TEDGlobal 2011
Lee Cronin: Making matter come alive
לי כרונין: להפיח חיים בחומר
Filmed:
Readability: 3.8
770,372 views
לפני שחיים התקיימו על כדור-הארץ, היה רק חומר, חומר דומם לא-אורגני. עד כמה זה לא היה סביר שחיים יתעוררו? ו--האם החיים יכלו לעשות שימוש בסוג כימיה אחרת? בעזרת הגדרה אלגנטית של חיים (כל דבר שיכול להתפתח), הכימאי לי כרונין חוקר שאלה זו בניסיון ליצור תא שלם שאינו אורגני תוך שימוש ב"ערכת לוגו" של מולקולות לא-אורגניות -- בלי פחמן -- שתוכלנה להרכיב, לשכפל ולהתחרות.
Lee Cronin - Chemist
A professor of chemistry, nanoscience and chemical complexity, Lee Cronin and his research group investigate how chemistry can revolutionize modern technology and even create life. Full bio
A professor of chemistry, nanoscience and chemical complexity, Lee Cronin and his research group investigate how chemistry can revolutionize modern technology and even create life. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:15
What I'm going to try and do in the next 15 minutes or so
0
0
3000
מה שאני עומד לנסות לעשות ב-15 הדקות הבאות
00:18
is tell you about an idea
1
3000
2000
זה לספר לכם על רעיון
00:20
of how we're going to make matter come alive.
2
5000
3000
בנוגע לכיצד אנו הולכים לגרום לחומר להתעורר לחיים.
00:23
Now this may seem a bit ambitious,
3
8000
2000
זה עשוי להישמע כיומרני למדי,
00:25
but when you look at yourself, you look at your hands,
4
10000
2000
אבל כאשר אנו מסתכלים על עצמנו, מסתכלים על ידינו,
00:27
you realize that you're alive.
5
12000
2000
אנו מגלים שאנו חיים.
00:29
So this is a start.
6
14000
2000
אז זוהי התחלה.
00:31
Now this quest started four billion years ago on planet Earth.
7
16000
3000
מסע זה החל לפני 4 מיליארד שנים על כדור-הארץ.
00:34
There's been four billion years
8
19000
2000
ישנם 4 מיליארד שנים
00:36
of organic, biological life.
9
21000
2000
של חיים אורגניים, ביולוגיים.
00:38
And as an inorganic chemist,
10
23000
2000
וככימאי לא-אורגני,
00:40
my friends and colleagues make this distinction
11
25000
2000
חבריי ועמיתיי עושים הבחנה זו
00:42
between the organic, living world
12
27000
3000
בין העולם האורגני, החי,
00:45
and the inorganic, dead world.
13
30000
2000
לבין העולם הלא-אורגני, הדומם.
00:47
And what I'm going to try and do is plant some ideas
14
32000
3000
ומה שאני עומד לנסות לעשות זה לשתול כמה רעיונות
00:50
about how we can transform inorganic, dead matter
15
35000
4000
על כיצד אנו יכולים להפוך חומר לא-אורגני, חסר-חיים
00:54
into living matter, into inorganic biology.
16
39000
3000
לחומר חי, לביולוגיה לא-אורגנית.
00:57
Before we do that,
17
42000
2000
לפני שנעשה זאת,
00:59
I want to kind of put biology in its place.
18
44000
3000
אני בערך רוצה למקם את ביולוגיה במקומה הנכון.
01:02
And I'm absolutely enthralled by biology.
19
47000
2000
אני לחלוטין מוקסם מביולוגיה.
01:04
I love to do synthetic biology.
20
49000
2000
אני אוהב לעסוק בביולוגיה סינטטית.
01:06
I love things that are alive.
21
51000
2000
אני אוהב דברים שהם חיים.
01:08
I love manipulating the infrastructure of biology.
22
53000
2000
אני אוהב לעשות מניפולציות בתשתית של ביולוגיה.
01:10
But within that infrastructure,
23
55000
2000
אבל במסגרת אותה תשתית,
01:12
we have to remember
24
57000
2000
עלינו לזכור
01:14
that the driving force of biology
25
59000
2000
שהכוח המניע של ביולוגיה
01:16
is really coming from evolution.
26
61000
2000
מגיע בעיקר מאבולוציה.
01:18
And evolution,
27
63000
2000
ואבולוציה,
01:20
although it was established well over 100 years ago by Charles Darwin
28
65000
3000
אף על-פי שהיא נהגתה על-ידי דארווין ואנשים
01:23
and a vast number of other people,
29
68000
2000
רבים אחרים לפני 100 שנה,
01:25
evolution still is a little bit intangible.
30
70000
3000
האבולוציה היא עדיין חידה.
01:28
And when I talk about Darwinian evolution,
31
73000
2000
וכאשר אני מדבר על אבולוציה דארווינית,
01:30
I mean one thing and one thing only,
32
75000
2000
אני מתכוון לדבר אחד ויחיד,
01:32
and that is survival of the fittest.
33
77000
2000
והוא הברירה הטבעית (הישרדות החזק).
01:34
And so forget about evolution
34
79000
2000
ולכן יש לשכוח מהאבולוציה
01:36
in a kind of metaphysical way.
35
81000
2000
בתור מין דרך מטפיזית.
01:38
Think about evolution
36
83000
2000
יש לחשוב על אבולוציה בתור
01:40
in terms of offspring competing,
37
85000
2000
תחרות בין צאצאים,
01:42
and some winning.
38
87000
2000
שבה חלק מנצחים.
01:44
So bearing that in mind,
39
89000
2000
אז בעודני מודע לכל זה,
01:46
as a chemist, I wanted to ask myself
40
91000
2000
בתור כימאי, שאלתי את עצמי שאלה
01:48
the question frustrated by biology:
41
93000
2000
שהביולוגיה התחמקה ממנה:
01:50
What is the minimal unit of matter
42
95000
3000
מהי כמות החומר המינימלית
01:53
that can undergo Darwinian evolution?
