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

Why you should listen

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

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

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

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

Angela Belcher: Using nature to grow batteries

Angela Belcher: Hogyan növesszünk akkumulátorokat a természet segítségével

Filmed:
971,791 views

Tengeri csigák házától inspirálva Angela Belcher vírusokat programoz, hogy elegáns, az emberek számára hasznos nanoméretű szerkezeteket gyártson. Jól teljesítő gének irányított evolúciójával olyan vírusokat állított elő, melyek hatásos elemeket gyártottak, tiszta hidrogén üzemanyagot és rekord-döntő napelemet. A TEDxCaltechen megmutatja nekünk, hogy is kell ezt csinálni.
- Biological engineer
Angela Belcher looks to nature for inspiration on how to engineer viruses to create extraordinary new materials. Full bio

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

00:15
I thought I would talk a little bitbit about how naturetermészet makesgyártmányú materialsanyagok.
0
0
3000
Gondoltam egy kicsit arról beszélnék, hogyan csinál anyagokat a természet.
00:18
I broughthozott alongmentén with me an abaloneabalone shellhéj.
1
3000
2000
Magammal hoztam egy tengeri csiga házát.
00:20
This abaloneabalone shellhéj is a biocompositeBIOKOMPOZIT materialanyag
2
5000
3000
Ez a csigaház egy biokompozit anyag
00:23
that's 98 percentszázalék by masstömeg calciumkalcium carbonatekarbonát
3
8000
3000
tömegének 98 százaléka kalcium karbonát
00:26
and two percentszázalék by masstömeg proteinfehérje.
4
11000
2000
és két százaléka fehérje.
00:28
YetMég, it's 3,000 timesalkalommal tougherkeményebb
5
13000
2000
Mégis, 3000-szer erősebb
00:30
than its geologicalgeológiai counterpartmegfelelője.
6
15000
2000
mint a geológiai megfelelője.
00:32
And a lot of people mightesetleg use structuresszerkezetek like abaloneabalone shellskagyló,
7
17000
3000
Sok ember használ csigaház-szerű szerkezeteket,
00:35
like chalkKréta.
8
20000
2000
mint a kréta.
00:37
I've been fascinatedelbűvölt by how naturetermészet makesgyártmányú materialsanyagok,
9
22000
2000
Lenyűgözött, hogyan állítja elő a természet ezeket az anyagokat,
00:39
and there's a lot of sequencesorrend
10
24000
2000
és hosszan lehetne sorolni,
00:41
to how they do suchilyen an exquisitegyönyörű jobmunka.
11
26000
2000
hogyan végzi el e tökéletes munkákat.
00:43
PartRész of it is that these materialsanyagok
12
28000
2000
Egyrészről ezek az anyagok
00:45
are macroscopicmakroszkopikus in structureszerkezet,
13
30000
2000
felépítésükben makroszkópikusak,
00:47
but they're formedalakított at the nanoscalenanoméretű.
14
32000
2000
de nanoszinten képződnek.
00:49
They're formedalakított at the nanoscalenanoméretű,
15
34000
2000
Nanoszinten képződnek,
00:51
and they use proteinsfehérjék that are codedkódolt by the geneticgenetikai levelszint
16
36000
3000
és genetikailag kódolt fehérjéket használnak,
00:54
that allowlehetővé teszi them to buildépít these really exquisitegyönyörű structuresszerkezetek.
17
39000
3000
hogy megépítsék ezeket a tökéletes struktúrákat.
00:57
So something I think is very fascinatingelbűvölő
18
42000
2000
Ezért számomra lenyűgöző a gondolat,
00:59
is what if you could give life
19
44000
3000
hogy mi lenne, ha életet tudnánk adni
01:02
to non-livingnem élő structuresszerkezetek,
20
47000
2000
nem élő dolgoknak,
01:04
like batteriesakkumulátorok and like solarnap- cellssejteket?
21
49000
2000
mint pl. akkumulátoroknak és napelemeknek?
01:06
What if they had some of the sameazonos capabilitiesképességek
22
51000
2000
Mi lenne, ha rendelkeznének olyan tulajdonságokkal,
01:08
that an abaloneabalone shellhéj did,
23
53000
2000
mint a csigaház is,
01:10
in termsfeltételek of beinglény ableképes
24
55000
2000
abban az értelemben,
01:12
to buildépít really exquisitegyönyörű structuresszerkezetek
25
57000
2000
hogy tökéletes dolgokat építenek,
01:14
at roomszoba temperaturehőmérséklet and roomszoba pressurenyomás,
26
59000
2000
szobahőmérsékleten és normál nyomáson,
01:16
usinghasználva non-toxicnem mérgező chemicalsvegyszerek
27
61000
2000
nem mérgező anyagokból,
01:18
