, видаються живими.
03:00
Of course, they're not alive.
74
165000
2000
Звісно це не так.
03:02
It's a chemistry experiment where I've made a crystal garden.
75
167000
3000
Насправді це хімічний експеримент, в якому я створив сад кристалів.
03:05
But when I saw this, I was really fascinated,
76
170000
3000
Але, коли я його побачив, то був справді вражений,
03:08
because it seemed lifelike.
77
173000
2000
так як він видавався живим.
03:10
And as I pause for a few seconds, have a look at the screen.
78
175000
3000
Я зачекаю кілька хвилин, а ви тим часом погляньте на екран.
03:15
You can see there's architecture growing, filling the void.
79
180000
3000
Бачите, як ці утворення розростаються, заповнюючи порожнечу,
03:18
And this is dead.
80
183000
2000
будучи при цьому неживими.
03:20
So I was positive that,
81
185000
2000
Отож, я був переконаний,
03:22
if somehow we can make things mimic life,
82
187000
2000
якщо ми змусимо речі імітувати життя,
03:24
let's go one step further.
83
189000
2000
ми зробимо ще один крок вперед.
03:26
Let's see if we can actually make life.
84
191000
2000
Давайте подивимось, чи здатні ми створити життя.
03:28
But there's a problem,
85
193000
2000
Але є одна проблема.
03:30
because up until maybe a decade ago,
86
195000
2000
Ще може років з 10 тому
03:32
we were told that life was impossible
87
197000
2000
нам казали, що життя не існує
03:34
and that we were the most incredible miracle in the universe.
88
199000
3000
і, що ми єдині унікальні створіння у всесвіті.
03:37
In fact, we were the only people
89
202000
2000
Дійсно ми були єдиними живими створіннями
03:39
in the universe.
90
204000
2000
у всесвіті.
03:41
Now, that's a bit boring.
91
206000
2000
Тепер це вже неактуально.
03:43
So as a chemist,
92
208000
2000
Тому як хімік
03:45
I wanted to say, "Hang on. What is going on here?
93
210000
2000
кажу, «Стривайте. Що тут відбувається?
03:47
Is life that improbable?"
94
212000
2000
Невже життя аж настільки неймовірне?»
03:49
And this is really the question.
95
214000
3000
В тому то й біда.
03:52
I think that perhaps the emergence of the first cells
96
217000
3000
Гадаю, що поява перших клітин
03:55
was as probable as the emergence of the stars.
97
220000
3000
така ж можлива, як і поява зірок.
03:58
And in fact, let's take that one step further.
98
223000
3000
Давайте ж зробимо той перший крок вперед.
04:01
Let's say
99
226000
2000
Припустімо,
04:03
that if the physics of fusion
100
228000
2000
якщо фізика синтезу
04:05
is encoded into the universe,
101
230000
2000
закодована у всесвіті,
04:07
maybe the physics of life is as well.
102
232000
2000
то може і фізика життя там теж закодована.
04:09
And so the problem with chemists --
103
234000
2000
Недолік хіміків –
04:11
and this is a massive advantage as well --
104
236000
2000
а заодно і величезна перевага –
04:13
is we like to focus on our elements.
105
238000
2000
в тому, що ми любимо зосереджуватися на хімічних елементах.
04:15
In biology, carbon takes center stage.
106
240000
3000
В біології вуглець займає центральне місце.
04:18
And in a universe where carbon exists
107
243000
2000
В тих місцях всесвіту, де наявні вуглець
04:20
and organic biology,
108
245000
2000
і органічна біологія,
04:22
then we have all this wonderful diversity of life.
109
247000
3000
ми спостерігаємо чудову розмаїтість життя.
04:25
In fact, we have such amazing lifeforms that we can manipulate.
110
250000
4000
Насправді, у нас є дивовижні форми життя, якими можна управляти.