43
98000
3000
שיכולה לעבור אבולוציה דארווינית?
01:56
And this seems quite a profound question.
44
101000
2000
וזו נראית כשאלה מעמיקה.
01:58
And as a chemist,
45
103000
2000
וככימאים, אנו לא נתקלים
02:00
we're not used to profound questions every day.
46
105000
2000
כל יום בשאלות מעמיקות.
02:02
So when I thought about it,
47
107000
2000
לכן כאשר חשבתי על זה,
02:04
then suddenly I realized
48
109000
2000
גיליתי לפתע
02:06
that biology gave us the answer.
49
111000
2000
שהביולוגיה נותנת לנו את התשובה.
02:08
And in fact, the smallest unit of matter
50
113000
2000
ולמעשה, כמות החומר הקטנה ביותר
02:10
that can evolve independently
51
115000
2000
היכולה להתפתח עצמאית
02:12
is, in fact, a single cell --
52
117000
2000
הינה, בעצם, תא יחיד --
02:14
a bacteria.
53
119000
2000
בקטריה.
02:16
So this raises three really important questions:
54
121000
3000
וזה מעלה שלוש שאלות מאוד חשובות:
02:19
What is life?
55
124000
2000
מה זה חיים?
02:21
Is biology special?
56
126000
2000
האם ביולוגיה ייחודית?
02:23
Biologists seem to think so.
57
128000
2000
מסתבר שביולוגים חושבים שכן.
02:25
Is matter evolvable?
58
130000
2000
האם חומר יכול להתפתח?
02:27
Now if we answer those questions in reverse order,
59
132000
3000
אם משיבים על השאלות הנ"ל בסדר הפוך,
02:30
the third question -- is matter evolvable? --
60
135000
2000
השאלה השלישית -- האם חומר יכול להתפתח? --
02:32
if we can answer that,
61
137000
2000
אם נוכל להשיב עליה,
02:34
then we're going to know how special biology is,
62
139000
2000
אז נוכל לדעת עד כמה הביולוגיה היא ייחודית,
02:36
and maybe, just maybe,
63
141000
2000
ואולי, רק אולי,
02:38
we'll have some idea of what life really is.
64
143000
3000
יהיה לנו מושג מסויים מה הם החיים באמת.
02:41
So here's some inorganic life.
65
146000
2000
אז הנה מעט חיים לא-אורגניים.
02:43
This is a dead crystal,
66
148000
2000
זהו גביש חסר-חיים,
02:45
and I'm going to do something to it,
67
150000
2000
ואני הולך לבצע עליו משהו
02:47
and it's going to become alive.
68
152000
2000
והוא יהפוך לדבר חי.
02:49
And you can see,
69
154000
2000
אתם יכולים לראות
02:51
it's kind of pollinating, germinating, growing.
70
156000
3000
שזו מין האבקה, נביטה וגדילה.
02:54
This is an inorganic tube.
71
159000
2000
זוהי צינורית לא-אורגנית.
02:56
And all these crystals here under the microscope
72
161000
2000
וכל הגבישים הללו תחת מיקרוסקופ
02:58
were dead a few minutes ago, and they look alive.
73
163000
2000
היו חסרי-חיים רק לפני דקות וכעת הם נראים כחיים.
03:00
Of course, they're not alive.
74
165000
2000
ברור שהם לא חיים.
03:02
It's a chemistry experiment where I've made a crystal garden.
75
167000
3000
זהו ניסוי כימי שבו יצרתי גן של קריסטלים.
03:05
But when I saw this, I was really fascinated,
76
170000
3000
אבל כאשר ראיתי את זה, הייתי מוקסם,
03:08
because it seemed lifelike.
77
173000
2000
מכיוון שזה נראה כאילו הוא חי.
03:10
And as I pause for a few seconds, have a look at the screen.
78
175000
3000
תסתכלו על המסך.
03:15
You can see there's architecture growing, filling the void.
79
180000
3000
ניתן לראות שם מבנה שצומח, ממלא את החלל.
03:18
And this is dead.
80
183000
2000
וזה חסר-חיים.
03:20
So I was positive that,
81
185000
2000
לכן הייתי בטוח
03:22
if somehow we can make things mimic life,
82
187000
2000
שאם אנו יכולים לגרום למשהו לחקות חיים,
03:24
let's go one step further.
83
189000
2000
אז נלך עוד צעד אחד קדימה.
03:26
Let's see if we can actually make life.
84
191000
2000
נבדוק אם אנו ממש יכולים ליצור חיים.
03:28
But there's a problem,
85
193000
2000
אבל ישנה בעיה,
03:30
because up until maybe a decade ago,
86
195000
2000
מכיוון שעד לפני עשור בערך,
03:32
we were told that life was impossible
87
197000
2000
סיפרו לנו שחיים הם בלתי אפשריים
03:34
and that we were the most incredible miracle in the universe.
88
199000
3000
ושאנחנו הוא הפלא הכי מדהים ביקום.
03:37
In fact, we were the only people
89
202000
2000
שבעצם אנחנו בני-האנוש
03:39
in the universe.
90
204000
2000
היחידים ביקום.
03:41
Now, that's a bit boring.
91
206000
2000
זה קצת משעמם.
03:43
So as a chemist,
92
208000
2000
לכן בתור כימאי,
03:45
I wanted to say, "Hang on. What is going on here?
93
210000
2000
רציתי לומר, "רק רגע. מה קורה פה?
03:47
Is life that improbable?"
94
212000
2000
האם החיים עד כדי כך בלתי סבירים?"
