ABOUT THE SPEAKER
Paul Rothemund - DNA origamist
Paul Rothemund folds DNA into shapes and patterns. Which is a simple enough thing to say, but the process he has developed has vast implications for computing and manufacturing -- allowing us to create things we can now only dream of.

Why you should listen

Paul Rothemund won a MacArthur grant this year for a fairly mystifying study area: "folding DNA." It brings up the question: Why fold DNA? The answer is -- because the power to manipulate DNA in this way could change the way we make things at a very basic level.

Rothemund's work combines the study of self-assembly (watch the TEDTalks from Neil Gershenfeld and Saul Griffith for more on this) with the research being done in DNA nanotechnology -- and points the way toward self-assembling devices at microscale, making computer memory, for instance, smaller, faster and maybe even cheaper.

More profile about the speaker
Paul Rothemund | Speaker | TED.com
TED2007

Paul Rothemund: Playing with DNA that self-assembles

Paul Rothemund izvodi čarolije s DNK

Filmed:
471,278 views

Paul Rothemund piše programski kod koji oblikuje DNK u zvijezdu, lice i mnogo drugih obliika. Jasno, to je štos ali je ujedno i demonstracija samoorganiziranja na najnižoj razini -- s ogromnim implikacijama za budućnost proizvodnje.
- DNA origamist
Paul Rothemund folds DNA into shapes and patterns. Which is a simple enough thing to say, but the process he has developed has vast implications for computing and manufacturing -- allowing us to create things we can now only dream of. Full bio