04:29
We're awfully careful in the lab
111
254000
2000
Але ми надзвичайно обережні в лабораторії,
04:31
to try and avoid various biohazards.
112
256000
2000
щоб уникнути різних біологічних небезпек.
04:33
Well what about matter?
113
258000
2000
А як щодо матерії?
04:35
If we can make matter alive, would we have a matterhazard?
114
260000
3000
Якщо ми можемо її оживити, то чи не загрожує нам небезпека від неї?
04:38
So think, this is a serious question.
115
263000
2000
Зважте, це серйозне запитання.
04:40
If your pen could replicate,
116
265000
3000
Якщо б ваша ручка могла розмножуватись,
04:43
that would be a bit of a problem.
117
268000
2000
це могло б стати проблемою.
04:45
So we have to think differently
118
270000
2000
Тому нам варто думати по-іншому,
04:47
if we're going to make stuff come alive.
119
272000
2000
якщо ми збираємось оживляти матерію.
04:49
And we also have to be aware of the issues.
120
274000
2000
Слід не забувати про можливі наслідки.
04:51
But before we can make life,
121
276000
2000
Та перш ніж створювати життя,
04:53
let's think for a second
122
278000
2000
на секунду подумаймо,
04:55
what life really is characterized by.
123
280000
2000
що йому притаманно.
04:57
And forgive the complicated diagram.
124
282000
2000
Прошу пробачення за таку складну діаграму.
04:59
This is just a collection of pathways in the cell.
125
284000
3000
Це всього-на-всього набір зв’язків у клітині.
05:02
And the cell is obviously for us
126
287000
2000
Клітина безсумнівно є
05:04
a fascinating thing.
127
289000
2000
надзвичайною річчю для нас.
05:06
Synthetic biologists are manipulating it.
128
291000
3000
Синтетичні біологи управляють нею.
05:09
Chemists are trying to study the molecules to look at disease.
129
294000
3000
Хіміки намагаються вивчити молекули, щоб виявити причини хвороб.
05:12
And you have all these pathways going on at the same time.
130
297000
2000
У нас всі ці зв’язки відбуваються одночасно.
05:14
You have regulation;
131
299000
2000
Регуляція,
05:16
information is transcribed;
132
301000
2000
зчитування інформації,
05:18
catalysts are made; stuff is happening.
133
303000
2000
вироблення каталізаторів, все працює.
05:20
But what does a cell do?
134
305000
2000
А що ж відбувається в клітині?
05:22
Well it divides, it competes,
135
307000
2000
Вона ділиться, змагається,
05:24
it survives.
136
309000
2000
виживає.
05:26
And I think that is where we have to start
137
311000
2000
З цього нам слід і починати,
05:28
in terms of thinking about
138
313000
2000
якщо ми хочемо
05:30
building from our ideas in life.
139
315000
2000
втілити цю ідею в життя.
05:32
But what else is life characterized by?
140
317000
2000
Що ж іще характерне для життя?
05:34
Well, I like think of it
141
319000
2000
Я думаю про це
05:36
as a flame in a bottle.
142
321000
2000
як про полум’я у пляшці.
05:38
And so what we have here
143
323000
2000
Ось опис
05:40
is a description of single cells
144
325000
2000
автономних клітин,
05:42
replicating, metabolizing,
145
327000
2000
які діляться, метаболізують,
05:44
burning through chemistries.
146
329000
2000
згорають.
05:46
And so we have to understand
147
331000
2000
Нам слід усвідомити,
05:48
that if we're going to make artificial life or understand the origin of life,
148
333000
3000
якщо ми збираємось створити штучне життя, чи зрозуміти його виникнення,
05:51
we need to power it somehow.
149
336000
2000
нам слід якось підключити до нього живлення.
05:53
So before we can really start to make life,
150
338000
3000
Перш ніж ми почнемо створювати життя,
05:56
we have to really think about where it came from.
151
341000
2000
слід з’ясувати, звідки воно взялося.
