ABOUT THE SPEAKER
Angela Belcher - Biological engineer
Angela Belcher looks to nature for inspiration on how to engineer viruses to create extraordinary new materials.

Why you should listen

With a bachelors in Creative Studies and a Ph.D. in Inorganic Chemistry, Angela Belcher has made a career out of finding surprising and innovative solutions to energy problems.

As head of the Biomolecular Materials Group at MIT, Belcher brings together the fields of materials chemistry, electrical engineering and molecular biology to engineer viruses that can create batteries and clean energy sources. A MacArthur Fellow, she also founded Cambrios Technologies, a Cambridge-based startup focused on applying her work with natural biological systems to the manufacture and assembly of electronic, magnetic and other commercially important materials. TIME magazine named her a climate-change hero in 2007.

Watch an animation of Angela Belcher's life story >>

More profile about the speaker
Angela Belcher | Speaker | TED.com
TEDxCaltech

Angela Belcher: Using nature to grow batteries

אנג'לה בלצ'ר : שימוש בטבע לגידול סוללות

Filmed:
971,791 views

עם השראה מקונכיית האבלוני, אנג'לה בלצ'ר מתכנתת וירוסים כדי ליצור מיבנים ננומטריים אלגנטים לשימוש האדם. על-ידי בחירת גנים יעילים דרך אבולוציה מכוונת, היא מייצרת וירוסים שיכולים לבנות סוללות חזקות חדשות, דלקים מימניים נקיים ותאים סולריים שוברי שיאים. ב TEDxCaltech, היא מראה לנו איך זה נעשה.
- Biological engineer
Angela Belcher looks to nature for inspiration on how to engineer viruses to create extraordinary new materials. Full bio

Double-click the English transcript below to play the video.

