TEDSalon London Spring 2011
Martin Hanczyc: The line between life and not-life
Martin Hanczyc : La frontière entre le vivant et l'inerte
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Dans son laboratoire, Martin Hanczyc crée des "protocellules", des masses expérimentales de composants chimiques qui se comportent comme des cellules vivantes. Son travail démontre comment la vie a pu apparaître sur terre et peut-être ailleurs aussi.
Martin Hanczyc - Chemist
Martin Hanczyc explores the path between living and nonliving systems, using chemical droplets to study behavior of the earliest cells. Full bio
Martin Hanczyc explores the path between living and nonliving systems, using chemical droplets to study behavior of the earliest cells. Full bio
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So historically there has
0
0
2000
Historiquement, il y a
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been a huge divide between what people
1
2000
3000
un fossé énorme entre ce que les gens
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consider to be non-living systems on one
2
5000
3000
considèrent comme des systèmes inertes d'une part
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side, and living systems on the other side.
3
8000
2000
et des systèmes vivants d'autre part.
00:25
So we go from, say, this beautiful and
4
10000
2000
Cela va donc, disons, de ce beau crystal complexe
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complex crystal as non-life, and this rather
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12000
3000
comme exemple inerte, à ce chat
00:30
beautiful and complex cat on the other side.
6
15000
3000
beau et complexe à l'autre bout.
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Over the last hundred and fifty years or so,
7
18000
3000
Au cours des cent cinquante dernières années,
00:36
science has kind of blurred this distinction
8
21000
2000
la science a en quelque sorte estompé cette distinction
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between non-living and living systems, and
9
23000
2000
entre les systèmes inertes et les systèmes vivants, et
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now we consider that there may be a kind
10
25000
2000
maintenant, nous considérons qu'il peut y avoir une sorte
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of continuum that exists between the two.
11
27000
3000
de continuum entre les deux.
00:45
We'll just take one example here:
12
30000
2000
Nous allons simplement prendre un exemple ici:
00:47
a virus is a natural system, right?
13
32000
2000
Un virus est un système naturel, non?
00:49
But it's very simple. It's very simplistic.
14
34000
2000
Mais il est très simple. il est très simpliste.
00:51
It doesn't really satisfy all the requirements,
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36000
2000
Il ne répond pas vraiment à tous les critères
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it doesn't have all the characteristics
16
38000
2000
il n'a pas toutes les caractéristiques
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of living systems and is in fact a parasite
17
40000
2000
des systèmes vivants et est en fait un parasite
00:57
on other living systems in order to, say,
18
42000
3000
des autres systèmes vivants, afin de
01:00
reproduce and evolve.
19
45000
2000
de se reproduire et d'évoluer.
01:02
But what we're going to be talking about here
20
47000
2000
Mais ce dont nous allons parler ici
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tonight are experiments done on this sort of
21
49000
2000
ce soir sont les expériences faites sur ce genre de
01:06
non-living end of this spectrum -- so actually
22
51000
2000
systèmes inertes à la fin de ce spectre - donc en fait
01:08
doing chemical experiments in the laboratory,
23
53000
3000
faire des expériences chimiques en laboratoire,
01:11
mixing together nonliving ingredients
24
56000
2000
mélangeant des ingrédients non biologiques
01:13
to make new structures, and that these
25
58000
2000
pour faire de nouvelles structures, et que ces
01:15
new structures might have some of the
26
60000
2000
nouvelles structures puissent avoir quelques-unes des
01:17
characteristics of living systems.
27
62000
2000
caractéristiques des systèmes vivants.
01:19
Really what I'm talking about here is
28
64000
2000
Vraiment ce dont je parle ici est
01:21
trying to create a kind of artificial life.
29
66000
2000
d'essayer de créer une sorte de vie artificielle.
01:23
So what are these characteristics that I'm
30
68000
2000
Alors, quelles sont ces caractéristiques
01:25
talking about? These are them.
31
70000
2000
dont je parle? Les voici.
01:27
We consider first that life has a body.
32
72000
2000
Nous considérons d'abord que la vie a un corps.
01:29
Now this is necessary to distinguish the self
33
74000
2000
C'est nécessaire pour se distinguer
01:31
from the environment.
34
76000
2000
de l'environnement.
01:33
Life also has a metabolism. Now this is a
35
78000
2000
La vie a aussi un métabolisme. C'est un
01:35
process by which life can convert resources
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80000
3000
processus par lequel la vie peut convertir les ressources
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from the environment into building blocks
37
83000
2000
de l'environnement en blocs de construction
01:40
so it can maintain and build itself.
38
85000
3000
pour se maintenir et se construire.
01:43
Life also has a kind of inheritable information.
39
88000
2000
La vie a aussi une sorte d'information héritable.
01:45
Now we, as humans, we store our information
40
90000
2000
Nous, en tant qu'êtres humains, stockons nos informations
01:47
as DNA in our genomes and we pass this
41
92000
3000
sous forme d'ADN dans nos génomes et nous transmettons
01:50
information on to our offspring.
42
95000
2000
ces informations à notre progéniture.
01:52
If we couple the first two -- the body and the metabolism --
43
97000
2000
Si nous associons les deux premiers - le corps et le métabolisme -
01:54
we can come up with a system that could
44
99000
2000
nous pouvons arriver à un système qui pourrait
01:56
perhaps move and replicate, and if we
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101000
2000
peut-être bouger et se répliquer, et si nous
01:58
coupled these now to inheritable information,
46
103000
3000
les associons maintenant à ces informations héritables,
02:01
we can come up with a system that would be
47
106000
2000
nous pouvons arriver à un système qui ressemblerait
02:03
more lifelike, and would perhaps evolve.
