TEDGlobal 2005
Craig Venter: Sampling the ocean's DNA
קרייג ונטר: דוגמים את הדנ"א של האוקיינוס
Filmed:
Readability: 5.3
635,285 views
קרייג ונטר, חלוץ מדע הגנומיקה, נוטל הפסקה ממסע המחקר הכביר שלו סביב העולם כדי לשוחח על מיליוני הגנים שצוותו גילה עד כה, במפעל שלו למיפוי המגוון הביולוגי הימי.
Craig Venter - Biologist, genetics pioneer
In 2001, Craig Venter made headlines for sequencing the human genome. In 2003, he started mapping the ocean's biodiversity. And now he's created the first synthetic lifeforms -- microorganisms that can produce alternative fuels. Full bio
In 2001, Craig Venter made headlines for sequencing the human genome. In 2003, he started mapping the ocean's biodiversity. And now he's created the first synthetic lifeforms -- microorganisms that can produce alternative fuels. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:25
At the break, I was asked by several people
0
0
2000
בהפסקה נשאלתי ע"י מספר אנשים
00:27
about my comments about the aging debate.
1
2000
3000
מהי תגובתי בנושא ההזדקנות,
00:30
And this will be my only comment on it.
2
5000
2000
וזו תהיה תגובתי היחידה לנושא:
00:32
And that is, I understand
3
7000
2000
להבנתי,
אופטימיסטים חיים הרבה יותר מפסימיסטים.
00:34
that optimists greatly outlive pessimists.
4
9000
2000
00:36
(Laughter)
5
11000
4000
[צחוק]
00:41
What I'm going to tell you about in my 18 minutes is
6
16000
3000
מה שאספר לכם
ב-18 הדקות שהוקצבו לי
ב-18 הדקות שהוקצבו לי
00:44
how we're about to switch from reading the genetic code
7
19000
4000
הוא איך אנו עומדים לעבור
מקריאת הקוד הגנטי
מקריאת הקוד הגנטי
00:48
to the first stages of beginning
8
23000
2000
לשלבים הראשונים
של התחלת כתיבת הקוד בעצמנו.
של התחלת כתיבת הקוד בעצמנו.
00:50
to write the code ourselves.
9
25000
2000
החודש מלאו רק 10 שנים
00:53
It's only 10 years ago this month
10
28000
2000
00:55
when we published the first sequence
11
30000
2000
לפרסום הרצף הראשון
00:57
of a free-living organism,
12
32000
2000
של אורגניזם שחי בטבע,
והוא טפיל השפעת.
00:59
that of haemophilus influenzae.
13
34000
2000
01:01
That took a genome project
14
36000
2000
זה קיצר את פרוייקט הגנום
01:03
from 13 years down to four months.
15
38000
3000
מ-13 שנה ל-4 חודשים.
01:07
We can now do that same genome project
16
42000
2000
כעת באפשרותנו לבצע
את אותו פרוייקט גנום
את אותו פרוייקט גנום
01:09
in the order of
17
44000
2000
בסדר גודל של 2 עד 8 שעות.
01:11
two to eight hours.
18
46000
2000
01:13
So in the last decade, a large number of genomes have been added:
19
48000
3000
כך שבעשור האחרון
נוספו גנומים רבים:
נוספו גנומים רבים:
01:16
most human pathogens,
20
51000
3000
בעיקר מחוללי מחלות אנושיות,
01:19
a couple of plants,
21
54000
2000
שני צמחים,
01:21
several insects and several mammals,
22
56000
3000
כמה חרקים וכמה יונקים,
01:24
including the human genome.
23
59000
3000
כולל הגנום האנושי.
01:27
Genomics at this stage of the thinking
24
62000
3000
בשלב הנוכחי שלו, חקר הגנים,
01:30
from a little over 10 years ago
25
65000
2000
לעומת המצב
לפני מעט יותר מ-10 שנים,
לפני מעט יותר מ-10 שנים,
יהיה בסוף שנה זו במצב
01:32
was, by the end of this year, we might have
26
67000
2000
שבו אולי יהיו לנו
בין 3 ל-5 גנים מרוצפים.
בין 3 ל-5 גנים מרוצפים.
01:34
between three and five genomes sequenced;
27
69000
3000
01:37
it's on the order of several hundred.
28
72000
3000
כעת מדובר בסדר-גודל
של כמה מאות.
של כמה מאות.
01:40
We just got a grant from the Gordon and Betty Moore Foundation
29
75000
3000
לאחרונה זכינו במילגה
מ"מכון גורדון ובטי מור"
מ"מכון גורדון ובטי מור"
01:43
to sequence 130 genomes this year,
30
78000
3000
לריצוף 130 גנומים, השנה,
01:46
as a side project from environmental organisms.
31
81000
4000
כפרוייקט צדדי,
של אורגניזמים סביבתיים.
של אורגניזמים סביבתיים.
01:50
So the rate of reading the genetic code has changed.
32
85000
3000
כך שקצב קריאת הקוד הגנטי השתנה.
01:54
But as we look, what's out there,
33
89000
2000
אך כשאנו מתבוננים סביב,
01:56
we've barely scratched the surface
34
91000
2000
הרי שבקושי גרדנו
את פני-השטח
את פני-השטח
01:58
on what is available on this planet.
35
93000
4000
של מה שיש בכוכב-הלכת הזה.
02:02
Most people don't realize it, because they're invisible,
36
97000
3000
רוב האנשים לא יודעים זאת,
כי הם בלתי-נראים,
כי הם בלתי-נראים,
02:05
but microbes make up about a half of the Earth's biomass,
37
100000
4000
אך החיידקים מהווים
כמחצית הביו-מסה העולמית
כמחצית הביו-מסה העולמית
02:09
whereas all animals only make up about
38
104000
3000
בעוד שכל בעלי-החיים מהווים רק
02:12
one one-thousandth of all the biomass.
39
107000
2000
כאלפית מכלל הביו-מסה.