00:15
I thought I would talk a little bitbit about how natureטֶבַע makesעושה materialsחומרים.
0
0
3000
חשבתי לדבר קצת על איך הטבע יוצר חומרים.
00:18
I broughtהביא alongלְאוֹרֶך with me an abaloneאָבָּלוֹנֶה shellצדף.
1
3000
2000
הבאתי איתי קונכיית אבלוני.
00:20
This abaloneאָבָּלוֹנֶה shellצדף is a biocompositebiocomposite materialחוֹמֶר
2
5000
3000
קונכיית האבלוני היא חומר אורגני מרוכב
00:23
that's 98 percentאָחוּז by massמסה calciumסִידָן carbonateפַּחמָה
3
8000
3000
ש98 אחוז ממסתו היא סידן פחמתי
00:26
and two percentאָחוּז by massמסה proteinחֶלְבּוֹן.
4
11000
2000
ושני אחוז חלבון.
00:28
Yetעדיין, it's 3,000 timesפִּי tougherקשה יותר
5
13000
2000
ועדיין, הוא קשיח פי 3000
00:30
than its geologicalגֵאוֹלוֹגִי counterpartעָמִית.
6
15000
2000
מהקרוב הגאולוגי שלו.
00:32
And a lot of people mightאולי use structuresמבנים like abaloneאָבָּלוֹנֶה shellsפגזים,
7
17000
3000
והרבה אנשים יכולים להשתמש במבנים כמו קונכיות אבלוני,
00:35
like chalkגִיר.
8
20000
2000
לדוגמה גיר.
00:37
I've been fascinatedמוּקסָם by how natureטֶבַע makesעושה materialsחומרים,
9
22000
2000
תמיד הוקסמתי מהדרך בה הטבע מייצר חומרים,
00:39
and there's a lot of sequenceסדר פעולות
10
24000
2000
ויש הרבה מחזוריות
00:41
to how they do suchכגון an exquisiteמְעוּדָן jobעבודה.
11
26000
2000
לאיך הוא עושה כאלה עבודות מעודנות.
00:43
Partחֵלֶק of it is that these materialsחומרים
12
28000
2000
חלק מזה זה העובדה שהחומרים האלה
00:45
are macroscopicמקרוסקופי in structureמִבְנֶה,
13
30000
2000
בעלי מבנה מקרוסקופי,
00:47
but they're formedנוצר at the nanoscaleננומטרי.
14
32000
2000
אבל הם נוצרים בקנה מידה ננומטרי.
00:49
They're formedנוצר at the nanoscaleננומטרי,
15
34000
2000
הם נוצרים בקנה מידה ננומטרי,
00:51
and they use proteinsחלבונים that are codedמקודד by the geneticגֵנֵטִי levelרָמָה
16
36000
3000
והם משתמשים בחלבונים שמקודדים ברמה הגנטית
00:54
that allowלהתיר them to buildלִבנוֹת these really exquisiteמְעוּדָן structuresמבנים.
17
39000
3000
שמאפשרים להם לבנות את הצורות המעודנות האלה.
00:57
So something I think is very fascinatingמַקסִים
18
42000
2000
אז משהו שאני חושבת שממש מרתק
00:59
is what if you could give life
19
44000
3000
זה מה אם תוכלו לתת חיים
01:02
to non-livingלא חי structuresמבנים,
20
47000
2000
למבנים דוממים,
01:04
like batteriesסוללות and like solarסוֹלָרִי cellsתאים?
21
49000
2000
כמו סוללות וכמו תאים סולאריים?
01:06
What if they had some of the sameאותו capabilitiesיכולות
22
51000
2000
מה אם היו להם את אותן יכולות
01:08
that an abaloneאָבָּלוֹנֶה shellצדף did,
23
53000
2000
שיש לקונכיית האבלוני יש,
01:10
in termsמונחים of beingלהיות ableיכול
24
55000
2000
מבחינת היכולת
01:12
to buildלִבנוֹת really exquisiteמְעוּדָן structuresמבנים
25
57000
2000
לבנות מבנים עדינים
01:14
at roomחֶדֶר temperatureטֶמפֶּרָטוּרָה and roomחֶדֶר pressureלַחַץ,
26
59000
2000
בטמפרטורת החדר ולחץ אטמוספרי רגיל,
01:16
usingמבנה יוניפים יוניפים יוניפים יוניפים יוניפים יוניפים יוניפים יוניפים יוניפים יוני non-toxicלא רעיל chemicalsכימיקלים
27
61000
2000
על ידי שימוש בחומרים לא רעילים
01:18
and addingמוֹסִיף no toxicרַעִיל materialsחומרים back into the environmentסביבה?
28
63000
3000
ובלי הוספה של חומרים רעילים לסביבה?
01:21
So that's the visionחָזוֹן that I've been thinkingחושב about.
29
66000
3000
אז זה החזון שחשבתי עליו.
01:24
And so what if you could growלגדול a batteryסוֹלְלָה in a Petriפטרי dishצַלַחַת?
30
69000
2000
אז מה אם תוכלו לגדל סוללות בצלחת פטרי?
01:26
Or, what if you could give geneticגֵנֵטִי informationמֵידָע to a batteryסוֹלְלָה
31
71000
3000
או, מה אם תוכלו להעביר מידע גנטי לסוללה
01:29
so that it could actuallyלמעשה becomeהפכו better
32
74000
2000
כך שהיא תוכל להשתפר
01:31
as a functionפוּנקצִיָה of time,
33
76000
2000
במשך הזמן,
01:33
and do so in an environmentallyלסביבה friendlyיְדִידוּתִי way?
34
78000
2000
ולעשות זאת בדרך ידידותית לסביבה?
01:35
And so, going back to this abaloneאָבָּלוֹנֶה shellצדף,
35
80000
3000
וכך, בחזרה לקונכיית האבלוני,
01:38
besidesחוץ מזה beingלהיות nano-structuredננו מובנה,
36
83000
2000
מלבד מהמבנה הננומטרי שלה,
01:40
one thing that's fascinatingמַקסִים,
37
85000
2000
דבר נוסף שמרתק,
01:42
is when a maleזָכָר and a femaleנְקֵבָה abaloneאָבָּלוֹנֶה get togetherיַחַד,
38
87000
2000
הוא שכשזכר ונקבה נפגשים,
01:44
they passלַעֲבוֹר on the geneticגֵנֵטִי informationמֵידָע
39
89000
2000
הם מעבירים את המידע הגנטי
01:46
that saysאומר, "This is how to buildלִבנוֹת an exquisiteמְעוּדָן materialחוֹמֶר.
40
91000
3000
שאומר, "זו הדרך לבנות חומר מעודן.
01:49
Here'sהנה how to do it at roomחֶדֶר temperatureטֶמפֶּרָטוּרָה and pressureלַחַץ,