48
108000
2000
plus à du vivant, et évoluerait peut-être.
02:05
And so these are the things we will try to do
49
110000
2000
Et ce sont donc ces choses que nous allons essayer de faire
02:07
in the lab, make some experiments that have
50
112000
2000
en laboratoire, de faire quelques expériences qui ont
02:09
one or more of these characteristics of life.
51
114000
3000
une ou plusieurs de ces caractéristiques de la vie.
02:12
So how do we do this? Well, we use
52
117000
2000
Alors, comment faisons-nous cela? Et bien, nous utilisons
02:14
a model system that we term a protocell.
53
119000
2000
un système modèle que nous appelons une protocellule.
02:16
You might think of this as kind of like a
54
121000
2000
Vous pourriez l'imaginer comme un genre de
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primitive cell. It is a simple chemical
55
123000
2000
cellule primitive. C'est un produit chimique simple,
02:20
model of a living cell, and if you consider
56
125000
3000
un modèle d'une cellule vivante, et si vous considérez
02:23
for example a cell in your body may have
57
128000
2000
par exemple qu'une cellule de votre corps peut avoir
02:25
on the order of millions of different types
58
130000
2000
de l'ordre de millions de types différents
02:27
of molecules that need to come together,
59
132000
2000
de molécules qui ont besoin de s'assembler,
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play together in a complex network
60
134000
2000
de jouer ensemble dans un réseau complexe
02:31
to produce something that we call alive.
61
136000
3000
pour produire quelque chose que nous appelons vie.
02:34
In the laboratory what we want to do
62
139000
2000
Dans le laboratoire, ce que nous voulons faire
02:36
is much the same, but with on the order of
63
141000
2000
est sensiblement la même chose, mais de l'ordre de
02:38
tens of different types of molecules --
64
143000
2000
dizaines de types différents de molécules -
02:40
so a drastic reduction in complexity, but still
65
145000
2000
donc une réduction drastique de la complexité, mais toujours
02:42
trying to produce something that looks lifelike.
66
147000
3000
en essayant de produire quelque chose qui ressemble à la vie.
02:45
And so what we do is, we start simple
67
150000
2000
Et donc ce que nous faisons c'est que nous commençons simplement
02:47
and we work our way up to living systems.
68
152000
3000
et nous avançons jusqu'à des systèmes vivants.
02:50
Consider for a moment this quote by
69
155000
2000
Considérons un instant cette citation
02:52
Leduc, a hundred years ago, considering a
70
157000
2000
de Leduc, il y a cent ans, à propos
02:54
kind of synthetic biology:
71
159000
2000
d'un type de biologie synthétique:
02:56
"The synthesis of life, should it ever occur,
72
161000
2000
"La synthèse de la vie, si jamais elle devait se produire,
02:58
will not be the sensational discovery which we
73
163000
2000
ne sera pas la découverte sensationnelle que nous
03:00
usually associate with the idea."
74
165000
2000
avons pour habitude d'associer avec l'idée. "
03:02
That's his first statement. So if we actually
75
167000
2000
C'est sa première déclaration. Donc, si nous
03:04
create life in the laboratories, it's
76
169000
2000
créons réellement la vie dans les laboratoires,
03:06
probably not going to impact our lives at all.
77
171000
2000
cela n'aura probablement aucun un impact sur notre vie.
03:08
"If we accept the theory of evolution, then
78
173000
2000
«Si nous acceptons la théorie de l'évolution, alors
03:10
the first dawn of synthesis of life must consist
79
175000
2000
les premières lueurs de la synthèse de la vie doivent consister
03:12
in the production of forms intermediate
80
177000
2000
dans la production de formes intermédiaires
03:14
between the inorganic and the organic
81
179000
2000
entre le monde non-organique et l'organique
03:16
world, or between the non-living
82
181000
2000
ou entre le monde inerte
03:18
and living world, forms which possess
83
183000
2000
et le vivant, des formes qui possèdent
03:20
only some of the rudimentary attributes of life"
84
185000
2000
seulement quelques-uns des attributs rudimentaires de la vie »
03:22
-- so, the ones I just discussed --
85
187000
2000
- et donc, celles dont je viens de parler -
03:24
"to which other attributes will be slowly added
86
189000
2000
« auxquelles d'autres attributs seront ajoutés lentement
03:26
in the course of development by the
87
191000
2000
au cours du développement
03:28
evolutionary actions of the environment."
88
193000
2000
par les actions évolutives de l'environnement. "
03:30
So we start simple, we make some structures
89
195000
2000
Nous commençons donc simplement, nous créons quelques structures
03:32
that may have some of these characteristics
90
197000
2000
qui peuvent avoir certaines de ces caractéristiques
03:34
of life, and then we try to develop that
91
199000
2000
de la vie, et puis nous essayons de les développer
03:36
to become more lifelike.
92
201000
2000
pour qu’elles se rapprochent d'un aspect de vie.
03:38
This is how we can start to make a protocell.
93
203000
2000
Voilà comment nous pouvons commencer à faire une protocellule.
03:40
We use this idea called self-assembly.
94
205000
2000
Nous utilisons cette idée qu'on appelle l'auto-assemblage.
03:42
What that means is, I can mix some
95
207000
2000
Cela signifie que je peux mélanger
03:44
chemicals together in a test tube in my lab,
96
209000
2000
des composants chimiques dans une éprouvette dans mon laboratoire,
03:46
and these chemicals will start to self-associate
97
211000
2000
et ces composants chimiques vont commencer à s'auto-associer
03:48
to form larger and larger structures.