02:14
And maybe it's something that people in Oxford don't do very often,
40
109000
3000
ואולי זה משהו שאנשי אוקספורד
לא מרבים לעשות
לא מרבים לעשות
02:17
but if you ever make it to the sea,
41
112000
2000
אך אם אי-פעם תגיעו לים
02:19
and you swallow a mouthful of seawater,
42
114000
3000
ותלגמו מלוא הפה מי-ים,
02:22
keep in mind that each milliliter
43
117000
2000
זיכרו שבכל אלפית הליטר
02:24
has about a million bacteria
44
119000
2000
יש כמיליון חיידקים
02:26
and on the order of 10 million viruses.
45
121000
3000
וכעשרה מיליון נגיפים.
02:29
Less than 5,000 microbial species
46
124000
3000
פחות מ-5,000 זני חיידקים
02:32
have been characterized as of two years ago,
47
127000
2000
אופיינו עד לפני שנתיים,
02:34
and so we decided to do something about it.
48
129000
2000
אז החלטנו לעשות משהו
בנוגע לכך,
בנוגע לכך,
02:36
And we started the Sorcerer II Expedition,
49
131000
3000
ושיגרנו את משלחת "המכשף 2",
02:39
where we were, as with great oceanographic expeditions,
50
134000
3000
שבה ניסינו,
ככל המשלחות האוקינוגרפיות הגדולות,
ככל המשלחות האוקינוגרפיות הגדולות,
02:42
trying to sample the ocean every 200 miles.
51
137000
3000
לדגום את האוקינוס מידי 300 ק"מ.
במיזם הבדיקה שלנו התחלנו בברמודה,
02:47
We started in Bermuda for our test project,
52
142000
2000
02:49
then moved up to Halifax,
53
144000
2000
עברנו להאליפקס,
02:51
working down the U.S. East Coast,
54
146000
2000
וירדנו לאורך החוף המזרחי של ארה"ב,
02:53
the Caribbean Sea, the Panama Canal,
55
148000
3000
הים הקאריבי, תעלת פנמה,
לאיי גאלאפאגוס
ולרוחב האוקיינוס השקט,
ולרוחב האוקיינוס השקט,
02:58
through to the Galapagos, then across the Pacific,
56
153000
2000
03:00
and we're in the process now of working our way
57
155000
2000
וכעת אנו עושים את דרכנו
03:02
across the Indian Ocean.
58
157000
2000
באוקיינוס ההודי.
03:04
It's very tough duty; we're doing this on a sailing vessel,
59
159000
3000
זו משימה קשה מאד;
אנו עושים זאת בספינת מפרש,
אנו עושים זאת בספינת מפרש,
03:07
in part to help excite young people
60
162000
2000
חלקית, כדי להלהיב צעירים
03:09
about going into science.
61
164000
3000
להיכנס לעולם המדע.
03:12
The experiments are incredibly simple.
62
167000
2000
הניסויים הם פשוטים להפליא.
03:14
We just take seawater and we filter it,
63
169000
3000
אנו פשוט לוקחים מי-ים ומסננים אותם
03:17
and we collect different size organisms on different filters,
64
172000
4000
אוספים אורגניזמים בגדלים שונים
ובמסננות שונות.
ובמסננות שונות.
03:21
and then take their DNA back to our lab in Rockville,
65
176000
3000
ואחר לוקחים את הדנ"א שלהם
למעבדתנו ברוקוויל,
למעבדתנו ברוקוויל,
03:24
where we can sequence a hundred million letters
66
179000
3000
שם ביכולתנו לרצף מאה מיליון אותיות
של קוד גנטי מידי 24 שעות.
03:27
of the genetic code every 24 hours.
67
182000
2000
03:29
And with doing this,
68
184000
2000
וע"י כך הגענו
לכמה תגליות מדהימות.
לכמה תגליות מדהימות.
03:31
we've made some amazing discoveries.
69
186000
2000
03:33
For example, it was thought that the visual pigments
70
188000
2000
למשל, הפיגמנטים החזותיים שבעינינו.
בעבר חשבו
בעבר חשבו
03:35
that are in our eyes -- there was only one or two organisms
71
190000
2000
שקיימים רק 1 או 2 אורגניזמים
בעלי אותם פיגמנטים.
בעלי אותם פיגמנטים.
03:38
in the environment that had these same pigments.
72
193000
4000
03:42
It turns out, almost every species
73
197000
2000
הסתבר שכמעט לכל מין
03:44
in the upper parts of the ocean
74
199000
2000
בחלקי האוקינוס העליונים
שבאזורי העולם החמים,
שבאזורי העולם החמים,
03:46
in warm parts of the world
75
201000
2000
יש אותם קולטני-אור,
03:48
have these same photoreceptors,
76
203000
2000
03:50
and use sunlight as the source of their energy
77
205000
3000
והם משתמשים באור-שמש
כמקור אנרגיה
כמקור אנרגיה
03:53
and communication.
78
208000
2000
ותקשורת.
03:55
From one site, from one barrel of seawater,
79
210000
3000
במיכל אחד של מי-ים מאחד האתרים,
03:58
we discovered 1.3 million new genes
80
213000
3000
גילינו 1.3 מיליון גנים חדשים
04:01
and as many as 50,000 new species.
81
216000
4000
ו-50,000 מינים חדשים.
04:05
We've extended this to the air
82
220000
2000
כעת הרחבנו זאת גם לאוויר
04:07
now with a grant from the Sloan Foundation.
83
222000
3000
הודות למימון של מכון "סלון".
04:10
We're measuring how many viruses and bacteria
84
225000
2000
אנו מודדים כמה נגיפים וחיידקים
04:12
all of us are breathing in and out every day,
85
227000
3000
כולנו שואפים ופולטים מידי יום,
04:15
particularly on airplanes
86
230000
2000
במיוחד במטוסים
04:17
or closed auditoriums.
87
232000
2000
או באולמי-הרצאות סגורים.
04:19
(Laughter)
88
234000
3000
[צחוק]
04:22
We filter through some simple apparatuses;
89
237000
2000
את הסינון אנו מבצעים
במנגנונים פשוטים,
במנגנונים פשוטים,
04:24
we collect on the order of a billion microbes from just a day
90
239000
3000
אוספים סדר-גודל של
מיליארד חיידקים מיום סינון אחד
מיליארד חיידקים מיום סינון אחד
04:27
filtering on top of a building in New York City.