41
94000
2000
ככה עושים את זה בטמפרטורת החדר ולחץ רגיל,
01:51
usingמבנה יוניפים יוניפים יוניפים יוניפים יוניפים יוניפים יוניפים יוניפים יוניפים יוני non-toxicלא רעיל materialsחומרים."
42
96000
2000
על ידי שימוש בחומרים לא רעילים."
01:53
Sameאותו with diatomsדיאטות, whichאיזה are shownמוצג right here, whichאיזה are glasseousglasseous structuresמבנים.
43
98000
3000
אותו הדבר עם דיאטומים, שמוצגים פה, שהם מבנים זכוכיתיים.
01:56
Everyכֹּל time the diatomsדיאטות replicateלשכפל,
44
101000
2000
כל פעם שהדיאטומים משתכפלים,
01:58
they give the geneticגֵנֵטִי informationמֵידָע that saysאומר,
45
103000
2000
הם מעבירים את המידע הגנטי שאומר,
02:00
"Here'sהנה how to buildלִבנוֹת glassזכוכית in the oceanאוקיינוס
46
105000
2000
"כך בונים זכוכית באוקיינוס
02:02
that's perfectlyמושלם nano-structuredננו מובנה.
47
107000
2000
שבנוי ננומטרית בצורה מושלמת.
02:04
And you can do it the sameאותו, over and over again."
48
109000
2000
וניתן לעשות את זה אותו דבר, שוב ושוב."
02:06
So what if you could do the sameאותו thing
49
111000
2000
אז מה אם תוכלו לעשות אותו דבר
02:08
with a solarסוֹלָרִי cellתָא or a batteryסוֹלְלָה?
50
113000
2000
עם תאים סולאריים או סוללות?
02:10
I like to say my favoriteהכי אהוב biomaterialחומר ביולוגי is my fourארבעה year-oldגיל.
51
115000
3000
אני אוהבת להגיד שהחומר הביולוגי האהוב עלי הוא בני בן הארבע.
02:13
But anyoneכֹּל אֶחָד who'sמי זה ever had, or knowsיודע, smallקָטָן childrenיְלָדִים
52
118000
3000
אבל כל מי שהיו לו או מכיר ילדים קטנים,
02:16
knowsיודע they're incrediblyבצורה מדהימה complexמורכב organismsאורגניזמים.
53
121000
3000
יודע שהם אורגניזמים מאוד מורכבים.
02:19
And so if you wanted to convinceלְשַׁכְנֵעַ them
54
124000
2000
אז אם תרצו לשכנע אותם
02:21
to do something they don't want to do, it's very difficultקָשֶׁה.
55
126000
2000
לעשות משהו שהם לא רוצים, זה מאוד קשה.
02:23
So when we think about futureעתיד technologiesטכנולוגיות,
56
128000
3000
אז כשחושבים על טכנולוגיות עתידיות,
02:26
we actuallyלמעשה think of usingמבנה יוניפים יוניפים יוניפים יוניפים יוניפים יוניפים יוניפים יוניפים יוניפים יוני bacteriaבַּקטֶרִיָה and virusוִירוּס,
57
131000
2000
אנחנו חושבים על שימוש בבקטריות ווירוסים,
02:28
simpleפָּשׁוּט organismsאורגניזמים.
58
133000
2000
אורגניזמים פשוטים.
02:30
Can you convinceלְשַׁכְנֵעַ them to work with a newחָדָשׁ toolboxארגז כלים,
59
135000
2000
האם תוכלו לשכנע אותם לעבוד עם כלים חדשים,
02:32
so that they can buildלִבנוֹת a structureמִבְנֶה
60
137000
2000
כך שהם יוכלו לבנות מבנה
02:34
that will be importantחָשׁוּב to me?
61
139000
2000
שייהיה לי מועיל?
02:36
Alsoגַם, when we think about futureעתיד technologiesטכנולוגיות,
62
141000
2000
וגם, אנחנו חושבים על טכנולוגיות עתידיות.
02:38
we startהַתחָלָה with the beginningהתחלה of Earthכדור הארץ.
63
143000
2000
אנחנו מתחילים עם הולדת כדור הארץ.
02:40
Basicallyבעיקרון, it tookלקח a billionמיליארד yearsשנים
64
145000
2000
בעיקרון, לקח מיליארדי שנים
02:42
to have life on Earthכדור הארץ.
65
147000
2000
להגיע לחיים על כדור הארץ.
02:44
And very rapidlyמַהֵר, they becameהפכתי multi-cellularרב תאית,
66
149000
2000
ובמהירות רבה, הם הפכו לרב תאיים,
02:46
they could replicateלשכפל, they could use photosynthesisפוטוסינתזה
67
151000
3000
הם יכלו להשתכפל, הם יכלו להשתמש בפוטוסינטזה
02:49
as a way of gettingמקבל theirשֶׁלָהֶם energyאֵנֶרְגִיָה sourceמָקוֹר.
68
154000
2000
כדרך לקבלת מקור אנרגיה.
02:51
But it wasn'tלא היה untilעד about 500 millionמִילִיוֹן yearsשנים agoלִפנֵי --
69
156000
2000
אבל רק לפני 500 מיליון שנה --
02:53
duringבְּמַהֲלָך the Cambrianקמברי geologicגיאולוגי time periodפרק זמן --
70
158000
2000
במהלך התקופה הקמברית --
02:55
that organismsאורגניזמים in the oceanאוקיינוס startedהתחיל makingהֲכָנָה hardקָשֶׁה materialsחומרים.
71
160000
3000
שאורגניזמים באוקיינוס התחילו לייצר חומרים קשים.
02:58
Before that, they were all softרַך, fluffyמוֹכִי structuresמבנים.
72
163000
3000
לפני כן כולם היו רכים, במבנה אוורירי.
03:01
And it was duringבְּמַהֲלָך this time
73
166000
2000
וזה היה בתקופה הזאת
03:03
that there was increasedמוּגדָל calciumסִידָן and ironבַּרזֶל
74
168000
2000
שהיתה כמות מוגדלת של סידן ברזל
03:05
and siliconסִילִיקוֹן in the environmentסביבה,
75
170000
2000
וסיליקון בסביבה.
03:07
and organismsאורגניזמים learnedמְלוּמָד how to make hardקָשֶׁה materialsחומרים.
76
172000
3000
ואורגניזמים למדו איך לייצר חומרים קשים.
03:10
And so that's what I would like be ableיכול to do --
77
175000
2000
וזה מה שאני רוצה להיות מסוגלת לעשות --
03:12
convinceלְשַׁכְנֵעַ biologyביולוגיה
78
177000
2000