98
213000
2000
pour former des structures plus grandes.
03:50
So say on the order of tens of thousands,
99
215000
2000
Disons, des dizaines de milliers,
03:52
hundreds of thousands of molecules will
100
217000
2000
des centaines de milliers de molécules
03:54
come together to form a large structure
101
219000
2000
s'unissent pour former une grande structure
03:56
that didn't exist before.
102
221000
2000
qui n'existaient pas auparavant.
03:58
And in this particular example,
103
223000
2000
Et dans cet exemple particulier,
04:00
what I took is some membrane molecules,
104
225000
2000
j'ai pris des molécules membranaires,
04:02
mixed those together in the right environment,
105
227000
2000
les ai mélangées dans le bon environnement,
04:04
and within seconds it forms these rather
106
229000
2000
et en quelques secondes ces structures plutôt
04:06
complex and beautiful structures here.
107
231000
2000
complexes et belles se forment ici.
04:08
These membranes are also quite similar,
108
233000
2000
Ces membranes sont également assez semblables,
04:10
morphologically and functionally,
109
235000
2000
morphologiquement et fonctionnellement,
04:12
to the membranes in your body,
110
237000
2000
aux membranes de votre corps,
04:14
and we can use these, as they say,
111
239000
2000
et nous pouvons les utiliser, comme on dit,
04:16
to form the body of our protocell.
112
241000
2000
pour former le corps de notre protocellule.
04:18
Likewise,
113
243000
1000
De même,
04:19
we can work with oil and water systems.
114
244000
2000
nous pouvons travailler avec les systèmes d'huile et d'eau.
04:21
As you know, when you put oil and water together,
115
246000
2000
Comme vous le savez, quand vous mettez l'huile et l'eau ensemble,
04:23
they don't mix, but through self-assembly
116
248000
2000
elles ne se mélangent pas, mais par auto-assemblage
04:25
we can get a nice oil droplet to form,
117
250000
2000
nous pouvons obtenir une jolie gouttelette d'huile,
04:27
and we can actually use this as a body for
118
252000
2000
et nous pouvons réellement utiliser cela comme un corps
04:29
our artificial organism or for our protocell,
119
254000
2000
pour notre organisme artificiel ou pour notre protocellule,
04:31
as you will see later.
120
256000
2000
comme vous le verrez plus tard.
04:33
So that's just forming some body stuff, right?
121
258000
2000
Donc il ne s'agit que de former des corps, non?
04:35
Some architectures.
122
260000
2000
Des architectures.
04:37
What about the other aspects of living systems?
123
262000
2000
Qu'en est-il des autres aspects des systèmes vivants?
04:39
So we came up with this protocell model here
124
264000
2000
Nous avons conçu ce modèle de protocellule
04:41
that I'm showing.
125
266000
2000
que je vous montre ici.
04:43
We started with a natural occurring clay
126
268000
2000
Nous avons commencé avec une argile naturelle
04:45
called montmorillonite.
127
270000
2000
appelé montmorillonite.
04:47
This is natural from the environment, this clay.
128
272000
2000
Elle provient naturellement de l'environnement, cette argile.
04:49
It forms a surface that is, say, chemically active.
129
274000
2000
Elle forme une surface qui est, disons, chimiquement active.
04:51
It could run a metabolism on it.
130
276000
2000
Elle pourrait servir de support à un métabolisme.
04:53
Certain kind of molecules like to associate
131
278000
2000
Certains types de molécules aiment s'associer
04:55
with the clay. For example, in this case, RNA, shown in red
132
280000
2000
avec l'argile. Par exemple, dans ce cas, l'ARN, en rouge
04:57
-- this is a relative of DNA,
133
282000
2000
- c'est un parent de l'ADN,
04:59
it's an informational molecule --
134
284000
2000
c'est une molécule informationnelle -
05:01
it can come along and it starts to associate
135
286000
2000
elle peut venir et commencer à s'associer
05:03
with the surface of this clay.
136
288000
2000
avec la surface de cette argile.
05:05
This structure, then, can organize the
137
290000
2000
Cette structure peut alors organiser
05:07
formation of a membrane boundary around
138
292000
2000
la formation d'une enveloppe membranaire
05:09
itself, so it can make a body of
139
294000
2000
autour d'elle-même, et peut donc faire un corps de
05:11
liquid molecules around itself, and that's
140
296000
2000
molécules liquides autour d'elle, et c'est
05:13
shown in green here on this micrograph.
141
298000
2000
représenté en vert ici, sur cette micrographie.
05:15
So just through self-assembly, mixing things
142
300000
2000
Nous pouvons donc à travers l'auto-assemblage, en mélangeant les choses
05:17
together in the lab, we can come up with, say,
143
302000
3000
ensemble en laboratoire, arriver à, disons,
05:20
a metabolic surface with some
144
305000
2000
une surface métabolique avec des
05:22
informational molecules attached
145
307000
2000
molécules informationnelles attachées
05:24
inside of this membrane body, right?
146
309000
2000
à l'intérieur de ce corps membranaire, pas vrai?
05:26
So we're on a road towards living systems.
147
311000
4000
Nous sommes donc sur la voie vers les systèmes vivants.
05:30
But if you saw this protocell, you would not
148
315000
2000
Mais si vous avez vu cette protocellule, vous ne la confondrez pas
05:32
confuse this with something that was actually alive.