05:58
And Darwin himself mused in a letter to a colleague
152
343000
2000
Сам Дарвін в листі до колеги стверджував,
06:00
that he thought that life probably emerged
153
345000
2000
що життя зародилось
06:02
in some warm little pond somewhere --
154
347000
3000
десь в невеликому теплому озері –
06:05
maybe not in Scotland, maybe in Africa,
155
350000
2000
можливо не в Шотландії, а в Африці
06:07
maybe somewhere else.
156
352000
2000
або деінде.
06:09
But the real honest answer is, we just don't know,
157
354000
3000
Чесно кажучи, в тому то і біда, що ми не знаєм
06:12
because there is a problem with the origin.
158
357000
3000
відповіді на це запитання.
06:15
Imagine way back, four and a half billion years ago,
159
360000
3000
Уявіть, що 4,5 мільярдів років тому
06:18
there is a vast chemical soup of stuff.
160
363000
2000
існувала велика суміш хімічних речовин,
06:20
And from this stuff we came.
161
365000
2000
з якої ми і виникли.
06:22
So when you think about the improbable nature
162
367000
3000
Отож, якщо ви вірите у неймовірну природу
06:25
of what I'm going to tell you in the next few minutes,
163
370000
2000
того, про що я говоритиму у найближчі кілька хвилин,
06:27
just remember,
164
372000
2000
просто пам’ятайте,
06:29
we came from stuff on planet Earth.
165
374000
2000
що ми виникли з цієї суміші речовин.
06:31
And we went through a variety of worlds.
166
376000
3000
Ми пройшли через різні світи.
06:34
The RNA people would talk about the RNA world.
167
379000
3000
РНК-люди говоритимуть про РНК-світ.
06:37
We somehow got to proteins and DNA.
168
382000
2000
Якимось чином ми дістались до протеїнів і ДНК.
06:39
We then got to the last ancestor.
169
384000
2000
А згодом і до останнього предка.
06:41
Evolution kicked in -- and that's the cool bit.
170
386000
3000
Настала еволюція – ось тут почалось найцікавіше.
06:44
And here we are.
171
389000
2000
А ось і ми.
06:46
But there's a roadblock that you can't get past.
172
391000
3000
Та існує нездоланна перешкода.
06:49
You can decode the genome, you can look back,
173
394000
3000
Можна розшифрувати геном, озирнутись назад,
06:52
you can link us all together by a mitochondrial DNA,
174
397000
3000
з’єднати мітохондріальну ДНК,
06:55
but we can't get further than the last ancestor,
175
400000
3000
але ми все ще не в змозі дістатись до нашого останнього предка,
06:58
the last visible cell
176
403000
2000
останньої видимої клітини,
07:00
that we could sequence or think back in history.
177
405000
3000
яку можна би було впорядкувати чи простежити її історичний розвиток.
07:03
So we don't know how we got here.
178
408000
3000
Ми не знаємо, яким чином ми сюди потрапили.
07:06
So there are two options:
179
411000
2000
Є два варіанти:
07:08
intelligent design, direct and indirect --
180
413000
2000
розумна істота, створена прямим чи непрямим шляхом -
07:10
so God,
181
415000
2000
тобто Богом
07:12
or my friend.
182
417000
3000
чи «моїм другом».
07:15
Now talking about E.T. putting us there, or some other life,
183
420000
3000
Висловлюючи думку, що нас чи якесь інше життя створили інопланетяни,
07:18
just pushes the problem further on.
184
423000
3000
ми відкладаємо проблему у «довгу шухляду».
07:21
I'm not a politician, I'm a scientist.
185
426000
3000
Я вчений, а не політик.
07:24
The other thing we need to think about
186
429000
2000
Інша річ, яку слід взяти до уваги,
07:26
is the emergence of chemical complexity.
187
431000
2000
це поява складності з точки зору хімії.
07:28
This seems most likely.