and addinghozzátéve no toxicmérgező materialsanyagok back into the environmentkörnyezet?
28
63000
3000
és nem mérgező anyagokat juttatva vissza a környezetükbe?
01:21
So that's the visionlátomás that I've been thinkinggondolkodás about.
29
66000
3000
Ez hát a látomás amin gondolkodtam.
01:24
And so what if you could grow a batteryakkumulátor in a PetriPetri dishtál?
30
69000
2000
Mi lenne, ha tudnánk elemeket növeszteni petri csészében?
01:26
Or, what if you could give geneticgenetikai informationinformáció to a batteryakkumulátor
31
71000
3000
Vagy, mi lenne, ha genetikai információt
01:29
so that it could actuallytulajdonképpen becomeválik better
32
74000
2000
adhatnánk az elemeknek,
01:31
as a functionfunkció of time,
33
76000
2000
hogy időbeli hatékonyságuk megnőjön
01:33
and do so in an environmentallykörnyezetbarát friendlybarátságos way?
34
78000
2000
és ez környezetbarát módon történjen?
01:35
And so, going back to this abaloneabalone shellhéj,
35
80000
3000
És visszatérve a csigaházakra,
01:38
besideskívül beinglény nano-structurednanostruktúrájú,
36
83000
2000
amellett, hogy nano-struktúráltak,
01:40
one thing that's fascinatingelbűvölő,
37
85000
2000
lenyűgöző az is, hogy
01:42
is when a maleférfi and a femalenői abaloneabalone get togetheregyütt,
38
87000
2000
mikor egy hím és egy nőstény csiga összejönnek,
01:44
they passelhalad on the geneticgenetikai informationinformáció
39
89000
2000
továbbadják a genetikai információt,
01:46
that saysmondja, "This is how to buildépít an exquisitegyönyörű materialanyag.
40
91000
3000
ami azt mondja "Így kell tökéletes anyagot építeni
01:49
Here'sItt van how to do it at roomszoba temperaturehőmérséklet and pressurenyomás,
41
94000
2000
szobahőmérsékleten és nyomáson,
01:51
usinghasználva non-toxicnem mérgező materialsanyagok."
42
96000
2000
nem mérgező anyagokból."
01:53
SameAzonos with diatomskovamoszatok, whichmelyik are shownLátható right here, whichmelyik are glasseousglasseous structuresszerkezetek.
43
98000
3000
Ugyanígy a kovamoszatok is, amelyek páncéljai üvegszerű szerkezetek.
01:56
EveryMinden time the diatomskovamoszatok replicatemegismételni,
44
101000
2000
Valahányszor a kovamoszatok osztódnak,
01:58
they give the geneticgenetikai informationinformáció that saysmondja,
45
103000
2000
átadják a genetikai információt, ami azt mondja,
02:00
"Here'sItt van how to buildépít glassüveg in the oceanóceán
46
105000
2000
"Így kell üveget építeni az óceánban,
02:02
that's perfectlytökéletesen nano-structurednanostruktúrájú.
47
107000
2000
amely nano-szinten tökéletesen struktúrált.
02:04
And you can do it the sameazonos, over and over again."
48
109000
2000
És ezt megteheted újra és újra."
02:06
So what if you could do the sameazonos thing
49
111000
2000
Mi lenne hát, ha mi is megtehetnénk ugyanezt
02:08
with a solarnap- cellsejt or a batteryakkumulátor?
50
113000
2000
napelemekkel vagy akkumulátorokkal?
02:10
I like to say my favoritekedvenc biomaterialbiomaterial is my fournégy year-oldéves.
51
115000
3000
Szoktam mondani, hogy a kedvenc bio-anyagom a négy éves gyermekem.
02:13
But anyonebárki who'saki ever had, or knowstudja, smallkicsi childrengyermekek
52
118000
3000
Bárki, akinek van, vagy ismer kisgyermekeket
02:16
knowstudja they're incrediblyhihetetlenül complexösszetett organismsszervezetek.
53
121000
3000
tudja, hogy hihetetlenül komplex organizmusok.
02:19
And so if you wanted to convincemeggyőz them
54
124000
2000
Ezért meggyőzni őket, hogy csináljanak valamit
02:21
to do something they don't want to do, it's very difficultnehéz.
55
126000
2000
amit nem akarnak, nagyon bonyolult.
02:23
So when we think about futurejövő technologiestechnológiák,
56
128000
3000
Tehát ha a jövő technológiáiról gondolkodunk,
02:26
we actuallytulajdonképpen think of usinghasználva bacteriabaktériumok and virusvírus,
57
131000
2000
akkor baktériumokra és vírusokra gondolunk,
02:28
simpleegyszerű organismsszervezetek.
58
133000
2000
egyszerű szervezetekre.
02:30
Can you convincemeggyőz them to work with a newúj toolboxeszközkészlet,
59
135000
2000
Rá tudjuk venni őket, hogy dolgozzanak egy új szerszámkészlettel,
02:32
so that they can buildépít a structureszerkezet
60
137000
2000
hogy létrehozhassanak egy szerkezetet,
02:34
that will be importantfontos to me?