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

00:26
There's an ancientantički and universaluniverzalan conceptkoncept that wordsriječi have powervlast,
0
1000
4000
Postoji drevni i univerzalni koncept da riječi imaju moć,
00:30
that spellsčarolija existpostojati, and that if we could only pronounceizgovoriti the right wordsriječi,
1
5000
4000
da čarolije postoje, te ako bismo mogli izgovoriti prave riječi,
00:34
then -- whoooshWhooosh -- you know, an avalanchelavina would come
2
9000
2000
onda - buuuum! Znate već, lavina bi nastala
00:36
and wipebrisanje out the hobbitsHobiti, right? So this is a very attractiveatraktivan ideaideja
3
11000
5000
i uništila hobite, ne? To je, dakle, vrlo privlačna ideja
00:41
because we're very lazylijeni, like the sorcerer'sČarobnjakov apprenticeučenik,
4
16000
2000
zato što smo lijeni, kao čarobnjakov šegrt,
00:43
or the world'ssvijetu greatestnajveći computerračunalo programmerprogramer.
5
18000
2000
ili najbolji računalni programer na svijetu.
00:45
And so this ideaideja has a lot of tractionvuča with us.
6
20000
2000
Stoga, ova ideja nam je iznimno privlačna.
00:47
We love the ideaideja that wordsriječi, when pronouncedizgovara se --
7
22000
2000
Obožavamo pomisao da riječi, kad ih se izgovori --
00:49
they're just little more than purečist informationinformacija,
8
24000
2000
nisu samo čiste informacije,
00:51
but they evokedozivati some physicalfizička actionakcijski
9
26000
1000
već da uzrokuju neku fizičku akciju
00:53
in the realstvaran worldsvijet that helpspomaže us do work.
10
28000
1000
u stvarnom svijetu koja nam pomaže u radu.
00:54
And so, of coursenaravno, with lots of programmableprogramabilni computersračunala
11
29000
3000
Zato, dakako, uz velik broj računala i robota
00:57
and robotsroboti around this is an easylako thing to pictureslika.
12
32000
3000
koje možemo programirati, to je vrlo lako zamisliti.
01:00
So how manymnogi of you know what I'm talkingkoji govori about?
13
35000
2000
Koliko vas zna o čemu govorim?
01:02
RaisePodići your right handruka. OK. How manymnogi of you
14
37000
1000
Podignite desnu ruku. OK. Koliko vas
01:03
don't know what I'm talkingkoji govori about? RaisePodići your left handruka.
15
38000
3000
ne zna o čemu govorim? Podignite lijevu ruku. OK.
01:06
So that's great. So that was too easylako.
16
41000
3000
U redu. To je odlično. Ovo je bilo prelako.
01:09
You guys have very insecurenesiguran computersračunala, OK?
17
44000
3000
Vi svi imate slabu zaštitu na računalima, OK?
01:12
So now, the thing is that this is a differentdrugačiji kindljubazan of spellčarolija.
18
47000
5000
Ovo je potpuno drugačija vrsta čarolije.
01:17
This is a computerračunalo programprogram madenapravljen of zerosnule and onesone.
19
52000
1000
Ovo je računalni program napravljen od nula i jedinica.
01:18
It can be pronouncedizgovara se on a computerračunalo. It does something like this.
20
53000
3000
Može se "izgovoriti" u računalu. Rezultat je nešto poput ovoga.
01:21
The importantvažno thing is we can writepisati it in a high-levelvisoka razina languagejezik.
21
56000
2000
Bitno je da ga možemo napisati u programskom jeziku visoke razine.
01:23
A computerračunalo magicianmađioničar can writepisati this thing.
22
58000
3000
Računalni čarobnjak može napisati ovakvo nešto.
01:26
It can be compiledsastaviti into this -- into zerosnule and onesone --
23
61000
3000
To se može prevesti u ovo -- u nule i jedinice --
01:29
and pronouncedizgovara se by a computerračunalo.
24
64000
1000
i "izgovoriti" u računalu.
01:30
And that's what makesmarke computersračunala powerfulsnažan:
25
65000
1000
I to je ono što čini računala moćnima:
01:32
these high-levelvisoka razina languagesjezici that can be compiledsastaviti.
26
67000
2000
ovi jezici visoke razine koje je moguće prevesti.
01:34
And so, I'm here to tell you, you don't need a computerračunalo
27
69000
3000
Dakle, želim vam reći da ne trebate računalo
01:37
to actuallyzapravo have a spellčarolija. In factčinjenica, what you can do
28
72000
3000
da biste imali čarolije. Zapravo, ono što možete napraviti
01:40
