TED2008
Craig Venter: On the verge of creating synthetic life
کریگ ونتر در آستانه ی ایجاد حیات مصنوعی
Filmed:
Readability: 4.7
1,196,566 views
" آیا میتوانیم زندگی جدیدی از دنیای دیجیتالمان خلق کنیم؟" کریگ ونتر می پرسد. جواب او "آری" است - به زودی زود. او وارد تازه ترین پژوهش خود می شود و قول می دهد که به زودی قادر به ساختن و راه اندازی کروموزوم مصنوعی خواهیم بود.
Craig Venter - Biologist, genetics pioneer
In 2001, Craig Venter made headlines for sequencing the human genome. In 2003, he started mapping the ocean's biodiversity. And now he's created the first synthetic lifeforms -- microorganisms that can produce alternative fuels. Full bio
In 2001, Craig Venter made headlines for sequencing the human genome. In 2003, he started mapping the ocean's biodiversity. And now he's created the first synthetic lifeforms -- microorganisms that can produce alternative fuels. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:19
You know, I've talked about some of these projects before --
0
1000
2000
می دانید، من قبلا در مورد بعضی از این پروژه ها صحبت کردم،
00:21
about the human genome and what that might mean,
1
3000
4000
در مورد پروژه ی ژنوم انسان و اینکه چه معنی ای می تواند بدهد،
00:25
and discovering new sets of genes.
2
7000
3000
و پیدا کردن سری های جدیدی از ژن ها.
00:28
We're actually starting at a new point:
3
10000
3000
در واقع داریم از یک نقطه ی جدید شروع به کار می کنیم:
00:31
we've been digitizing biology,
4
13000
4000
ما زیست شناسی را ارقامی (دیجیتالی) کرده ایم,
00:35
and now we're trying to go from that digital code
5
17000
3000
و داریم سعی می کنیم که از آن ارقام و کدهای دیجیتالی
00:38
into a new phase of biology
6
20000
2000
وارد فاز جدیدی از زیست بشویم،
00:40
with designing and synthesizing life.
7
22000
3000
با طراحی کردن و ساختن حیات.
00:43
So, we've always been trying to ask big questions.
8
25000
3000
پس، همیشه سعی کرده ایم سوال های بزرگ بپرسیم.
00:48
"What is life?" is something that I think many biologists
9
30000
2000
"حیات چیست؟" چیزی كه من فکر می کنم
00:50
have been trying to understand
10
32000
2000
همه ی زیست شناسها سعی کرده اند در
00:52
at various levels.
11
34000
2000
سطح های مختلف بفهمند.
00:54
We've tried various approaches,
12
36000
3000
روش های مختلفی را امتحان کردیم،
00:57
paring it down to minimal components.
13
39000
3000
تا به حداقل اجزای تشکیل دهنده اش برسانیم.
01:01
We've been digitizing it now for almost 20 years;
14
43000
2000
تقریبا ۲۰ سالی می شود كه داریم این را دیجیتالی می کنیم.
01:03
when we sequenced the human genome,
15
45000
2000
وقتی توالی ژنوم انسان را مشخص کردیم،
01:05
it was going from the analog world of biology
16
47000
3000
دنیای آنالوگ زیست شناسی وارد
01:08
into the digital world of the computer.
17
50000
4000
دنیای دیجیتال کامپیوتر شد.
01:12
Now we're trying to ask, "Can we regenerate life
18
54000
4000
حالا داریم این سوال را می پرسیم كه آیا می توانیم حیات را دوباره بسازیم،
01:16
or can we create new life
19
58000
2000
یا اینکه یک حیات جدید
01:18
out of this digital universe?"
20
60000
3000
را از این دنیای دیجیتال خلق کنیم؟
01:21
This is the map of a small organism,
21
63000
3000
این نقشه ی یک موجود زنده ی کوچک هست،
01:24
Mycoplasma genitalium,
22
66000
2000
میکوپلاسما جنتیلیوم (Mycoplasma genitalium)،
01:26
that has the smallest genome for a species
23
68000
3000
كه کوچک ترین ژنوم را بین گونه ها دارد و
01:29
that can self-replicate in the laboratory,
24
71000
3000
می تواند در محیط آزمایشگاه تولید مثل کند.
01:32
and we've been trying to just see if
25
74000
2000
و داریم سعی می کنیم تا ببینم
01:34
we can come up with an even smaller genome.
26
76000
3000
كه آیا می توانیم به ژنوم حتی کوچکتری دست پیدا کنیم.
01:38
We're able to knock out on the order of 100 genes
27
80000
2000
می توانیم در حدود صد تا ژن از بین ۵۰۰ ژن و یا بیشتر
01:40
out of the 500 or so that are here.
28
82000
3000
که اینجا هستند را حذف کنیم،.
01:43
When we look at its metabolic map,
29
85000
2000
اما وقتی به نقشه ی سوخت و سازش (متابولیکش) نگاه می کنیم،
01:45
it's relatively simple
30
87000
2000
در مقایسه با ما
01:47
compared to ours --
31
89000
2000
نسبتا ساده است.
01:49
trust me, this is simple --
32
91000
2000
به من اعتماد کنید، ساده است.
01:51
but when we look at all the genes
33
93000
2000
اما وقتی به تمامی ژن هایی كه می توانیم
01:53
that we can knock out one at a time,
34
95000
3000
یکی یکی حذف کنیم نگاه می کنیم،
01:56
it's very unlikely that this would yield
35
98000
2000
خیلی غیر ممکن به نظر می رسد كه حاصل این بتواند
01:58
a living cell.
36
100000
2000
یک سلول زنده باشد.