61
139000
2000
amely számomra fontos lesz?
02:36
AlsoIs, when we think about futurejövő technologiestechnológiák,
62
141000
2000
Ugyanígy, amikor a jövő technológiáiról gondolkodunk,
02:38
we startRajt with the beginningkezdet of EarthFöld.
63
143000
2000
a Föld keletkezésénél kell kezdenünk.
02:40
BasicallyAlapvetően, it tookvett a billionmilliárd, ezermillió yearsévek
64
145000
2000
Nagyjából egymilliárd évig tartott,
02:42
to have life on EarthFöld.
65
147000
2000
amíg élőlények jelentek meg a Földön.
02:44
And very rapidlygyorsan, they becamelett multi-cellulartöbb sejt,
66
149000
2000
Ezután azonban elég gyorsan soksejtűvé váltak,
02:46
they could replicatemegismételni, they could use photosynthesisfotoszintézis
67
151000
3000
tudtak szaporodni, képessé váltak a fotoszintézisre,
02:49
as a way of gettingszerzés theirazok energyenergia sourceforrás.
68
154000
2000
hogy energiát gyűjtsenek.
02:51
But it wasn'tnem volt untilamíg about 500 millionmillió yearsévek agoezelőtt --
69
156000
2000
De csak nagyjából 500 millió évvel ezelőtt --
02:53
duringalatt the CambrianKambrium geologicföldrajzi time periodidőszak --
70
158000
2000
a Kambrium időszak során --
02:55
that organismsszervezetek in the oceanóceán startedindult makinggyártás hardkemény materialsanyagok.
71
160000
3000
kezdtek el kemény agyagokat előállítani.
02:58
Before that, they were all softpuha, fluffybolyhos structuresszerkezetek.
72
163000
3000
Azelőtt mind puha, képlékeny lények voltak.
03:01
And it was duringalatt this time
73
166000
2000
És ezalatt az idő alatt éppen
03:03
that there was increasedmegnövekedett calciumkalcium and ironVas
74
168000
2000
növekedett a kalcium, a vas
03:05
and siliconszilícium in the environmentkörnyezet,
75
170000
2000
és a szilícium mennyisége a környezetben.
03:07
and organismsszervezetek learnedtanult how to make hardkemény materialsanyagok.
76
172000
3000
És az élőlények megtanultak kemény anyagokat előállítani.
03:10
And so that's what I would like be ableképes to do --
77
175000
2000
És ez az, amire én képessé szeretnék válni --
03:12
convincemeggyőz biologybiológia
78
177000
2000
meggyőzni a biológiát
03:14
to work with the restpihenés of the periodicidőszakos tableasztal.
79
179000
2000
hogy dolgozzon a periódusos rendszer többi részével.
03:16
Now if you look at biologybiológia,
80
181000
2000
Ha megnézitek a biológiát,
03:18
there's manysok structuresszerkezetek like DNADNS and antibodiesantitestek
81
183000
2000
sok olyan szerkezet van mint a DNS és az antitestek,
03:20
and proteinsfehérjék and ribosomesriboszómákat that you've heardhallott about
82
185000
2000
a fehérjék és a riboszómák, melyekről tudhatod,
03:22
that are alreadymár nano-structurednanostruktúrájú.
83
187000
2000
hogy már nano-struktúráltak.
03:24
So naturetermészet alreadymár givesad us
84
189000
2000
Így a természet már adott nekünk
03:26
really exquisitegyönyörű structuresszerkezetek on the nanoscalenanoméretű.
85
191000
2000
tökéletes nano-méretű struktúrákat.
03:28
What if we could harnesshám them
86
193000
2000
Mi lenne, ha munkára fognánk őket
03:30
and convincemeggyőz them to not be an antibodyantitest
87
195000
2000
és meggyőznénk, hogy ne antitestek legyenek
03:32
that does something like HIVHIV?
88
197000
2000
ami olyasmit csinál mint a HIV?
03:34
But what if we could convincemeggyőz them
89
199000
2000
Hanem rávennénk őket, hogy
03:36
to buildépít a solarnap- cellsejt for us?
90
201000
2000
napelemet építsenek nekünk?
03:38
So here are some examplespéldák: these are some naturaltermészetes shellskagyló.
91
203000
2000
Itt van néhány példa: ezek természetes házak.
03:40
There are naturaltermészetes biologicalbiológiai materialsanyagok.
92
205000
2000
Természetes biológiai anyagok.
03:42
The abaloneabalone shellhéj here -- and if you fracturetörés it,
93
207000
2000
Itt a csigahéj - és ha eltöröd,
03:44
you can look at the facttény that it's nano-structurednanostruktúrájú.
94
209000
2000
láthatod, hogy nano-struktúrált.
03:46
There's diatomskovamoszatok madekészült out of SIOSIO2,
95
211000
3000
Ezek kovavázak szilicium-dioxidból,
03:49
and they're magnetotacticMagnetotaktikus bacteriabaktériumok
96
214000
2000
ezek magnetotaktikus baktériumok
03:51
