TEDSalon London Spring 2011
Martin Hanczyc: The line between life and not-life
Az élő és a nem-élő közötti vonal
Filmed:
Readability: 4.3
819,541 views
A laboratóriumában Martin Hanczyc "protosejteket" hoz létre, olyan kísérleti kémiai cseppeket, amelyek úgy viselkednek, mint az élő sejtek. A munkája azt demonstrálja, hogyan jelenhetett meg az élet először a Földön... és talán máshol is.
Martin Hanczyc - Chemist
Martin Hanczyc explores the path between living and nonliving systems, using chemical droplets to study behavior of the earliest cells. Full bio
Martin Hanczyc explores the path between living and nonliving systems, using chemical droplets to study behavior of the earliest cells. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:15
So historically there has
0
0
2000
Történetileg hatalmas szakadék
00:17
been a huge divide between what people
1
2000
3000
volt aközött, amit az emberek
00:20
consider to be non-living systems on one
2
5000
3000
nem-élő rendszereknek tekintenek az egyik oldalon,
00:23
side, and living systems on the other side.
3
8000
2000
és élő rendszereknek a másik oldalon.
00:25
So we go from, say, this beautiful and
4
10000
2000
Szóval kiindulunk, mondjuk, ebből a gyönyörű és
00:27
complex crystal as non-life, and this rather
5
12000
3000
összetett kristályból, mint nem-élőből, és ebből
00:30
beautiful and complex cat on the other side.
6
15000
3000
a meglehetősen szép és összetett macskából, a másik oldalon.
00:33
Over the last hundred and fifty years or so,
7
18000
3000
Nagyjából az utolsó százötven év alatt
00:36
science has kind of blurred this distinction
8
21000
2000
a tudomány valahogy elkente ezt a megkülönböztetést
00:38
between non-living and living systems, and
9
23000
2000
a nem-élő és az élő rendszerek között,
00:40
now we consider that there may be a kind
10
25000
2000
és most úgy gondoljuk, hogy lehet egyfajta
00:42
of continuum that exists between the two.
11
27000
3000
folytonosság a kettő között.
00:45
We'll just take one example here:
12
30000
2000
Nézzünk csak egy példát:
00:47
a virus is a natural system, right?
13
32000
2000
a vírus egy természetes rendszer, ugye?
00:49
But it's very simple. It's very simplistic.
14
34000
2000
De nagyon egyszerű. Nagyon leegyszerűsített.
00:51
It doesn't really satisfy all the requirements,
15
36000
2000
Nem igazán tesz eleget minden követelménynek,
00:53
it doesn't have all the characteristics
16
38000
2000
nincs meg benne az élő rendszerek összes
00:55
of living systems and is in fact a parasite
17
40000
2000
tulajdonsága, és tulajdonképpen élősködik
00:57
on other living systems in order to, say,
18
42000
3000
más élő rendszereken azért,
01:00
reproduce and evolve.
19
45000
2000
hogy szaporodjon és fejlődjön.
01:02
But what we're going to be talking about here
20
47000
2000
De ma este azokról a kísérletekről lesz szó,
01:04
tonight are experiments done on this sort of
21
49000
2000
amelyeket ennek a spektrumnak a
01:06
non-living end of this spectrum -- so actually
22
51000
2000
nem-élő végén végzünk -- azaz valójában
01:08
doing chemical experiments in the laboratory,
23
53000
3000
kémiai kísérleteket végzünk a laboratóriumban:
01:11
mixing together nonliving ingredients
24
56000
2000
nem-élő összetevőket keverünk össze,
01:13
to make new structures, and that these
25
58000
2000
hogy új struktúrákat hozzunk létre, és hogy ezeknek
01:15
new structures might have some of the
26
60000
2000
az új struktúráknak esetleg legyen néhány,
01:17
characteristics of living systems.
27
62000
2000
az élő rendszerekre jellemző tulajdonsága.
01:19
Really what I'm talking about here is
28
64000
2000
Igazából amiről itt beszélek,
01:21
trying to create a kind of artificial life.
29
66000
2000
az egyfajta mesterséges élet létrehozása.
01:23
So what are these characteristics that I'm
30
68000
2000
Szóval, milyen tulajdonságokról
01:25
talking about? These are them.
31
70000
2000
van itt szó? Íme:
01:27
We consider first that life has a body.
32
72000
2000
Először is, úgy tartjuk, hogy az élet testben létezik.