91
242000
4000
מעל ראש בניין בעיר ניו-יורק.
04:31
And we're in the process of sequencing all that
92
246000
2000
ואנו כרגעבתהליך
של ריצוף כל זה
של ריצוף כל זה
04:33
at the present time.
93
248000
2000
04:35
Just on the data collection side,
94
250000
2000
רק מבחינת איסוף המידע,
04:37
just where we are through the Galapagos,
95
252000
3000
במקום בו אנו נמצאים
באיי גאלאפאגוס,
באיי גאלאפאגוס,
אנו מגלים
שמידי 300 ק"מ כמעט
שמידי 300 ק"מ כמעט
04:40
we're finding that almost every 200 miles,
96
255000
2000
04:42
we see tremendous diversity
97
257000
2000
יש הבדלים עצומים
בין דגימות האוקיינוס.
בין דגימות האוקיינוס.
04:44
in the samples in the ocean.
98
259000
2000
04:47
Some of these make logical sense,
99
262000
2000
כמה מהן הגיוניות,
לאור שינויי הטמפרטורה,
לאור שינויי הטמפרטורה,
04:49
in terms of different temperature gradients.
100
264000
3000
04:52
So this is a satellite photograph
101
267000
2000
זו תמונת לווין
04:54
based on temperatures -- red being warm,
102
269000
2000
המבוססת על דרגות חום,
כשאדום הוא חם,
כשאדום הוא חם,
04:56
blue being cold --
103
271000
3000
וכחול הוא קר --
04:59
and we found there's a tremendous difference between
104
274000
3000
וגילינו שיש הבדלים עצומים
בין דגימות המים החמים
לדגימות המים הקרים,
לדגימות המים הקרים,
05:02
the warm water samples and the cold water samples,
105
277000
2000
05:04
in terms of abundant species.
106
279000
3000
מבחינת שפע המינים.
05:07
The other thing that surprised us quite a bit
107
282000
2000
הדבר השני שהפתיע אותנו לא-מעט
05:09
is these photoreceptors detect different wavelengths of light,
108
284000
4000
הוא שקולטני אור אלה
מזהים אורכים שונים של גלי-אור,
מזהים אורכים שונים של גלי-אור,
05:13
and we can predict that based on their amino acid sequence.
109
288000
4000
וביכולתנו לחזות זאת על סמך
רצפי חומצות האמינו שלהם.
רצפי חומצות האמינו שלהם.
05:17
And these vary tremendously from region to region.
110
292000
3000
ואלה שונות מאד מאיזור לאיזור.
05:20
Maybe not surprisingly,
111
295000
2000
אולי זה לא מפתיע,
05:22
in the deep ocean, where it's mostly blue,
112
297000
2000
שבמעמקי הים, ששם בעיקר כחול,
05:24
the photoreceptors tend to see blue light.
113
299000
4000
קולטני האור נוטים לראות אור כחול.
05:28
When there's a lot of chlorophyll around,
114
303000
2000
היכן שיש הרבה כלורופיל,
05:30
they see a lot of green light.
115
305000
2000
הם רואים הרבה אור ירוק.
05:32
But they vary even more,
116
307000
2000
אך הגיוון גדול יותר,
05:34
possibly moving towards infrared and ultraviolet
117
309000
3000
ייתכן שלכיוון התת-אדום
והעל-סגול, בשוליים.
והעל-סגול, בשוליים.
05:37
in the extremes.
118
312000
2000
רק כדי לקבל הערכה
05:40
Just to try and get an assessment
119
315000
2000
של רפרטואר הגנים שלנו,
05:42
of what our gene repertoire was,
120
317000
2000
חיברנו את כל הנתונים --
05:44
we assembled all the data --
121
319000
2000
כולל המידע
שהתקבל עד כה מהמשלחת,
שהתקבל עד כה מהמשלחת,
05:46
including all of ours thus far from the expedition,
122
321000
3000
שמייצג יותר מחצי
מכל נתוני הגנים בכוכב-הלכת --
מכל נתוני הגנים בכוכב-הלכת --
05:49
which represents more than half of all the gene data on the planet --
123
324000
3000
05:52
and it totaled around 29 million genes.
124
327000
4000
וזה הסתכם בכ-29 מיליון גנים.
05:56
And we tried to put these into gene families
125
331000
2000
אנו מנסים לחלק זאת
למשפחות גנים,
למשפחות גנים,
05:58
to see what these discoveries are:
126
333000
2000
כדי לראות מה התגליות האלה:
06:00
Are we just discovering new members of known families,
127
335000
3000
האם רק גילינו חברים חדשים
במשפחות מוכרות,
במשפחות מוכרות,
או שמא אנו מגלים
משפחות חדשות?
משפחות חדשות?
06:03
or are we discovering new families?
128
338000
2000
06:05
And it turns out we have about 50,000
129
340000
2000
ומסתבר שיש לנו כ-50,000
משפחות גנים עיקריות.
משפחות גנים עיקריות.
06:07
major gene families,
130
342000
3000
אך כל דגימה חדשה
שאנו נוטלים מהסביבה
שאנו נוטלים מהסביבה
06:10
but every new sample we take in the environment
131
345000
3000
מוסיפה בצורה קווית
למספר המשפחות החדשות האלה.
למספר המשפחות החדשות האלה.
06:13
adds in a linear fashion to these new families.
132
348000
3000
06:16
So we're at the earliest stages of discovery
133
351000
2000
כך שאנו בשלבי הגילוי המוקדמים
06:18
about basic genes,
134
353000
3000
בקשר לרכיבי הגנים הבסיסיים
והחיים בכוכב-הלכת הזה.
והחיים בכוכב-הלכת הזה.
06:21
components and life on this planet.
135
356000
3000
06:25
When we look at the so-called evolutionary tree,
136
360000
3000
כשאנו מתבוננים
במה שמכונה "העץ האבולוציוני",
במה שמכונה "העץ האבולוציוני",
06:28
we're up on the upper right-hand corner with the animals.