149
317000
2000
avec quelque chose de vraiment vivant.
05:34
It's actually quite lifeless. Once it forms,
150
319000
2000
Elle est en fait assez inanimée. Une fois qu'elle est formée,
05:36
it doesn't really do anything.
151
321000
2000
elle ne fait rien.
05:38
So, something is missing.
152
323000
2000
Donc, il manque quelque chose.
05:40
Some things are missing.
153
325000
2000
Il manque des choses.
05:42
So some things that are missing is,
154
327000
2000
Donc il manque des choses,
05:44
for example, if you had a flow of energy
155
329000
2000
par exemple, si vous aviez un flux d'énergie
05:46
through a system, what we'd want
156
331000
2000
qui passe dans un système, ce que nous voudrions
05:48
is a protocell that can harvest
157
333000
2000
est une protocellule qui puisse récolter
05:50
some of that energy in order to maintain itself,
158
335000
2000
une partie de cette énergie pour se maintenir,
05:52
much like living systems do.
159
337000
2000
un peu comme les systèmes vivants le font.
05:54
So we came up with a different protocell
160
339000
2000
Donc nous nous retrouvons avec un modèle de protocellule différent,
05:56
model, and this is actually simpler than the previous one.
161
341000
2000
et il est en fait plus simple que le précédent.
05:58
In this protocell model, it's just an oil droplet,
162
343000
2000
Dans ce modèle de protocellule, c'est juste une goutte d'huile,
06:00
but a chemical metabolism inside
163
345000
2000
mais un métabolisme chimique à l'intérieur
06:02
that allows this protocell to use energy
164
347000
2000
qui permet à cette protocellule d'utiliser l'énergie
06:04
to do something, to actually become dynamic,
165
349000
3000
de faire quelque chose, pour réellement devenir dynamique,
06:07
as we'll see here.
166
352000
2000
comme nous allons le voir ici.
06:09
You add the droplet to the system.
167
354000
2000
Vous ajoutez la goutte au système.
06:11
It's a pool of water, and the protocell
168
356000
2000
C'est un bassin d'eau, et la protocellule
06:13
starts moving itself around in the system.
169
358000
2000
commence à se déplacer dans le système.
06:15
Okay? Oil droplet forms
170
360000
2000
D'accord? Une gouttelette d'huile se forme
06:17
through self-assembly, has a chemical
171
362000
2000
par auto-assemblage, elle contient un métabolisme chimique
06:19
metabolism inside so it can use energy,
172
364000
2000
afin de pouvoir utiliser l'énergie,
06:21
and it uses that energy to move itself
173
366000
2000
et elle utilise cette énergie pour se déplacer
06:23
around in its environment.
174
368000
2000
dans son environnement.
06:25
As we heard earlier, movement is very
175
370000
2000
Comme nous l'avons entendu plus tôt, le mouvement est très
06:27
important in these kinds of living systems.
176
372000
2000
important dans ce genre de systèmes vivants.
06:29
It is moving around, exploring its environment,
177
374000
2000
Elle se déplace, en explorant son environnement,
06:31
and remodeling its environment, as you see,
178
376000
2000
et en le remodelant, comme vous le voyez,
06:33
by these chemical waves that are forming by the protocell.
179
378000
2000
par ces vagues chimiques qui se forment par la protocellule.
06:35
So it's acting, in a sense, like a living system
180
380000
2000
Donc, elle agit, en quelque sorte, comme un système vivant
06:37
trying to preserve itself.
181
382000
3000
qui essaye de se conserver.
06:40
We take this same moving protocell here,
182
385000
3000
Nous prenons cette même protocellule qui se déplace ici,
06:43
and we put it in another experiment,
183
388000
2000
et nous la mettons dans une autre expérience,
06:45
get it moving. Then I'm going
184
390000
2000
nous la faisons bouger. Alors je vais
06:47
to add some food to the system,
185
392000
2000
ajouter un peu de nourriture au système,
06:49
and you'll see that in blue here, right?
186
394000
3000
et vous le verrez en bleu ici, d'accord?
06:52
So I add some food source to the system.
187
397000
2000
J'ajoute donc une source de nourriture pour le système.
06:54
The protocell moves. It encounters the food.
188
399000
2000
La protocellule se déplace. Elle rencontre la nourriture.
06:56
It reconfigures itself and actually then
189
401000
2000
Elle se reconfigure et ensuite est effectivement
06:58
is able to climb to the highest concentration
190
403000
2000
capable de monter à la plus forte concentration
07:00
of food in that system and stop there.
191
405000
2000
de nourriture dans ce système et de s'arrêter là.
07:02
Alright? So not only do we have this system
192
407000
2000
D'accord? Ainsi, non seulement nous avons ce système
07:04
that has a body, it has a metabolism,
193
409000
2000
qui a un corps, il a un métabolisme,
07:06
it can use energy, it moves around.
194
411000
3000
il peut utiliser l'énergie, il se déplace.
07:09
It can sense its local environment
195
414000
2000
Il peut percevoir son environnement local
07:11
and actually find resources
196
416000
2000
et effectivement trouver des ressources
07:13
in the environment to sustain itself.
197
418000
2000
dans l'environnement pour se maintenir.
07:15
Now, this doesn't have a brain, it doesn't have
198
420000
2000
Ce n'est pas un cerveau, il n'a pas
07:17
a neural system. This is just a sack of
199
422000
2000
de système neuronal. C'est juste un sac de
07:19
chemicals that is able to have this interesting
200
424000
2000
composants chimiques qui est capable d'avoir ce comportement
07:21
and complex lifelike behavior.