01:29
Now this is necessary to distinguish the self
33
74000
2000
Ez kell ahhoz, hogy a saját
01:31
from the environment.
34
76000
2000
elhatárolódjon a környezettől.
01:33
Life also has a metabolism. Now this is a
35
78000
2000
Az életnek anyagcseréje is van. Ez egy olyan
01:35
process by which life can convert resources
36
80000
3000
folyamat, mellyel az élet át tudja alakítani
01:38
from the environment into building blocks
37
83000
2000
a környezeti erőforrásokat építőelemekké,
01:40
so it can maintain and build itself.
38
85000
3000
hogy fenn tudja tartani, és fel tudja építeni magát.
01:43
Life also has a kind of inheritable information.
39
88000
2000
Az életnek van egyfajta örökölhető információja is.
01:45
Now we, as humans, we store our information
40
90000
2000
Na most mi, emberek, ezt az információt
01:47
as DNA in our genomes and we pass this
41
92000
3000
DNS-ként tároljuk a genomunkban,
01:50
information on to our offspring.
42
95000
2000
és továbbadjuk az utódainknak.
01:52
If we couple the first two -- the body and the metabolism --
43
97000
2000
Ha összekötjük az első kettőt -- a testet és az anyagcserét --,
01:54
we can come up with a system that could
44
99000
2000
olyan rendszerrel állhatunk elő, amely esetleg
01:56
perhaps move and replicate, and if we
45
101000
2000
képes mozogni és szaporodni; és ha
01:58
coupled these now to inheritable information,
46
103000
3000
most ezeket összekapcsoljuk az örökölhető információval,
02:01
we can come up with a system that would be
47
106000
2000
olyan rendszert hozhatunk létre,
02:03
more lifelike, and would perhaps evolve.
48
108000
2000
amely életszerűbb, és talán fejlődni is fog.
02:05
And so these are the things we will try to do
49
110000
2000
Szóval ezek a dolgok, amelyekkel próbálkozunk
02:07
in the lab, make some experiments that have
50
112000
2000
a laborban: olyan kísérleteket végezni,
02:09
one or more of these characteristics of life.
51
114000
3000
amelyek mutatják az élet egy vagy több ilyen tulajdonságát.
02:12
So how do we do this? Well, we use
52
117000
2000
Hogyan csináljuk mindezt? Mi egy modellrendszert
02:14
a model system that we term a protocell.
53
119000
2000
használunk, amit protosejtnek nevezünk.
02:16
You might think of this as kind of like a
54
121000
2000
Úgy képzeljék ezt el, mint egyfajta
02:18
primitive cell. It is a simple chemical
55
123000
2000
primitív sejtet. Ez az élő sejt
02:20
model of a living cell, and if you consider
56
125000
3000
egyszerű kémiai modellje, és ha belegondolnak:
02:23
for example a cell in your body may have
57
128000
2000
a szervezetünk egy sejtjében például
02:25
on the order of millions of different types
58
130000
2000
durván több millió fajta
02:27
of molecules that need to come together,
59
132000
2000
molekula van, melyeknek találkozniuk kell,
02:29
play together in a complex network
60
134000
2000
együtt kell működniük egy összetett hálózatban,
02:31
to produce something that we call alive.
61
136000
3000
hogy létrehozzanak valamit, amit úgy hívunk: élő.
02:34
In the laboratory what we want to do
62
139000
2000
Amit a laboratóriumban akarunk csinálni,
02:36
is much the same, but with on the order of
63
141000
2000
az nagyon hasonló, csak nagyjából
02:38
tens of different types of molecules --
64
143000
2000
néhány tucat különböző fajta molekulával --
02:40
so a drastic reduction in complexity, but still
65
145000
2000
így drasztikusan csökken az összetettség, de még mindig
02:42
trying to produce something that looks lifelike.
66
147000
3000
megpróbálunk olyasmit létrehozni, ami életszerűnek látszik.
02:45
And so what we do is, we start simple
67
150000
2000
Tehát úgy csináljuk, hogy az egyszerűvel kezdjük,
02:47
and we work our way up to living systems.
68
152000
3000
és később eljutunk az élő rendszerekig.