לשכנע את הביולוגיה
03:14
to work with the restמנוחה of the periodicתְקוּפָתִי tableשולחן.
79
179000
2000
לעבוד עם שאר הטבלה המחזורית.
03:16
Now if you look at biologyביולוגיה,
80
181000
2000
עכשיו אם תסתכלו על הביולוגיה,
03:18
there's manyרב structuresמבנים like DNAדנ"א and antibodiesנוגדנים
81
183000
2000
יש מבנים רבים כמו DNA ונוגדנים
03:20
and proteinsחלבונים and ribosomesריבוזומים that you've heardשמע about
82
185000
2000
וחלבונים וריבוזומים ששמעתם עליהם
03:22
that are alreadyכְּבָר nano-structuredננו מובנה.
83
187000
2000
שכבר מורכבים בקנה מידה ננומטרי.
03:24
So natureטֶבַע alreadyכְּבָר givesנותן us
84
189000
2000
אז הטבע כבר נותן לנו
03:26
really exquisiteמְעוּדָן structuresמבנים on the nanoscaleננומטרי.
85
191000
2000
מבנים ממש מעודנים בקנה מידה ננומטרי.
03:28
What if we could harnessלִרְתוֹם them
86
193000
2000
מה אם נוכל לרתום אותם
03:30
and convinceלְשַׁכְנֵעַ them to not be an antibodyנוֹגְדָן
87
195000
2000
ולשכנע אותם לא להיות נוגדן
03:32
that does something like HIVHIV?
88
197000
2000
שעושה משהו כמו איידס?
03:34
But what if we could convinceלְשַׁכְנֵעַ them
89
199000
2000
אלא נוכל לשכנע אותם
03:36
to buildלִבנוֹת a solarסוֹלָרִי cellתָא for us?
90
201000
2000
לבנות לנו תאים סולאריים?
03:38
So here are some examplesדוגמאות: these are some naturalטִבעִי shellsפגזים.
91
203000
2000
אז הנה כמה דוגמאות: אלה כמה קונכיות טבעיות.
03:40
There are naturalטִבעִי biologicalבִּיוֹלוֹגִי materialsחומרים.
92
205000
2000
הם חומרים ביולוגיים טבעיים.
03:42
The abaloneאָבָּלוֹנֶה shellצדף here -- and if you fractureשֶׁבֶר it,
93
207000
2000
קונכית האבלוני כאן -- ואם תשברו אותה,
03:44
you can look at the factעוּבדָה that it's nano-structuredננו מובנה.
94
209000
2000
תוכלו לראות שהמבנה שלה ננומטרי.
03:46
There's diatomsדיאטות madeעָשׂוּי out of SIOSIO2,
95
211000
3000
יש דיאטומים שעשויים מסיליקון דו חמצני,
03:49
and they're magnetotacticמגנטית bacteriaבַּקטֶרִיָה
96
214000
2000
ויש בקטריות מגנטוטקטיות
03:51
that make smallקָטָן, single-domainדומיין יחיד magnetsמגנטים used for navigationניווט.
97
216000
3000
שיוצרות מגנטים קטנים חד קוטביים לניווט.
03:54
What all these have in commonמשותף
98
219000
2000
מה שמשותף לכל אלה
03:56
is these materialsחומרים are structuredמובנה at the nanoscaleננומטרי,
99
221000
2000
זה שהחומרים בנויים בקנה מידה ננומטרי,
03:58
and they have a DNAדנ"א sequenceסדר פעולות
100
223000
2000
ויש להם רצף DNA
04:00
that codesקודים for a proteinחֶלְבּוֹן sequenceסדר פעולות
101
225000
2000
שמקודד לרצף חלבונים,
04:02
that givesנותן them the blueprintתכנית
102
227000
2000
שנותן להם את התוכנית
04:04
to be ableיכול to buildלִבנוֹת these really wonderfulנִפלָא structuresמבנים.
103
229000
2000
להיות מסוגלים לבנות את המבנים המופלאים האלה.
04:06
Now, going back to the abaloneאָבָּלוֹנֶה shellצדף,
104
231000
2000
עכשיו, בחזרה לקונכיית האבלוני,
04:08
the abaloneאָבָּלוֹנֶה makesעושה this shellצדף by havingשיש these proteinsחלבונים.
105
233000
3000
האבלוני מייצרת את הקונכיה הזאת מפני שיש לה את החלבונים האלה.
04:11
These proteinsחלבונים are very negativelyשלילית chargedטעון.
106
236000
2000
החלבונים האלה טעונים מאוד במטען שלילי.
04:13
And they can pullמְשׁוֹך calciumסִידָן out of the environmentסביבה,
107
238000
2000
והם יכולים לשאוב סידן מהסביבה,
04:15
put down a layerשִׁכבָה of calciumסִידָן and then carbonateפַּחמָה, calciumסִידָן and carbonateפַּחמָה.
108
240000
3000
להניח שכבה של סידן ואז פחמה, סידן ופחמה.
04:18
It has the chemicalכִּימִי sequencesרצפים of aminoאמינו acidsחומצות,
109
243000
3000
יש לו את הסידור הכימי של חומצות אמינו
04:21
whichאיזה saysאומר, "This is how to buildלִבנוֹת the structureמִבְנֶה.
110
246000
2000
שאומר, "ככה בונים את המבנה.
04:23
Here'sהנה the DNAדנ"א sequenceסדר פעולות, here'sהנה the proteinחֶלְבּוֹן sequenceסדר פעולות
111
248000
2000
הנה מבנה הDNA, הנה רצף החלבונים
04:25
in orderלהזמין to do it."
112
250000
2000
כדי לעשות את זה."
04:27
And so an interestingמעניין ideaרַעְיוֹן is, what if you could take any materialחוֹמֶר that you wanted,
113
252000
3000
אז רעיון מעניין הוא, מה אם תוכלו לקחת כל חומר שתרצו,
04:30
or any elementאֵלֵמֶנט on the periodicתְקוּפָתִי tableשולחן,
114
255000
2000
או כל יסוד מהטבלה המחזורית,
04:32
and find its correspondingתוֹאֵם DNAדנ"א sequenceסדר פעולות,
115
257000
3000
ותמצאו את רצף הDNA המתאים שלו,
04:35
then codeקוד it for a correspondingתוֹאֵם proteinחֶלְבּוֹן sequenceסדר פעולות
116
260000
2000
ואז לקודד אותו לרצף חלבונים מתאים
04:37
to buildלִבנוֹת a structureמִבְנֶה, but not buildלִבנוֹת an abaloneאָבָּלוֹנֶה shellצדף --
117
262000