201
426000
2000
similaire à la vie, intéressant et complexe.
07:23
If we count the number of chemicals
202
428000
2000
Si nous comptons le nombre de produits chimiques
07:25
in that system, actually, including the water
203
430000
2000
dans ce système, en fait, y compris l'eau
07:27
that's in the dish, we have five chemicals
204
432000
2000
qui est dans le plat, nous avons cinq produits chimiques
07:29
that can do this.
205
434000
2000
qui peuvent faire cela.
07:31
So then we put these protocells together in a
206
436000
2000
Alors nous avons mis ces protocellules ensemble dans une
07:33
single experiment to see what they would do,
207
438000
2000
expérience unique pour voir ce qu'elles allaient faire,
07:35
and depending on the conditions, we have
208
440000
2000
et selon les conditions, nous avons
07:37
some protocells on the left that are
209
442000
2000
des protocellules sur la gauche qui
07:39
moving around and it likes to touch the other
210
444000
2000
se déplacent et aiment toucher
07:41
structures in its environment.
211
446000
2000
les autres structures dans leur environnement.
07:43
On the other hand we have two moving
212
448000
2000
D'autre part, nous avons deux protocellules
07:45
protocells that like to circle each other,
213
450000
2000
en mouvement qui aiment faire le tour l'une de l'autre,
07:47
and they form a kind of a dance, a complex dance with each other.
214
452000
2000
et elles forment une sorte de danse, une danse complexe les unes avec les autres.
07:49
Right? So not only do individual protocells
215
454000
2000
D'accord? Ainsi, non seulement les protocellules individuelles
07:51
have behavior, what we've interpreted as
216
456000
2000
ont un comportement, ce que nous avons interprété comme
07:53
behavior in this system, but we also have
217
458000
2000
un comportement dans ce système, mais nous avons aussi
07:55
basically population-level behavior
218
460000
3000
essentiellement un comportement de population
07:58
similar to what organisms have.
219
463000
3000
similaire à ce qu'ont les organismes.
08:01
So now that you're all experts on protocells,
220
466000
3000
Alors puisque que vous êtes tous des experts en protocellules,
08:04
we're going to play a game with these protocells.
221
469000
2000
nous allons jouer à un jeu avec ces protocellules.
08:06
We're going to make two different kinds.
222
471000
2000
Nous allons créer deux types différents.
08:08
Protocell A has a certain kind of chemistry
223
473000
3000
La protocellule A a un certain type de chimie
08:11
inside that, when activated, the protocell
224
476000
2000
à l'intérieur, lorsqu'elle est activée, la protocellule
08:13
starts to vibrate around, just dancing.
225
478000
2000
commence à vibrer, en dansant.
08:15
So remember, these are primitive things,
226
480000
2000
Donc n'oubliez pas, ce sont des choses primitives,
08:17
so dancing protocells, that's very
227
482000
2000
des protocellules qui dansent, c'est très
08:19
interesting to us. (Laughter)
228
484000
2000
intéressant pour nous. (Rires)
08:21
The second protocell has a different
229
486000
2000
La seconde protocellule contient une chimie différente
08:23
chemistry inside, and when activated,
230
488000
2000
et quand elle est activée,
08:25
the protocells all come together and they fuse
231
490000
2000
les protocellules se rassemblent et fusionnent
08:27
into one big one. Right?
232
492000
2000
en une seule grande. D'accord?
08:29
And we just put these two together
233
494000
2000
Et nous les mettons ensemble
08:31
in the same system.
234
496000
2000
dans le même système.
08:33
So there's population A,
235
498000
2000
Il y a donc une population A,
08:35
there's population B, and then
236
500000
2000
il y a une population B, et ensuite
08:37
we activate the system,
237
502000
2000
nous activons le système,
08:39
and protocell Bs, they're the blue ones,
238
504000
2000
et les protocellules B, ce sont les bleues,
08:41
they all come together. They fuse together
239
506000
2000
se rassemblent. Elles fusionnent
08:43
to form one big blob, and the other protocell
240
508000
2000
pour former une grosse masse, et l'autre protocellule
08:45
just dances around. And this just happens
241
510000
2000
danse autour. Et cela se produit
08:47
until all of the energy in the system is
242
512000
2000
jusqu'à ce que toute l'énergie dans le système soit
08:49
basically used up, and then, game over.
243
514000
3000
épuisée, et ensuite, c'est fini.
08:52
So then I repeated this experiment
244
517000
2000
Alors j'ai répété cette expérience
08:54
a bunch of times, and one time
245
519000
2000
un tas de fois, et une fois
08:56
something very interesting happened.
246
521000
2000
quelque chose de très intéressant s'est produit.
08:58
So, I added these protocells together
247
523000
2000
Donc, j'ai ajouté ces protocellules ensemble
09:00
to the system, and protocell A and protocell B
248
525000
2000
au système, et la protocellule A et la protocellule B
09:02
fused together to form a hybrid protocell AB.
249
527000
2000
ont fusionné pour former une protocellule hybride AB.
09:04
That didn't happen before. There it goes.
250
529000
2000
Cela n'était pas arrivé avant. Voilà.
09:06
There's a protocell AB now in this system.
251
531000
3000
Il y maintenant une protocellule AB dans ce système.
09:09
Protocell AB likes to dance around for a bit,
252
534000
3000
La protocellule AB aime danser un moment,
09:12
while protocell B does the fusing, okay?
253
537000
3000
tandis que la protocellule B effectue la fusion, d'accord?
09:15
But then something even more interesting happens.