02:50
Consider for a moment this quote by
69
155000
2000
Nézzük meg egy pillanatra ezt az idézetet,
02:52
Leduc, a hundred years ago, considering a
70
157000
2000
amely Leductól, száz évvel korábbról származik,
02:54
kind of synthetic biology:
71
159000
2000
aki egyfajta szintetikus biológiát vett fontolóra:
02:56
"The synthesis of life, should it ever occur,
72
161000
2000
"Az élet előállítása, ha valaha is megtörténne,
02:58
will not be the sensational discovery which we
73
163000
2000
nem lesz olyan szenzációs felfedezés,
03:00
usually associate with the idea."
74
165000
2000
mint amilyennek azt általában elképzeljük."
03:02
That's his first statement. So if we actually
75
167000
2000
Ez az első állítása. Tehát ha mi valóban
03:04
create life in the laboratories, it's
76
169000
2000
létrehozunk életet a laboratóriumban,
03:06
probably not going to impact our lives at all.
77
171000
2000
az valószínűleg egyáltalán nem lesz hatással az életünkre.
03:08
"If we accept the theory of evolution, then
78
173000
2000
"Ha elfogadjuk az evolúció elméletét,
03:10
the first dawn of synthesis of life must consist
79
175000
2000
akkor az élet szintetizálásának kezdete bizonyára
03:12
in the production of forms intermediate
80
177000
2000
olyan átmeneti formák előállításából áll majd,
03:14
between the inorganic and the organic
81
179000
2000
melyek a szervetlen és a szerves világ,
03:16
world, or between the non-living
82
181000
2000
vagy a nem-élő és az élő világ
03:18
and living world, forms which possess
83
183000
2000
közötti olyan formák, amelyek
03:20
only some of the rudimentary attributes of life"
84
185000
2000
az életnek csak néhány elemi jellemzőjével rendelkeznek,"
03:22
-- so, the ones I just discussed --
85
187000
2000
-- tehát azokkal, amiket az előbb tárgyaltam --
03:24
"to which other attributes will be slowly added
86
189000
2000
„amelyekhez lassan hozzáadódnak más tulajdonságok
03:26
in the course of development by the
87
191000
2000
a környezet evolúciós hatásai által
03:28
evolutionary actions of the environment."
88
193000
2000
kiváltott fejlődés során."
03:30
So we start simple, we make some structures
89
195000
2000
Tehát az egyszerűvel kezdjük: olyan struktúrákat csinálunk,
03:32
that may have some of these characteristics
90
197000
2000
amelyek rendelkezhetnek néhánnyal az élet ezen
03:34
of life, and then we try to develop that
91
199000
2000
jellemzői közül, és aztán megpróbáljuk fejleszteni,
03:36
to become more lifelike.
92
201000
2000
hogy egyre életszerűbb legyen.
03:38
This is how we can start to make a protocell.
93
203000
2000
Így kezdhetünk el protosejtet csinálni.
03:40
We use this idea called self-assembly.
94
205000
2000
Az önszerveződés ötletét használjuk.
03:42
What that means is, I can mix some
95
207000
2000
Ez azt jelenti, hogy összekeverhetek néhány
03:44
chemicals together in a test tube in my lab,
96
209000
2000
kémiai anyagot egy kémcsőben a laboratóriumomban,
03:46
and these chemicals will start to self-associate
97
211000
2000
és ezek a kémiai anyagok elkezdenek összekapcsolódni,
03:48
to form larger and larger structures.
98
213000
2000
hogy egyre nagyobb struktúrákat hozzanak létre.
03:50
So say on the order of tens of thousands,
99
215000
2000
Mondjuk durván néhány tízezer,
03:52
hundreds of thousands of molecules will
100
217000
2000
néhány százezer molekula összeáll,
03:54
come together to form a large structure
101
219000
2000
hogy egy nagy szerkezetet alkosson,
03:56
that didn't exist before.
102
221000
2000
ami nem létezett korábban.
03:58
And in this particular example,
103
223000
2000
Ebben a bizonyos példában,
04:00
what I took is some membrane molecules,
104
225000
2000
amit hoztam, van néhány membrán molekula,
04:02
mixed those together in the right environment,
105
227000
2000
összekeverve egymással a megfelelő környezetben,
04:04
and within seconds it forms these rather
106
229000
2000
és másodperceken belül létrehozzák ezeket
04:06
complex and beautiful structures here.
107
231000
2000
a meglehetősen összetett és szép struktúrákat.