188
433000
2000
Це видається найбільш правдоподібним.
07:30
So we have some kind of primordial soup.
189
435000
2000
Отож маємо так звану первинну суміш елементів,
07:32
And this one happens to be
190
437000
2000
яка може служити
07:34
a good source of all 20 amino acids.
191
439000
2000
хорошим джерелом для всіх 20 амінокислот.
07:36
And somehow
192
441000
2000
Якимось чином
07:38
these amino acids are combined,
193
443000
2000
ці амінокислоти з’єдналися між собою
07:40
and life begins.
194
445000
2000
і дали початок життю.
07:42
But life begins, what does that mean?
195
447000
2000
Але що означає, дали початок життю?
07:44
What is life? What is this stuff of life?
196
449000
3000
Що таке життя? Яка його суть?
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
Міллер-Юрі здійснили фантастичний експеримент,
07:54
where they did the equivalent in the chemical world.
199
459000
2000
аналогом якого може бути хіба що Франкенштейн.
07:56
They took the basic ingredients, put them in a single jar
200
461000
3000
Вони помістили складові компоненти
07:59
and ignited them
201
464000
2000
в окрему посудину,
08:01
and put a lot of voltage through.
202
466000
2000
запалили їх та пропустили через них електричний струм високої напруги.
08:03
And they had a look at what was in the soup,
203
468000
2000
У цій суміші
08:05
and they found amino acids,
204
470000
3000
вони виявили лише амінокислоти,
08:08
but nothing came out, there was no cell.
205
473000
2000
що ж стосується клітин, то їх там не було.
08:10
So the whole area's been stuck for a while,
206
475000
3000
Як наслідок, дослідження припинились на деякий час,
08:13
and it got reignited in the '80s
207
478000
3000
а в 80-х
08:16
when analytical technologies and computer technologies were coming on.
208
481000
3000
з появою аналітичних і комп’ютериних технологій їх було відновлено.
08:19
In my own laboratory,
209
484000
2000
В моїй лабораторії
08:21
the way we're trying to create inorganic life
210
486000
3000
ми намагаємось створити неорганічне життя
08:24
is by using many different reaction formats.
211
489000
2000
за допомогою всіляких реакцій.
08:26
So what we're trying to do is do reactions --
212
491000
2000
Ми намагаємось проводити реакції
08:28
not in one flask, but in tens of flasks,
213
493000
2000
не в одній, а в десятках колб,
08:30
and connect them together,
214
495000
2000
з’єднаних
08:32
as you can see with this flow system, all these pipes.
215
497000
2000
за допомогою потокової системи та всіляких трубок, які ви зараз бачите.
08:34
We can do it microfluidically, we can do it lithographically,
216
499000
3000
Ми можемо здійснювати це на мікрорівні, літографовано,
08:37
we can do it in a 3D printer,
217
502000
2000
з використанням 3D принтера
08:39
we can do it in droplets for colleagues.
218
504000
2000
або ж просто в краплях для колег.
08:41
And the key thing is to have lots of complex chemistry
219
506000
3000
Головне – це забезпечити
08:44
just bubbling away.
220
509000
2000
протікання великої кількості складних реакцій.
08:46
But that's probably going to end in failure,
221
511000
4000
Але скоріш за все це не увінчається успіхом,
08:50
so we need to be a bit more focused.
222
515000
2000
тому нам варто бути більш зосередженими.
08:52
And the answer, of course, lies with mice.
223
517000
2000
Відповідь варто шукати за допомогою мишей.
08:54
This is how I remember what I need as a chemist.
224
519000
3000
Так я пригадую, що мені потрібно як хіміку.
08:57
I say, "Well I want molecules."
225
522000
2000
Я кажу собі «Мені потрібні молекули».
08:59
But I need a metabolism, I need some energy.
226
524000
3000
Окрім цього мені потрібен метаболізм, енергія,
09:02
I need some information, and I need a container.