that make smallkicsi, single-domainegyetlen tartományból magnetsmágnesek used for navigationnavigáció.
97
216000
3000
amik kis, egydoménes mágneseket használnak tájékozódásra.
03:54
What all these have in commonközös
98
219000
2000
És ami ezekben közös az az,
03:56
is these materialsanyagok are structuredszerkesztett at the nanoscalenanoméretű,
99
221000
2000
hogy ezek az anyagok nano-léptékben készülnek,
03:58
and they have a DNADNS sequencesorrend
100
223000
2000
s e lényeknek van egy DNS szakaszuk,
04:00
that codeskódok for a proteinfehérje sequencesorrend
101
225000
2000
ami egy fehérjeláncot kódol,
04:02
that givesad them the blueprintBlueprint
102
227000
2000
s ez számukra egy tervrajz arra nézve, hogy
04:04
to be ableképes to buildépít these really wonderfulcsodálatos structuresszerkezetek.
103
229000
2000
hogyan építsék fel ezeket a csodálatos struktúrákat.
04:06
Now, going back to the abaloneabalone shellhéj,
104
231000
2000
Visszatérve most a csigaházakhoz,
04:08
the abaloneabalone makesgyártmányú this shellhéj by havingamelynek these proteinsfehérjék.
105
233000
3000
a csiga a házát ezekkel a fehérjékkel építi.
04:11
These proteinsfehérjék are very negativelynegatívan chargedtöltött.
106
236000
2000
Ezek a fehérjék erősen negatív töltésűek,
04:13
And they can pullHúzni calciumkalcium out of the environmentkörnyezet,
107
238000
2000
és meg tudják kötni a kalciumot a környezetből,
04:15
put down a layerréteg of calciumkalcium and then carbonatekarbonát, calciumkalcium and carbonatekarbonát.
108
240000
3000
lerakva egy réteg kalciumot, aztán karbonátot, majd megint kalciumot és karbonátot.
04:18
It has the chemicalkémiai sequencessorozatok of aminoamino acidssavak,
109
243000
3000
Megvan az a kémiai aminosav-sorrend,
04:21
whichmelyik saysmondja, "This is how to buildépít the structureszerkezet.
110
246000
2000
amely azt mondja: "Így építed fel a szerkezetet!
04:23
Here'sItt van the DNADNS sequencesorrend, here'sitt the proteinfehérje sequencesorrend
111
248000
2000
Itt a DNS kód és a fehérje szerkezet, hogy
04:25
in ordersorrend to do it."
112
250000
2000
meg tudd ezt tenni"
04:27
And so an interestingérdekes ideaötlet is, what if you could take any materialanyag that you wanted,
113
252000
3000
Ezért érdekes az ötlet, hogy mi van, ha fogod az anyagot amit szeretnél,
04:30
or any elementelem on the periodicidőszakos tableasztal,
114
255000
2000
vagy a periódusos rendszer egy elemét,
04:32
and find its correspondingmegfelelő DNADNS sequencesorrend,
115
257000
3000
megkeresed a megfelelő DNS szakaszt,
04:35
then codekód it for a correspondingmegfelelő proteinfehérje sequencesorrend
116
260000
2000
lefordítod aminosav-sorrendre, hogy kapj egy fehérjét,
04:37
to buildépít a structureszerkezet, but not buildépít an abaloneabalone shellhéj --
117
262000
3000
amely felépíti a szerkezetet. De ne csigaházat --
04:40
buildépít something that, throughkeresztül naturetermészet,
118
265000
2000
hanem valamit, amivel a természetben
04:42
it has never had the opportunitylehetőség to work with yetmég.
119
267000
3000
még nem volt alkalma dolgozni.
04:45
And so here'sitt the periodicidőszakos tableasztal.
120
270000
2000
Itt a periódusos rendszer.
04:47
And I absolutelyteljesen love the periodicidőszakos tableasztal.
121
272000
2000
Én imádom a periódusos rendszert.
04:49
EveryMinden yearév for the incomingbejövő freshmangólya classosztály at MITMIT,
122
274000
3000
Az MIT-n minden évben csináltatok a gólyáknak
04:52
I have a periodicidőszakos tableasztal madekészült that saysmondja,
123
277000
2000
egy periódusos rendszert amin az áll
04:54
"Welcomeüdvözlet to MITMIT. Now you're in your elementelem."
124
279000
3000
"Üdvözlünk az MIT-n. Most már elemedben vagy."
04:57
And you flipmegfricskáz it over, and it's the aminoamino acidssavak
125
282000
3000
És ha megfordítod, ott vannak az aminosavak
05:00
with the PHPH-ÉRTÉK at whichmelyik they have differentkülönböző chargesdíjak.
126
285000
2000
és a pH-értékek ahol különböző a töltésük.
05:02
And so I give this out to thousandsTöbb ezer of people.
127
287000
3000
És ezt kiosztjuk emberek ezreinek.
05:05
And I know it saysmondja MITMIT, and this is CaltechCaltech,
128
290000
2000
És tudom, hogy MIT van rajta, ez pedig a Caltech,
05:07