254
540000
3000
Mais alors quelque chose d'encore plus intéressant se passe.
09:18
Watch when these two large protocells,
255
543000
2000
Regardez, lorsque ces deux grandes protocellules,
09:20
the hybrid ones, fuse together.
256
545000
2000
les hybrides, fusionnent.
09:22
Now we have a dancing protocell
257
547000
3000
Maintenant nous avons une protocellule qui danse
09:25
and a self-replication event. Right. (Laughter)
258
550000
4000
et une auto-réplication. Bon. (Rires)
09:29
Just with blobs of chemicals, again.
259
554000
2000
Rien qu'avec des gouttes de produits chimiques, encore une fois.
09:31
So the way this works is, you have
260
556000
2000
Donc, voilà comment ça marche :
09:33
a simple system of five chemicals here,
261
558000
2000
on a un système simple de cinq composants chimiques ici,
09:35
a simple system here. When they hybridize,
262
560000
2000
un système simple ici. Quand ils s'hybrident,
09:37
you then form something that's different than
263
562000
2000
on forme alors une chose qui est différente de celle
09:39
before, it's more complex than before,
264
564000
2000
d'avant, elle est plus complexe qu'auparavant,
09:41
and you get the emergence of another kind of
265
566000
2000
et vous obtenez l'émergence d'un autre type
09:43
lifelike behavior which
266
568000
2000
de comportement similaire à la vie qui
09:45
in this case is replication.
267
570000
2000
dans le cas présent est la réplication.
09:47
So since we can make some interesting
268
572000
2000
Donc, puisque nous pouvons créer quelques protocellules intéressantes
09:49
protocells that we like, interesting colors and
269
574000
2000
qui nous plaisent, des couleurs intéressantes et
09:51
interesting behaviors, and they're very easy
270
576000
2000
comportements intéressants, et elles sont très faciles
09:53
to make, and they have interesting lifelike
271
578000
2000
à faire, et elles ont des propriétés intéressantes
09:55
properties, perhaps these protocells have
272
580000
3000
similaires à la vie, peut-être que ces protocellules ont
09:58
something to tell us about the origin of life
273
583000
2000
quelque chose à nous dire sur l'origine de la vie
10:00
on the Earth. Perhaps these represent an
274
585000
2000
sur la Terre. Peut-être qu'elles représentent une
10:02
easily accessible step, one of the first steps
275
587000
2000
étape facilement accessible, l'une des premières étapes
10:04
by which life got started on the early Earth.
276
589000
3000
par lesquelles la vie a commencé sur la Terre primitive.
10:07
Certainly, there were molecules present on
277
592000
2000
Certes, il y avait des molécules présentes sur
10:09
the early Earth, but they wouldn't have been
278
594000
2000
la Terre primitive, mais ça n'aurait pas été
10:11
these pure compounds that we worked with
279
596000
2000
ces composés purs avec lesquels nous avons travaillé
10:13
in the lab and I showed in these experiments.
280
598000
2000
dans le laboratoire et que j'ai montré dans ces expériences.
10:15
Rather, they'd be a real complex mixture of
281
600000
2000
Plutôt, cela aurait été un mélange complexe
10:17
all kinds of stuff, because
282
602000
2000
de toutes sortes de choses, parce que
10:19
uncontrolled chemical reactions produce
283
604000
2000
des réactions chimiques incontrôlées produisent
10:21
a diverse mixture of organic compounds.
284
606000
2000
un mélange diversifié de composés organiques.
10:23
Think of it like a primordial ooze, okay?
285
608000
3000
Pensez-y comme à un suintement primordial, d'accord?
10:26
And it's a pool that's too difficult to fully
286
611000
2000
Et c’est un groupe qui est trop difficile à
10:28
characterize, even by modern methods, and
287
613000
2000
bien caractériser, même par des méthodes modernes, et
10:30
the product looks brown, like this tar here
288
615000
2000
le produit semble marron, comme ici, ce goudron
10:32
on the left. A pure compound
289
617000
2000
sur la gauche. Un composé pur
10:34
is shown on the right, for contrast.
290
619000
2000
est montré sur la droite, pour le contraste.
10:36
So this is similar to what happens when you
291
621000
2000
Donc, c'est semblable à ce qui se passe lorsque vous
10:38
take pure sugar crystals in your kitchen,
292
623000
2000
prenez des cristaux de sucre pur dans votre cuisine,
10:40
you put them in a pan, and you apply energy.
293
625000
2000
vous les mettez dans une casserole, et vous appliquez de l'énergie.
10:42
You turn up the heat, you start making
294
627000
2000
Vous augmentez le feu, vous commencez à créer
10:44
or breaking chemical bonds in the sugar,
295
629000
2000
ou à casser des liaisons chimiques dans le sucre,
10:46
forming a brownish caramel, right?
296
631000
2000
formant un caramel brun.
10:48
If you let that go unregulated, you'll
297
633000
2000
Si vous laissez faire sans régulation, vous continuerez
10:50
continue to make and break chemical bonds,
298
635000
2000
à créer et à casser les liaisons chimiques,
10:52
forming an even more diverse mixture of
299
637000
2000
ce qui forme un mélange encore plus diversifiée de
10:54
molecules that then forms this kind of black
300
639000
2000
molécules qui forment alors ce genre de truc
10:56
tarry stuff in your pan, right, that's
301
641000
2000
noir goudronneux dans votre casserole,
10:58
difficult to wash out. So that's what
302
643000
2000
difficile à laver. C'est ce à quoi
11:00
the origin of life would have looked like.