137
363000
4000
אנו נמצאים בפינה הימנית העליונה
יחד עם בעלי-החיים.
יחד עם בעלי-החיים.
06:32
Of those roughly 29 million genes,
138
367000
4000
מתוך כ-29 מיליון גנים האלה,
06:36
we only have around 24,000
139
371000
2000
יש לנו רק כ-24,000
בגנום שלנו.
בגנום שלנו.
06:38
in our genome.
140
373000
2000
06:40
And if you take all animals together,
141
375000
2000
אם מחשיבים
את כל בעלי החיים ביחד,
את כל בעלי החיים ביחד,
06:42
we probably share less than 30,000
142
377000
3000
יש לנו במשותף
ודאי פחות מ-30,000,
ודאי פחות מ-30,000,
06:45
and probably maybe a dozen
143
380000
3000
ואולי 12,000 או יותר
משפחות גנים שונות.
משפחות גנים שונות.
06:48
or more thousand different gene families.
144
383000
3000
06:52
I view that these genes are now
145
387000
2000
בעיני, גנים אלה הם
06:54
not only the design components of evolution.
146
389000
3000
לא רק רכיבי מבנה האבולוציה,
06:57
And we think in a gene-centric view --
147
392000
2000
ואנו חושבים מנקודת מבט
של אנוכיות הגן --
של אנוכיות הגן --
06:59
maybe going back to Richard Dawkins' ideas --
148
394000
3000
אולי לפי רעיונותיו של ריצ'רד דוקינס --
07:02
than in a genome-centric view,
149
397000
2000
שמנקודת מבט גנום-צנטרית,
07:04
which are different constructs of these gene components.
150
399000
4000
הננו מבנים שונים של רכיבי גנים אלה.
07:09
Synthetic DNA, the ability to synthesize DNA,
151
404000
3000
דנ"א מלאכותי, היכולת לסנתז דנ"א,
07:12
has changed at sort of the same pace
152
407000
2000
השתנתה בערך באותו קצב
07:14
that DNA sequencing has
153
409000
2000
בו השתנה ריצוף הדנ"א
בעשור או שניים האחרונים,
בעשור או שניים האחרונים,
07:16
over the last decade or two,
154
411000
2000
07:18
and is getting very rapid and very cheap.
155
413000
3000
ונעשית מהירה וזולה מאד.
07:21
Our first thought about synthetic genomics came
156
416000
2000
המחשבה הראשונה שלנו
לגבי גנומיקה מלאכותית עלתה
לגבי גנומיקה מלאכותית עלתה
07:23
when we sequenced the second genome back in 1995,
157
418000
4000
כשריצפנו את הגנום השני ב-1995,
07:27
and that from mycoplasma genitalium.
158
422000
2000
של מיקופלזמה גניטליום,
07:29
And we have really nice T-shirts that say,
159
424000
3000
ויש לנו חולצות טי נחמדות
עם הכתובת:
עם הכתובת:
07:32
you know, "I heart my genitalium."
160
427000
2000
"כואב לי בגניטליום".
07:34
This is actually just a microorganism.
161
429000
3000
זהו רק מיקרואורגניזם.
07:38
But it has roughly 500 genes.
162
433000
4000
אך יש לו כ-500 גנים
07:42
Haemophilus had 1,800 genes.
163
437000
2000
להמופילוס יש 1,800.
07:44
And we simply asked the question,
164
439000
2000
ואנו פשוט שואלים,
אם זן אחד זקוק ל-800
ואחר ל-500,
ואחר ל-500,
07:46
if one species needs 800, another 500,
165
441000
2000
07:48
is there a smaller set of genes
166
443000
2000
מהי מערכת הגנים הקטנה ביותר
07:50
that might comprise a minimal operating system?
167
445000
4000
שיכולה להוות
מערכת הפעלה מזערית?
מערכת הפעלה מזערית?
07:54
So we started doing transposon mutagenesis.
168
449000
3000
אז התחלנו לעשות מוטציות טרנספוזוניות.
07:57
Transposons are just small pieces of DNA
169
452000
3000
טרנספוזונים הן רק
פיסות קטנות של דנ"א
פיסות קטנות של דנ"א
08:00
that randomly insert in the genetic code.
170
455000
2000
שמוחדרות אקראית לקוד הגנטי.
08:02
And if they insert in the middle of the gene, they disrupt its function.
171
457000
3000
ואם הן מוחדרות באמצע הגן,
הן משבשות את תיפקודו.
הן משבשות את תיפקודו.
08:06
So we made a map of all the genes
172
461000
2000
אז יצרנו מפה של כל הגנים
08:08
that could take transposon insertions
173
463000
2000
שמסוגלים לקלוט
החדרות של טרנספוזונים.
החדרות של טרנספוזונים.
08:10
and we called those "non-essential genes."
174
465000
2000
אנו מכנים אותם "גנים לא-חיוניים".
08:13
But it turns out the environment is very critical for this,
175
468000
3000
אך מתברר שלסביבה
תפקיד מכריע מאד בכך,
תפקיד מכריע מאד בכך,
08:16
and you can only
176
471000
2000
וניתן להגדיר גן
כחיוני או כלא-חיוני
כחיוני או כלא-חיוני
08:18
define an essential or non-essential gene
177
473000
3000
רק על סמך
מה שיש בדיוק בסביבה.
מה שיש בדיוק בסביבה.
08:21
based on exactly what's in the environment.
178
476000
3000
ניסינו גם גישה אינטלקטואלית
ישירה יותר
ישירה יותר
08:25
We also tried to take a more directly intellectual approach
179
480000
2000
08:27
with the genomes of 13 related organisms,
180
482000
5000
עם הגנומים של 13 אורגניזמים
הקשורים ביניהם.
הקשורים ביניהם.
וניסינו להשוות ביניהם
כדי לראות מה משותף להם,
כדי לראות מה משותף להם,
08:32
and we tried to compare all of those, to see what they had in common.
181
487000
3000
וקיבלנו את המעגלים החופפים האלה.
מצאנו שרק 173 גנים
מצאנו שרק 173 גנים
08:36
And we got these overlapping circles. And we found only 173 genes
182
491000
4000
משותפים לכל 13 האורגניזמים.
