TED2007
Paul Rothemund: Playing with DNA that self-assembles
Paul Rothemund lanza un hechizo con ADN
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Paul Rothemund escribe código que provoca que el ADN se arregle para formar una estrella, una cara sonriente y más. Sí, claro, es un truco publicitario, pero también una demostración de auto-ensamblaje en las escalas más pequeñas -- con grandiosas implicaciones para el futuro de hacer cosas.
Paul Rothemund - DNA origamist
Paul Rothemund folds DNA into shapes and patterns. Which is a simple enough thing to say, but the process he has developed has vast implications for computing and manufacturing -- allowing us to create things we can now only dream of. Full bio
Paul Rothemund folds DNA into shapes and patterns. Which is a simple enough thing to say, but the process he has developed has vast implications for computing and manufacturing -- allowing us to create things we can now only dream of. Full bio
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There's an ancient and universal concept that words have power,
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Hay un concepto universal y muy antiguo que las palabras tienen poder,
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that spells exist, and that if we could only pronounce the right words,
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que los hechizos existen, y que si pudiéramos pronunciar las palabras adecuadas,
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then -- whooosh -- you know, an avalanche would come
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entonces, ¡pum! Vendría una avalancha
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and wipe out the hobbits, right? So this is a very attractive idea
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y aniquilaría a los hobbits, ¿correcto? Entonces ésta es una idea muy atractiva
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because we're very lazy, like the sorcerer's apprentice,
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porque somos flojos, como el aprendiz de hechicero,
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or the world's greatest computer programmer.
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o el mejor programador de computadoras del mundo.
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And so this idea has a lot of traction with us.
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Y entonces, esta idea nos ha impulsado.
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We love the idea that words, when pronounced --
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Amamos la idea de que las palabras, al ser pronunciadas --
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they're just little more than pure information,
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sólo son poco más que información,
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but they evoke some physical action
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pero evocan una acción física
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in the real world that helps us do work.
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en el mundo real que nos ayuda a realizar un trabajo.
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And so, of course, with lots of programmable computers
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Y entonces, desde luego, con muchas computadoras programables
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and robots around this is an easy thing to picture.
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y robots alrededor, esto es algo fácil de imaginar.
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So how many of you know what I'm talking about?
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¿Cuántos de ustedes saben de lo que estoy hablando?
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Raise your right hand. OK. How many of you
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Levanten su mano derecha. Bien. ¿Cuántos de ustedes
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don't know what I'm talking about? Raise your left hand.
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no saben de lo que estoy hablando? Levanten su mano izquierda. Bien.
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So that's great. So that was too easy.
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Bueno, Eso es genial. Fue muy fácil.
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You guys have very insecure computers, OK?
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Ustedes tienen computadoras muy inseguras,
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So now, the thing is that this is a different kind of spell.
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Entonces, la cuestión es que este es un tipo distinto de hechizo.
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This is a computer program made of zeros and ones.
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Este es un programa hecho con ceros y unos.
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It can be pronounced on a computer. It does something like this.
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Puede ser pronunciado en una computadora. Hace algo como esto.
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The important thing is we can write it in a high-level language.
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Lo importante es que podemos escribir en un lenguaje de alto nivel.
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A computer magician can write this thing.
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Un mago de las computadoras puede escribir esto.
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It can be compiled into this -- into zeros and ones --
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Que se puede compilar en esto --en ceros y unos--
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and pronounced by a computer.
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y se puede pronunciar por una computadora.
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And that's what makes computers powerful:
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Y eso es lo que hace a las computadoras poderosas:
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these high-level languages that can be compiled.
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estos lenguajes de alto nivel pueden compilarse.
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And so, I'm here to tell you, you don't need a computer
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Entonces, estoy aquí para decirles que no necesitan una computadora
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to actually have a spell. In fact, what you can do
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para hacer un hechizo. De hecho, lo que pueden hacer
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at the molecular level is that if you encode information --
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a nivel molecular es que si codifican información
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you encode a spell or program as molecules --
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-Codifican un hechizo o programa como moléculas-
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then physics can actually directly interpret that information
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entonces la física puede interpretar esa información directamente
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and run a program. That's what happens in proteins.
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y correr el programa. Eso es lo que ocurre en las proteínas.