04:08
These membranes are also quite similar,
108
233000
2000
Ezek a membránok nagyon is hasonlóak
04:10
morphologically and functionally,
109
235000
2000
morfológiailag és funkcionálisan
04:12
to the membranes in your body,
110
237000
2000
a testünkben lévő membránokhoz,
04:14
and we can use these, as they say,
111
239000
2000
és felhasználhatjuk őket, ahogy mondják,
04:16
to form the body of our protocell.
112
241000
2000
a protosejtünk testének létrehozásához.
04:18
Likewise,
113
243000
1000
Hasonlóképpen
04:19
we can work with oil and water systems.
114
244000
2000
dolgozhatunk olaj és víz rendszerekkel.
04:21
As you know, when you put oil and water together,
115
246000
2000
Mint tudják, amikor összeöntjük az olajat és a vizet,
04:23
they don't mix, but through self-assembly
116
248000
2000
nem keverednek össze, de az önszerveződés során
04:25
we can get a nice oil droplet to form,
117
250000
2000
szép kis olaj cseppet kaphatunk,
04:27
and we can actually use this as a body for
118
252000
2000
és ezt tulajdonképpen testként használhatjuk
04:29
our artificial organism or for our protocell,
119
254000
2000
a mesterséges szervezetünk vagy a protosejtünk számára,
04:31
as you will see later.
120
256000
2000
ahogy később látni fogják.
04:33
So that's just forming some body stuff, right?
121
258000
2000
Szóval, ott tartottunk, hogy létrehoztunk valami testet, oké?
04:35
Some architectures.
122
260000
2000
Néhány szerkezetet.
04:37
What about the other aspects of living systems?
123
262000
2000
Mi a helyzet az élő rendszerek többi tulajdonságával?
04:39
So we came up with this protocell model here
124
264000
2000
Nos, kitaláltuk ezt a protosejt modellt,
04:41
that I'm showing.
125
266000
2000
amit itt mutatok.
04:43
We started with a natural occurring clay
126
268000
2000
A természetben előforduló agyaggal kezdtük,
04:45
called montmorillonite.
127
270000
2000
amit montmorillonit-nak hívnak.
04:47
This is natural from the environment, this clay.
128
272000
2000
Ez az agyag természetes, a környezetből származik.
04:49
It forms a surface that is, say, chemically active.
129
274000
2000
Ez egy olyan felületet alakít ki, ami vegyileg aktív.
04:51
It could run a metabolism on it.
130
276000
2000
Anyagcsere működhet rajta.
04:53
Certain kind of molecules like to associate
131
278000
2000
Bizonyos típusú molekulák szeretnek összekapcsolódni
04:55
with the clay. For example, in this case, RNA, shown in red
132
280000
2000
az agyaggal. Például ebben az esetben az RNS, amit pirossal jelölünk
04:57
-- this is a relative of DNA,
133
282000
2000
-- ez a DNS rokona,
04:59
it's an informational molecule --
134
284000
2000
egy információs molekula --
05:01
it can come along and it starts to associate
135
286000
2000
ez lehet, hogy odajön, és elkezd hozzákapcsolódni
05:03
with the surface of this clay.
136
288000
2000
ennek az agyagnak a felületéhez.
05:05
This structure, then, can organize the
137
290000
2000
Ez a szerkezet aztán megszervezheti
05:07
formation of a membrane boundary around
138
292000
2000
a membrán határ kialakulását
05:09
itself, so it can make a body of
139
294000
2000
maga körül, így egy folyékony molekulákból álló
05:11
liquid molecules around itself, and that's
140
296000
2000
testet készíthet maga köré,
05:13
shown in green here on this micrograph.
141
298000
2000
ez látható zölddel itt a mikrofelvételen.
05:15
So just through self-assembly, mixing things
142
300000
2000
Tehát csupán az önszerveződést kihasználva, dolgok
05:17
together in the lab, we can come up with, say,
143
302000
3000
összekeverésével a laborban, előállhatunk, mondjuk,
05:20
a metabolic surface with some
144
305000
2000
egy metabolikus felülettel, amelyhez néhány
05:22
informational molecules attached
145
307000
2000
információs molekula kapcsolódott
05:24
inside of this membrane body, right?
146
309000
2000
a membrán testen belül, igaz?
05:26
So we're on a road towards living systems.
147
311000
4000
Szóval úton vagyunk az élő rendszerek felé.