08:40
common to all 13 organisms.
183
495000
3000
08:43
The pool expanded a little bit if we ignored
184
498000
2000
המאגר גדל מעט, אם נתעלם
מטפיל תוך-תאי אחד,
מטפיל תוך-תאי אחד,
08:45
one intracellular parasite;
185
500000
2000
08:47
it expanded even more
186
502000
2000
ומתרחב אף יותר,
אם בוחנים מערכי-ליבה של גנים
08:49
when we looked at core sets of genes
187
504000
2000
של 310 בערך.
08:51
of around 310 or so.
188
506000
2000
08:53
So we think that we can expand
189
508000
2000
כך שאנו סבורים שביכולתנו להרחיב
08:55
or contract genomes, depending on your point of view here,
190
510000
3000
או לכווץ גנומים,
בהתאם לנקודת המבט,
בהתאם לנקודת המבט,
08:58
to maybe 300 to 400 genes
191
513000
3000
לכ-300 עד 400 גנים
09:01
from the minimal of 500.
192
516000
2000
מתוך 500 הגנים המינימליים.
09:03
The only way to prove these ideas
193
518000
3000
הדרך היחידה להוכיח רעיונות אלה
09:06
was to construct an artificial chromosome with those genes in them,
194
521000
3000
היתה לבנות כרומוזום מלאכותי
עם גנים אלה בתוכו,
עם גנים אלה בתוכו,
09:09
and we had to do this in a cassette-based fashion.
195
524000
3000
ולעשות זאת בשיטת
ה"קסטות" [רצף גנטי מודולרי].
ה"קסטות" [רצף גנטי מודולרי].
09:12
We found that synthesizing accurate DNA
196
527000
2000
גילינו שסינתוז מדויק של דנ"א
09:14
in large pieces was extremely difficult.
197
529000
3000
בפיסות גדולות הוא קשה ביותר.
09:17
Ham Smith and Clyde Hutchison, my colleagues on this,
198
532000
3000
עמיתי, האם סמית וקלייד האצ'ינסון,
פיתחו שיטה חדשה ומלהיבה
09:20
developed an exciting new method
199
535000
2000
המאפשרת לנו לסתנז נגיף
המבוסס על 5,000 צמדים
המבוסס על 5,000 צמדים
09:22
that allowed us to synthesize a 5,000-base pair virus
200
537000
3000
09:25
in only a two-week period
201
540000
2000
בתוך שבועיים בלבד,
09:27
that was 100 percent accurate,
202
542000
3000
שהיה מדויק ב-100%
מבחינת הרצף והביולוגיה שלו.
09:30
in terms of its sequence and its biology.
203
545000
2000
זה היה ניסוי מרגש למדי --
כשלקחנו את פיסת הדנ"א המלאכותית
כשלקחנו את פיסת הדנ"א המלאכותית
09:33
It was a quite exciting experiment -- when we just took the synthetic piece of DNA,
204
548000
4000
09:37
injected it in the bacteria and all of a sudden,
205
552000
2000
הזרקנו אותה לחיידק,
ולפתע פתאום
ולפתע פתאום
09:39
that DNA started driving the production of the virus particles
206
554000
5000
הדנ"א החל להפעיל את
ייצור חלקי הנגיף
ייצור חלקי הנגיף
09:44
that turned around and then killed the bacteria.
207
559000
3000
שקם על יוצרו והרג את החיידק.
09:47
This was not the first synthetic virus --
208
562000
2000
זה לא היה הנגיף המלאכותי הראשון,
09:49
a polio virus had been made a year before --
209
564000
3000
שנה לפני כן יוצר נגיף פוליו --
09:53
but it was only one ten-thousandth as active
210
568000
2000
אבל היה לו אפקט עשר-אלפיוני בלבד
09:55
and it took three years to do.
211
570000
3000
וייצורו ארך 3 שנים.
09:58
This is a cartoon of the structure of phi X 174.
212
573000
4000
זהו איור של מבנה ה"פאיקס 174".
10:02
This is a case where the software now builds its own hardware,
213
577000
4000
זהו מקרה בו התוכנה
בונה את החומרה שלה,
בונה את החומרה שלה,
10:06
and that's the notions that we have with biology.
214
581000
4000
ואלו הרעיונות שיש לנו
בנוגע לביולוגיה.
בנוגע לביולוגיה.
10:10
People immediately jump to concerns about biological warfare,
215
585000
4000
אנשים מתחילים מיד לחשוש
מפני לוחמה ביולוגית.
מפני לוחמה ביולוגית.
10:14
and I had recent testimony before a Senate committee,
216
589000
4000
לאחרונה העדתי בפני ועדה של הסנט,
10:18
and a special committee the U.S. government has set up
217
593000
2000
ולפני ועדה מיוחדת
שהקימה ממשלת ארה"ב,
שהקימה ממשלת ארה"ב,
10:20
to review this area.
218
595000
2000
כדי לסקור תחום זה.
10:22
And I think it's important to keep reality in mind,
219
597000
3000
ולדעתי חשוב להיות מציאותיים,
10:25
versus what happens with people's imaginations.
220
600000
4000
בניגוד למה שאנשים מדמיינים.
ביסודו של דבר,
כל נגיף שרוצף עד כה --
כל נגיף שרוצף עד כה --
10:29
Basically, any virus that's been sequenced today --
221
604000
3000
אותו גנום ניתן לייצור.
10:32
that genome can be made.
222
607000
2000
10:34
And people immediately freak out about things about Ebola or smallpox,
223
609000
4000
ואנשים נבהלים מיד
בגלל אבולה ואבעבועות שחורות,
בגלל אבולה ואבעבועות שחורות,
10:38
but the DNA from this organism is not infective.
224
613000
4000
אבל הדנ"א מאורגניזם זה
איננו מידבק.
איננו מידבק.
10:42
So even if somebody made the smallpox genome,
225
617000
3000
כך שאפילו אם מישהו מייצר
את גנום האבעבועות השחורות,
את גנום האבעבועות השחורות,
10:45
that DNA itself would not cause infections.
226
620000
3000
הדנ"א עצמו אינו יכול
לגרום להדבקה.