227
527000
3000
інформація, і зрештою контейнер.
09:05
Because if I want evolution,
228
530000
2000
Бо, якщо я хочу здійснити еволюцію,
09:07
I need containers to compete.
229
532000
2000
мені потрібно, щоб ці контейнери змагались між собою.
09:09
So if you have a container,
230
534000
2000
Контейнер –
09:11
it's like getting in your car.
231
536000
2000
це як власна машина.
09:13
"This is my car,
232
538000
2000
«Я збираюсь
09:15
and I'm going to drive around and show off my car."
233
540000
2000
проїхатись в ній і похвалитись нею перед усіма».
09:17
And I imagine you have a similar thing
234
542000
2000
Уявіть те саме
09:19
in cellular biology
235
544000
2000
у клітинній біології
09:21
with the emergence of life.
236
546000
2000
з зародженням життя.
09:23
So these things together give us evolution, perhaps.
237
548000
3000
Сукупність цих процесів, мабуть, і дає нам еволюцію
09:26
And the way to test it in the laboratory
238
551000
2000
Перевірити це у лабораторії
09:28
is to make it minimal.
239
553000
2000
можна за допомогою мінімалізації цього процесу.
09:30
So what we're going to try and do
240
555000
2000
Ми намагаємось створити
09:32
is come up with an inorganic Lego kit of molecules.
241
557000
3000
так званий неорганічний Лего-набір із молекул.
09:35
And so forgive the molecules on the screen,
242
560000
2000
Пробачте за ці молекули на екрані,
09:37
but these are a very simple kit.
243
562000
2000
це надто простий набір.
09:39
There's only maybe three or four different types of building blocks present.
244
564000
2000
Тут, мабуть лиш три чи чотири типи блоків.
09:41
And we can aggregate them together
245
566000
2000
Ми можемо скласти їх докупи
09:43
and make literally thousands and thousands
246
568000
2000
і створити буквально
09:45
of really big nano-molecular molecules
247
570000
3000
тисячі нано-молекулярних молекул
09:48
the same size of DNA and proteins,
248
573000
2000
розміром з цілу ДНК, а також протеїни,
09:50
but there's no carbon in sight.
249
575000
2000
але без вуглецю.
09:52
Carbon is banned.
250
577000
2000
Карбон не можна використовувати.
09:54
And so with this Lego kit,
251
579000
2000
Лего-набір
09:56
we have the diversity required
252
581000
2000
дає нам всю різноманітність
09:58
for complex information storage
253
583000
3000
для збереження інформації
10:01
without DNA.
254
586000
2000
без ДНК.
10:03
But we need to make some containers.
255
588000
2000
Але нам потрібні контейнери.
10:05
And just a few months ago in my lab,
256
590000
2000
Всього кілька місяців тому в лабораторії
10:07
we were able to take these very same molecules and make cells with them.
257
592000
3000
ми могли створити ці молекули і зробити з них клітини.
10:10
And you can see on the screen a cell being made.
258
595000
3000
На екрані ви бачите, як виникає клітина.
10:13
And we're now going to put some chemistry inside and do some chemistry in this cell.
259
598000
3000
Зараз помістимо туди трохи хімічного розчину і проведемо реакцію.
10:16
And all I wanted to show you
260
601000
2000
Я лиш хотів показати,
10:18
is we can set up molecules
261
603000
2000
яким чином в мембранах справжніх клітин
10:20
in membranes, in real cells,
262
605000
2000
утворюються молекули,
10:22
and then it sets up a kind of molecular Darwinism,
263
607000
4000
згодом у дію вступає молекулярний Дарвінізм,
10:26
a molecular survival of the fittest.
264
611000
2000
тобто молекулярне виживання найсильніших.
10:28
And this movie here
265
613000
2000
Картина на екрані
10:30
shows this competition between molecules.
266
615000
2000
є свідченням молекулярного змагання
10:32
Molecules are competing for stuff.