02:01
So we decided the only way forward
37
103000
2000
پس، تصمیم گرفتیم كه تنها راه به سمت جلو
02:03
was to actually synthesize this chromosome
38
105000
3000
این است كه این کروموزوم را واقعا بسازیم
02:06
so we could vary the components
39
108000
3000
که بتوانیم برای پرسیدن بعضی سوال های اساسی
02:09
to ask some of these most fundamental questions.
40
111000
4000
اجزا را تغییر بدهیم.
02:13
And so we started down the road of:
41
115000
2000
و در نتیجه از ابتدای مسیری شروع کردیم كه
02:15
can we synthesize a chromosome?
42
117000
3000
"آیا می توانیم یک کروموزوم بسازیم؟"
02:19
Can chemistry permit making
43
121000
2000
آیا شیمی واقعا اجازه ی ساختن
02:21
these really large molecules
44
123000
2000
این مولکول های بزرگ را می دهد
02:23
where we've never been before?
45
125000
2000
جایی كه هیچ وقت تا حالا نبودیم؟
02:25
And if we do, can we boot up a chromosome?
46
127000
3000
و اگر بشود، آیا می توانیم یک کروموزوم را راه اندازی کنیم؟
02:28
A chromosome, by the way, is just a piece of inert chemical material.
47
130000
3000
یک کروموزوم، به هر حال، فقط تکه ای از مواد شیمیای فاقد حیات هست.
02:32
So, our pace of digitizing life has been increasing
48
134000
3000
پس، گام هایمان برای دیجیتالی کردن حیات
02:35
at an exponential pace.
49
137000
3000
با یک سرعت نمایی رو به افزایش بوده.
02:38
Our ability to write the genetic code
50
140000
3000
توانایی ما برای نوشتن کدهای ژنتیکی
02:41
has been moving pretty slowly
51
143000
2000
با سرعت خیلی آرامی حرکت کرده است،
02:43
but has been increasing,
52
145000
3000
اما در حال افزایش بوده.
02:46
and our latest point would put it on, now, an exponential curve.
53
148000
4000
و جدیدترین نقطه ما آن را روی منحنی نمایی قرار می دهد.
02:51
We started this over 15 years ago.
54
153000
2000
این کار را بیشتر از ۱۵ سال پبش شروع کردیم.
02:53
It took several stages, in fact,
55
155000
3000
در حقیقت، مراحل متعددی را شامل شد،
02:56
starting with a bioethical review before we did the first experiments.
56
158000
3000
که شروعش بازبینی بیواخلاقی کار قبل از انجام دادن اولین آزمایش هایمان بود.
03:00
But it turns out synthesizing DNA
57
162000
2000
اما این مشخص می کند كه ساختن DNA
03:02
is very difficult.
58
164000
2000
واقعا سخت است.
03:04
There are tens of thousands of machines around the world
59
166000
3000
ده ها هزار ماشین در دنیا وجود دارد كه می توانند
03:07
that make small pieces of DNA --
60
169000
2000
تکه های کوچک DNA را بسازند،
03:09
30 to 50 letters in length --
61
171000
3000
با طول بین ۳۰ تا ۵۰ تا حرف،
03:12
and it's a degenerate process, so the longer you make the piece,
62
174000
3000
و این یک فرایند تخریبی است، در نتیجه هرچقدر یک تکه را بلندتر بسازی،
03:15
the more errors there are.
63
177000
2000
خطاهای بیشتری وجود دارد.
03:17
So we had to create a new method
64
179000
2000
پس مجبور شدیم یک روش جدید بسازیم
03:19
for putting these little pieces together and correct all the errors.
65
181000
3000
برای کنار هم گذاشتن این تکه های کوچک و درست کردن خطاها.
03:23
And this was our first attempt, starting with the digital information
66
185000
3000
و این اولین تلاش ما بود با استفاده از اطلاعات دیجیتالی
03:26
of the genome of phi X174.
67
188000
2000
ژنوم Phi X 174.
03:28
It's a small virus that kills bacteria.
68
190000
3000
یک ویروس کوچک است که باکتری ها را می کشد.
03:32
We designed the pieces, went through our error correction
69
194000
3000
تکه ها را طراحی کردیم، از روش تصحیح خطای خودمان رد کردیم،
03:35
and had a DNA molecule
70
197000
2000
و مولکول DNA ای در
03:37
of about 5,000 letters.
71
199000
3000
حدود ۵۰۰۰ حرف داشتیم.
03:40
The exciting phase came when we took this piece of inert chemical
72
202000
4000
قسمت هیجان انگیزش آنجا بود که این تکه ماده بی جان را برداشتیم
03:44
and put it in the bacteria,
73
206000
2000
و داخل باکتری گذاشتیم،
03:46
and the bacteria started to read this genetic code,
74
208000
4000
و باکتری شروع به خواندن کدهای ژنتیکی کرد،
03:50
made the viral particles.
75
212000
2000
و قطعات ویروسی را ساخت،
03:52
The viral particles then were released from the cells
76
214000
2000
ویروس هایی که از سلول ها خارج شدند،
03:54
and came back and killed the E. coli.
77
216000
3000
بعد برگشتند و سلول های E. coli را کشتند.
03:57
I was talking to the oil industry recently
78
219000
3000
اخیرا با یک شرکت نفتی صحبت می کردم،
04:00
and I said they clearly understood that model.
79
222000
3000
و گفتم آنها به وضوح آن مدل را درک کردند.
04:03
(Laughter)
80
225000
3000
(خنده)
04:06
They laughed more than you guys are. (Laughter)
81
228000
3000
آنها از شماها بیشتر خندیدند.