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When this amino acid sequence gets pronounced as atoms,
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Cuando esta secuencia de aminoácidos se pronuncia como átomos,
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these little letters are sticky for each other.
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estas pequeñas letras son pegajosas entre ellas.
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It collapses into a three-dimensional shape that turns it into
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Se colapsa en una estructura tridimensional que los convierte
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a nanomachine that actually cuts DNA.
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en una nanomáquina que realmente corta el ADN.
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And the interesting thing is that if you change the sequence,
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Y lo interesante es que si cambias la secuencia,
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you change the three-dimensional folding.
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cambias la forma tridimensional.
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You get now a DNA stapler instead. These are the kind of
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Y en su lugar obtienes una "engrapadora" de ADN. Estos son los tipos de
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molecular programs that we want to be able to write,
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programas moleculares que queremos ser capaces de escribir,
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but the problem is, we don't know the machine language of
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pero el problema es, que no sabemos el lenguaje de máquina
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proteins. We don't have a compiler for proteins.
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de las proteínas; no tenemos un compilador para proteínas.
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So I've joined a growing band of people that try to make
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Así que me uní al creciente grupo de personas que intentan hacer
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molecular spells using DNA. We use DNA because it's cheaper.
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hechizos moleculares usando ADN. Usamos ADN porque es más barato.
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It's easier to handle. It's something that we understand really well.
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Es más fácil de manejar. Es algo que entendemos muy bien.
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We understand it so well, in fact, that we think we can actually write
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Lo entendemos tan bien, de hecho, que pensamos que podemos realmente escribir
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programming languages for DNA and have molecular compilers.
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lenguajes de programación para ADN y tener compiladores moleculares.
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So then, we think we can do that. And my first question doing this --
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Entonces, pensamos que podemos hacerlo. Y mi primera pregunta al hacerlo
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or one of my questions doing this -- was how can you make
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-o una de mis preguntas al hacerlo- era: ¿Cómo puedes hacer
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an arbitrary shape or pattern out of DNA? And I decided to use
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una forma arbitraria o un patrón con ADN? Y decidí usar
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a type of DNA origami, where you take a long strand of DNA
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algo como origami de ADN, donde tomas una hebra larga de ADN
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and fold it into whatever shape or pattern you might want.
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y la doblas en la forma o patrón que quieras.
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So here's a shape. I actually spent about a year in my home,
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Aquí hay una figura. De hecho pasé como un año en mi casa,
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in my underwear, coding, like Linus [Torvalds], in that picture before.
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en ropa interior, codificanto, como Linus [Torvalds], en la imagen anterior.
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And this program takes a shape, spits out 250 DNA sequences.
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Y este programa toma la figura, arroja 250 secuencias de ADN.
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These short DNA sequences are what are going to fold the long strand
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Estas como secuencias de ADN son lo que doblarán la cadena larga
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into this shape that we want to make. So you send an e-mail
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en la forma que queremos hacer. Así que envías un e-mail
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with these sequences in it to a company, and what it does --
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con estas secuencias a una compañía, y lo que hace
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the company pronounces them on a DNA synthesizer.
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-la compañía los pronuncia en un sintetizador de ADN
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It's a machine about the size of a photocopier. And what happens is,
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Es una máquina como del tamaño de una fotocopiadora. Y lo que ocurre es,
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they take your e-mail and every letter in your e-mail,
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que toman tu e-mail y cada letra en tu e-mail
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they replace with 30-atom cluster -- one for each letter,
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la reemplazan con un grupo de 30 átomos, uno para cada letra,
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A, T, C, and G in DNA. They string them up in the right sequence,
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A, T, C y G en ADN. Los alinean en la secuencia correcta,
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and then they send them back to you via FedEx.
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y luego te los envían de vuelta por paquetería.
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So you get 250 of these in the mail in little tubes.