05:30
But if you saw this protocell, you would not
148
315000
2000
De ha önök látnák ezt a protosejtet, akkor nem
05:32
confuse this with something that was actually alive.
149
317000
2000
tévesztenék össze olyasmivel, ami valóban élő.
05:34
It's actually quite lifeless. Once it forms,
150
319000
2000
Ez valójában meglehetősen élettelen. Amikor kialakul,
05:36
it doesn't really do anything.
151
321000
2000
nem igazán csinál semmit.
05:38
So, something is missing.
152
323000
2000
Tehát valami hiányzik.
05:40
Some things are missing.
153
325000
2000
Hiányzik néhány dolog.
05:42
So some things that are missing is,
154
327000
2000
Ez a néhány dolog, ami hiányzik,
05:44
for example, if you had a flow of energy
155
329000
2000
ha például valami energia áramlana
05:46
through a system, what we'd want
156
331000
2000
keresztül a rendszeren, akkor azt akarnánk,
05:48
is a protocell that can harvest
157
333000
2000
hogy az a protosejt be tudjon gyűjteni
05:50
some of that energy in order to maintain itself,
158
335000
2000
valamennyit ebből az energiából önmaga fenntartásához,
05:52
much like living systems do.
159
337000
2000
ahogy az élő rendszerek teszik.
05:54
So we came up with a different protocell
160
339000
2000
Úgyhogy kitaláltunk egy másik protosejt
05:56
model, and this is actually simpler than the previous one.
161
341000
2000
modellt, ez pedig tulajdonképpen egyszerűbb, mint az előző.
05:58
In this protocell model, it's just an oil droplet,
162
343000
2000
Ez a protosejt modell, ez csak egy olaj cseppecske,
06:00
but a chemical metabolism inside
163
345000
2000
de vegyi anyagcseréje van belül,
06:02
that allows this protocell to use energy
164
347000
2000
ami lehetővé teszi, hogy a protosejt energiát használjon
06:04
to do something, to actually become dynamic,
165
349000
3000
fel valamire, hogy ténylegesen dinamikussá váljon,
06:07
as we'll see here.
166
352000
2000
ahogy itt fogjuk látni.
06:09
You add the droplet to the system.
167
354000
2000
Hozzáadjuk a cseppet a rendszerhez.
06:11
It's a pool of water, and the protocell
168
356000
2000
Ez egy víztócsa, és a protosejt
06:13
starts moving itself around in the system.
169
358000
2000
magától mozogni kezd a rendszerben.
06:15
Okay? Oil droplet forms
170
360000
2000
Világos? Az olaj cseppecske önszerveződéssel
06:17
through self-assembly, has a chemical
171
362000
2000
alakul ki, van egy kémiai
06:19
metabolism inside so it can use energy,
172
364000
2000
metabolizmus a belsejében, így energiát tud használni,
06:21
and it uses that energy to move itself
173
366000
2000
és ezt az energiát arra használja, hogy mozgassa magát
06:23
around in its environment.
174
368000
2000
a környezetében.
06:25
As we heard earlier, movement is very
175
370000
2000
Amint korábban hallottuk, a mozgás nagyon
06:27
important in these kinds of living systems.
176
372000
2000
fontos az ilyen fajta élő rendszerekben.
06:29
It is moving around, exploring its environment,
177
374000
2000
Ez mozog, felderíti a környezetét,
06:31
and remodeling its environment, as you see,
178
376000
2000
és újjá is alakítja a környezetét, amint látják,
06:33
by these chemical waves that are forming by the protocell.
179
378000
2000
ezekkel a kémiai hullámokkal, amiket a protosejt hoz létre.
06:35
So it's acting, in a sense, like a living system
180
380000
2000
Tehát úgy cselekszik, bizonyos értelemben, mint egy élő rendszer,
06:37
trying to preserve itself.
181
382000
3000
ami próbálja fenntartani magát.
06:40
We take this same moving protocell here,
182
385000
3000
Most vesszük ugyanezt a mozgó protosejtet,
06:43
and we put it in another experiment,
183
388000
2000
és egy másik kísérletbe tesszük,
06:45
get it moving. Then I'm going
184
390000
2000
beindítjuk. Majd adok egy kis
06:47
to add some food to the system,
185
392000
2000
táplálékot a rendszerhez,
06:49
and you'll see that in blue here, right?
186
394000
3000
ez a kék színű itt, látják?
06:52
So I add some food source to the system.