04:10
And so, we think this is a situation
82
232000
2000
و بنابرین فکر می کنیم اینجا جایی است که
04:12
where the software can actually build its own hardware
83
234000
3000
که نرم افزار می تواند در حقیقت سخت افزار خاص خودش را
04:15
in a biological system.
84
237000
2000
در یک سیستم بیولوژیک بسازد.
04:17
But we wanted to go much larger:
85
239000
2000
اما می خواستیم فراتر از این برویم.
04:19
we wanted to build the entire bacterial chromosome --
86
241000
3000
می خواستیم کل کروموزوم باکتریایی را بسازیم.
04:22
it's over 580,000 letters of genetic code --
87
244000
4000
آن بیشتر از ۵۸۰۰۰۰ حرف از کدهای ژنتیکی هست.
04:26
so we thought we'd build them in cassettes the size of the viruses
88
248000
3000
در نتیجه فکر کردیم که آنها را در کاست هایی به اندازه ی
04:29
so we could actually vary the cassettes
89
251000
2000
ویروس ها بسازیم، درحقیقت می توانستیم کاست ها
04:31
to understand
90
253000
2000
را تغییر بدهیم تا بفهمیم که اجزای سازنده ی
04:33
what the actual components of a living cell are.
91
255000
3000
حقیقی یک سلول زنده چه چیزهایی هستند.
04:36
Design is critical,
92
258000
2000
طراحی حیاتی هست،
04:38
and if you're starting with digital information in the computer,
93
260000
3000
و اگر دارید با اطلاعات دیجیتال در کامپوتر شروع می کنید،
04:41
that digital information has to be really accurate.
94
263000
4000
آن اطلاعات دیجیتالی باید خیلی دقیق باشد.
04:45
When we first sequenced this genome in 1995,
95
267000
3000
وقتی که اولین بار این ژنوم را در سال ۱۹۹۵ تعیین توالی کردیم،
04:48
the standard of accuracy was one error per 10,000 base pairs.
96
270000
4000
دقت استاندارد یک در ۱۰۰۰۰ جفت بود،
04:52
We actually found, on resequencing it,
97
274000
2000
در حقیقت با تعیین توالی مجدد ۳۰ خطا پیدا کردیم.
04:54
30 errors; had we used that original sequence,
98
276000
3000
اگر از توالی اولیه استفاده کرده بودیم،
04:57
it never would have been able to be booted up.
99
279000
3000
هرگز قادر به راه اندازی نمی بود.
05:00
Part of the design is designing pieces
100
282000
2000
بخشی از طراحی، طراحی قطعاتی است
05:02
that are 50 letters long
101
284000
3000
که طول آنها ۵۰ حرف است
05:05
that have to overlap with all the other 50-letter pieces
102
287000
3000
و باید با تمامی قطعات ۵۰ حرفی دیگر
05:08
to build smaller subunits
103
290000
2000
برای ساختن واحدهای کوچک تر وجه اشتراک داشته باشند.
05:10
we have to design so they can go together.
104
292000
3000
مجبور هستیم این جوری طراحی کنیم که با هم دیگر موافق باشند.
05:13
We design unique elements into this.
105
295000
3000
عناصری منحصر به فرد را در آن طراحی کردیم.
05:16
You may have read that we put watermarks in.
106
298000
2000
ممکن است در مورد علائمی که در آن قرار داده ایم خوانده باشید.
05:18
Think of this:
107
300000
2000
به این فکر کنید:
05:20
we have a four-letter genetic code -- A, C, G and T.
108
302000
3000
چهار تا حرف برای کد های ژنتیکی داریم: G ,C ,A و T.
05:23
Triplets of those letters
109
305000
3000
ترکیبات سه تایی این حروف --
05:26
code for roughly 20 amino acids,
110
308000
2000
حروفی که حدود تقریبا ۲۰ اسید آمینه می سازند --
05:28
such that there's a single letter designation
111
310000
3000
که هر کدام از این اسید آمینه ها
05:31
for each of the amino acids.
112
313000
2000
جداگانه با یک حرف نامگذاری می شوند.
05:33
So we can use the genetic code to write out words,
113
315000
3000
پس به این صورت می توانیم برای نوشتن کلمات، جملات و فکرهایمان
05:36
sentences, thoughts.
114
318000
2000
از این کدهای ژنتیکی استفاده کنیم.
05:39
Initially, all we did was autograph it.
115
321000
2000
با رونویسی کردن آن شروع به کار کردیم.
05:41
Some people were disappointed there was not poetry.
116
323000
3000
بعضی ها از اینکه شعری در کار نبود ناامید شدند.
05:44
We designed these pieces so
117
326000
2000
این تکه ها را طوری طراحی کردیم
05:46
we can just chew back with enzymes;
118
328000
3000
که هر وقت خواستیم می توانستیم با آنزیم آنها را تکه تکه کنیم.
05:50
there are enzymes that repair them and put them together.
119
332000
3000
و آنزیم هایی هم هستند که می توانند آنها را تعمیر کنند و کنار هم بگذارند.
05:53
And we started making pieces,
120
335000
2000
و شروع به ساختن تکه ها کردیم،
05:55
starting with pieces that were 5,000 to 7,000 letters,
121
337000
4000
با تکه هایی بین ۵ تا ۷۰۰۰ حرف شروع کردیم،
05:59
put those together to make 24,000-letter pieces,
122
341000
4000
تا کنار هم قرار دهیم و تکه های ۲۴۰۰۰ حرفی بسازیم،
06:03
then put sets of those going up to 72,000.