03:49
And this is really the question.
95
214000
3000
וזו השאלה האמיתית.
03:52
I think that perhaps the emergence of the first cells
96
217000
3000
אני חושב שאולי הופעת התאים הראשונים
03:55
was as probable as the emergence of the stars.
97
220000
3000
היתה סבירה כמו הופעת הכוכבים.
03:58
And in fact, let's take that one step further.
98
223000
3000
בעצם, ניקח עוד צעד קדימה.
04:01
Let's say
99
226000
2000
הבה נאמר
04:03
that if the physics of fusion
100
228000
2000
שאם פיזיקת ההיתוך (הגרעיני)
04:05
is encoded into the universe,
101
230000
2000
מקודדת ביקום,
04:07
maybe the physics of life is as well.
102
232000
2000
אולי גם פיזיקת החיים מקודדת.
04:09
And so the problem with chemists --
103
234000
2000
ולכן הבעיה עם כימאים --
04:11
and this is a massive advantage as well --
104
236000
2000
וזה גם יתרון מאוד גדול --
04:13
is we like to focus on our elements.
105
238000
2000
שאנו אוהבים להתמקד ביסודות שלנו.
04:15
In biology, carbon takes center stage.
106
240000
3000
בביולוגיה, פחמן נמצא במוקד העניין.
04:18
And in a universe where carbon exists
107
243000
2000
וביקום שבו קיים פחמן
04:20
and organic biology,
108
245000
2000
וביולוגיה אורגנית,
04:22
then we have all this wonderful diversity of life.
109
247000
3000
יש לנו את המגוון המופלא של חיים.
04:25
In fact, we have such amazing lifeforms that we can manipulate.
110
250000
4000
למעשה, יש לנו צורות חיים כה מדהימות שאנו יכולים לעשות מניפולציות.
04:29
We're awfully careful in the lab
111
254000
2000
אנו מאוד נזהרים במעבדה
04:31
to try and avoid various biohazards.
112
256000
2000
כדי לנסות ולמנוע סכנות ביולוגיות.
04:33
Well what about matter?
113
258000
2000
אבל מה בקשר לחומר?
04:35
If we can make matter alive, would we have a matterhazard?
114
260000
3000
אם נוכל להפיח חיים בחומר, האם תהיה לנו סכנת חומר?
04:38
So think, this is a serious question.
115
263000
2000
זו שאלה מאוד רצינית.
04:40
If your pen could replicate,
116
265000
3000
אם העט שלכם היה יכול לשכפל את עצמו,
04:43
that would be a bit of a problem.
117
268000
2000
זו היתה בעיה.
04:45
So we have to think differently
118
270000
2000
לכן עלינו לחשוב קצת שונה
04:47
if we're going to make stuff come alive.
119
272000
2000
אם אנו רוצים להפוך חומר לחי.
04:49
And we also have to be aware of the issues.
120
274000
2000
עלינו להיות מודעים לסוגיות השונות.
04:51
But before we can make life,
121
276000
2000
אבל לפני שנוכל ליצור חיים,
04:53
let's think for a second
122
278000
2000
הבה נחשוב רגע
04:55
what life really is characterized by.
123
280000
2000
במה מתאפיינים חיים.
04:57
And forgive the complicated diagram.
124
282000
2000
סליחה על התרשים המסובך.
04:59
This is just a collection of pathways in the cell.
125
284000
3000
זה רק אוסף של מסלולים בתוך התא.
05:02
And the cell is obviously for us
126
287000
2000
וברור שהתא בשבילנו
05:04
a fascinating thing.
127
289000
2000
הוא דבר מרתק.
05:06
Synthetic biologists are manipulating it.
128
291000
3000
חוקרי ביולוגיה סינטטית עושים בו שינויים.
05:09
Chemists are trying to study the molecules to look at disease.
129
294000
3000
כימאים מנסים לחקור את המולקולות כדי להבין מחלות.
05:12
And you have all these pathways going on at the same time.
130
297000
2000
ובאותו זמן יש את כל המסלולים הפועלים.
05:14
You have regulation;
131
299000
2000
יש שליטה;
05:16
information is transcribed;
132
301000
2000
מידע מועתק;
05:18
catalysts are made; stuff is happening.
133
303000
2000
נוצרים קטליזטורים; דברים קורים.
05:20
But what does a cell do?
134
305000
2000
אבל מה התא עושה?
05:22
Well it divides, it competes,
135
307000
2000
הוא מתחלק, הוא מתחרה,
05:24
it survives.
136
309000
2000
הוא שורד.
05:26
And I think that is where we have to start
137
311000
2000
ואני סבור שזה המקום בו עלינו
05:28
in terms of thinking about
138
313000
2000
להתחיל לחשוב על
05:30
building from our ideas in life.
139
315000
2000
לבנות חיים מתוך רעיונותינו.
05:32
But what else is life characterized by?
140
317000
2000
אבל מה עוד מאפיין חיים?
05:34
Well, I like think of it
141
319000
2000
ובכן, אני אוהב לחשוב על זה
05:36
as a flame in a bottle.
142
321000
2000
בתור להבה בבקבוק.
05:38
And so what we have here
143
323000
2000
כך שמה שיש לנו כאן
05:40
is a description of single cells
144
325000
2000
זה תיאור של תאים בודדים
05:42
replicating, metabolizing,
145
327000
2000
המשתכפלים, מחליפים חומרים,
05:44
burning through chemistries.
146
329000
2000
שורפים באמצעות תהליכים כימיים.
05:46
And so we have to understand
147
331000
2000
לכן עלינו להבין שאם אנו הולכים
05:48
that if we're going to make artificial life or understand the origin of life,
148
333000
3000
ליצור חיים מלאכותיים או להבין את מקור החיים,
05:51
we need to power it somehow.