187
397000
2000
Tehát táplálék-forrást adok a rendszerhez.
06:54
The protocell moves. It encounters the food.
188
399000
2000
A protosejt mozog. Összetalálkozik az étellel.
06:56
It reconfigures itself and actually then
189
401000
2000
Átalakítja magát, és aztán tulajdonképpen
06:58
is able to climb to the highest concentration
190
403000
2000
képes lesz elkúszni a legnagyobb ételkoncentrációig
07:00
of food in that system and stop there.
191
405000
2000
ebben a rendszerben, és ott megáll.
07:02
Alright? So not only do we have this system
192
407000
2000
Rendben? Tehát nem csak hogy van ez a rendszerünk,
07:04
that has a body, it has a metabolism,
193
409000
2000
aminek van teste, anyagcseréje,
07:06
it can use energy, it moves around.
194
411000
3000
energiát tud használni, és mozog.
07:09
It can sense its local environment
195
414000
2000
Képes érzékelni a helyi környezetet,
07:11
and actually find resources
196
416000
2000
és tulajdonképpen megtalálni az erőforrásokat
07:13
in the environment to sustain itself.
197
418000
2000
a környezetben, hogy fenntartsa önmagát.
07:15
Now, this doesn't have a brain, it doesn't have
198
420000
2000
Nos, ennek nincs agya, nincs
07:17
a neural system. This is just a sack of
199
422000
2000
idegrendszere. Ez csak egy zacskó kémiai anyag,
07:19
chemicals that is able to have this interesting
200
424000
2000
amely képes erre az érdekes
07:21
and complex lifelike behavior.
201
426000
2000
és összetett, életszerű viselkedésre.
07:23
If we count the number of chemicals
202
428000
2000
Ha megszámoljuk a vegyületeket
07:25
in that system, actually, including the water
203
430000
2000
ebben a rendszerben, valójában, a vizet is beleszámítva,
07:27
that's in the dish, we have five chemicals
204
432000
2000
ami a Petri-csészében van, öt vegyi anyagunk van,
07:29
that can do this.
205
434000
2000
ami ezt meg tudja csinálni.
07:31
So then we put these protocells together in a
206
436000
2000
Aztán ezeket a protosejteket együtt tesszük
07:33
single experiment to see what they would do,
207
438000
2000
egy kísérletbe, hogy lássuk, mit csinálnak,
07:35
and depending on the conditions, we have
208
440000
2000
és a feltételektől függően van
07:37
some protocells on the left that are
209
442000
2000
olyan protosejtünk a bal oldalon,
07:39
moving around and it likes to touch the other
210
444000
2000
ami mozog, és szereti megérinteni a többi
07:41
structures in its environment.
211
446000
2000
szerkezetet a környezetében.
07:43
On the other hand we have two moving
212
448000
2000
Másrészről pedig van két mozgó
07:45
protocells that like to circle each other,
213
450000
2000
protosejtünk, amelyek körözgetnek egymás körül,
07:47
and they form a kind of a dance, a complex dance with each other.
214
452000
2000
és egyfajta összetett táncot járnak egymással.
07:49
Right? So not only do individual protocells
215
454000
2000
Rendben? Tehát nem csak az egyedi protosejteknek
07:51
have behavior, what we've interpreted as
216
456000
2000
van viselkedésük, amit viselkedésként
07:53
behavior in this system, but we also have
217
458000
2000
értelmeztünk ebben a rendszerben, hanem van itt
07:55
basically population-level behavior
218
460000
3000
egy alapvetően populáció szintű viselkedés is,
07:58
similar to what organisms have.
219
463000
3000
hasonló ahhoz, amivel a szervezetek rendelkeznek.
08:01
So now that you're all experts on protocells,
220
466000
3000
Most, hogy Önök mind protosejt-szakértők lettek,
08:04
we're going to play a game with these protocells.
221
469000
2000
egy játékot fogunk játszani ezekkel a protosejtekkel.
08:06
We're going to make two different kinds.
222
471000
2000
Két különböző típusút fogunk csinálni.
08:08
Protocell A has a certain kind of chemistry
223
473000
3000
Az „A” protosejtben van egy bizonyos típusú
08:11
inside that, when activated, the protocell
224
476000
2000
belső kémia: amikor aktiváljuk, a protosejt
08:13
starts to vibrate around, just dancing.
225
478000
2000
elkezd rezegni, mintha csak a táncolna.