303
645000
2000
l'origine de la vie aurait ressemblé.
11:02
You needed to get life out of this junk that
304
647000
2000
Il vous fallait sortir la vie de cette mélasse
11:04
is present on the early Earth,
305
649000
2000
présente sur la Terre primitive,
11:06
four, 4.5 billion years ago.
306
651000
2000
il y a quatre, 4,5 milliards d'années.
11:08
So the challenge then is,
307
653000
2000
Le problème est alors,
11:10
throw away all your pure chemicals in the lab,
308
655000
2000
de jeter tous vos composants chimiques purs dans le laboratoire,
11:12
and try to make some protocells with lifelike
309
657000
2000
et d'essayer de faire quelques protocellules avec des propriétés
11:14
properties from this kind of primordial ooze.
310
659000
3000
semblables à la vie à partir de ce genre de suintement primordial .
11:17
So we're able to then see the self-assembly
311
662000
2000
Nous sommes donc en mesure de revoir ensuite l'auto-assemblage
11:19
of these oil droplet bodies again
312
664000
2000
de ces gouttelettes d'huile
11:21
that we've seen previously,
313
666000
2000
que nous avons vues précédemment,
11:23
and the black spots inside of there
314
668000
2000
et les points noirs à l'intérieur
11:25
represent this kind of black tar -- this diverse,
315
670000
2000
représentent ce type de goudron noir - cette diversité,
11:27
very complex, organic black tar.
316
672000
2000
très complexe, le goudron noir organique.
11:29
And we put them into one of these
317
674000
2000
Et nous les mettons dans une de ces
11:31
experiments, as you've seen earlier, and then
318
676000
2000
expériences, comme vous l'avez vu précédemment, puis
11:33
we watch lively movement that comes out.
319
678000
2000
nous regardons le mouvement vif qui en sort.
11:35
They look really good, very nice movement,
320
680000
2000
C'est un bon mouvement très agréable,
11:37
and also they appear to have some kind of
321
682000
2000
et aussi elles semblent avoir une sorte de
11:39
behavior where they kind of circle
322
684000
2000
comportement où elles tournent
11:41
around each other and follow each other,
323
686000
3000
autour l'une de l'autre et se suivent,
11:44
similar to what we've seen before -- but again,
324
689000
2000
similaire à ce que nous avons vu auparavant - mais là encore,
11:46
working with just primordial conditions,
325
691000
2000
en travaillant avec des conditions primordiales,
11:48
no pure chemicals.
326
693000
2000
pas de composants chimiques purs.
11:50
These are also, these tar-fueled protocells,
327
695000
2000
Ce sont aussi, ces protocellules alimentées par le goudron
11:52
are also able to locate resources
328
697000
2000
sont également capables de localiser des ressources
11:54
in their environment.
329
699000
1000
dans leur environnement.
11:55
I'm going to add some resource from the left,
330
700000
2000
Je vais ajouter une ressource à gauche,
11:57
here, that defuses into the system,
331
702000
2000
ici, qui se diffuse dans le système,
11:59
and you can see, they really like that.
332
704000
2000
et vous pouvez le voir, elles aiment vraiment ça.
12:01
They become very energetic, and able
333
706000
2000
Elles deviennent très énergiques, et capables
12:03
to find the resource in the environment,
334
708000
2000
de trouver la ressource dans l'environnement,
12:05
similar to what we saw before.
335
710000
2000
de façon similaire à ce que nous avons vu auparavant.
12:07
But again, these are done in these primordial
336
712000
2000
Mais encore une fois, ceci est fait dans ces conditions primordiales
12:09
conditions, really messy conditions,
337
714000
2000
conditions, des conditions vraiment pénibles,
12:11
not sort of sterile laboratory conditions.
338
716000
2000
pas dans des conditions de laboratoire stérile.
12:13
These are very dirty little protocells,
339
718000
2000
Ce sont des petites protocellules très sales,
12:15
as a matter of fact. (Laughter)
340
720000
2000
en fait. (Rires)
12:17
But they have lifelike properties, is the point.
341
722000
3000
Mais elles ont des propriétés similaires à la vie, c'est ce qui compte.
12:20
So, doing these artificial life experiments
342
725000
3000
Donc, faire ces expériences de vie artificielle
12:23
helps us define a potential path between
343
728000
3000
nous aide à définir un chemin possible entre
12:26
non-living and living systems.
344
731000
3000
les systèmes vivants et les systèmes inertes.
12:29
And not only that, but it helps us
345
734000
2000
Et non seulement cela, mais ça nous aide
12:31
broaden our view of what life is
346
736000
2000
à élargir notre vision de ce qu'est la vie
12:33
and what possible life there could be
347
738000
2000
et de quelle vie possible pourrait exister
12:35
out there -- life that could be very different
348
740000
2000
là-bas - une vie qui pourrait être très différente
12:37
from life that we find here on Earth.
349
742000
3000
de la vie que nous trouvons ici sur Terre.
12:40
And that leads me to the next
350
745000
2000
Et cela m'amène au terme suivant
12:42
term, which is "weird life."
351
747000
2000
qui est la "vie étrange."
12:44
This is a term by Steve Benner.
352
749000
3000
C'est un terme employé par Steve Benner.