at the molecularmolekularna levelnivo is that if you encodekodiranje informationinformacija --
29
75000
3000
na molekularnoj razini je da ako kodirate informacije --
01:43
you encodekodiranje a spellčarolija or programprogram as moleculesmolekule --
30
78000
2000
kodirate čaroliju ili program, kao molekule --
01:46
then physicsfizika can actuallyzapravo directlydirektno interpretinterpretirati that informationinformacija
31
81000
3000
tada fizika direktno prevodi te informacije
01:49
and runtrčanje a programprogram. That's what happensdogađa se in proteinsproteini.
32
84000
2000
i pokreće program. To je ono što se događa u proteinima.
01:52
When this aminoamino acidkiselina sequenceslijed getsdobiva pronouncedizgovara se as atomsatomi,
33
87000
2000
Kada se ovaj niz amino-kiselina "izgovori" pomoću atoma,
01:55
these little lettersslova are stickyljepljiv for eachsvaki other.
34
90000
2000
ova mala slova su "ljepljiva" jedna za druge.
01:57
It collapsessruši into a three-dimensionaltrodimenzionalni shapeoblik that turnsokreti it into
35
92000
3000
Urušava se u trodimenzionalni oblik koji se pretvara u
02:00
a nanomachinenanomachine that actuallyzapravo cutsrezovi DNADNK.
36
95000
2000
nano-stroj koji zapravo reže DNK.
02:02
And the interestingzanimljiv thing is that if you changepromijeniti the sequenceslijed,
37
97000
3000
Ali zanimljiva stvar je da ako promjenite niz,
02:05
you changepromijeniti the three-dimensionaltrodimenzionalni foldingna sklapanje.
38
100000
2000
mijenjate i trodimenzionalno savijanje.
02:07
You get now a DNADNK staplerklamerica insteadumjesto. These are the kindljubazan of
39
102000
3000
Sada dobijate DNK spajalicu. Takve
02:10
molecularmolekularna programsprogrami that we want to be ableu stanju to writepisati,
40
105000
2000
molekularne programe želimo naučiti pisati,
02:12
but the problemproblem is, we don't know the machinemašina languagejezik of
41
107000
2000
ali problem je što ne znamo strojni jezik
02:14
proteinsproteini. We don't have a compilerkompajler for proteinsproteini.
42
109000
2000
proteina; nemamo prevoditelj za proteine.
02:17
So I've joinedspojen a growingrastući bandbend of people that try to make
43
112000
2000
Zato sam se pridružio sve većoj skupini ljudi koji pokušavaju
02:19
molecularmolekularna spellsčarolija usingkoristeći DNADNK. We use DNADNK because it's cheaperjeftinije.
44
114000
3000
izvoditi molekularne čarolije pomoću DNK. Mi DNK koristimo zato što je jeftiniji,
02:23
It's easierlakše to handlerukovati. It's something that we understandrazumjeti really well.
45
118000
2000
jednostavniji je za rukovanje. To je nešto što razumijemo stvarno dobro.
02:25
We understandrazumjeti it so well, in factčinjenica, that we think we can actuallyzapravo writepisati
46
120000
4000
Zapravo, razumijemo ga tako dobro, da mislimo da možemo napisati
02:29
programmingprogramiranje languagesjezici for DNADNK and have molecularmolekularna compilersprevodiocima.
47
124000
3000
programske jezike za DNK i imati molekularne prevoditelje.
02:32
So then, we think we can do that. And my first questionpitanje doing this --
48
127000
4000
Dakle, mi mislimo da to možemo. Kad sam počeo s ovim, moje prvo pitanje
02:36
or one of my questionspitanja doing this -- was how can you make
49
131000
1000
ili jedno od mojih pitanja -- bilo je: Kako možemo napraviti
02:38
an arbitraryproizvoljan shapeoblik or patternuzorak out of DNADNK? And I decidedodlučio to use
50
133000
3000
proizvoljan oblik ili uzorak pomoću DNK? Odlučio sam koristiti
02:41
a typetip of DNADNK origamiOrigami, where you take a long strandStrand of DNADNK
51
136000
3000
svojevrstan DNK origami, u kojem uzmete dugački dio DNK
02:44
and foldpreklopiti it into whateveršto god shapeoblik or patternuzorak you mightmoć want.
52
139000
3000
i savijete ga u oblik ili uzorak koji želite.
02:47
So here'sevo a shapeoblik. I actuallyzapravo spentpotrošen about a yeargodina in my home,
53
142000
3000
Evo jedan oblik. Zapravo sam proveo godinu dana kod kuće,
02:50
in my underweardonje rublje, codingšifriranje, like LinusLinus [TorvaldsTorvalds], in that pictureslika before.