3000
כדי לבנות מבנה, אבל לא לבנות קונכיית אבלוני --
04:40
buildלִבנוֹת something that, throughדרך natureטֶבַע,
118
265000
2000
לבנות משהו אחר, באמצעות הטבע,
04:42
it has never had the opportunityהִזדַמְנוּת to work with yetעדיין.
119
267000
3000
שלא היתה לו הזדמנות לעבוד איתו עדיין.
04:45
And so here'sהנה the periodicתְקוּפָתִי tableשולחן.
120
270000
2000
אז הנה הטבלה המחזורית.
04:47
And I absolutelyבהחלט love the periodicתְקוּפָתִי tableשולחן.
121
272000
2000
ואני ממש אוהבת את הטבלה המחזורית.
04:49
Everyכֹּל yearשָׁנָה for the incomingנִכנָס freshmanתלמידי שנה classמעמד at MITMIT,
122
274000
3000
כל שנה לכיתת הסטודנטים החדשים בMIT,
04:52
I have a periodicתְקוּפָתִי tableשולחן madeעָשׂוּי that saysאומר,
123
277000
2000
אני עושה טבלה מחזורית שאומרת,
04:54
"Welcomeברוך הבא to MITMIT. Now you're in your elementאֵלֵמֶנט."
124
279000
3000
"ברוכים הבאים לMIT. עכשיו אתם ביסוד שלכם."
04:57
And you flipלְהַעִיף it over, and it's the aminoאמינו acidsחומצות
125
282000
3000
וכשהופכים אותה, אלה חומצות האמינו
05:00
with the PHPH at whichאיזה they have differentשונה chargesחיובים.
126
285000
2000
עם רמות החומציות בהן יש להן מטענים שונים.
05:02
And so I give this out to thousandsאלפים of people.
127
287000
3000
ואני מחלקת את אלה לאלפי אנשים.
05:05
And I know it saysאומר MITMIT, and this is Caltechקאלטק,
128
290000
2000
ואני יודעת שכתוב MIT, ופה זה קלטק,
05:07
but I have a coupleזוּג extraתוֹסֶפֶת if people want it.
129
292000
2000
אבל יש לי כמה מיותרות אם מישהו רוצה אותן.
05:09
And I was really fortunateבַּר מַזָל
130
294000
2000
והיה לי הרבה מזל
05:11
to have Presidentנָשִׂיא Obamaאובמה visitלְבַקֵר my labמַעבָּדָה this yearשָׁנָה
131
296000
2000
שהנשיא אובמה ביקר במעבדה שלי השנה
05:13
on his visitלְבַקֵר to MITMIT,
132
298000
2000
בביקור שלו בMIT,
05:15
and I really wanted to give him a periodicתְקוּפָתִי tableשולחן.
133
300000
2000
וממש רציתי לתת לו טבלה מחזורית.
05:17
So I stayedנשאר up at night, and I talkedדיבר to my husbandבַּעַל,
134
302000
2000
אז נשארתי ערה בלילה, ודיברתי עם בעלי,
05:19
"How do I give Presidentנָשִׂיא Obamaאובמה a periodicתְקוּפָתִי tableשולחן?
135
304000
3000
"איך אני יכולה לתת לנשיא אובמה טבלה מחזורית?
05:22
What if he saysאומר, 'Oh"הו, I alreadyכְּבָר have one,'
136
307000
2000
מה אם הוא יגיד, 'או, כבר יש לי אחת.'
05:24
or, 'I've"גם אני alreadyכְּבָר memorizedפה it'זה'?" (Laughterצחוק)
137
309000
2000
או, 'כבר למדתי אותה בעל פה'?"
05:26
And so he cameבא to visitלְבַקֵר my labמַעבָּדָה
138
311000
2000
אז הוא בא וביקר במעבדה שלי
05:28
and lookedהביט around -- it was a great visitלְבַקֵר.
139
313000
2000
והסתכל מסביב -- זה היה ביקור נפלא.
05:30
And then afterwardאחר כך, I said,
140
315000
2000
ואחרי זה, אמרתי,
05:32
"Sirאֲדוֹנִי, I want to give you the periodicתְקוּפָתִי tableשולחן
141
317000
2000
"אדוני, אני רוצה לתת לך את הטבלה המחזורית
05:34
in caseמקרה you're ever in a bindלִקְשׁוֹר and need to calculateלחשב molecularמולקולרי weightמִשׁקָל."
142
319000
4000
למקרה ותהיה בבעיה ותצטרך לחשב משקל מולקולרי."
05:38
And I thought molecularמולקולרי weightמִשׁקָל soundedנשמע much lessפָּחוּת nerdyחנון
143
323000
2000
וחשבתי שמשקל מולקולרי נשפע הרבה פחות חנוני
05:40
than molarטוֹחֶנֶת massמסה.
144
325000
2000
ממסה מולרית.
05:42
And so he lookedהביט at it,
145
327000
2000
אז הוא הסתכל עליה,
05:44
and he said,
146
329000
2000
ואמר,
05:46
"Thank you. I'll look at it periodicallyמעת לעת."
147
331000
2000
"תודה רבה. אני אסתכל עליה במחזוריות."
05:48
(Laughterצחוק)
148
333000
2000
(צחוק)
05:50
(Applauseתְשׁוּאוֹת)
149
335000
4000
(מחיאות כפיים)
05:54
And laterיותר מאוחר in a lectureהַרצָאָה that he gaveנתן on cleanלְנַקוֹת energyאֵנֶרְגִיָה,
150
339000
3000
ומאוחר יותר בהרצאה שהוא נתן על אנרגיה נקיה,
05:57
he pulledמשך it out and said,
151
342000
2000
הוא שלף אותה החוצה ואמר,
05:59
"And people at MITMIT, they give out periodicתְקוּפָתִי tablesטבלאות."
152
344000
2000
"ואנשים בMIT, הם מחלקים טבלאות מחזוריות."
06:01
So basicallyבעיקרון what I didn't tell you
153
346000
3000
אז בעיקרון מה שלא אמרתי לכם
06:04
is that about 500 millionמִילִיוֹן yearsשנים agoלִפנֵי, organismsאורגניזמים starterמַתנֵעַ makingהֲכָנָה materialsחומרים,
154
349000
3000
זה שבערך לפני 500 מיליון שנה, אורגניזמים התחילו ליצור חומרים,
06:07
but it tookלקח them about 50 millionמִילִיוֹן yearsשנים to get good at it.
155
352000
2000
אבל זה לקח להם 50 מיליון שנה להשתפר בזה.
06:09
It tookלקח them about 50 millionמִילִיוֹן yearsשנים
156
354000
2000
זה לקח להם 50 מיליון שנה
06:11
to learnלִלמוֹד how to perfectמושלם how to make that abaloneאָבָּלוֹנֶה shellצדף.