267
617000
2000
за речовину.
10:34
They're all made of the same stuff,
268
619000
2000
Вони зроблені з однієї речовини,
10:36
but they want their shape to win.
269
621000
2000
але прагнуть,
10:38
They want their shape to persist.
270
623000
2000
щоб їхня форма перемогла.
10:40
And that is the key.
271
625000
2000
В цьому і суть справи.
10:42
If we can somehow encourage these molecules
272
627000
2000
Якщо ми зможемо стимулювати ці молекули до контакту,
10:44
to talk to each other and make the right shapes and compete,
273
629000
3000
до набуття правильних форм, до змагання,
10:47
they will start to form cells
274
632000
2000
то вони почнуть формувати клітини,
10:49
that will replicate and compete.
275
634000
2000
що у свою чергу діляться та змагаються.
10:51
If we manage to do that,
276
636000
2000
Якщо нам це вдасться,
10:53
forget the molecular detail.
277
638000
3000
забудьте про молекулярні деталі.
10:56
Let's zoom out to what that could mean.
278
641000
2000
Давайте подивимось, що це могло б означати.
10:58
So we have this special theory of evolution
279
643000
2000
Спеціальна теорія еволюції
11:00
that applies only to organic biology, to us.
280
645000
3000
стосується виключно органічної біології, тобто нас.
11:03
If we could get evolution into the material world,
281
648000
3000
Якщо ми змогли б перенести еволюцію на матеріальний світ,
11:06
then I propose we should have a general theory of evolution.
282
651000
3000
тоді б у нас була загальна теорія еволюції.
11:09
And that's really worth thinking about.
283
654000
3000
Над цим справді варто замислитись.
11:12
Does evolution control
284
657000
2000
Чи підвладна
11:14
the sophistication of matter in the universe?
285
659000
3000
складність матерії у всесвіті еволюції?
11:17
Is there some driving force through evolution
286
662000
3000
Чи існує така рушійна сила,
11:20
that allows matter to compete?
287
665000
2000
яка під дією еволюції дозволяє змагання між речовинами?
11:22
So that means we could then start
288
667000
2000
В такому випадку ми можемо приступити
11:24
to develop different platforms
289
669000
3000
до розробки нових засад
11:27
for exploring this evolution.
290
672000
2000
вивчення еволюції.
11:29
So you imagine,
291
674000
2000
Лиш уявіть,
11:31
if we're able to create a self-sustaining artificial life form,
292
676000
3000
якщо ми зможемо створити самостійну штучну форму життя,
11:34
not only will this tell us about the origin of life --
293
679000
3000
це не лише відкриє нам таємницю виникнення життя –
11:37
that it's possible that the universe doesn't need carbon to be alive;
294
682000
3000
чи, що життя у всесвіті може виникнути з чого-завгодно;
11:40
it can use anything --
295
685000
2000
не обов’язково з вуглецю –
11:42
we can then take [it] one step further and develop new technologies,
296
687000
3000
а й дасть змогу зробити ще один крок вперед і розробити нові технології,
11:45
because we can then use software control
297
690000
2000
так як ми матимемо змогу
11:47
for evolution to code in.
298
692000
2000
керувати еволюцією за допомогою програмного забезпечення..
11:49
So imagine we make a little cell.
299
694000
2000
Уявімо, що ми створили маленьку клітину.
11:51
We want to put it out in the environment,
300
696000
2000
Ми хочемо помістити її в навколишнє середовище
11:53
and we want it to be powered by the Sun.
301
698000
2000
і, щоб Сонце її живило.
11:55
What we do is we evolve it in a box with a light on.
302
700000
3000
Для цього ми помістимо її в ящик із ввімкненим світлом.
11:58
And we don't use design anymore. We find what works.
303
703000
3000
Більше ми нічого не моделюємо. Просто з’ясовуємо, що спрацює.