but I have a couplepárosít extrakülön- if people want it.
129
292000
2000
de van nálam pár, ha valaki szeretne.
05:09
And I was really fortunateszerencsés
130
294000
2000
Abban a szerencsében volt részem,
05:11
to have PresidentElnök ObamaObama visitlátogatás my lablabor this yearév
131
296000
2000
hogy Obama elnök úr meglátogatott a laborban
05:13
on his visitlátogatás to MITMIT,
132
298000
2000
idén az MIT-n.
05:15
and I really wanted to give him a periodicidőszakos tableasztal.
133
300000
2000
Nagyon szerettem volna neki periódusos rendszert adni.
05:17
So I stayedtartózkodott up at night, and I talkedbeszélt to my husbandférj,
134
302000
2000
Fentmaradtam éjszaka a férjemmel és arról beszéltünk,
05:19
"How do I give PresidentElnök ObamaObama a periodicidőszakos tableasztal?
135
304000
3000
"Hogyan adjam át Obama elnök úrnak a periódusos rendszert?"
05:22
What if he saysmondja, 'Oh' Ó, I alreadymár have one,'
136
307000
2000
Mi van, ha azt mondja "Ó, már megvan",
05:24
or, 'I've"Én már alreadymár memorizedmegjegyzett it'Ez "?" (LaughterNevetés)
137
309000
2000
vagy "Már bemagoltam?"
05:26
And so he camejött to visitlátogatás my lablabor
138
311000
2000
Eljött tehát a laborba,
05:28
and lookednézett around -- it was a great visitlátogatás.
139
313000
2000
és körülnézett - nagyszerű volt.
05:30
And then afterwardutána, I said,
140
315000
2000
Utána azt mondtam:
05:32
"SirSir, I want to give you the periodicidőszakos tableasztal
141
317000
2000
"Uram, szeretnék adni egy periódusos rendszert,
05:34
in caseügy you're ever in a bindköt and need to calculatekiszámítja molecularmolekuláris weightsúly."
142
319000
4000
hátha egyszer égető szükségét érzi a molekulasúly-számításnak."
05:38
And I thought molecularmolekuláris weightsúly soundedhangzott much lessKevésbé nerdynerdy
143
323000
2000
Úgy gondoltam, hogy a molekulasúly sokkal kevésbé kocka,
05:40
than molarmoláris masstömeg.
144
325000
2000
mint a moláris tömeg.
05:42
And so he lookednézett at it,
145
327000
2000
Ő ránézett,
05:44
and he said,
146
329000
2000
és azt mondta,
05:46
"Thank you. I'll look at it periodicallyidőszakosan."
147
331000
2000
"Köszönöm, majd elemezem."
05:48
(LaughterNevetés)
148
333000
2000
(Nevetés)
05:50
(ApplauseTaps)
149
335000
4000
(Taps)
05:54
And latera későbbiekben in a lectureelőadás that he gaveadott on cleantiszta energyenergia,
150
339000
3000
Később egy előadáson, amit a tiszta energiáról tartott,
05:57
he pulledhúzta it out and said,
151
342000
2000
előhúzta, és azt mondta:
05:59
"And people at MITMIT, they give out periodicidőszakos tablesasztalok."
152
344000
2000
És a MIT- n azok az emberek periódusos táblázatokat osztogatnak."
06:01
So basicallyalapvetően what I didn't tell you
153
346000
3000
Szóval amit nem mondtam még, hogy 500 millió évvel ezelőtt
06:04
is that about 500 millionmillió yearsévek agoezelőtt, organismsszervezetek starterStarter makinggyártás materialsanyagok,
154
349000
3000
az élőlények elkezdtek szilárd anyagokat gyártani,
06:07
but it tookvett them about 50 millionmillió yearsévek to get good at it.
155
352000
2000
de közel 50 millió évükbe telt, hogy jók is legyenek benne.
06:09
It tookvett them about 50 millionmillió yearsévek
156
354000
2000
Közel 50 millió évükbe telt,
06:11
to learntanul how to perfecttökéletes how to make that abaloneabalone shellhéj.
157
356000
2000
hogy tökéletesítsék, hogyan készítsék el ezt a csigaházat.
06:13
And that's a hardkemény sellelad to a graduateérettségizni studentdiák. (LaughterNevetés)
158
358000
2000
Ezt nehéz eladni egy végzős hallgatónak.
06:15
"I have this great projectprogram -- 50 millionmillió yearsévek."
159
360000
3000
"Itt ez a nagyszerű projekt -- 50 millió év..."
06:18
And so we had to developfejleszt a way
160
363000
2000
Szóval meg kellett találnunk a módját,
06:20
of tryingmegpróbálja to do this more rapidlygyorsan.
161
365000
2000
hogy gyorsabban boldoguljunk.
06:22
And so we use a virusvírus that's a non-toxicnem mérgező virusvírus
162
367000
2000
Így hát egy vírust használunk, amely nem okoz bajt,
06:24
calledhívott M13 bacteriophagebakteriofág
163
369000
2000
úgy hívják, M13 bakteriofág,
06:26
that's jobmunka is to infectfertőz bacteriabaktériumok.
164
371000
2000
és baktériumokat fertőz.