לגרום להדבקה.
10:49
The real concern that security departments have
227
624000
3000
דאגתן הגדולה של סוכנויות הבטחון
היא נגיפים מתוכנתים,
היא נגיפים מתוכנתים,
10:52
is designer viruses.
228
627000
2000
10:54
And there's only two countries, the U.S. and the former Soviet Union,
229
629000
4000
ורק שתי ארצות גדולות,
ארה"ב ובריה"מ לשעבר,
ארה"ב ובריה"מ לשעבר,
10:58
that had major efforts
230
633000
2000
עשו מאמצים גדולים
לייצר גורמי מלחמה ביולוגיים.
11:00
on trying to create biological warfare agents.
231
635000
3000
אם מחקר זה אכן הופסק
11:03
If that research is truly discontinued,
232
638000
3000
אמורה להיות בעתיד
פעילות מצומצמת מאד
פעילות מצומצמת מאד
11:06
there should be very little activity
233
641000
2000
11:08
on the know-how to make designer viruses in the future.
234
643000
4000
בכל הקשור לידע
של ייצור נגיפים מתוכנתים.
של ייצור נגיפים מתוכנתים.
לדעתי, אורגניזמים חד-תאיים
אפשריים בתוך שנתיים.
אפשריים בתוך שנתיים.
11:12
I think single-cell organisms are possible within two years.
235
647000
4000
11:16
And possibly eukaryotic cells,
236
651000
3000
ואולי גם תאים בעלי גרעין,
11:19
those that we have,
237
654000
2000
אלו שיש לנו,
11:21
are possible within a decade.
238
656000
2000
ייתכנו בתוך עשור שנים.
כרגע אנו מרכיבים
כמה עשרות מבנים שונים,
כמה עשרות מבנים שונים,
11:24
So we're now making several dozen different constructs,
239
659000
4000
11:28
because we can vary the cassettes and the genes
240
663000
3000
כי ביכולתנו
לשנות את הקסטות ואת הגנים
לשנות את הקסטות ואת הגנים
11:31
that go into this artificial chromosome.
241
666000
2000
שייכנסו לתוך הכרומוזום המלאכותי.
11:33
The key is, how do you put all of the others?
242
668000
2000
שאלת המפתח היא,
איך להכניס את כל היתר?
איך להכניס את כל היתר?
11:35
We start with these fragments,
243
670000
2000
אנו מתחילים עם מקטעים אלה,
11:37
and then we have a homologous recombination system
244
672000
3000
אחר יש לנו מערכת הומולוגית
לצירוף-מחדש
לצירוף-מחדש
11:40
that reassembles those into a chromosome.
245
675000
4000
שמרכיבה אותם מחדש לתוך כרומוזום.
11:44
This is derived from an organism, deinococcus radiodurans,
246
679000
3000
זה נלקח מאורגניזם,
דאינוקוקוס רדיודורנס,
דאינוקוקוס רדיודורנס,
11:47
that can take three million rads of radiation and not be killed.
247
682000
5000
שיכול לספוג 3 מיליון ראד קרינה
מבלי למות.
מבלי למות.
הוא מרכיב מחדש את הגנום שלו
אחרי פרץ קרינה זה
אחרי פרץ קרינה זה
11:53
It reassembles its genome after this radiation burst
248
688000
4000
תוך 12-24 שעות,
11:57
in about 12 to 24 hours,
249
692000
2000
11:59
after its chromosomes are literally blown apart.
250
694000
3000
לאחר שהכרומוזומים שלו פשוט התפוצצו.
12:02
This organism is ubiquitous on the planet,
251
697000
2000
אורגניזם זה נמצא בכל מקום
עלי-אדמות,
עלי-אדמות,
12:04
and exists perhaps now
252
699000
2000
וכעת אולי גם בחלל החיצון,
עקב מסעותינו לשם.
עקב מסעותינו לשם.
12:06
in outer space due to all our travel there.
253
701000
3000
12:10
This is a glass beaker after
254
705000
2000
זהו מיכל זכוכית לאחר הקרנה
בחצי מיליון ראד.
בחצי מיליון ראד.
12:12
about half a million rads of radiation.
255
707000
2000
12:14
The glass started to burn and crack,
256
709000
2000
הזכוכית החלה להישרף ולהיסדק,
12:16
while the microbes sitting in the bottom
257
711000
2000
ושהחיידקים שישבו בקרקעית
12:18
just got happier and happier.
258
713000
2000
רק נהנו יותר ויותר.
12:20
Here's an actual picture of what happens:
259
715000
2000
הנה תמונה אמיתית של מה שקרה.
12:22
the top of this shows the genome
260
717000
2000
למעלה רואים את הגנום
אחרי 1.7 מיליון ראד קרינה.
12:24
after 1.7 million rads of radiation.
261
719000
3000
הכרומוזום ממש התפרק לחתיכות.
12:27
The chromosome is literally blown apart.
262
722000
2000
12:29
And here's that same DNA automatically reassembled
263
724000
4000
והנה אותו דנ"א שהורכב מעצמו
12:33
24 hours later.
264
728000
2000
24 שעות לאחר מכן.
12:35
It's truly stunning that these organisms can do that,
265
730000
3000
ממש מדהים
שאורגניזמים אלה יכולים לעשות זאת,
שאורגניזמים אלה יכולים לעשות זאת,
12:38
and we probably have thousands,
266
733000
2000
ויש לנו אלפים,
אם לא עשרות אלפי מינים שונים
12:40
if not tens of thousands, of different species
267
735000
2000
12:42
on this planet that are capable of doing that.
268
737000
3000
בכוכב הלכת הזה,
שיכולים לעשות זאת.
שיכולים לעשות זאת.
12:45
After these genomes are synthesized,
269
740000
2000
לאחר סינתוז הגנים האלה,
12:47
the first step is just transplanting them
270
742000
2000
השלב הראשון הוא רק לשתול אותם
12:49
into a cell without a genome.
271
744000
4000
בתא נטול גנום.