123
345000
4000
بعد آنها را کنار هم چیدیم تا به ۷۲۰۰۰ رسیدیم.
06:07
At each stage, we grew up these pieces in abundance
124
349000
2000
در هر قسمت از کار، تعداد زیادی از هر تکه را ساختیم
06:09
so we could sequence them
125
351000
2000
پس می توانستیم توالی آنها را پیدا کنیم
06:11
because we're trying to create a process that's extremely robust
126
353000
3000
چون داریم سعی می کنیم فرآیندی را به وجود بیاوریم که بسیار قوی است --
06:14
that you can see in a minute.
127
356000
3000
که می توانید تا یک دقیقه دیگر ببینید.
06:17
We're trying to get to the point of automation.
128
359000
3000
داریم سعی می کنیم به جایی که سیستم خودکار می شود برسیم.
06:20
So, this looks like a basketball playoff.
129
362000
2000
از این رو یک جورایی شبیه مسابقات حذفي بسکتبال هست.
06:22
When we get into these really large pieces
130
364000
2000
وقتی به این تکه های بزرگ می رسیم
06:24
over 100,000 base pairs,
131
366000
4000
-- بیشتر از ۱۰۰۰۰۰ جفت --
06:28
they won't any longer grow readily in E. coli --
132
370000
2000
دیگر به آسانی در ای - کلای (E. coli) رشد نمی کنند.
06:30
it exhausts all the modern tools of molecular biology --
133
372000
4000
این تمامی ابزارهای مدرن زیست شناسی مولکولی را غیر قابل استفاده می کند.
06:34
and so we turned to other mechanisms.
134
376000
4000
و در نتیجه روی به سوی مکانیزم های دیگر آوردیم.
06:38
We knew there's a mechanism called homologous recombination
135
380000
3000
می دانستیم مکانیزمی به نام ترکیبات همولوگوس وجود دارد،
06:41
that biology uses to repair DNA
136
383000
3000
که به صورت طبیعی برای تعمیر DNA استفاده می شود،
06:44
that can put pieces together.
137
386000
3000
و قادر است تکه ها را کنار هم بگذارد.
06:47
Here's an example of it:
138
389000
1000
اینجا یک نمونه از این هست.
06:48
there's an organism called
139
390000
1000
یک موجودی به نام
06:49
Deinococcus radiodurans
140
391000
2000
دنیوکوکوس ردیودرانس (Deinococcus radiodurans) وجود دارد که
06:51
that can take three millions rads of radiation.
141
393000
3000
می تواند ۳ میلیون راد (واحد اندازه گیری تشعشع) را بگیرد.
06:54
You can see in the top panel, its chromosome just gets blown apart.
142
396000
4000
می توانید در قسمت بالا ببینید، کروموزومش از هم جدا شده است.
06:58
Twelve to 24 hours later, it put it
143
400000
3000
۱۲ تا ۲۴ ساعت بعد،
07:01
back together exactly as it was before.
144
403000
2000
این ها را دقیقا همان جوری که در ابتدا بودند در کنار هم می گذارد.
07:03
We have thousands of organisms that can do this.
145
405000
3000
هزاران موجوده زنده وجود دارند که می توانند این کار را انجام بدهند.
07:06
These organisms can be totally desiccated;
146
408000
2000
این موجودات می توانند کاملا خشک بشوند.
07:08
they can live in a vacuum.
147
410000
2000
می توانند در خلا زنده بمانند.
07:11
I am absolutely certain that life can exist in outer space,
148
413000
3000
کاملا مطمئنم که حیات می تواند در فضای خارج وجود داشته باشد،
07:14
move around, find a new aqueous environment.
149
416000
3000
به این طرف و اون طرف حرکت بکند، محیط آبی پیدا کنند.
07:17
In fact, NASA has shown a lot of this is out there.
150
419000
4000
در حقیقت، ناسا کلی از این چیزها که آنجا هستند را نشان داده.
07:21
Here's an actual micrograph of the molecule we built
151
423000
4000
این یک عکس میکروسکوپی واقعی است از مولکولی که به این روش ساختیم
07:25
using these processes, actually just using yeast mechanisms
152
427000
4000
-- در حقیقت فقط از مکانیزم مخمر (Yeast) --
07:29
with the right design of the pieces we put them in;
153
431000
3000
با طراحی دقیق از تکه هایی که درونش گذاشتیم.
07:32
yeast puts them together automatically.
154
434000
3000
مخمر آنها را به صورت اتوماتیک کنار هم قرار می دهد .
07:35
This is not an electron micrograph;
155
437000
2000
این یک تصویر میکروسکوپ الکترونی نیست؛
07:37
this is just a regular photomicrograph.
156
439000
2000
این فقط یک تصویر معمولی با میکروسکوپ نوری هست.
07:39
It's such a large molecule
157
441000
2000
یک مولکول خیلی بزرگ است،
07:41
we can see it with a light microscope.
158
443000
3000
که می توانیم آن را با میکروسکوپ نوری ببینیم.
07:44
These are pictures over about a six-second period.
159
446000
3000
اینها تصویرهایی تقریبا بیشتر از شش ثانیه هستند.
07:47
So, this is the publication we had just a short while ago.
160
449000
4000
خوب این مقاله ای است که چند وقت پیش داشتیم.
07:51
This is over 580,000 letters of genetic code;
161
453000
3000
که این بالای ۵۸۰،۰۰۰ کد ژنتیکی هست.
07:54
it's the largest molecule ever made by humans of a defined structure.
162
456000
5000
این بزرگ ترین مولکولی هست که بشر تا کنون ساخته و دارای ساختار مشخصی هست.