06:28
Well it has a simpleegyszerű DNADNS structureszerkezet
165
373000
2000
Egyszerű DNS-e van,
06:30
that you can go in and cutvágott and pastepaszta
166
375000
2000
melybe bele tudsz nyúlni: kivághatsz és bele illeszthetsz
06:32
additionalTovábbi DNADNS sequencessorozatok into it.
167
377000
2000
további DNS-szakaszokat.
06:34
And by doing that, it allowslehetővé tesz the virusvírus
168
379000
2000
Ezáltal a vírus képes lesz véletlenszerű
06:36
to expressExpressz randomvéletlen proteinfehérje sequencessorozatok.
169
381000
3000
fehérjeláncot produkálni.
06:39
And this is prettyszép easykönnyen biotechnologybiotechnológia.
170
384000
2000
Ez egy rém egyszerű biotechnológiai játék.
06:41
And you could basicallyalapvetően do this a billionmilliárd, ezermillió timesalkalommal.
171
386000
2000
Ezt egymilliárdszor megismétled.
06:43
And so you can go in and have a billionmilliárd, ezermillió differentkülönböző virusesvírusok
172
388000
2000
A végén lesz egymilliárd különböző vírusod,
06:45
that are all geneticallygenetikailag identicalazonos,
173
390000
2000
melyek genetikailag mind egyediek.
06:47
but they differkülönbözik from eachminden egyes other basedszékhelyű on theirazok tipsTippek,
174
392000
2000
de egymástól csak egy ponton különböznek:
06:49
on one sequencesorrend
175
394000
2000
egy kis szakaszban,
06:51
that codeskódok for one proteinfehérje.
176
396000
2000
amely pont egy aminosavat kódol.
06:53
Now if you take all billionmilliárd, ezermillió virusesvírusok,
177
398000
2000
Most fogod mind az egymilliárd vírusodat,
06:55
and you can put them in one dropcsepp of liquidfolyékony,
178
400000
2000
beleteszed őket egy csepp folyadékba,
06:57
you can forceerő them to interactegymásra hat with anything you want on the periodicidőszakos tableasztal.
179
402000
3000
és a periódusos rendszer bármelyik elemével érintkezésbe hozhatod őket.
07:00
And throughkeresztül a processfolyamat of selectionkiválasztás evolutionevolúció,
180
405000
2000
Majd szelekciós fejlesztés útján
07:02
you can pullHúzni one out of a billionmilliárd, ezermillió that does something that you'djobb lenne, ha like it to do,
181
407000
3000
kiemelheted azt az egyet, amely olyasmit csinál, ami neked tetszik,
07:05
like grow a batteryakkumulátor or grow a solarnap- cellsejt.
182
410000
2000
pl. zseblámpaelemet vagy napelemet növeszt.
07:07
So basicallyalapvetően, virusesvírusok can't replicatemegismételni themselvesmaguk; they need a hostházigazda.
183
412000
3000
A vírusok amúgy nem képesek lemásolni magukat, gazdasejtre van szükségük.
07:10
OnceEgyszer you find that one out of a billionmilliárd, ezermillió,
184
415000
2000
Amikor megtaláltad azt az egyet a milliárdból,
07:12
you infectfertőz it into a bacteriabaktériumok,
185
417000
2000
megfertőzöl vele egy baktériumot,
07:14
and you make millionsTöbb millió and billionsmilliárdokat of copiespéldányban
186
419000
2000
s így készítesz kismillió másolatot
07:16
of that particularkülönös sequencesorrend.
187
421000
2000
abból a bizonyos DNS-szekvenciából.
07:18
And so the other thing that's beautifulszép about biologybiológia
188
423000
2000
A másik csodás dolog a biológiában,
07:20
is that biologybiológia givesad you really exquisitegyönyörű structuresszerkezetek
189
425000
2000
hogy igazán tökéletes struktúrákat
07:22
with niceszép linklink scalesMérleg.
190
427000
2000
kínál neked.
07:24
And these virusesvírusok are long and skinnysovány,
191
429000
2000
Ezek hosszú és kecses vírusok,
07:26
and we can get them to expressExpressz the abilityképesség
192
431000
2000
amiket képessé tehetünk, hogy
07:28
to grow something like semiconductorsfélvezetők
193
433000
2000
olyanná fejlődjenek, mint a félvezetők
07:30
or materialsanyagok for batteriesakkumulátorok.
194
435000
2000
vagy az elektromos elemek anyagai.
07:32
Now this is a high-powerednagyteljesítményű batteryakkumulátor that we grewnőtt in my lablabor.
195
437000
3000
Íme, itt egy nagy teljesítményű elem, amelyet a laboromban növesztettünk.
07:35
We engineeredmanipulált a virusvírus to pickszed up carbonszén nanotubesnanocsövek.
196
440000
3000
Terveztünk egy vírust, amely szén nanocsöveket vesz fel.
07:38
So one partrész of the virusvírus grabsmegragad a carbonszén nanotubenanocső.
197