12:01
We should take our inspiration from biology.
304
706000
2000
В цьому нас має надихнути біологія.
12:03
Biology doesn't care about the design
305
708000
2000
Її не цікавить конструкція,
12:05
unless it works.
306
710000
2000
допоки вона не запрацює.
12:07
So this will reorganize
307
712000
2000
Це змінить
12:09
the way we design things.
308
714000
2000
спосіб, яким ми моделюємо речі.
12:11
But not only just that,
309
716000
2000
Але це ще не все,
12:13
we will start to think about
310
718000
2000
ми зможемо думати
12:15
how we can start to develop a symbiotic relationship with biology.
311
720000
3000
про симбіотичні зв’язки з біологією.
12:18
Wouldn't it be great
312
723000
2000
Правда було б чудово,
12:20
if you could take these artificial biological cells
313
725000
2000
якби ми могли просто з’єднати штучні біологічні клітини
12:22
and fuse them with biological ones
314
727000
2000
з біологічними –
12:24
to correct problems that we couldn't really deal with?
315
729000
3000
скільки б проблем було вирішено?
12:27
The real issue in cellular biology
316
732000
2000
Складність клітинної біології в тому,
12:29
is we are never going to understand everything,
317
734000
3000
що ми ніколи не зрозуміємо всього,
12:32
because it's a multidimensional problem put there by evolution.
318
737000
3000
так як це багатовимірна проблема, породжена еволюцією.
12:35
Evolution cannot be cut apart.
319
740000
3000
Ми не можемо розчленувати еволюцію.
12:38
You need to somehow find the fitness function.
320
743000
3000
Слід якимось чином пристосуватись до цього.
12:41
And the profound realization for me
321
746000
2000
Великим відкриттям для мене є те,
12:43
is that, if this works,
322
748000
2000
якщо це діє,
12:45
the concept of the selfish gene gets kicked up a level,
323
750000
3000
то концепція «егоїстичного гену» вийде на абсолютно новий рівень
12:48
and we really start talking about selfish matter.
324
753000
3000
і ми говоритимемо про «егоїстичну матерію».
12:51
And what does that mean in a universe
325
756000
2000
Що це означає для всесвіту,
12:53
where we are right now the highest form of stuff?
326
758000
3000
в якому ми зараз найвища форма матерії?
12:56
You're sitting on chairs.
327
761000
2000
Ви сидите в кріслах.
12:58
They're inanimate, they're not alive.
328
763000
2000
Вони бездушні та неживі.
13:00
But you are made of stuff, and you are using stuff,
329
765000
2000
Але ви зроблені з цієї речовини, ви використовуєте
13:02
and you enslave stuff.
330
767000
2000
та підкоряєте її.
13:04
So using evolution
331
769000
2000
Я захоплений застосуванням еволюції
13:06
in biology,
332
771000
2000
в біології,
13:08
and in inorganic biology,
333
773000
2000
особливо в
13:10
for me is quite appealing, quite exciting.
334
775000
2000
органічній біології.
13:12
And we're really becoming very close
335
777000
3000
Ми наближаємось
13:15
to understanding the key steps
336
780000
2000
до розуміння ключових механізмів
13:17
that makes dead stuff come alive.
337
782000
3000
оживлення матерії.
13:20
And again, when you're thinking about how improbable this is,
338
785000
3000
Якщо ви розмірковуєте, наскільки це неймовірно,
13:23
remember, five billion years ago,
339
788000
2000
пам’ятайте, 5 мільярдів років тому,
13:25
we were not here, and there was no life.
340
790000
3000
нас не було, як і не було життя.
13:28
So what will that tell us
341
793000
2000
Що ж, чи дасть нам це змогу зрозуміти
13:30
about the origin of life and the meaning of life?
342
795000
3000
зародження життя і його сенс?