157
356000
2000
ללמוד איך לשכלל את התהליך איך לייצר את קונכית האבלוני.
06:13
And that's a hardקָשֶׁה sellמכירה to a graduateבוגר studentתלמיד. (Laughterצחוק)
158
358000
2000
ווקשה למכור את זה לדוקטורנט.
06:15
"I have this great projectפּרוֹיֶקט -- 50 millionמִילִיוֹן yearsשנים."
159
360000
3000
"יש לי פרוייקט מעולה -- 50 מיליון שנה."
06:18
And so we had to developלְפַתֵחַ a way
160
363000
2000
אז היינו צריכים לפתח שיטה
06:20
of tryingמנסה to do this more rapidlyמַהֵר.
161
365000
2000
לנסות לעשות את זה מהר יותר.
06:22
And so we use a virusוִירוּס that's a non-toxicלא רעיל virusוִירוּס
162
367000
2000
אז אנחנו משתמשים בוירוס שהוא לא רעיל
06:24
calledשקוראים לו M13 bacteriophageחיידקים
163
369000
2000
שנקרא M13 בקטריופאג'
06:26
that's jobעבודה is to infectלְהַדבִּיק bacteriaבַּקטֶרִיָה.
164
371000
2000
שהעבודה שלו היא להדביק בקטריה.
06:28
Well it has a simpleפָּשׁוּט DNAדנ"א structureמִבְנֶה
165
373000
2000
יש לו מבנה DNA פשוט
06:30
that you can go in and cutגזירה and pasteלְהַדבִּיק
166
375000
2000
שאתם יכולים לקחת ולחתוך ולהדביק
06:32
additionalנוֹסָף DNAדנ"א sequencesרצפים into it.
167
377000
2000
רצפי DNA נוספים לתוכו.
06:34
And by doing that, it allowsמאפשרים the virusוִירוּס
168
379000
2000
וכשעושים זאת, זה מאפשר לוירוס
06:36
to expressאֶקְסְפּרֶס randomאַקרַאִי proteinחֶלְבּוֹן sequencesרצפים.
169
381000
3000
ליצר רצפי חלבונים אקראיים.
06:39
And this is prettyיפה easyקַל biotechnologyביוטכנולוגיה.
170
384000
2000
וזו ביוטכנולוגיה פשוטה למדי.
06:41
And you could basicallyבעיקרון do this a billionמיליארד timesפִּי.
171
386000
2000
ובעקרון הייתם יכולים לעשות את זה מיליארד פעמים.
06:43
And so you can go in and have a billionמיליארד differentשונה virusesוירוסים
172
388000
2000
ואז היו לכם מיליארדי וירוסים שונים
06:45
that are all geneticallyמבחינה גנטית identicalזֵהֶה,
173
390000
2000
שכולם זהים גנטית,
06:47
but they differלִהיוֹת שׁוֹנֶה from eachכל אחד other basedמבוסס on theirשֶׁלָהֶם tipsטיפים,
174
392000
2000
אבל הם שונים אחד מהשני לפי הקצוות שלהם,
06:49
on one sequenceסדר פעולות
175
394000
2000
ברצף אחד
06:51
that codesקודים for one proteinחֶלְבּוֹן.
176
396000
2000
שמקודד לחלבון אחד.
06:53
Now if you take all billionמיליארד virusesוירוסים,
177
398000
2000
עכשיו אם תקחו את כל מיליארדי הוירוסים האלה,
06:55
and you can put them in one dropיְרִידָה of liquidנוזל,
178
400000
2000
ותוכלו לשים אותם בטיפת נוזל אחת,
06:57
you can forceכּוֹחַ them to interactאינטראקציה with anything you want on the periodicתְקוּפָתִי tableשולחן.
179
402000
3000
תוכלו להכריח אותם לעבוד עם כל יסוד שתרצו בטבלה המחזורית.
07:00
And throughדרך a processתהליך of selectionבְּחִירָה evolutionאבולוציה,
180
405000
2000
ודרך תהליך של ברירה אבולוציונית,
07:02
you can pullמְשׁוֹך one out of a billionמיליארד that does something that you'dהיית רוצה like it to do,
181
407000
3000
תוכלו לשלוף אחד מתוך המיליארד שעושה משהו שאתם רוצים שיעשה,
07:05
like growלגדול a batteryסוֹלְלָה or growלגדול a solarסוֹלָרִי cellתָא.
182
410000
2000
כמו לגדל סוללה או לגדל תא סולרי.
07:07
So basicallyבעיקרון, virusesוירוסים can't replicateלשכפל themselvesעצמם; they need a hostמארח.
183
412000
3000
אז בעיקרון, וירוסים לא יכולים לשכפל את עצמם, הם צריכים מארח.
07:10
Onceפַּעַם you find that one out of a billionמיליארד,
184
415000
2000
ברגע שאתם מוצאים את האחד מהמיליארד,
07:12
you infectלְהַדבִּיק it into a bacteriaבַּקטֶרִיָה,
185
417000
2000
אתם מדביקים בקטריה איתו,
07:14
and you make millionsמיליונים and billionsמיליארדים of copiesעותקים
186
419000
2000
ויוצרים מיליונים ומיליארדים של עותקים
07:16
of that particularמיוחד sequenceסדר פעולות.
187
421000
2000
של הרצף הספציפי הזה.
07:18
And so the other thing that's beautifulיפה about biologyביולוגיה
188
423000
2000
ואז הדבר הנוסף שנפלא בביולוגיה
07:20
is that biologyביולוגיה givesנותן you really exquisiteמְעוּדָן structuresמבנים
189
425000
2000
זה שביולוגיה נותנת לנו מבנים מעודנים
07:22
with niceנֶחְמָד linkקישור scalesמאזניים.
190
427000
2000
עם קשקשי קישור יפים.
07:24
And these virusesוירוסים are long and skinnyרזה,
191
429000
2000
והוירוסים האלה הם ארוכים ודקים,
07:26
and we can get them to expressאֶקְסְפּרֶס the abilityיְכוֹלֶת
192
431000
2000
ואנחנו יכולים לגרום להם להביע את היכולת
07:28
to growלגדול something like semiconductorsמוליכים למחצה
193
433000
2000
לגדל משהו כמו מוליכים למחצה
07:30
or materialsחומרים for batteriesסוללות.
194
435000
2000
או חומרים לסוללות.
07:32
Now this is a high-poweredרב עוצמה batteryסוֹלְלָה that we grewגדל in my labמַעבָּדָה.
195
437000