08:15
So remember, these are primitive things,
226
480000
2000
Ne felejtsék el, hogy ezek primitív dolgok,
08:17
so dancing protocells, that's very
227
482000
2000
tehát a táncoló protosejtek, amik nagyon
08:19
interesting to us. (Laughter)
228
484000
2000
érdekesek számunkra. (Nevetés)
08:21
The second protocell has a different
229
486000
2000
A második protosejtnek másfajta
08:23
chemistry inside, and when activated,
230
488000
2000
belső kémiája van, és amikor aktiváljuk,
08:25
the protocells all come together and they fuse
231
490000
2000
a protosejtek mind összegyűlnek , és összeolvadnak
08:27
into one big one. Right?
232
492000
2000
egy nagy protosejtté. Oké?
08:29
And we just put these two together
233
494000
2000
És most beletesszük ezt a kettőt együtt
08:31
in the same system.
234
496000
2000
ugyanabba a rendszerbe.
08:33
So there's population A,
235
498000
2000
Tehát van az „A” populáció,
08:35
there's population B, and then
236
500000
2000
van a „B” populáció,
08:37
we activate the system,
237
502000
2000
majd aktiváljuk a rendszert,
08:39
and protocell Bs, they're the blue ones,
238
504000
2000
és a „B” protosejtek, ők a kékek,
08:41
they all come together. They fuse together
239
506000
2000
mind összegyűlnek. Összeolvadnak
08:43
to form one big blob, and the other protocell
240
508000
2000
egy nagy cseppé, a másik protosejt meg
08:45
just dances around. And this just happens
241
510000
2000
csak táncol körbe-körbe. És mindez addig megy,
08:47
until all of the energy in the system is
242
512000
2000
amíg a rendszerben lévő összes energia
08:49
basically used up, and then, game over.
243
514000
3000
tulajdonképpen felhasználódik, és akkor vége a játéknak.
08:52
So then I repeated this experiment
244
517000
2000
Én megismételtem ezt a kísérletet
08:54
a bunch of times, and one time
245
519000
2000
egy csomó alkalommal, és egyszer
08:56
something very interesting happened.
246
521000
2000
valami nagyon érdekes dolog történt.
08:58
So, I added these protocells together
247
523000
2000
Tehát, hozzáadtam ezeket a protosejteket együtt
09:00
to the system, and protocell A and protocell B
248
525000
2000
a rendszerhez, és az „A” protosejt meg a „B” protosejt
09:02
fused together to form a hybrid protocell AB.
249
527000
2000
összeolvadt, létrehozva egy hibrid „AB” protosejtet.
09:04
That didn't happen before. There it goes.
250
529000
2000
Ez korábban nem történt meg. Itt van.
09:06
There's a protocell AB now in this system.
251
531000
3000
Most van egy „AB” protosejt a rendszerben.
09:09
Protocell AB likes to dance around for a bit,
252
534000
3000
Az „AB” protosejt táncolgat egy kicsit,
09:12
while protocell B does the fusing, okay?
253
537000
3000
mialatt a „B” protosejt összeolvad, oké?
09:15
But then something even more interesting happens.
254
540000
3000
De aztán valami még érdekesebb történik.
09:18
Watch when these two large protocells,
255
543000
2000
Nézzék, ahogy ez a két nagy protosejt,
09:20
the hybrid ones, fuse together.
256
545000
2000
a hibridek, összeolvadnak.
09:22
Now we have a dancing protocell
257
547000
3000
Most van egy a táncoló protosejtünk,
09:25
and a self-replication event. Right. (Laughter)
258
550000
4000
és egy önreplikációs eseményünk. Oké. (Nevetés)
09:29
Just with blobs of chemicals, again.
259
554000
2000
Megint csak kémiai anyagok cseppjeiből.
09:31
So the way this works is, you have
260
556000
2000
Tehát a dolog úgy működik, hogy van
09:33
a simple system of five chemicals here,
261
558000
2000
itt nekünk egy öt kémiai anyagból álló
09:35
a simple system here. When they hybridize,
262
560000
2000
egyszerű rendszerünk. Amikor kereszteződnek,
09:37
you then form something that's different than
263
562000
2000
akkor létrehozunk valamit, ami más mint
09:39
before, it's more complex than before,
264
564000
2000
korábban, bonyolultabb, mint azelőtt,
09:41
and you get the emergence of another kind of
265
566000
2000
és felbukkan egy másik fajta
09:43
lifelike behavior which
266
568000
2000
életszerű viselkedés, amely
09:45
in this case is replication.