149
336000
2000
עלינו לספק להם אנרגיה איכשהו.
05:53
So before we can really start to make life,
150
338000
3000
לכן לפני שנוכל באמת להתחיל ליצור חיים,
05:56
we have to really think about where it came from.
151
341000
2000
עלינו לחשוב ברצינות על כיצד הם נוצרו.
05:58
And Darwin himself mused in a letter to a colleague
152
343000
2000
דארווין עצמו השתעשע במכתב שכתב לעמיתו
06:00
that he thought that life probably emerged
153
345000
2000
שהוא חשב שחיים הופיעו כנראה
06:02
in some warm little pond somewhere --
154
347000
3000
באיזה אגם חמים איפה שהוא --
06:05
maybe not in Scotland, maybe in Africa,
155
350000
2000
אולי לא בסקוטלנד, אולי באפריקה,
06:07
maybe somewhere else.
156
352000
2000
אולי במקום אחר.
06:09
But the real honest answer is, we just don't know,
157
354000
3000
אבל התשובה הכנה והאמיתית היא שאנו פשוט לא יודעים,
06:12
because there is a problem with the origin.
158
357000
3000
מאחר שיש בעיה עם ההתחלה.
06:15
Imagine way back, four and a half billion years ago,
159
360000
3000
דמיינו שאנו לפני 4 וחצי מיליארד שנים,
06:18
there is a vast chemical soup of stuff.
160
363000
2000
יש מרק כימי ענק של חומרים.
06:20
And from this stuff we came.
161
365000
2000
וממרק זה נוצרנו.
06:22
So when you think about the improbable nature
162
367000
3000
לכן כאשר חושבים על האופי הבלתי סביר של מה שאני
06:25
of what I'm going to tell you in the next few minutes,
163
370000
2000
עומד לספר לכם בדקות הבאות,
06:27
just remember,
164
372000
2000
רק תזכרו,
06:29
we came from stuff on planet Earth.
165
374000
2000
שנוצרנו מחומרים שעל כדור-הארץ.
06:31
And we went through a variety of worlds.
166
376000
3000
ושעברנו דרך מגוון עולמות.
06:34
The RNA people would talk about the RNA world.
167
379000
3000
אנשי ה-RNA ידברו על עולם ה-RNA.
06:37
We somehow got to proteins and DNA.
168
382000
2000
אנחנו עברנו איכשהו לפרוטאינים ו-DNA.
06:39
We then got to the last ancestor.
169
384000
2000
אחר-כך הגענו לאב הקדמון האחרון.
06:41
Evolution kicked in -- and that's the cool bit.
170
386000
3000
אבולוציה נכנסה לתמונה -- שזה דבר מגניב.
06:44
And here we are.
171
389000
2000
והנה אנחנו כאן.
06:46
But there's a roadblock that you can't get past.
172
391000
3000
אבל ישנו מחסום שלא ניתן לעבור אותו.
06:49
You can decode the genome, you can look back,
173
394000
3000
ניתן לפענח את התורשה, ניתן להסתכל אל תוך העבר,
06:52
you can link us all together by a mitochondrial DNA,
174
397000
3000
ניתן לקשר אותנו יחד באמצעות DNA מיטוכונדרי,
06:55
but we can't get further than the last ancestor,
175
400000
3000
אבל לא ניתן להרחיק אל מעבר לאב הקדמון האחרון,
06:58
the last visible cell
176
403000
2000
התא הגלוי האחרון
07:00
that we could sequence or think back in history.
177
405000
3000
שאנו יכולים לשחזר או לחשוב עליו אחורה בזמן.
07:03
So we don't know how we got here.
178
408000
3000
לכן אנו לא יודעים איך הגענו לכאן.
07:06
So there are two options:
179
411000
2000
ישנן שתי אפשרויות:
07:08
intelligent design, direct and indirect --
180
413000
2000
תיכנון תבונתי, ישיר או לא-ישיר --
07:10
so God,
181
415000
2000
אם זה אלוהים,
07:12
or my friend.
182
417000
3000
או חבר שלי.
07:15
Now talking about E.T. putting us there, or some other life,
183
420000
3000
אם נדבר על אי.טי. ששם אותנו כאן, או צורת חיים אחרת,
07:18
just pushes the problem further on.
184
423000
3000
זה רק מדחיק את הבעיה יותר.
07:21
I'm not a politician, I'm a scientist.
185
426000
3000
אני לא פוליטקאי, אני מדען.
07:24
The other thing we need to think about
186
429000
2000
הדבר הנוסף שעלינו לחשוב עליו
07:26
is the emergence of chemical complexity.
187
431000
2000
הוא הופעת המורכבות הכימית.
07:28
This seems most likely.
188
433000
2000
זה נראה הכי סביר.
07:30
So we have some kind of primordial soup.
189
435000
2000
כך שיש לנו מין מרק קדמוני.
07:32
And this one happens to be
190
437000
2000
והוא במקרה מהווה
07:34
a good source of all 20 amino acids.
191
439000
2000
מקור טוב לכל 20 החומצות האמיניות.
07:36
And somehow
192
441000
2000
ובדרך כלשהי
07:38
these amino acids are combined,
193
443000
2000
החומצות האמיניות הללו מתחברות,
07:40
and life begins.
194
445000
2000
והחיים מתחילים.
07:42
But life begins, what does that mean?
195
447000
2000
אבל מה זה אומר חיים מתחילים?
07:44
What is life? What is this stuff of life?
196
449000
3000
מה זה חיים? מהו הדבר הזה שנקרא חיים?
07:47
So in the 1950s,
197
452000
2000
בשנות ה-50 במאה הקודמת,
07:49
Miller-Urey did their fantastic chemical Frankenstein experiment,
198
454000
5000
מילר-יוריי ביצעו את הניסוי הנהדר שלהם, הפרנקנשטיין הכימי, בו הם יצרו
07:54
where they did the equivalent in the chemical world.