443000
2000
A vírus egy része tart egy nanocsövet.
07:40
The other partrész of the virusvírus has a sequencesorrend
198
445000
2000
A másik része rendelkezik egy utasítással,
07:42
that can grow an electrodeelektróda materialanyag for a batteryakkumulátor.
199
447000
3000
amely elektródanyagot képes növeszteni egy akkumulátor számára.
07:45
And then it wiresvezetékek itselfmaga to the currentjelenlegi collectorkollektor.
200
450000
3000
És ezután beköti magát az aktuális kollektorba.
07:48
And so throughkeresztül a processfolyamat of selectionkiválasztás evolutionevolúció,
201
453000
2000
Szelekciós fejlesztés útján
07:50
we wentment from beinglény ableképes to have a virusvírus that madekészült a crummyciki batteryakkumulátor
202
455000
3000
eljutottunk egy vacak akkumulátort gyártó vírustól
07:53
to a virusvírus that madekészült a good batteryakkumulátor
203
458000
2000
egy jó akkumulátort gyártóig,
07:55
to a virusvírus that madekészült a record-breakingrekorder autóipari, high-powerednagyteljesítményű batteryakkumulátor
204
460000
3000
majd egy rekord teljesítményűig,
07:58
that's all madekészült at roomszoba temperaturehőmérséklet, basicallyalapvetően at the benchpad topfelső.
205
463000
3000
mindezt szobahőmérsékleten, nagyjából az asztalon.
08:01
And that batteryakkumulátor wentment to the WhiteFehér HouseHáz for a pressnyomja meg conferencekonferencia.
206
466000
3000
Elküldtük az akkumulátort a Fehér Házba egy sajtótájékozatóra.
08:04
I broughthozott it here.
207
469000
2000
És elhoztam ide is.
08:06
You can see it in this caseügy -- that's lightingvilágítás this LED.
208
471000
3000
És most láthatjátok, ettől világít ez a LED.
08:09
Now if we could scaleskála this,
209
474000
2000
Ha fel tudnánk nagyítani,
08:11
you could actuallytulajdonképpen use it
210
476000
2000
akkor használhatnánk
08:13
to runfuss your PriusPrius,
211
478000
2000
Prius meghajtására is,
08:15
whichmelyik is my dreamálom -- to be ableképes to drivehajtás a virus-poweredvírus-energiát termelő carautó.
212
480000
3000
ami az álmom -- vírussal meghajtott autót vezetni.
08:19
But it's basicallyalapvetően --
213
484000
2000
De alapvetően
08:21
you can pullHúzni one out of a billionmilliárd, ezermillió.
214
486000
3000
csak kiemelsz egyet a milliárdból.
08:24
You can make lots of amplificationsamplifikálásokat to it.
215
489000
2000
Kiegészítéseket csinálhatsz hozzá a laborban.
08:26
BasicallyAlapvetően, you make an amplificationerősítés in the lablabor,
216
491000
2000
Kiegészítéseket csinálhatsz hozzá a laborban,
08:28
and then you get it to self-assembleönmaguktól összeállnak
217
493000
2000
és ráveszed, hogy önszerveződjék
08:30
into a structureszerkezet like a batteryakkumulátor.
218
495000
2000
akkumulátor-szerű struktúrává.
08:32
We're ableképes to do this alsois with catalysiskatalízis.
219
497000
2000
Katalizátorral is megcsinálhatjuk ezt.
08:34
This is the examplepélda
220
499000
2000
Például víz
08:36
of photocatalyticfotokatalitikus splittingfelosztása of watervíz.
221
501000
2000
fotokatalitikus bontásához.
08:38
And what we'vevoltunk been ableképes to do
222
503000
2000
Sőt, képessé váltunk arra is,
08:40
is engineermérnök a virusvírus to basicallyalapvetően take dye-absorbingfesték-elnyelő moleculesmolekulák
223
505000
3000
hogy vírusokkal összegyűjtsünk festékkötő molekulákat,
08:43
and linevonal them up on the surfacefelület of the virusvírus
224
508000
2000
ráhelyezzük ezeket a vírus felszínére,
08:45
so it actscselekmények as an antennaantenna,
225
510000
2000
és ez úgy működik, mint egy antenna:
08:47
and you get an energyenergia transferátruházás acrossát the virusvírus.
226
512000
2000
energiát csapdázhatsz a vírussal.
08:49
And then we give it a secondmásodik genegén
227
514000
2000
Majd adunk neki egy másik gént,
08:51
to grow an inorganicszervetlen materialanyag
228
516000
2000
hogy alkosson olyan szervetlen anyagot,
08:53
that can be used to splithasított watervíz
229
518000
2000
amivel elbonthatja a vizet
08:55
into oxygenoxigén and hydrogenhidrogén
230
520000
2000
oxigénre és hidrogénre,
08:57
that can be used for cleantiszta fuelsüzemanyagok.
231
522000
2000
ami tiszta üzemanyagként használható.
08:59
And I broughthozott an examplepélda with me of that todayMa.