3000
עכשיו זו סוללה חזקה שגדלנו במעבדה.
07:35
We engineeredמהונדסים a virusוִירוּס to pickלִבחוֹר up carbonפַּחמָן nanotubesצינורות.
196
440000
3000
הינדסנו וירוס לאסוף ננו-צינוריות מפחמן.
07:38
So one partחֵלֶק of the virusוִירוּס grabsתופס a carbonפַּחמָן nanotubeננוטובה.
197
443000
2000
אז חלק אחד מהוירוס אוסף ננו-צינוריות מפחמן.
07:40
The other partחֵלֶק of the virusוִירוּס has a sequenceסדר פעולות
198
445000
2000
לחלק האחר של הוירוס יש רצף
07:42
that can growלגדול an electrodeאֶלֶקטרוֹדָה materialחוֹמֶר for a batteryסוֹלְלָה.
199
447000
3000
שיכול לגדל חומרי אלקטרודה לסוללה.
07:45
And then it wiresחוטים itselfעצמה to the currentנוֹכְחִי collectorאַסְפָן.
200
450000
3000
ואז הוא מחווט את עצמו לבקר הזרם.
07:48
And so throughדרך a processתהליך of selectionבְּחִירָה evolutionאבולוציה,
201
453000
2000
אז דרך תהליך של ברירה אבולוציונית,
07:50
we wentהלך from beingלהיות ableיכול to have a virusוִירוּס that madeעָשׂוּי a crummyחֲסַר טַעַם batteryסוֹלְלָה
202
455000
3000
עברנו מוירוס שיצר סוללה עלובה
07:53
to a virusוִירוּס that madeעָשׂוּי a good batteryסוֹלְלָה
203
458000
2000
לוירוס שמייצר סוללה טובה
07:55
to a virusוִירוּס that madeעָשׂוּי a record-breakingשבירת שיא, high-poweredרב עוצמה batteryסוֹלְלָה
204
460000
3000
לוירוס שמייצר סוללה שוברת שיאים עם כוח גדול
07:58
that's all madeעָשׂוּי at roomחֶדֶר temperatureטֶמפֶּרָטוּרָה, basicallyבעיקרון at the benchסַפְסָל topחלק עליון.
205
463000
3000
וכל זה נעשה בטמפרטורת החדר, בעקרון על שולחן העבודה.
08:01
And that batteryסוֹלְלָה wentהלך to the Whiteלבן Houseבַּיִת for a pressללחוץ conferenceוְעִידָה.
206
466000
3000
והסוללה הזו נסעה לבית הלבן למסיבת עיתונאים.
08:04
I broughtהביא it here.
207
469000
2000
הבאתי אותה לפה.
08:06
You can see it in this caseמקרה -- that's lightingתְאוּרָה this LED.
208
471000
3000
אתם יכולים לראות אותה במארז הזה -- היא מפעילה את הLED הזה.
08:09
Now if we could scaleסוּלָם this,
209
474000
2000
עכשיו אם נוכל להגדיל אותה,
08:11
you could actuallyלמעשה use it
210
476000
2000
תוכלו להשתמש בה בעצם
08:13
to runלָרוּץ your Priusפריוס,
211
478000
2000
להניע את הפריוס (טויוטה) שלכם.
08:15
whichאיזה is my dreamחולם -- to be ableיכול to driveנהיגה a virus-poweredוירוס מופעל carאוטו.
212
480000
3000
שזה החלום שלי -- לנהוג במכונית מונעת וירוסים.
08:19
But it's basicallyבעיקרון --
213
484000
2000
אבל זה בעיקרון --
08:21
you can pullמְשׁוֹך one out of a billionמיליארד.
214
486000
3000
אתם יכולים להוציא אחת ממיליארד.
08:24
You can make lots of amplificationsהגברה to it.
215
489000
2000
אתם יכולים לעשות לה הרבה תיגבורים.
08:26
Basicallyבעיקרון, you make an amplificationהַגבָּרָה in the labמַעבָּדָה,
216
491000
2000
בעיקרון, אתם יכולים לעשות את התיגבורים במעבדה.
08:28
and then you get it to self-assembleעצמית להרכיב
217
493000
2000
ואז אתם גורמים להם להרכיב את עצמם עצמאית
08:30
into a structureמִבְנֶה like a batteryסוֹלְלָה.
218
495000
2000
למבנה כמו סוללה.
08:32
We're ableיכול to do this alsoגַם with catalysisקָטָלִיזָה.
219
497000
2000
אנחנו מסוגלים לעשות את זה גם עם מאיצים.
08:34
This is the exampleדוגמא
220
499000
2000
זו דוגמה
08:36
of photocatalyticפוטוקליטית splittingפְּצִיחָה of waterמַיִם.
221
501000
2000
להפרדת מים עם פוטו-מאיץ.
08:38
And what we'veיש לנו been ableיכול to do
222
503000
2000
ומה שהיינו מסוגלים לעשות
08:40
is engineerמהנדס a virusוִירוּס to basicallyבעיקרון take dye-absorbingקליטת צבע moleculesמולקולות
223
505000
3000
הוא להנדס וירוס בעיקרון לקחת מולקולות סופגות צבע
08:43
and lineקַו them up on the surfaceמשטח of the virusוִירוּס
224
508000
2000
ולסדר אותן על פני הוירוס
08:45
so it actsמעשי as an antennaאַנטֶנָה,
225
510000
2000
כך שהוא יכול לשמש כאנטנה,
08:47
and you get an energyאֵנֶרְגִיָה transferלְהַעֲבִיר acrossלְרוֹחָב the virusוִירוּס.
226
512000
2000
ואתם מקבלים העברת אנרגיה על פני הוירוס.
08:49
And then we give it a secondשְׁנִיָה geneגֵן
227
514000
2000
ואז אנחנו נותנים לו גן נוסף
08:51
to growלגדול an inorganicדוֹמֵם materialחוֹמֶר
228
516000
2000
לגדל חומר לא אורגני
08:53
that can be used to splitלְפַצֵל waterמַיִם
229
518000
2000
שיכול לשמש להפרדת מים
08:55
into oxygenחַמצָן and hydrogenמֵימָן
230
520000
2000
לחמצן ומימן,
08:57
that can be used for cleanלְנַקוֹת fuelsדלקים.
231
522000
2000
שאפשר להשתמש בו ליצור דלקים נקיים.
08:59
And I broughtהביא an exampleדוגמא with me of that todayהיום.
232
524000
2000
והבאתי איתו דוגמה היום.
09:01
My studentsסטודנטים promisedמוּבטָח me it would work.
233
526000
2000
הסטודנטים שלי הבטיחו לי שזה יעבוד.
09:03
These are virus-assembledוירוס הרכבה nanowiresננו.