07:59
It's over 300 million molecular weight.
163
461000
3000
بیشتر از ۳۰۰ میلیون وزن مولکولی دارد.
08:02
If we printed it out at a 10 font with no spacing,
164
464000
3000
اگر با سایز خطی ۱۰ بدون فاصله آن را چاپ کنیم،
08:05
it takes 142 pages
165
467000
2000
۱۴۲ صفحه جا می گیرد
08:07
just to print this genetic code.
166
469000
4000
که فقط کد ژنتیکی را چاپ کنیم.
08:11
Well, how do we boot up a chromosome? How do we activate this?
167
473000
3000
بسیار خوب، چطوری می توانیم یک کروموزوم را راه اندازی کنیم؟ چه جوری فعالش کنیم؟
08:14
Obviously, with a virus it's pretty simple;
168
476000
3000
مسلما، به وسلیه ی یک ویروس خیلی ساده است.
08:17
it's much more complicated dealing with bacteria.
169
479000
3000
سر و کار داشتن با یک باکتری خیلی پیچیده تر هست.
08:20
It's also simpler when you go
170
482000
2000
بعلاوه اینکه این راحت تر هم می شود وقتی بروید
08:22
into eukaryotes like ourselves:
171
484000
2000
داخل یوکاریوت هایی مثله خودمان:
08:24
you can just pop out the nucleus
172
486000
2000
فقط می توانید هسته را خارج کنید
08:26
and pop in another one,
173
488000
2000
و یکی دیگر به جایش بگذارید،
08:28
and that's what you've all heard about with cloning.
174
490000
3000
و این همه ی چیزی هست که در مورد شبیه سازی می شنوید.
08:31
With bacteria and Archaea, the chromosome is integrated into the cell,
175
493000
4000
در باکتری آرکیا (Archaea)، کروموزوم داخل سلول ادغام می شود،
08:35
but we recently showed that we can do a complete transplant
176
497000
4000
اما اخیرا نشان دادیم که می توانیم کاملا یک کروموزوم را
08:39
of a chromosome from one cell to another
177
501000
2000
از یک سلول به سلول دیگر انتقال بدهیم
08:41
and activate it.
178
503000
3000
و فعالش کنیم.
08:44
We purified a chromosome from one microbial species --
179
506000
4000
یک کروموزوم را از یک گونه باکتری تفکیک کردیم.
08:48
roughly, these two are as distant as human and mice --
180
510000
3000
حدودا، این دو تا به همان اندازه انسان و موش از هم جدا هستند.
08:51
we added a few extra genes
181
513000
2000
چند تایی ژن اضافه کردیم
08:53
so we could select for this chromosome,
182
515000
2000
که بتوانیم این کروموزوم را جدا کنیم.
08:55
we digested it with enzymes
183
517000
2000
برای از بین بردن پروتئین ها
08:57
to kill all the proteins,
184
519000
2000
با آنزیم هایی تجزیه اش کردیم.
08:59
and it was pretty stunning when we put this in the cell --
185
521000
3000
و این کاملا حیرت آور بود وقتی این را وارد سلول کردیم --
09:02
and you'll appreciate
186
524000
2000
و شما طرح های خیلی پیشرفته ما را
09:04
our very sophisticated graphics here.
187
526000
3000
اینجا تحسین خواهید کرد --
09:07
The new chromosome went into the cell.
188
529000
3000
کروموزوم جدید وارد سلول شد.
09:10
In fact, we thought this might be as far as it went,
189
532000
2000
در حقیقت، فکرکردیم این ممکن است آخرین جایی باشد که می تواند برود،
09:12
but we tried to design the process a little bit further.
190
534000
3000
اما سعی کردیم این فرآیند را یک کم جلوتر طراحی کنیم.
09:15
This is a major mechanism of evolution right here.
191
537000
3000
این الان اصلی ترین مکانیزم تکامل است.
09:18
We find all kinds of species
192
540000
2000
همه جور گونه ای را یافته ایم که می توانند
09:20
that have taken up a second chromosome
193
542000
2000
دومین کروموزوم و یا سومین را از
09:22
or a third one from somewhere,
194
544000
2000
یک جای دیگر وارد خود کنند،
09:24
adding thousands of new traits
195
546000
2000
که هزاران صفت و ویژگی جدید را در یک آن
09:26
in a second to that species.
196
548000
2000
به ابن گونه ها اضافه می کند.
09:28
So, people who think of evolution
197
550000
2000
پس آنهایی که فکر می کنند تکامل
09:30
as just one gene changing at a time
198
552000
2000
یعنی تنها تغییر یک ژن در آن واحد
09:32
have missed much of biology.
199
554000
3000
کلی از زیست شناسی را از دست داده اند.
09:35
There are enzymes called restriction enzymes
200
557000
2000
آنزیم هایی به نام آنزیم های محدود کننده (Restriction) وجود دارند
09:37
that actually digest DNA.
201
559000
2000
که در حقیقت مولکول DNA را تجزیه می کنند.
09:39
The chromosome that was in the cell
202
561000
2000
کروموزومی که داخل سلول بود
09:41
doesn't have one;
203
563000
2000
این را ندارد (آنزیم محدود کننده).
09:43
the chromosome we put in does.
204
565000
2000
سلولی که -- کروموزومی را که واردش می کنیم -- دارد.
09:45
It got expressed and it recognized
205
567000
2000
ژن آنزیم بیان شد، و کروموزوم دیگر
09:47
the other chromosome as foreign material,
206
569000
3000
را به عنوان ماده ی خارجی شناخت،
09:50
chewed it up, and so we ended up
207
572000
2000
آن را تکه تکه شون کرد و ما ماندیم
09:52
just with a cell with the new chromosome.