54
145000
3000
u donjem rublju i programirao kao Linus [Torvalds] na prethodnoj slici.
02:54
And this programprogram takes a shapeoblik, spitspljuje out 250 DNADNK sequencessekvence.
55
149000
3000
Ovaj program poprimi oblik i "ispljune" 250 DNK sekvenci.
02:57
These shortkratak DNADNK sequencessekvence are what are going to foldpreklopiti the long strandStrand
56
152000
3000
Ove kratke DNK sekvence su ono što će saviti dugačku nit
03:00
into this shapeoblik that we want to make. So you sendposlati an e-maile-mail
57
155000
3000
u oblik koji želimo napraviti. Dakle, pošaljete e-mail
03:03
with these sequencessekvence in it to a companydruštvo, and what it does --
58
158000
3000
sa ovim sekvencama kompaniji koja onda
03:07
the companydruštvo pronouncesizgovara them on a DNADNK synthesizersintisajzer.
59
162000
1000
"izgovori" tu sekvencu na DNK sintetizatoru.
03:09
It's a machinemašina about the sizeveličina of a photocopierfotokopirni aparat. And what happensdogađa se is,
60
164000
3000
To je stroj velik poput foto-kopirnog uređaja. A ono što se dogodi jest
03:12
they take your e-maile-mail and everysvaki letterpismo in your e-maile-mail,
61
167000
2000
da oni uzmu svako slovo iz vašeg emaila
03:14
they replacezamijeniti with 30-atom-atom clusterKlastera -- one for eachsvaki letterpismo,
62
169000
3000
i zamjene ga za skupom od 30 atoma, jedan skup za svako slovo,
03:17
A, T, C, and G in DNADNK. They stringniz them up in the right sequenceslijed,
63
172000
3000
A, T, C i G u DNK. Tada ih nanižu u odgovarajući niz
03:21
and then they sendposlati them back to you viapreko FedExFedEx.
64
176000
1000
i pošalju nazad poštom.
03:23
So you get 250 of these in the mailpošta in little tubescijevi.
65
178000
1000
Znači, dobijete ih 250 poštom, u malim epruvetama.
03:25
I mixmiješati them togetherzajedno, adddodati a little bitbit of saltsol watervoda,
66
180000
3000
Pomiješam ih, dodam malo slane vode,
03:28
and then adddodati this long strandStrand I was tellingreći you about,
67
183000
2000
i tada dodam ovaj dugački niz o kojem sam vam govorio,
03:30
that I've stolenukraden from a virusvirus. And then what happensdogađa se is,
68
185000
2000
a koji sam ukrao od jednog virusa. Sljedeće što se dogodi jest
03:33
you heattoplina this wholečitav thing up to about boilingključanje. You coolsvjež it down
69
188000
3000
da sve to grijete do ključanja. Ohladite do
03:37
to roomsoba temperaturetemperatura, and as you do,
70
192000
1000
sobne temperature, a za vrijeme hlađenja
03:38
what happensdogađa se is those shortkratak strandstokova, they do the followingsljedeći thing:
71
193000
2000
oni kratki nizovi čine sljedeću stvar:
03:41
eachsvaki one of them bindsveže that long strandStrand in one placemjesto,
72
196000
3000
svaki od njih veže onaj dugački niz na jednom mjestu,
03:44
and then has a seconddrugi halfpola that bindsveže that long strandStrand
73
199000
2000
a tada druga polovica veže taj dugački niz
03:47
in a distantudaljen placemjesto, and bringsdonosi those two partsdijelovi of the long strandStrand
74
202000
3000
na udaljenom mjestu te ih približi jedan drugome
03:50
closeblizu togetherzajedno so that they stickštap togetherzajedno.
75
205000
2000
i tako ih veže.
03:52
And so the netneto effectposljedica of all 250 of these strandstokova is to foldpreklopiti
76
207000
3000
Ukupan učinak svih 250 kratkih nizova jest da saviju
03:55
the long strandStrand into the shapeoblik that you're looking for.
77
210000
4000
dugački niz u oblik koji želite;
03:59
It'llTo ćete approximateudaljenost oko that shapeoblik. We do this for realstvaran in the testtest tubecijev.
78
214000
3000
napravit će aproksimaciju tog oblika. To stvarno činimo u epruvetama.
04:02
In eachsvaki little droppad of watervoda you get 50 billionmilijardi of these guys.
79
217000
3000
U svakoj kapljici vode dobijete 50 milijardi ovih malih oblika.
04:05
You can look with a microscopemikroskopom and see them on a surfacepovršinski.
80
220000
2000
Možete pogledati kroz mikroskop i vidjeti ih na površini.
04:08