232
524000
2000
Hoztam egy példát.
09:01
My studentsdiákok promisedmegígérte me it would work.
233
526000
2000
A hallgatóim megígérték, hogy működni fog.
09:03
These are virus-assembledvírus-összeszerelt nanowiresnanovezetékek.
234
528000
2000
Ezek vírus-alkotta nanovezetékek.
09:05
When you shineragyog lightfény on them, you can see them bubblingfortyogó.
235
530000
3000
Ha megvilágítod, látod, hogy bugyborékol.
09:08
In this caseügy, you're seeinglátás oxygenoxigén bubblesbuborékok come out.
236
533000
3000
Ez esetben oxigén-buborékokat látsz távozni.
09:12
And basicallyalapvetően, by controllingkontrolling the genesgének,
237
537000
3000
És végülis a géneket irányítva,
09:15
you can controlellenőrzés multipletöbbszörös materialsanyagok to improvejavul your deviceeszköz performanceteljesítmény.
238
540000
3000
több anyagot irányíthatsz, így fokozva eszközöd teljesítményét.
09:18
The last examplepélda are solarnap- cellssejteket.
239
543000
2000
A következő példa a napelemek.
09:20
You can alsois do this with solarnap- cellssejteket.
240
545000
2000
Megcsinálhatod mindezt napelemekkel is.
09:22
We'veMost már been ableképes to engineermérnök virusesvírusok
241
547000
2000
Tudunk vírusokat tervezni,
09:24
to pickszed up carbonszén nanotubesnanocsövek
242
549000
2000
hogy nanocsöveket vegyenek fel
09:26
and then grow titaniumtitán dioxidedioxid around them --
243
551000
4000
majd titán-dioxidot növesztünk köréjük --
09:30
and use as a way of gettingszerzés electronselektronok throughkeresztül the deviceeszköz.
244
555000
4000
s így elektronokat nyerhetünk a készülékből.
09:34
And what we'vevoltunk foundtalál is throughkeresztül geneticgenetikai engineeringmérnöki,
245
559000
2000
Azt találtuk, hogy genetikai tervezéssel
09:36
we can actuallytulajdonképpen increasenövekedés
246
561000
2000
rekord nagyságúra növelhetjük
09:38
the efficiencieshatékonyság of these solarnap- cellssejteket
247
563000
3000
a napelemek teljesítményét
09:41
to recordrekord numbersszám
248
566000
2000
amelyek ezeket a festékkötő
09:43
for these typestípusok of dye-sensitizedfesték fényérzékeny systemsrendszerek.
249
568000
3000
vízbontó rendszereket ellátják.
09:46
And I broughthozott one of those as well
250
571000
2000
Hoztam egy ilyet is,
09:48
that you can playjáték around with outsidekívül afterwardutána.
251
573000
3000
ezzel majd odakint eljátszhattok.
09:51
So this is a virus-basedvírus-alapú solarnap- cellsejt.
252
576000
2000
Szóval egy vírus-alapú napelem.
09:53
ThroughKeresztül evolutionevolúció and selectionkiválasztás,
253
578000
2000
Fejlesztéssel és szelekcióval
09:55
we tookvett it from an eightnyolc percentszázalék efficiencyhatékonyság solarnap- cellsejt
254
580000
3000
8%-os hatékonyságú napelemből
09:58
to an 11 percentszázalék efficiencyhatékonyság solarnap- cellsejt.
255
583000
3000
11%-os hatékonyságút fejlesztettünk.
10:01
So I hoperemény that I've convincedmeggyőződéses you
256
586000
2000
Remélem hát, hogy meggyőztelek titeket,
10:03
that there's a lot of great, interestingérdekes things to be learnedtanult
257
588000
3000
nagyszerű és érdekes dolgot kell még megtudjunk
10:06
about how naturetermészet makesgyártmányú materialsanyagok --
258
591000
2000
arról, hogyan csinálja a természet ezeket az anyagokat --
10:08
and takingbevétel it the nextkövetkező steplépés
259
593000
2000
és eljutni a következő lépésig,
10:10
to see if you can forceerő,
260
595000
2000
hogy megtudjuk, rávehető-e,
10:12
or whetherakár you can take advantageelőny of how naturetermészet makesgyártmányú materialsanyagok,
261
597000
2000
vagy hasznosítható-e ahogyan ezeket az anyagokat a természet elkészíti
10:14
to make things that naturetermészet hasn'tmég nem yetmég dreamedálmodott of makinggyártás.
262
599000
3000
hogy olyan dolgokat alkossunk, melyekről a természet
10:17
Thank you.
263
602000
2000
még csak nem is álmodott. Köszönöm.
Translated by Zoltan Lengyel
Reviewed by Anna Patai

▲Back to top

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

Why you should listen

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

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

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

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