208
574000
4000
با سلولی که فقط کروموزوم جدید را دارد.
09:56
It turned blue because of the genes we put in it.
209
578000
3000
رنگش آبی شد به خاطر ژن هایی که واردش کردیم.
09:59
And with a very short period of time,
210
581000
2000
و در یک زمان خیلی کوتاه،
10:01
all the characteristics of one species were lost
211
583000
3000
تمامی ویژگی های یکی از گونه ها از بین رفت،
10:04
and it converted totally into the new species
212
586000
3000
و کاملا به گونه ای جدید تبدیل شد،
10:07
based on the new software that we put in the cell.
213
589000
3000
بر طبق نرم افزار جدیدی که وارد سلول کردیم.
10:10
All the proteins changed,
214
592000
2000
تمامی پروتئین ها تغییر کردند،
10:12
the membranes changed;
215
594000
2000
غشاء های پلاسمایی تغیر کردند --
10:14
when we read the genetic code, it's exactly what we had transferred in.
216
596000
4000
وقتی که کدهای ژنتیکی را می خوانیم، دقیقا آن چیزی هست که ما انتقال داده بودیم.
10:18
So, this may sound like genomic alchemy,
217
600000
3000
این ممکن است یک جورایی شبیه کیمیاگری ژنتیکی به نظر برسد،
10:21
but we can, by moving the software of DNA around,
218
603000
4000
اما می توانیم، با این ور و آن ور بردن نرم افزار DNA،
10:25
change things quite dramatically.
219
607000
4000
چیزها را به طریق کاملا چشمگیری تغییر بدهیم.
10:29
Now I've argued, this is not genesis;
220
611000
2000
حالا، استدلال من این است که این پیدایش نیست --
10:31
this is building on three and a half billion years of evolution.
221
613000
4000
این ساختنی هست بر روی سه و نیم میلیارد سال تکامل،
10:36
And I've argued that we're about to perhaps
222
618000
2000
و بحث می کنم که ما شاید در آستانه
10:38
create a new version of the Cambrian explosion,
223
620000
3000
تولید نسخه ی جدیدی از انفجار کامبرین هستیم
10:41
where there's massive new speciation
224
623000
3000
جایی که یک عالم گونه زایی جدید
10:45
based on this digital design.
225
627000
2000
بر اساس این طراحی دیجیتالی وجود دارد.
10:47
Why do this?
226
629000
2000
چرا این کار را می کنیم؟
10:49
I think this is pretty obvious in terms of some of the needs.
227
631000
2000
فکر می کنم این کاملا مشخص هست از نظر بعضی از نیازها.
10:51
We're about to go from six and a half
228
633000
2000
ما در آستانه رفتن از شش و نیم میلیارد نفر
10:53
to nine billion people over the next 40 years.
229
635000
3000
به ۹ میلیارد در ۴۰ سال آینده هستیم.
10:56
To put it in context for myself:
230
638000
2000
برای اینکه برای خودم مفهوم پیدا کند
10:58
I was born in 1946.
231
640000
2000
من ۱۹۴۶ به دنیا آمدم.
11:00
There are now three people on the planet
232
642000
2000
در حال حاضر سه نفر روی کره زمین جود دارند
11:02
for every one of us that existed in 1946;
233
644000
4000
به ازای هر کدام از ما که سال ۱۹۴۶ وجود داشتیم؛
11:06
within 40 years, there'll be four.
234
648000
3000
در ۴۰ سال، ۴ نفر خواهند شد.
11:09
We have trouble feeding, providing fresh, clean water,
235
651000
3000
ما مشکل داریم بابت تغذیه، تهیه آب سالم و تمیز،
11:12
medicines, fuel
236
654000
2000
دارو و سوخت
11:14
for the six and a half billion.
237
656000
3000
برای این شش و نیم میلیارد.
11:17
It's going to be a stretch to do it for nine.
238
659000
2000
باید بسط داده بشود برای ۹ تا (۹ میلیارد نفر).
11:19
We use over five billion tons of coal,
239
661000
3000
بیش از ۵ میلیارد تن زغال سنگ استفاده می کنیم،
11:22
30 billion-plus barrels of oil --
240
664000
3000
بیشتر از ۳۰ میلیارد بشکه نفت.
11:25
that's a hundred million barrels a day.
241
667000
4000
این تقریبا روزی ۱۰۰ میلیون بشکه هست.
11:29
When we try to think of biological processes
242
671000
2000
وقتی سعی می کنیم درمورد فرآیندهای زیستی فکر کنیم
11:31
or any process to replace that,
243
673000
3000
یا هر فرآیندی که بتوانیم با آن جا به جایش کنیم،
11:34
it's going to be a huge challenge.
244
676000
2000
به یک چالش بزرگ تبدیل می شود.
11:36
Then of course, there's all that
245
678000
2000
بعد هم که البته تمامی
11:38
CO2 from this material
246
680000
2000
CO2 های این مواد
11:40
that ends up in the atmosphere.
247
682000
3000
به جو (اتمسفر) ختم می شود.
11:43
We now, from our discovery around the world,
248
685000
2000
حالا بابت تمامی اکتشافاتمان از سراسر دنیا،
11:45
have a database with about 20 million genes,
249
687000
4000
یک پایگاه داده ای در حدود ۲۰ میلیون ژن داریم،
11:49
and I like to think of these as the design components of the future.
250
691000
4000
و دوست دارم اینها را به عنوان اجزای طرح های آینده بدانم.