And the neaturedan thing is that if you changepromijeniti the sequenceslijed
81
223000
1000
Zgodno je da ako promjenite sekvencu
04:09
and changepromijeniti the spellčarolija, you just changepromijeniti the sequenceslijed of the staplesspojnice.
82
224000
4000
i tako promijenite čaroliju, promjenit ćete i sekvencu spajalica.
04:13
You can make a moleculemolekula that looksizgled like this, and, you know,
83
228000
3000
Možete napraviti molekulu koja izgleda ovako, a znate,
04:16
he likessviđa to hangobjesiti out with his buddiesprijatelji, right.
84
231000
2000
on se voli družiti sa svojim prijateljima.
04:19
And a lot of them are actuallyzapravo prettyprilično good.
85
234000
1000
A mnogi od njih su zapravo jako dobri.
04:21
If you changepromijeniti the spellčarolija again, you changepromijeniti the sequenceslijed again.
86
236000
2000
Ako još jednom promijenite čaroliju, opet mijenjate sekvencu.
04:23
You get really nicelijepo 130 nanometernanometar trianglestrokuta. If you do it again,
87
238000
4000
Dobijete stvarno lijepe 130 nanometarske trokute. Ako to učinite opet,
04:27
you can get arbitraryproizvoljan patternsobrasci. So on a rectanglepravokutnik
88
242000
3000
možete dobiti proizvoljne oblike. Tako na pravokutniku
04:30
you can paintboja patternsobrasci of NorthSjever and SouthJug AmericaAmerika, or the wordsriječi, "DNADNK."
89
245000
5000
možete slikati uzorke Sjeverne i Južne Amerike ili riječ "DNA".
04:35
So that's DNADNK origamiOrigami. That's one way. There are manymnogi waysnačine
90
250000
4000
Dakle to je DNK origami. To je jedan način. Postoji mnogo načina
04:39
of castinglijevanje molecularmolekularna spellsčarolija usingkoristeći DNADNK.
91
254000
3000
za izvođenje molekularnih čarolija pomoću DNK.
04:42
What we really want to do in the endkraj is learnnaučiti how to programprogram
92
257000
3000
Ono što želimo na kraju naučiti jest kako programirati
04:45
self-assemblyself-montaže so that we can buildizgraditi anything, right?
93
260000
3000
samo-spajanje tako da možemo graditi bilo što, zar ne?
04:48
We want to be ableu stanju to buildizgraditi technologicaltehnološki artifactsartefakata
94
263000
2000
Žeimo biti u stanju graditi tehnološke artefakte
04:50
that are maybe good for the worldsvijet. We want to learnnaučiti
95
265000
2000
koji mogu biti dobri za svijet. Želimo naučiti
04:52
how to buildizgraditi biologicalbiološki artifactsartefakata, like people and whaleskitovi and treesstabla.
96
267000
4000
kako graditi biološke artefakte poput ljudi, kitova i drveća.
04:57
And if it's the casespis that we can reachdohvatiti that levelnivo of complexitysloženost,
97
272000
2000
A ako je slučaj da stvarno možemo doći do te razine kompleksnosti,
04:59
if our abilitysposobnost to programprogram moleculesmolekule getsdobiva to be that good,
98
274000
3000
ako naša mogućnost za programiranje molekula postane tako dobra,
05:03
then that will trulyuistinu be magicmagija. Thank you very much.
99
278000
3000
tada će to stvarno biti čarolija. Hvala lijepo.
05:06
(ApplausePljesak)
100
281000
1000
(pljesak)
Translated by Ivan Majstorovic
Reviewed by Nenad Maljković

▲Back to top

ABOUT THE SPEAKER
Paul Rothemund - DNA origamist
Paul Rothemund folds DNA into shapes and patterns. Which is a simple enough thing to say, but the process he has developed has vast implications for computing and manufacturing -- allowing us to create things we can now only dream of.

Why you should listen

Paul Rothemund won a MacArthur grant this year for a fairly mystifying study area: "folding DNA." It brings up the question: Why fold DNA? The answer is -- because the power to manipulate DNA in this way could change the way we make things at a very basic level.

Rothemund's work combines the study of self-assembly (watch the TEDTalks from Neil Gershenfeld and Saul Griffith for more on this) with the research being done in DNA nanotechnology -- and points the way toward self-assembling devices at microscale, making computer memory, for instance, smaller, faster and maybe even cheaper.

More profile about the speaker
Paul Rothemund | Speaker | TED.com