199
459000
2000
את השווה-הערך שלו בעולם הכימי.
07:56
They took the basic ingredients, put them in a single jar
200
461000
3000
הם נטלו את המרכיבים הבסיסיים, שמו אותם בכד,
07:59
and ignited them
201
464000
2000
הציתו אותם
08:01
and put a lot of voltage through.
202
466000
2000
וחיברו לזה מתח מאוד גבוה.
08:03
And they had a look at what was in the soup,
203
468000
2000
הם הסתכלו על מה שהיה במרק
08:05
and they found amino acids,
204
470000
3000
ומצאו חומצות אמינו,
08:08
but nothing came out, there was no cell.
205
473000
2000
אבל שום דבר לא יצא מזה, לא היה תא.
08:10
So the whole area's been stuck for a while,
206
475000
3000
לכן כל העניין היה תקוע לזמן מה.
08:13
and it got reignited in the '80s
207
478000
3000
הוא שוב התחדש בשנות ה-80
08:16
when analytical technologies and computer technologies were coming on.
208
481000
3000
שאז טכנולוגיות אנלטיות וטכנולוגיות מחשב החלו לצוץ.
08:19
In my own laboratory,
209
484000
2000
במעבדה שלי,
08:21
the way we're trying to create inorganic life
210
486000
3000
הדרך בה אנו מנסים ליצור חיים לא-אורגניים היא באמצעות
08:24
is by using many different reaction formats.
211
489000
2000
שימוש בתבניות רבות ושונות של תגובות.
08:26
So what we're trying to do is do reactions --
212
491000
2000
מה שאנו מנסים לעשות זה לבצע תגובה --
08:28
not in one flask, but in tens of flasks,
213
493000
2000
לא בבקבוקון אחד אלא בעשרות,
08:30
and connect them together,
214
495000
2000
ולחברם יחד,
08:32
as you can see with this flow system, all these pipes.
215
497000
2000
כפי שניתן לראות בתרשים זרימה זה, כל הצינוריות הללו.
08:34
We can do it microfluidically, we can do it lithographically,
216
499000
3000
אנו עושים זאת עם מיקרו-נוזלים, עם ליתוגרפיה,
08:37
we can do it in a 3D printer,
217
502000
2000
עם מדפסת תלת-מימד,
08:39
we can do it in droplets for colleagues.
218
504000
2000
אנו יכולים לעשות זאת עם טיפות בשביל עמיתים.
08:41
And the key thing is to have lots of complex chemistry
219
506000
3000
נקודת המפתח היא שתהיינה לנו המון תרכובות מורכבות
08:44
just bubbling away.
220
509000
2000
שפשוט מבעבעות.
08:46
But that's probably going to end in failure,
221
511000
4000
אבל קרוב לוודאי שזה ייכשל,
08:50
so we need to be a bit more focused.
222
515000
2000
לכן עלינו להיות קצת יותר ממוקדים.
08:52
And the answer, of course, lies with mice.
223
517000
2000
הפיתרון כמובן, נמצא אצל עכברים.
08:54
This is how I remember what I need as a chemist.
224
519000
3000
כך אני זוכר מה אני צריך בתור כימאי.
08:57
I say, "Well I want molecules."
225
522000
2000
אני אומר, "אני רוצה מולקולות."
08:59
But I need a metabolism, I need some energy.
226
524000
3000
אבל אני זקוק לחילוף-חומרים, אני זקוק לקצת אנרגיה.
09:02
I need some information, and I need a container.
227
527000
3000
אני זקוק לקצת מידע ואני זקוק לכלי-קיבול.
09:05
Because if I want evolution,
228
530000
2000
מכיוון שאם אני רוצה אבולוציה,
09:07
I need containers to compete.
229
532000
2000
אני צריך כלי-קיבול בשביל תחרות.
09:09
So if you have a container,
230
534000
2000
כך שאם יש לי כלי-קיבול,
09:11
it's like getting in your car.
231
536000
2000
זה כמו להיכנס למכונית שלי.
09:13
"This is my car,
232
538000
2000
"זו המכונית שלי,
09:15
and I'm going to drive around and show off my car."
233
540000
2000
ואני הולך להסתובב איתה ולהתפאר בה."
09:17
And I imagine you have a similar thing
234
542000
2000
אני מדמיין שיש לכם דבר דומה
09:19
in cellular biology
235
544000
2000
בביולוגיה תאית
09:21
with the emergence of life.
236
546000
2000
הקשור בהיווצרות חיים.
09:23
So these things together give us evolution, perhaps.
237
548000
3000
כך שאולי הדברים האלה נותנים לנו אבולוציה.
09:26
And the way to test it in the laboratory
238
551000
2000
הדרך לבדוק את זה במעבדה
09:28
is to make it minimal.
239
553000
2000
זה לעשותם במינימום.
09:30
So what we're going to try and do
240
555000
2000
אז מה שאנו הולכים לנסות לעשות
09:32
is come up with an inorganic Lego kit of molecules.
241
557000
3000
זה להגיע לערכת לגו של מולקולות לא-אורגניות.
09:35
And so forgive the molecules on the screen,
242
560000
2000
תתעלמו מהמולקולות שעל המסך,
09:37
but these are a very simple kit.
243
562000
2000
הן פשוטות ביותר.
09:39
There's only maybe three or four different types of building blocks present.
244
564000
2000
יש אולי 3 או 4 סוגים שונים של אבני-בניין קיימות.