234
528000
2000
אלו ננוחוטים מורכבים מוירוסים.
09:05
When you shineזוהר lightאוֹר on them, you can see them bubblingפִּכפּוּך.
235
530000
3000
כשמאירים אור עליהם, אתם יכולים לראות אותם מבעבעים.
09:08
In this caseמקרה, you're seeingרְאִיָה oxygenחַמצָן bubblesבועות come out.
236
533000
3000
במקרה הזה, אתם רואים בועות חמצן יוצאות החוצה.
09:12
And basicallyבעיקרון, by controllingשליטה the genesגנים,
237
537000
3000
ובעיקרון על ידי שליטה בגנים,
09:15
you can controlלִשְׁלוֹט multipleמְרוּבֶּה materialsחומרים to improveלְשַׁפֵּר your deviceהתקן performanceביצועים.
238
540000
3000
אתם יכולים לשלוט במגוון חומרים כדי לשפר את ביצועי המכשיר.
09:18
The last exampleדוגמא are solarסוֹלָרִי cellsתאים.
239
543000
2000
הדוגמה האחרונה היא תאים סולאריים.
09:20
You can alsoגַם do this with solarסוֹלָרִי cellsתאים.
240
545000
2000
אתם יכולים לעשות את זה גם עם תאים סולאריים.
09:22
We'veללא שם: יש לנו been ableיכול to engineerמהנדס virusesוירוסים
241
547000
2000
הצלחנו להנדס וירוסים
09:24
to pickלִבחוֹר up carbonפַּחמָן nanotubesצינורות
242
549000
2000
להרים ננו-צינוריות פחמן
09:26
and then growלגדול titaniumטִיטָן dioxideדוּ תַחמוֹצֶת around them --
243
551000
4000
ואז לגדל תחמוצת טיטניום מסביבן --
09:30
and use as a way of gettingמקבל electronsאלקטרונים throughדרך the deviceהתקן.
244
555000
4000
ולהשתמש בזה כדי להעביר אלקטרונים דרך המכשיר.
09:34
And what we'veיש לנו foundמצאתי is throughדרך geneticגֵנֵטִי engineeringהַנדָסָה,
245
559000
2000
ומה שמצאנו הוא, שדרך הנדסה גנטית,
09:36
we can actuallyלמעשה increaseלהגביר
246
561000
2000
אנחנו בעצם יכולים להגביר
09:38
the efficienciesיעילות of these solarסוֹלָרִי cellsתאים
247
563000
3000
את הנצילות של התאים הסולאריים האלה
09:41
to recordתקליט numbersמספרים
248
566000
2000
למספרים שוברי שיאים
09:43
for these typesסוגים of dye-sensitizedצבע רגיש systemsמערכות.
249
568000
3000
לסוג זה של מערכות סינטוז-דיו.
09:46
And I broughtהביא one of those as well
250
571000
2000
והבאתי גם אחד מאלה
09:48
that you can playלְשַׂחֵק around with outsideבחוץ afterwardאחר כך.
251
573000
3000
שאתם יכולים לשחק איתו בחוץ אחר כך.
09:51
So this is a virus-basedמבוסס וירוסים solarסוֹלָרִי cellתָא.
252
576000
2000
אז זה תא סולארי מבוסס וירוסים.
09:53
Throughדרך evolutionאבולוציה and selectionבְּחִירָה,
253
578000
2000
דרך אבולוציה וברירה,
09:55
we tookלקח it from an eightשמונה percentאָחוּז efficiencyיְעִילוּת solarסוֹלָרִי cellתָא
254
580000
3000
הבאנו את התא הסולארי מנצילות של שמונה אחוזים
09:58
to an 11 percentאָחוּז efficiencyיְעִילוּת solarסוֹלָרִי cellתָא.
255
583000
3000
לנצילות של 11 אחוזים.
10:01
So I hopeלְקַווֹת that I've convincedמְשׁוּכנָע you
256
586000
2000
אז אני מקווה ששכנעתי אתכם
10:03
that there's a lot of great, interestingמעניין things to be learnedמְלוּמָד
257
588000
3000
שיש הרבה דברים מעניינים וגדולים ללמוד
10:06
about how natureטֶבַע makesעושה materialsחומרים --
258
591000
2000
על איך הטבע יוצר חומרים --
10:08
and takingלְקִיחָה it the nextהַבָּא stepשלב
259
593000
2000
ולקחת את זה לשלב הבא
10:10
to see if you can forceכּוֹחַ,
260
595000
2000
כדי לראות אם אפשר להכריח,
10:12
or whetherהאם you can take advantageיתרון of how natureטֶבַע makesעושה materialsחומרים,
261
597000
2000
או לנצל את הצורה בה הטבע יוצר חומרים,
10:14
to make things that natureטֶבַע hasn'tלא yetעדיין dreamedחלמתי of makingהֲכָנָה.
262
599000
3000
כדי ליצור דברים שהטבע עדיין לא חלם עליהם.
10:17
Thank you.
263
602000
2000
תודה רבה.
Translated by Ido Dekkers
Reviewed by Sigal Tifferet

▲Back to top

ABOUT THE SPEAKER
Angela Belcher - Biological engineer
Angela Belcher looks to nature for inspiration on how to engineer viruses to create extraordinary new materials.

Why you should listen

With a bachelors in Creative Studies and a Ph.D. in Inorganic Chemistry, Angela Belcher has made a career out of finding surprising and innovative solutions to energy problems.

As head of the Biomolecular Materials Group at MIT, Belcher brings together the fields of materials chemistry, electrical engineering and molecular biology to engineer viruses that can create batteries and clean energy sources. A MacArthur Fellow, she also founded Cambrios Technologies, a Cambridge-based startup focused on applying her work with natural biological systems to the manufacture and assembly of electronic, magnetic and other commercially important materials. TIME magazine named her a climate-change hero in 2007.

Watch an animation of Angela Belcher's life story >>

More profile about the speaker
Angela Belcher | Speaker | TED.com