13:33
But perhaps, for me as a chemist,
343
798000
2000
Мабуть, будучи хіміком,
13:35
I want to keep away from general terms;
344
800000
2000
я утримаюсь від узагальнень;
13:37
I want to think about specifics.
345
802000
2000
хочу подумати про щось конкретне.
13:39
So what does it mean about defining life?
346
804000
2000
Яке це має значення для визначення життя?
13:41
We really struggle to do this.
347
806000
2000
Нам важко це визначити.
13:43
And I think, if we can make inorganic biology,
348
808000
2000
На мою думку, якщо ми винайдемо неорганічну біологію
13:45
and we can make matter become evolvable,
349
810000
3000
внаслідок чого матерія зможе еволюціонувати,
13:48
that will in fact define life.
350
813000
2000
це і буде визначенням життя.
13:50
I propose to you
351
815000
2000
Я стверджую,
13:52
that matter that can evolve is alive,
352
817000
3000
речовина, яка може еволюціонувати жива,
13:55
and this gives us the idea of making evolvable matter.
353
820000
3000
і у цьому полягає суть створення еволюційної матерії.
13:58
Thank you very much.
354
823000
2000
Дякую за увагу.
14:00
(Applause)
355
825000
7000
(Оплески)
14:07
Chris Anderson: Just a quick question on timeline.
356
832000
4000
Кріс Андерсон: Ще одне невеличке питання щодо терміну.
14:11
You believe you're going to be successful in this project?
357
836000
2000
Ви вірите в успіх вашого проекту?
14:13
When?
358
838000
2000
Коли?
14:15
Lee Cronin: So many people think
359
840000
2000
Лі Кронін: Багато людей гадають,
14:17
that life took millions of years to kick in.
360
842000
2000
що для виникнення життя необхідно мільйони років.
14:19
We're proposing to do it in just a few hours,
361
844000
3000
Моя команда планує зробити це за кілька годин,
14:22
once we've set up
362
847000
2000
як тільки ми віднайдемо
14:24
the right chemistry.
363
849000
2000
відповідні реакції.
14:26
CA: And when do you think that will happen?
364
851000
2000
Кріс Андерсон: І коли, на вашу думку, це станеться?
14:28
LC: Hopefully within the next two years.
365
853000
3000
Лі Кронін: Гадаю у найближчі два роки.
14:31
CA: That would be a big story.
366
856000
2000
Кріс Андерсон: Ото буде сенсація.
14:33
(Laughter)
367
858000
2000
(Сміх)
14:35
In your own mind, what do you believe the chances are
368
860000
2000
Як ви гадаєте, чи існує на іншій планеті
14:37
that walking around on some other planet
369
862000
2000
ходяче, повзаюче
14:39
is non-carbon-based life,
370
864000
2000
життя
14:41
walking or oozing or something?
371
866000
2000
без вуглецю?
14:43
LC: I think it's 100 percent.
372
868000
2000
Лі Кронін: Безумовно.
14:45
Because the thing is, we are so chauvinistic to biology,
373
870000
3000
Справа в тому, що ми вороже налаштовані до біології,
14:48
if you take away carbon, there's other things that can happen.
374
873000
2000
без вуглецю можуть статися і інші речі.
14:50
So the other thing
375
875000
2000
Інша річ,
14:52
that if we were able to create life that's not based on carbon,
376
877000
2000
якщо б ми створили життя без участі вуглецю,
14:54
maybe we can tell NASA what really to look for.
377
879000
3000
то могли б сказати НАСА, чого очікувати.
14:57
Don't go and look for carbon, go and look for evolvable stuff.
378
882000
3000
Не шукайте вуглець, шукайте матерію, що еволюціонує.
15:00
CA: Lee Cronin, good luck. (LC: Thank you very much.)
379
885000
2000
Кріс Андерсон: Лі Кронін, бажаю Вам у цьому успіху. (Лі Кронін: Велике спасибі.)
15:02
(Applause)
380
887000
2000
(Оплески)
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