09:41
And we can aggregate them together
245
566000
2000
אנו יכולים לצרפן ביחד
09:43
and make literally thousands and thousands
246
568000
2000
וליצור ממש אלפי אלפים
09:45
of really big nano-molecular molecules
247
570000
3000
של מולקולות ננו-מולקולריות גדולות
09:48
the same size of DNA and proteins,
248
573000
2000
באותו גודל של DNA ופרוטיאינים,
09:50
but there's no carbon in sight.
249
575000
2000
מבלי שפחמן יהיה בסביבה.
09:52
Carbon is banned.
250
577000
2000
פחמן זה רע.
09:54
And so with this Lego kit,
251
579000
2000
וכך עם ערכת לגו זו,
09:56
we have the diversity required
252
581000
2000
יש לנו את המגוון הדרוש
09:58
for complex information storage
253
583000
3000
בשביל איחסון מידע מורכב
10:01
without DNA.
254
586000
2000
ללא DNA.
10:03
But we need to make some containers.
255
588000
2000
אבל עלינו להכין כמה כלי-קיבול.
10:05
And just a few months ago in my lab,
256
590000
2000
רק לפני מספר חודשים במעבדה שלי,
10:07
we were able to take these very same molecules and make cells with them.
257
592000
3000
הצלחנו עם אותן המולקולות הללו ליצור תאים.
10:10
And you can see on the screen a cell being made.
258
595000
3000
וניתן לראות על המסך תהליך יצירת תא.
10:13
And we're now going to put some chemistry inside and do some chemistry in this cell.
259
598000
3000
וכעת אנו עומדים להחדיר כימיה לתוכו ולגרום לתגובות בתא זה.
10:16
And all I wanted to show you
260
601000
2000
כל מה שרציתי להראות לכם
10:18
is we can set up molecules
261
603000
2000
הוא שניתן להרכיב מולקולות
10:20
in membranes, in real cells,
262
605000
2000
בקרומיות, בתאים ממשיים,
10:22
and then it sets up a kind of molecular Darwinism,
263
607000
4000
וזה יוצר מין דארוויניזם מולקולרי,
10:26
a molecular survival of the fittest.
264
611000
2000
ברירה-טבעית בין מולקולות.
10:28
And this movie here
265
613000
2000
וסרטון זה
10:30
shows this competition between molecules.
266
615000
2000
מראה את התחרות הזו בין מולקולות.
10:32
Molecules are competing for stuff.
267
617000
2000
מולקולות מתחרות על חומרים.
10:34
They're all made of the same stuff,
268
619000
2000
הן כולן עשויות מאותם החומרים,
10:36
but they want their shape to win.
269
621000
2000
אבל כל אחת רוצה שהצורה שלה תנצח.
10:38
They want their shape to persist.
270
623000
2000
כל אחת רוצה שהצורה שלה תמשיך הלאה.
10:40
And that is the key.
271
625000
2000
וזו נקודת המפתח.
10:42
If we can somehow encourage these molecules
272
627000
2000
אם נוכל בדרך כלשהי לעודדן
10:44
to talk to each other and make the right shapes and compete,
273
629000
3000
לשוחח אחת עם השניה וליצור את הצורות הנכונות ולהתחרות,
10:47
they will start to form cells
274
632000
2000
הן תתחלנה ליצור תאים
10:49
that will replicate and compete.
275
634000
2000
שישתכפלו ויתחרו.
10:51
If we manage to do that,
276
636000
2000
אם נצליח לעשות זאת,
10:53
forget the molecular detail.
277
638000
3000
ותשכחו לרגע את הפירוט המולקולרי.
10:56
Let's zoom out to what that could mean.
278
641000
2000
נסתכל במבט כולל על מה שזה אומר.
10:58
So we have this special theory of evolution
279
643000
2000
יש לנו את התאוריה הייחודית הזו של אבולוציה
11:00
that applies only to organic biology, to us.
280
645000
3000
החלה רק על ביולוגיה אורגנית, עלינו.
11:03
If we could get evolution into the material world,
281
648000
3000
אם היינו יכולים להחדיר אבולוציה אל תוך עולם החומר,
11:06
then I propose we should have a general theory of evolution.
282
651000
3000
אז הייתי אומר שצריכה להיות לנו תיאוריה כללית של אבולוציה.
11:09
And that's really worth thinking about.
283
654000
3000
וזה באמת משהו ששווה לחשוב עליו.
11:12
Does evolution control
284
657000
2000
האם אבולוציה שולטת
11:14
the sophistication of matter in the universe?
285
659000
3000
על התחכום של חומר ביקום?
11:17
Is there some driving force through evolution
286
662000
3000
האם קיים איזה כוח מניע בתוך האבולוציה
11:20
that allows matter to compete?
287
665000
2000
אשר גורם לחומר להתחרות?
11:22
So that means we could then start
288
667000
2000
זה אומר שנוכל להתחיל
11:24
to develop different platforms
289
669000
3000
לפתח פלטפורמות שונות
11:27
for exploring this evolution.
290
672000
2000
לחקר אבולוציה זו.
11:29
So you imagine,
291
674000
2000
אז תדמיינו,
11:31
if we're able to create a self-sustaining artificial life form,
292
676000
3000
אם היינו מסוגלים לברוא צורת חיים מלאכותית המתקיימת בכוחות עצמה,
11:34
not only will this tell us about the origin of life --
293
679000
3000
לא רק שזה יספר לנו על היווצרות החיים --
11:37
that it's possible that the universe doesn't need carbon to be alive;
294
682000
3000
אלא שזה אפשרי שהיקום אינו זקוק לפחמן כדי להיות חי;
11:40
it can use anything --
295
685000
2000
הוא יכול להשתמש בכל דבר --
11:42
we can then take [it] one step further and develop new technologies,
296
687000
3000
אז נוכל לעשות צעד נוסף ולפתח טכנולוגיות חדשות,
11:45
because we can then use software control
297
690000
2000
כי אז נוכל לנצל את שליטתנו בתוכנה
11:47
for evolution to code in.