11:53
The electronics industry only had a dozen or so components,
251
695000
3000
صنعت الکترونیک تنها فقط یک جین و یا بیشتر اجزا داشته،
11:56
and look at the diversity that came out of that.
252
698000
4000
و نگاه کنید به تنوعی که از آن حاصل شده.
12:00
We're limited here primarily
253
702000
2000
اینجا ما اساسا به
12:02
by a biological reality
254
704000
2000
حقایق زیست شناسی و
12:04
and our imagination.
255
706000
2000
تخیلمان محدودیم.
12:07
We now have techniques,
256
709000
2000
الان تکنیک هایی را داریم،
12:09
because of these rapid methods of synthesis,
257
711000
3000
به خاطر این روش های سنتز سریع (ساختن DNA)،
12:12
to do what we're calling combinatorial genomics.
258
714000
4000
که کاری را انجام بدهیم که ژنومیک ترکیبی می خوانیمش.
12:16
We have the ability now to build a large robot
259
718000
3000
ما الان توانایی ساختن روبات بزرگی را که بتواند
12:19
that can make a million chromosomes a day.
260
721000
3000
روزانه یک میلیون کروموزوم بسازد را داریم.
12:23
When you think of processing these 20 million different genes
261
725000
3000
وقتی به پردازش این ۲۰ میلیون ژن متفاوت فکر می کنید،
12:26
or trying to optimize processes
262
728000
2000
و یا وقتی که سعی می کنید فرآیندهای ساختن
12:28
to produce octane or to produce pharmaceuticals,
263
730000
3000
اکتان و یا تولید دارو،
12:31
new vaccines,
264
733000
3000
یا واکسن جدید را بهینه سازی کنید،
12:34
we can just with a small team,
265
736000
3000
می توانیم تغییر بدهیم، تنها فقط با یک تیم کوچک،
12:37
do more molecular biology
266
739000
2000
زیست شناسی مولکولی بیشتری را
12:39
than the last 20 years of all science.
267
741000
3000
نسبت به ۲۰ سال اخیر تمامی علوم انجام بدهیم.
12:42
And it's just standard selection:
268
744000
2000
و این تنها یک گزینش استاندارد هست.
12:44
we can select for viability,
269
746000
2000
می توانیم برای بقا،
12:46
chemical or fuel production,
270
748000
2000
تولید مواد شیمیایی و سوختی،
12:48
vaccine production, etc.
271
750000
2000
تولید واکسن، و غیره گزینش کنیم.
12:50
This is a screen snapshot
272
752000
3000
این یک عکس از
12:53
of some true design software
273
755000
3000
یک نرم افزار طراحی واقعی ای هست
12:56
that we're working on to actually be able to sit down
274
758000
3000
که داریم روی آن کار می کنیم تا در حقیقت بتوانیم بشینیم و
12:59
and design species in the computer.
275
761000
3000
گونه ها را در کامپوتر طراحی کنیم.
13:03
You know, we don't know necessarily what it'll look like:
276
765000
3000
می دانید، لزوما نمی دانیم این چه شکلی خواهد شد.
13:06
we know exactly what their genetic code looks like.
277
768000
3000
دقیقا می دانیم که کدهای ژنتیکی اش چه جوری اند.
13:09
We're focusing on now fourth-generation fuels.
278
771000
5000
در حال حاضر تمرکزمان روی سوخت های نسل چهارم هست.
13:15
You've seen recently, corn to ethanol
279
777000
2000
اخیرا تبدیل ذرت به اتانول (الکل) را دیده اید
13:17
is just a bad experiment.
280
779000
2000
این تنها فقط یک آزمایش بد هست.
13:19
We have second- and third-generation fuels
281
781000
2000
سوخت های نسل دوم و سوم داریم
13:21
that will be coming out relatively soon
282
783000
3000
که به زودی بیرون می آیند
13:24
that are sugar, to much higher-value fuels
283
786000
3000
که شکر هستند و به سوخت هایی با ارزش بالایی تبدیل می شوند
13:27
like octane or different types of butanol.
284
789000
3000
مثل اکتان و یا شکل های مختلف بوتانول.
13:30
But the only way we think that biology
285
792000
3000
اما تنها راهی که فکر می کنیم زیست شناسی
13:33
can have a major impact without
286
795000
2000
می تواند تأثیر عمده ای داشته باشد بدون
13:36
further increasing the cost of food and limiting its availability
287
798000
3000
افزایش بیشتر هزینه های غذا و محدود کردن دسترسی به آن
13:39
is if we start with CO2 as its feedstock,
288
801000
3000
این است که از CO2 به عنوان مواد اولیه استفاده کنیم،
13:42
and so we're working with designing cells to go down this road.
289
804000
4000
و بنابراین داریم سلول هایی طراحی می کنیم که این مسیر را طی کنند،
13:47
And we think we'll have the first fourth-generation fuels
290
809000
3000
و فکر می کنیم که اولین سوخت های نسل چهارم را
13:50
in about 18 months.
291
812000
2000
در حدود ۱۸ ماه خواهیم داشت.
13:52
Sunlight and CO2 is one method ...
292
814000
2000
نور خورشید و CO2 یکی از روش هاست --
13:54
(Applause)
293
816000
5000
(تشویق)
13:59
but in our discovery around the world,
294
821000
2000
-- اما در کشفیاتمان از دور دنیا
14:01
we have all kinds of other methods.
295
823000
2000
یک عالم روش های دیگر هم داریم.
14:03
This is an organism we described in 1996.
296
825000
4000
این موجودی هست که سال ۱۹۹۶ توصیفش کردیم.