12:47
This is used in reference to a report
353
752000
2000
Il est utilisé en référence à un rapport
12:49
in 2007 by the National Research Council
354
754000
2000
de 2007 par le Conseil national de recherches
12:51
in the United States, wherein
355
756000
2000
aux États-Unis, où
12:53
they tried to understand how we can
356
758000
2000
ils ont essayé de comprendre comment nous pouvons
12:55
look for life elsewhere in the universe, okay,
357
760000
2000
chercher la vie ailleurs dans l'univers,
12:57
especially if that life is very different from life
358
762000
2000
surtout si cette vie est très différente de la vie
12:59
on Earth. If we went to another planet and
359
764000
3000
sur Terre. Si nous allions sur une autre planète et
13:02
we thought there might be life there,
360
767000
2000
nous pensions y trouver de la vie,
13:04
how could we even recognize it as life?
361
769000
2000
comment pourrions-nous même la reconnaître comme vie ?
13:06
Well, they came up with three very general
362
771000
2000
Eh bien, ils ont retenu avec trois critères très généraux.
13:08
criteria. First is -- and they're listed here.
363
773000
2000
Le premier est - et ils sont listés ici.
13:10
The first is, the system has to be in
364
775000
2000
La première est, le système doit être en
13:12
non-equilibrium. That means the system
365
777000
2000
non-équilibre. Cela signifie que le système
13:14
cannot be dead, in a matter of fact.
366
779000
1000
ne peut pas être mort, en fait.
13:15
Basically what that means is, you have
367
780000
2000
En gros, ce que cela signifie est, vous avez
13:17
an input of energy into the system that life
368
782000
2000
un apport d'énergie dans le système que la vie
13:19
can use and exploit to maintain itself.
369
784000
3000
peut utiliser et exploiter pour se maintenir.
13:22
This is similar to having the Sun shining
370
787000
2000
Ceci est similaire à avoir le soleil qui brille
13:24
on the Earth, driving photosynthesis,
371
789000
2000
sur la Terre, engendrant la photosynthèse,
13:26
driving the ecosystem.
372
791000
2000
engendrant l'écosystème.
13:28
Without the Sun, there's likely to be
373
793000
2000
Sans le Soleil, il y a peut de chance
13:30
no life on this planet.
374
795000
2000
qu'il y ait de la vie sur cette planète.
13:32
Secondly, life needs to be in liquid form,
375
797000
2000
Deuxièmement, la vie doit être sous forme liquide,
13:34
so that means even if we had some
376
799000
2000
ce qui signifie que même si nous avions
13:36
interesting structures, interesting molecules
377
801000
2000
des structures intéressantes, des molécules intéressantes
13:38
together but they were frozen solid,
378
803000
2000
ensemble, mais qu'elles étaient gelées,
13:40
then this is not a good place for life.
379
805000
2000
alors ce n'est pas un bon endroit pour la vie.
13:42
And thirdly, we need to be able to make
380
807000
2000
Et troisièmement, nous devons être en mesure de faire
13:44
and break chemical bonds. And again
381
809000
2000
et de défaire les liaisons chimiques. Et encore une fois
13:46
this is important because life transforms
382
811000
2000
c'est important parce que la vie transforme
13:48
resources from the environment into
383
813000
2000
les ressources de l'environnement en
13:50
building blocks so it can maintain itself.
384
815000
2000
blocs de construction pour se maintenir.
13:52
Now today, I told you about very strange
385
817000
2000
Or, aujourd'hui, je vous ai parlé de protocellules très étranges,
13:54
and weird protocells -- some that contain clay,
386
819000
2000
certaines qui contiennent de l'argile,
13:56
some that have primordial ooze in them,
387
821000
3000
certaines qui contiennent un suintement primordial,
13:59
some that have basically oil
388
824000
2000
certaines qui contiennent essentiellement de l'huile
14:01
instead of water inside of them.
389
826000
2000
au lieu d'eau.
14:03
Most of these don't contain DNA,
390
828000
2000
La plupart ne contiennent pas d'ADN,
14:05
but yet they have lifelike properties.
391
830000
2000
mais pourtant ont des propriétés similaires à la vie.
14:07
But these protocells satisfy
392
832000
3000
Mais ces protocellules remplissent
14:10
these general requirements of living systems.
393
835000
3000
ces exigences générales des systèmes vivants.
14:13
So by making these chemical, artificial
394
838000
2000
Donc en créant ces expériences de vie chimique, artificielles,
14:15
life experiments, we hope not only
395
840000
2000
nous espérons non seulement
14:17
to understand something fundamental
396
842000
2000
comprendre quelque chose de fondamental
14:19
about the origin of life and the existence
397
844000
2000
sur l'origine de la vie et l'existence
14:21
of life on this planet, but also
398
846000
2000
de la vie sur cette planète, mais aussi
14:23
what possible life there could be
399
848000
2000
quelle vie il pourrait y avoir
14:25
out there in the universe. Thank you.
400
850000
3000
là-bas dans l'univers. Merci.
14:28
(Applause)
401
853000
4000
(Applaudissements)
ABOUT THE SPEAKER
Martin Hanczyc - ChemistMartin Hanczyc explores the path between living and nonliving systems, using chemical droplets to study behavior of the earliest cells.
Why you should listen
Martin Hanczyc is developing novel synthetic chemical systems based on the properties of living systems, in a quest to understand how life forms. These synthetic systems, or "protocells," are model systems of primitive living cells and chemical examples of artificial life. As Rachel Armstrong puts it: "Although the protocell model system is just a chemically modified oil droplet, its dynamics are astonishingly varied and complex."
He's based at the Institute of Physics and Chemistry and the Center for Fundamental Living Technology (FLinT) in Denmark. He is also an Honorary Senior Lecturer at the Bartlett School of Architecture, University College London.
Martin Hanczyc | Speaker | TED.com