298
692000
2000
כדי לכתוב את צופן האבולוציה.
11:49
So imagine we make a little cell.
299
694000
2000
נדמיין שאנו יוצרים תא אחד.
11:51
We want to put it out in the environment,
300
696000
2000
אנו רוצים להניחו בסביבה פתוחה,
11:53
and we want it to be powered by the Sun.
301
698000
2000
ואנו רוצים שיקבל אנרגיה משמש.
11:55
What we do is we evolve it in a box with a light on.
302
700000
3000
מה שאנו עושים זה לשים אותו בקופסה שמאיר עליה אור.
11:58
And we don't use design anymore. We find what works.
303
703000
3000
אין אנו מתערבים בבניה. אנו רק מסתכלים מה עובד.
12:01
We should take our inspiration from biology.
304
706000
2000
עלינו לקבל את השראתינו מביולוגיה.
12:03
Biology doesn't care about the design
305
708000
2000
לביולוגיה לא אכפת איך זה בנוי,
12:05
unless it works.
306
710000
2000
העיקר שזה עובד.
12:07
So this will reorganize
307
712000
2000
זה יארגן מחדש
12:09
the way we design things.
308
714000
2000
את האופן בו אנו מעצבים דברים.
12:11
But not only just that,
309
716000
2000
אבל לא רק זה,
12:13
we will start to think about
310
718000
2000
אלא גם נתחיל לחשוב על
12:15
how we can start to develop a symbiotic relationship with biology.
311
720000
3000
איך נוכל להתחיל לפתח קשר שיתופי עם ביולוגיה.
12:18
Wouldn't it be great
312
723000
2000
האין זה יכול להיות נפלא אם היינו יכולים
12:20
if you could take these artificial biological cells
313
725000
2000
ליטול את התאים הביולוגיים המלאכותיים האלה
12:22
and fuse them with biological ones
314
727000
2000
ולאחד אותם עם תאים ביולוגיים
12:24
to correct problems that we couldn't really deal with?
315
729000
3000
כדי לתקן בעיות שאין בכוחנו להתמודד איתן כיום?
12:27
The real issue in cellular biology
316
732000
2000
הסוגיה האמיתית בביולוגיה של תא
12:29
is we are never going to understand everything,
317
734000
3000
היא שלעולם לא נבין הכל עד הסוף,
12:32
because it's a multidimensional problem put there by evolution.
318
737000
3000
מאחר וזו בעיה רב-מימדית שהונחה שם על-ידי האבולוציה.
12:35
Evolution cannot be cut apart.
319
740000
3000
לא ניתן לחלק לחלקים את האבולוציה.
12:38
You need to somehow find the fitness function.
320
743000
3000
עלינו למצוא איכשהו את פונקציית החיבור.
12:41
And the profound realization for me
321
746000
2000
והגילוי המעמיק שלי
12:43
is that, if this works,
322
748000
2000
הוא שאם זה עובד,
12:45
the concept of the selfish gene gets kicked up a level,
323
750000
3000
התפיסה של הגן האנוכי מתחזקת ועולה מדרגה,
12:48
and we really start talking about selfish matter.
324
753000
3000
ואנו באמת יכולים לדבר על חומר אנוכי.
12:51
And what does that mean in a universe
325
756000
2000
ומה משמעות הדבר עבור היקום
12:53
where we are right now the highest form of stuff?
326
758000
3000
שבו אנו כיום צורת חומר בדרגה הגבוהה ביותר?
12:56
You're sitting on chairs.
327
761000
2000
אתם יושבים על כיסאות.
12:58
They're inanimate, they're not alive.
328
763000
2000
הם דוממים, הם חסרי-חיים.
13:00
But you are made of stuff, and you are using stuff,
329
765000
2000
אבל אתם עשויים מחומר, ואתם משתמשים בחומר,
13:02
and you enslave stuff.
330
767000
2000
ואתם משעבדים חומר.
13:04
So using evolution
331
769000
2000
לכן שימוש של אבולוציה
13:06
in biology,
332
771000
2000
בביולוגיה,
13:08
and in inorganic biology,
333
773000
2000
ובביולוגיה אורגנית,
13:10
for me is quite appealing, quite exciting.
334
775000
2000
הוא בשבילי די מושך, די מרגש.
13:12
And we're really becoming very close
335
777000
3000
ואנו מתקרבים
13:15
to understanding the key steps
336
780000
2000
אל הבנת שלבי המפתח
13:17
that makes dead stuff come alive.
337
782000
3000
הגורמים לחומר דומם להתעורר לחיים.
13:20
And again, when you're thinking about how improbable this is,
338
785000
3000
שוב, כאשר אתם חושבים עד כמה זה בלתי סביר,
13:23
remember, five billion years ago,
339
788000
2000
תזכרו, לפני 5 מיליארד שנה,
13:25
we were not here, and there was no life.
340
790000
3000
לא היינו כאן, ולא היו חיים.
13:28
So what will that tell us
341
793000
2000
אז מה זה אומר לנו
13:30
about the origin of life and the meaning of life?
342
795000
3000
על היווצרות החיים ומשמעות החיים?
13:33
But perhaps, for me as a chemist,
343
798000
2000
אולי בשבילי בתור כימאי,
13:35
I want to keep away from general terms;
344
800000
2000
אני רוצה לשמור מרחק ממונחים כלליים;
13:37
I want to think about specifics.
345
802000
2000
אני רוצה לחשוב על דברים פרטניים.
13:39
So what does it mean about defining life?
346
804000
2000
אז מה זה אומר על הגדרת החיים?
13:41
We really struggle to do this.