14:07
It lives in the deep ocean,
297
829000
2000
در اعماق اقیانوس زندگی می کند،
14:09
about a mile and a half deep,
298
831000
2000
حدود عمق یک و نیم مایلی،
14:11
almost at boiling-water temperatures.
299
833000
2000
تقریبا در دماهای آب جوش.
14:13
It takes CO2 to methane
300
835000
3000
CO2 را به متان تبدیل می کند
14:16
using molecular hydrogen as its energy source.
301
838000
3000
با استفاده از هیدروژن مولکولی به عنوان منبع انرژی.
14:19
We're looking to see if we can take
302
841000
2000
دنبال این هستیم که ببینیم می توانیم
14:21
captured CO2,
303
843000
2000
CO2 را بگیریم که
14:23
which can easily be piped to sites,
304
845000
2000
به راحتی هم می شود آن را به جایگاهها پمپ کرد،
14:25
convert that CO2 back into fuel
305
847000
3000
و به سوخت تبدیل کنیم،
14:28
to drive this process.
306
850000
3000
برای راه انداختن این فرآیند.
14:31
So, in a short period of time,
307
853000
2000
در نتیجه در یک مدت زمان کوتاه،
14:33
we think that we might be able to increase
308
855000
4000
فکر می کنیم که ممکن است بتوانیم به توسعه
14:37
what the basic question is of "What is life?"
309
859000
3000
سوال اساسی "حیات چیست؟" کمک کنیم
14:40
We truly, you know,
310
862000
2000
واقعا -- شما که می دانید --
14:42
have modest goals
311
864000
2000
هدف های متواضعانه ای
14:44
of replacing the whole petrol-chemical industry --
312
866000
3000
برای جایگزینی کل صنعت مواد شیمیایی-بنزین داریم.
14:47
(Laughter) (Applause)
313
869000
3000
(خنده) (تشویق)
14:50
Yeah. If you can't do that at TED, where can you? --
314
872000
3000
بله. اگر این کار را در TED نمی شود کرد پس کجا می شود کرد؟
14:53
(Laughter)
315
875000
2000
(خنده)
14:55
become a major source of energy ...
316
877000
2000
تبدیل شدن به اصلی ترین منبع انرژی.
14:57
But also, we're now working on using these same tools
317
879000
3000
اما همچنین در حال کار کردن با همین ابزارها برای
15:00
to come up with instant sets of vaccines.
318
882000
3000
بوجود آوردن سری های فوری واکسن ها هستیم.
15:03
You've seen this year with flu;
319
885000
2000
امسال با آنفولانزا دیده اید،
15:05
we're always a year behind and a dollar short
320
887000
3000
همیشه یک سال عقب هستیم و کمبود مالی داریم
15:08
when it comes to the right vaccine.
321
890000
2000
وقتی که کار به واکسن درست می رسد.
15:10
I think that can be changed
322
892000
2000
فکر می کنم این می تواند تغییر بکند
15:12
by building combinatorial vaccines in advance.
323
894000
3000
با ساختن پیشاپیش واکسن های ترکیبی.
15:16
Here's what the future may begin to look like
324
898000
3000
اینجا چیزی است که ممکن است آینده به نظر برسد
15:19
with changing, now, the evolutionary tree,
325
901000
4000
همراه با تغییر، حالا این درخت تکامل
15:23
speeding up evolution
326
905000
2000
با سرعت بیشتری به سمت تکامل می رود
15:25
with synthetic bacteria, Archaea
327
907000
3000
با باکتری های ساخته شده، آرکیا،
15:28
and, eventually, eukaryotes.
328
910000
3000
و سرانجام یوکاریوت ها.
15:32
We're a ways away from improving people:
329
914000
2000
راه درازی تا اصلاح انسان داریم.
15:34
our goal is just to make sure that we have a chance
330
916000
3000
هدفمان فقط این است که مطمئن بشویم شانس بقا کافی
15:37
to survive long enough to maybe do that. Thank you very much.
331
919000
3000
برای شاید انجام آن کار داشته باشیم. بسیار متشکرم.
15:40
(Applause)
332
922000
7000
(تشویق)
ABOUT THE SPEAKER
Craig Venter - Biologist, genetics pioneerIn 2001, Craig Venter made headlines for sequencing the human genome. In 2003, he started mapping the ocean's biodiversity. And now he's created the first synthetic lifeforms -- microorganisms that can produce alternative fuels.
Why you should listen
Craig Venter, the man who led the private effort to sequence the human genome, is hard at work now on even more potentially world-changing projects.
First, there's his mission aboard the Sorcerer II, a 92-foot yacht, which, in 2006, finished its voyage around the globe to sample, catalouge and decode the genes of the ocean's unknown microorganisms. Quite a task, when you consider that there are tens of millions of microbes in a single drop of sea water. Then there's the J. Craig Venter Institute, a nonprofit dedicated to researching genomics and exploring its societal implications.
In 2005, Venter founded Synthetic Genomics, a private company with a provocative mission: to engineer new life forms. Its goal is to design, synthesize and assemble synthetic microorganisms that will produce alternative fuels, such as ethanol or hydrogen. He was on Time magzine's 2007 list of the 100 Most Influential People in the World.
In early 2008, scientists at the J. Craig Venter Institute announced that they had manufactured the entire genome of a bacterium by painstakingly stitching together its chemical components. By sequencing a genome, scientists can begin to custom-design bootable organisms, creating biological robots that can produce from scratch chemicals humans can use, such as biofuel. And in 2010, they announced, they had created "synthetic life" -- DNA created digitally, inserted into a living bacterium, and remaining alive.
Craig Venter | Speaker | TED.com