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Así obtienes 250 de estos por correo en pequeños tubos,
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I mix them together, add a little bit of salt water,
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los mezclas, agregas un poco de agua con sal,
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and then add this long strand I was telling you about,
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y luego agregas esta cadena larga de las que les hablé,
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that I've stolen from a virus. And then what happens is,
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que robamos de un virus. Y lo que ocurre entonces es,
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you heat this whole thing up to about boiling. You cool it down
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que calientas todo esto casi ebullendo. Lo enfrías
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to room temperature, and as you do,
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a temperatura ambiente, y mientras lo haces,
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what happens is those short strands, they do the following thing:
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lo que ocurre es que las pequeñas cadenas, hacen lo siguiente:
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each one of them binds that long strand in one place,
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cada una de ellas une la hebra larga en un lugar,
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and then has a second half that binds that long strand
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luego tiene una segunda mitad que se une a la hebra larga
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in a distant place, and brings those two parts of the long strand
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en un lugar distante, y junta las dos partes de la hebra larga
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close together so that they stick together.
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para que se puedan unir.
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And so the net effect of all 250 of these strands is to fold
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Y entonces el efecto total de las 250 de estas hebras es que doblan
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the long strand into the shape that you're looking for.
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la hebra larga en la figura que buscabas;
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It'll approximate that shape. We do this for real in the test tube.
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Aproximando esa figura. Lo hacemos de verdad en tubos de ensayo.
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In each little drop of water you get 50 billion of these guys.
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En cada pequeña gota de agua obtienes 50 billones de estos chicos.
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You can look with a microscope and see them on a surface.
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Puedes verlos con un microscopio y observarlos en una superficie.
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And the neat thing is that if you change the sequence
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Y lo mejor es que si cambias la secuencia
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and change the spell, you just change the sequence of the staples.
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y cambias el hechizo, puedes cambiar la secuencia de los "ganchos"
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You can make a molecule that looks like this, and, you know,
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Puedes hacer una molécula que sea como esto, y, saben,
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he likes to hang out with his buddies, right.
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le gusta estar con sus amigos.
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And a lot of them are actually pretty good.
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Y muchos de ellos son bastante buenos.
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If you change the spell again, you change the sequence again.
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Si cambias el hechizo otra vez, cambias la secuencia otra vez.
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You get really nice 130 nanometer triangles. If you do it again,
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Obtienes triángulos de 130 nanómetros muy bonitos. Si lo haces nuevamente,
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you can get arbitrary patterns. So on a rectangle
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Puedes obtener patrones arbitrarios. Así en un rectángulo
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you can paint patterns of North and South America, or the words, "DNA."
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puedes trazar patrones de norte y sur-américa, o las palabras "DNA."
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So that's DNA origami. That's one way. There are many ways
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Entonces eso es origami de ADN. Es una forma, hay muchas formas,
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of casting molecular spells using DNA.
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de lanzar hechizos moleculares usando ADN.
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What we really want to do in the end is learn how to program
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Lo que queremos hacer al final es aprender cómo programar
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self-assembly so that we can build anything, right?
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auto-ensamblaje para que podamos construir cualquier cosa, ¿correcto?
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We want to be able to build technological artifacts
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Queremos ser capaces de construir artefactos tecnológicos
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that are maybe good for the world. We want to learn
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que tal vez sean buenos para el mundo. Queremos aprender
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how to build biological artifacts, like people and whales and trees.
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cómo construir artefactos biológicos, como personas y ballenas y árboles.
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And if it's the case that we can reach that level of complexity,
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Y si es el caso de que podemos alcanzar ese nivel de complejidad,
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if our ability to program molecules gets to be that good,
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si nuestra habilidad para programar moléculas se vuelve así de buena,
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then that will truly be magic. Thank you very much.
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entonces eso será realmente magia. Muchas gracias.
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(Applause)
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(Aplausos)
ABOUT THE SPEAKER
Paul Rothemund - DNA origamistPaul Rothemund folds DNA into shapes and patterns. Which is a simple enough thing to say, but the process he has developed has vast implications for computing and manufacturing -- allowing us to create things we can now only dream of.
Why you should listen
Paul Rothemund won a MacArthur grant this year for a fairly mystifying study area: "folding DNA." It brings up the question: Why fold DNA? The answer is -- because the power to manipulate DNA in this way could change the way we make things at a very basic level.
Rothemund's work combines the study of self-assembly (watch the TEDTalks from Neil Gershenfeld and Saul Griffith for more on this) with the research being done in DNA nanotechnology -- and points the way toward self-assembling devices at microscale, making computer memory, for instance, smaller, faster and maybe even cheaper.
Paul Rothemund | Speaker | TED.com