12:53
So we think synthetic cells are going to have tremendous potential,
272
748000
4000
אז נראה לנו שלתאים מלאכותיים
יהיה פוטנציאל עצום,
יהיה פוטנציאל עצום,
12:57
not only for understanding the basis of biology
273
752000
3000
לא רק להבנת יסוד הביולוגיה,
13:00
but for hopefully environmental and society issues.
274
755000
3000
אלא נקווה שגם בנושאים
סביבתיים וחברתיים.
סביבתיים וחברתיים.
13:03
For example, from the third organism we sequenced,
275
758000
3000
לדוגמה, מהאורגניזם השלישי שריצפנו,
13:06
Methanococcus jannaschii -- it lives in boiling water temperatures;
276
761000
4000
מטנוקוקוס ג'נסקי, שחי במים רותחים,
13:10
its energy source is hydrogen
277
765000
2000
מקור האנרגיה שלו הוא מימן,
13:12
and all its carbon comes from CO2 it captures back from the environment.
278
767000
5000
והפחמן שלו בא מפחמן דו-חמצני
שהוא לוכד מהסביבה.
שהוא לוכד מהסביבה.
13:17
So we know lots of different pathways,
279
772000
2000
אז אנו יודעים הרבה על כיוונים שונים,
13:19
thousands of different organisms now
280
774000
3000
אלפי אורגניזמים שונים
13:22
that live off of CO2,
281
777000
2000
הניזונים מפחמן דו-חמצני,
13:24
and can capture that back.
282
779000
2000
ויכולים לשוב וללכוד אותו.
13:26
So instead of using carbon from oil
283
781000
3000
כך שבמקום להשתמש בפחם מנפט
לתהליכים מלאכותיים,
לתהליכים מלאכותיים,
13:29
for synthetic processes,
284
784000
2000
13:31
we have the chance of using carbon
285
786000
3000
יש לנו הזדמנות להשתמש בפחם,
13:34
and capturing it back from the atmosphere,
286
789000
3000
ללכוד אותו בחזרה מהאטמוספרה,
13:37
converting that into biopolymers
287
792000
2000
ולהמירו לביו-פולימרים
או למוצרים אחרים.
או למוצרים אחרים.
13:39
or other products.
288
794000
2000
13:41
We have one organism that lives off of carbon monoxide,
289
796000
3000
יש לנו אורגניזם אחד
שחי על פחמן חד-חמצני
שחי על פחמן חד-חמצני
13:44
and we use as a reducing power
290
799000
2000
ואנו משתמשים בו ככוח מחליש
13:46
to split water to produce hydrogen and oxygen.
291
801000
4000
לפיצול מים לצורך הפקת מימן וחמצן.
13:50
Also, there's numerous pathways
292
805000
2000
יש גם כיוונים רבים
להנדסה גנטית,
להנדסה גנטית,
13:52
that can be engineered metabolizing methane.
293
807000
4000
ע"י שינוי חילוף החומרים של מתאן.
13:56
And DuPont has a major program with Statoil in Norway
294
811000
4000
ול"דו-פונט" יש תכנית גדולה
ב"סטאט-אויל" בנורבגיה
ב"סטאט-אויל" בנורבגיה
14:00
to capture and convert the methane
295
815000
2000
ללכוד ולהמיר את המתאן
14:02
from the gas fields there into useful products.
296
817000
4000
משדות הגז שם,
ולהפכו למוצרים שימושיים.
ולהפכו למוצרים שימושיים.
14:06
Within a short while, I think there's going to be a new field
297
821000
2000
בעוד זמן קצר יהיה לדעתי תחום חדש
14:08
called "Combinatorial Genomics,"
298
823000
2000
הקרוי גנומיקה שילובית,
14:10
because with these new synthesis capabilities,
299
825000
3000
כי עם יכולות הסינתוז הללו,
14:13
these vast gene array repertoires
300
828000
3000
רפרטואר הגנים העצום והרחב הזה
14:16
and the homologous recombination,
301
831000
2000
והמערכת ההומולוגית לצירוף-מחדש,
14:18
we think we can design a robot to make
302
833000
2000
אנו חושבים שנוכל לתכנן רובוט שייצר
14:20
maybe a million different chromosomes a day.
303
835000
3000
אולי מיליון כרומוזומים שונים מידי יום.
14:24
And therefore, as with all biology,
304
839000
2000
ולכן, כמו בכל הביולוגיה,
14:26
you get selection through screening,
305
841000
3000
מקבלים ברירה באמצעות ניפוי,
14:29
whether you're screening for hydrogen production,
306
844000
2000
בין אם מנפים כדי לקבל מוצרי חמצן
14:31
or chemical production, or just viability.
307
846000
3000
מוצרים כימיים,
או סתם מוצרים ברי-קיימא,
או סתם מוצרים ברי-קיימא,
14:34
To understand the role of these genes
308
849000
2000
הבנת תפקיד הגנים האלה
14:36
is going to be well within reach.
309
851000
2000
עתידה להיות בהחלט בהישג-יד.
14:38
We're trying to modify photosynthesis
310
853000
3000
אנו מנסים לשנות את הפוטוסינטזה
14:41
to produce hydrogen directly from sunlight.
311
856000
3000
כדי להפיק חמצן ישירות מאור השמש.
14:44
Photosynthesis is modulated by oxygen,
312
859000
3000
הפוטוסינטזה מווסתת ע"י חמצן,
14:47
and we have an oxygen-insensitive hydrogenase
313
862000
3000
ויש לנו הידרוגנזה רגישה לחמצן
14:50
that we think will totally change this process.
314
865000
5000
שלדעתנו תשנה לגמרי
את התהליך הזה.
את התהליך הזה.
14:55
We're also combining cellulases,
315
870000
2000
אנו גם משלבים צלולוזות,
14:57
the enzymes that break down complex sugars into simple sugars
316
872000
3000
האנזימים שמפרקים סוכרים מורכבים
לסוכרים פשוטים,
לסוכרים פשוטים,
15:00
and fermentation in the same cell
317
875000
3000
ויוצרים תסיסה באותו תא
15:03
for producing ethanol.
318
878000
2000
להפקת אתנול.