347
806000
2000
אנו ממש מתאמצים לעשות זאת.
13:43
And I think, if we can make inorganic biology,
348
808000
2000
אני סבור שאם אנו יכולים ליצור ביולוגיה לא-אורגנית,
13:45
and we can make matter become evolvable,
349
810000
3000
ולגרום לחומר להפוך לדבר שמתפתח,
13:48
that will in fact define life.
350
813000
2000
זה למעשה יגדיר את החיים.
13:50
I propose to you
351
815000
2000
אני מציע לכם
13:52
that matter that can evolve is alive,
352
817000
3000
שחומר היכול להתפתח הוא חי,
13:55
and this gives us the idea of making evolvable matter.
353
820000
3000
וזה נותן לנו את הרעיון ליצור חומר שמתפתח.
13:58
Thank you very much.
354
823000
2000
תודה רבה לכם.
14:00
(Applause)
355
825000
7000
(מחיאות כפיים)
14:07
Chris Anderson: Just a quick question on timeline.
356
832000
4000
כריס אנדרסון: רק שאלה קצרה על מסגרת הזמן.
14:11
You believe you're going to be successful in this project?
357
836000
2000
אתה מאמין שתצליחו במשימה זו?
14:13
When?
358
838000
2000
מתי?
14:15
Lee Cronin: So many people think
359
840000
2000
לי כרונין: כל-כך הרבה חושבים
14:17
that life took millions of years to kick in.
360
842000
2000
שלקח לחיים מיליוני שנים להתפתח.
14:19
We're proposing to do it in just a few hours,
361
844000
3000
אנו מציעים לעשות זאת רק בכמה שעות,
14:22
once we've set up
362
847000
2000
מרגע שהצלחנו להרכיב
14:24
the right chemistry.
363
849000
2000
את הכימיה הנכונה.
14:26
CA: And when do you think that will happen?
364
851000
2000
כ.א.: ומתי אתה חושב שזה יקרה?
14:28
LC: Hopefully within the next two years.
365
853000
3000
ל.כ.: אני מקוה שבתוך השנתיים הקרובות.
14:31
CA: That would be a big story.
366
856000
2000
כ.א.: זה יהיה סיפור ענק.
14:33
(Laughter)
367
858000
2000
(צחוק)
14:35
In your own mind, what do you believe the chances are
368
860000
2000
לפי דעתך, מה הם הסיכויים
14:37
that walking around on some other planet
369
862000
2000
שבאיזה כוכב-לכת אחר
14:39
is non-carbon-based life,
370
864000
2000
ישנם חיים שאינם מבוססים על פחמן,
14:41
walking or oozing or something?
371
866000
2000
שמתהלכים שם או שורצים במים וכו'?
14:43
LC: I think it's 100 percent.
372
868000
2000
ל.כ.: אני חושב שב-100 אחוז.
14:45
Because the thing is, we are so chauvinistic to biology,
373
870000
3000
כי העניין הוא שאנחנו כה קנאים לביולוגיה,
14:48
if you take away carbon, there's other things that can happen.
374
873000
2000
אם מוציאים את הפחמן החוצה, יכולים לקרות דברים אחרים.
14:50
So the other thing
375
875000
2000
הדבר האחר הוא
14:52
that if we were able to create life that's not based on carbon,
376
877000
2000
שאם נוכל לברוא חיים שאינם מבוססים על פחמן,
14:54
maybe we can tell NASA what really to look for.
377
879000
3000
אולי נוכל לומר לנאסא מה בדיוק לחפש.
14:57
Don't go and look for carbon, go and look for evolvable stuff.
378
882000
3000
שלא ילכו ויחפשו אחר פחמן, שילכו ויחפשו חומר מתפתח.
15:00
CA: Lee Cronin, good luck. (LC: Thank you very much.)
379
885000
2000
כ.א.: לי כרונין, שיהיה בהצלחה. (ל.כ.: תודה רבה לך.)
15:02
(Applause)
380
887000
2000
(מחיאות כפיים)
ABOUT THE SPEAKER
Lee Cronin - ChemistA professor of chemistry, nanoscience and chemical complexity, Lee Cronin and his research group investigate how chemistry can revolutionize modern technology and even create life.
Why you should listen
Lee Cronin's lab at the University of Glasgow does cutting-edge research into how complex chemical systems, created from non-biological building blocks, can have real-world applications with wide impact. At TEDGlobal 2012, Cronin shared some of the lab's latest work: creating a 3D printer for molecules. This device -- which has been prototyped -- can download plans for molecules and print them, in the same way that a 3D printer creates objects. In the future, Cronin says this technology could potentially be used to print medicine -- cheaply and wherever it is needed. As Cronin says: "What Apple did for music, I'd like to do for the discovery and distribution of prescription drugs."
At TEDGlobal 2011, Cronin shared his lab's bold plan to create life. At the moment, bacteria is the minimum unit of life -- the smallest chemical unit that can undergo evolution. But in Cronin's emerging field, he's thinking about forms of life that won't be biological. To explore this, and to try to understand how life itself originated from chemicals, Cronin and others are attempting to create truly artificial life from completely non-biological chemistries that mimic the behavior of natural cells. They call these chemical cells, or Chells.
Cronin's research interests also encompass self-assembly and self-growing structures -- the better to assemble life at nanoscale. At the University of Glasgow, this work on crystal structures is producing a raft of papers from his research group. He says: "Basically one of my longstanding research goals is to understand how life emerged on planet Earth and re-create the process."
Read the papers referenced in his TEDGlobal 2102 talk:
Integrated 3D-printed reactionware for chemical synthesis and analysis, Nature Chemistry
Configurable 3D-Printed millifluidic and microfluidic ‘lab on a chip’ reactionware devices, Lab on a Chip
Lee Cronin | Speaker | TED.com