15:06
Pharmaceutical production is already under way
319
881000
2000
ייצור התרופות כבר יצא לדרך
15:08
in major laboratories
320
883000
2000
במעבדות מרכזיות
15:10
using microbes.
321
885000
2000
בעזרת חיידקים.
15:12
The chemistry from compounds in the environment
322
887000
3000
הכימיה מתרכובות סביבתיות
15:15
is orders of magnitude more complex
323
890000
2000
היא בסדרי-גודל מורכבים יותר
15:17
than our best chemists can produce.
324
892000
2000
מכפי שמיטב הכימאים שלנו יכולים להפיק.
15:20
I think future engineered species
325
895000
2000
לדעתי זני העתיד המהונדסים
15:22
could be the source of food,
326
897000
2000
יוכלו להיות מקור המזון,
15:24
hopefully a source of energy,
327
899000
2000
ונקווה שגם מקור האנרגיה,
15:26
environmental remediation
328
901000
3000
תיקון הסביבה,
15:29
and perhaps
329
904000
2000
ואולי
15:31
replacing the petrochemical industry.
330
906000
2000
יחליפו את התעשייה הפטרו-כימית.
15:33
Let me just close with ethical and policy studies.
331
908000
3000
הבה אסיים במחקרים אתיים ופוליטיים.
15:37
We delayed the start of our experiments in 1999
332
912000
4000
דחינו את תחילת ניסויינו ב-1999
15:41
until we completed a year-and-a-half bioethical review
333
916000
3000
עד שהשלמנו סקר ביו-אתי
בן שנה וחצי
בן שנה וחצי
15:44
as to whether we should try and make an artificial species.
334
919000
4000
בשאלה האם עלינו לנסות ליצור
זנים מלאכותיים.
זנים מלאכותיים.
15:48
Every major religion participated in this.
335
923000
3000
כל הדתות הגדולות השתתפו בו.
15:51
It was actually a very strange study,
336
926000
2000
זה היה בעצם מחקר מוזר ביותר,
15:53
because the various religious leaders were using their scriptures as law books,
337
928000
5000
כי ראשי הדתות נועצו בכתבי-הקודש
כבספרי-חוקים,
כבספרי-חוקים,
15:58
and they couldn't find anything in them prohibiting making life,
338
933000
3000
ולא יכלו למצוא בהם דבר
שאוסר על בריאת חיים.
שאוסר על בריאת חיים.
16:01
so it must be OK. The only ultimate concerns
339
936000
3000
אז זה כנראה בסדר.
הדאגה הגדולה ביותר היתה רק
הדאגה הגדולה ביותר היתה רק
16:04
were biological warfare aspects of this,
340
939000
3000
היבטי הלוחמה הביולוגית של זה.
16:08
but gave us the go ahead to start these experiments
341
943000
3000
אך הם נתנו לנו את ברכת הדרך
להתחיל בניסויים אלה,
להתחיל בניסויים אלה,
16:11
for the reasons we were doing them.
342
946000
2000
מהסיבות שאנו עושים אותם.
16:13
Right now the Sloan Foundation has just funded
343
948000
2000
כרגע, מכון "סלון",
16:15
a multi-institutional study on this,
344
950000
3000
מימן מחקר רב-מוסדי על כך,
16:18
to work out what the risk and benefits to society are,
345
953000
3000
לקביעת הסכנות והתועלת לחברה,
16:21
and the rules that scientific teams such as my own
346
956000
3000
והחוקים שהצוותים המדעיים כמו זה שלי,
16:24
should be using in this area,
347
959000
2000
צריכים לנהוג לפיהם בתחום זה,
16:26
and we're trying to set good examples as we go forward.
348
961000
3000
ואנו מנסים להציב דוגמה טובה
ככל שאנו מתקדמים.
ככל שאנו מתקדמים.
16:30
These are complex issues.
349
965000
2000
אלו נושאים סבוכים.
16:32
Except for the threat of bio-terrorism,
350
967000
2000
נוסף על אימת הטרור הביולוגי,
16:34
they're very simple issues in terms of,
351
969000
2000
יש סוגיות פשוטות מאד כגון,
16:36
can we design things to produce clean energy,
352
971000
4000
האם ביכולתנו לתכנן דברים
שיפיקו אנרגיה נקיה,
שיפיקו אנרגיה נקיה,
16:40
perhaps revolutionizing
353
975000
2000
ואולי ליצור מהפכה
16:42
what developing countries can do
354
977000
3000
בכלכלת הארצות המתפתחות
16:45
and provide through various simple processes.
355
980000
3000
באמצעות כמה תהליכים פשוטים.
16:48
Thank you very much.
356
983000
2000
תודה רבה לכם.
ABOUT THE SPEAKER
Craig Venter - Biologist, genetics pioneerIn 2001, Craig Venter made headlines for sequencing the human genome. In 2003, he started mapping the ocean's biodiversity. And now he's created the first synthetic lifeforms -- microorganisms that can produce alternative fuels.
Why you should listen
Craig Venter, the man who led the private effort to sequence the human genome, is hard at work now on even more potentially world-changing projects.
First, there's his mission aboard the Sorcerer II, a 92-foot yacht, which, in 2006, finished its voyage around the globe to sample, catalouge and decode the genes of the ocean's unknown microorganisms. Quite a task, when you consider that there are tens of millions of microbes in a single drop of sea water. Then there's the J. Craig Venter Institute, a nonprofit dedicated to researching genomics and exploring its societal implications.
In 2005, Venter founded Synthetic Genomics, a private company with a provocative mission: to engineer new life forms. Its goal is to design, synthesize and assemble synthetic microorganisms that will produce alternative fuels, such as ethanol or hydrogen. He was on Time magzine's 2007 list of the 100 Most Influential People in the World.
In early 2008, scientists at the J. Craig Venter Institute announced that they had manufactured the entire genome of a bacterium by painstakingly stitching together its chemical components. By sequencing a genome, scientists can begin to custom-design bootable organisms, creating biological robots that can produce from scratch chemicals humans can use, such as biofuel. And in 2010, they announced, they had created "synthetic life" -- DNA created digitally, inserted into a living bacterium, and remaining alive.
Craig Venter | Speaker | TED.com