267
570000
2000
ebben az esetben a replikáció.
09:47
So since we can make some interesting
268
572000
2000
Szóval, mivel létre tudunk hozni néhány érdekes
09:49
protocells that we like, interesting colors and
269
574000
2000
protosejtet, ami tetszik, érdekes színeket és
09:51
interesting behaviors, and they're very easy
270
576000
2000
érdekes viselkedésmódokat, és nagyon könnyű őket
09:53
to make, and they have interesting lifelike
271
578000
2000
létrehozni, és érdekes, életszerű
09:55
properties, perhaps these protocells have
272
580000
3000
tulajdonságaik vannak, talán ezek a protosejtek
09:58
something to tell us about the origin of life
273
583000
2000
elmondanak nekünk valamit az élet eredetéről
10:00
on the Earth. Perhaps these represent an
274
585000
2000
a Földön. Talán ezek egy könnyen megközelíthető
10:02
easily accessible step, one of the first steps
275
587000
2000
lépést képviselnek, az egyik első lépést,
10:04
by which life got started on the early Earth.
276
589000
3000
amellyel az élet elkezdődött a korai a Földön.
10:07
Certainly, there were molecules present on
277
592000
2000
Természetesen voltak jelen molekulák
10:09
the early Earth, but they wouldn't have been
278
594000
2000
a korai Földön, de ezek nem lehettek ezek a tiszta
10:11
these pure compounds that we worked with
279
596000
2000
vegyületek, amikkel mi a laborban dolgoztunk,
10:13
in the lab and I showed in these experiments.
280
598000
2000
és amiket ezekben a kísérletekben mutattam.
10:15
Rather, they'd be a real complex mixture of
281
600000
2000
Ezek inkább minden fajta anyag nagyon
10:17
all kinds of stuff, because
282
602000
2000
összetett keverékei lehettek, mivel
10:19
uncontrolled chemical reactions produce
283
604000
2000
az ellenőrizetlen kémiai reakciók
10:21
a diverse mixture of organic compounds.
284
606000
2000
szerves vegyületek sokféle keverékét állítják elő.
10:23
Think of it like a primordial ooze, okay?
285
608000
3000
Úgy képzeljék ezt el, mint egy ősiszapot, oké?
10:26
And it's a pool that's too difficult to fully
286
611000
2000
Ez egy pocsolya, ami túl bonyolult ahhoz, hogy teljesen
10:28
characterize, even by modern methods, and
287
613000
2000
jellemezzük, még a modern módszerekkel is,
10:30
the product looks brown, like this tar here
288
615000
2000
és a termék barna, mint ez a kátrány itt,
10:32
on the left. A pure compound
289
617000
2000
a bal oldalon. Egy tiszta vegyület
10:34
is shown on the right, for contrast.
290
619000
2000
látható a jobb oldalon kontrasztként.
10:36
So this is similar to what happens when you
291
621000
2000
Ez hasonlít ahhoz, ami akkor történik, amikor Önök
10:38
take pure sugar crystals in your kitchen,
292
623000
2000
fognak egy marék tiszta cukorkristályt a konyhájukban,
10:40
you put them in a pan, and you apply energy.
293
625000
2000
beleteszik egy serpenyőbe, és energiát alkalmaznak.
10:42
You turn up the heat, you start making
294
627000
2000
Bekapcsolják a tűzhelyet, elkezdenek kémiai
10:44
or breaking chemical bonds in the sugar,
295
629000
2000
kötéseket létrehozni vagy szétbontani a cukorban,
10:46
forming a brownish caramel, right?
296
631000
2000
barnás karamellt létrehozva, igaz?
10:48
If you let that go unregulated, you'll
297
633000
2000
Ha ezt szabályozatlanul hagyják folytatódni,
10:50
continue to make and break chemical bonds,
298
635000
2000
újabb kémiai kötéseket alakítanak ki vagy bontanak szét,
10:52
forming an even more diverse mixture of
299
637000
2000
egy még változatosabb molekulakeveréket létrehozva,
10:54
molecules that then forms this kind of black
300
639000
2000
ami aztán átalakul ezzé a fekete
10:56
tarry stuff in your pan, right, that's
301
641000
2000
kátrányos dologgá a serpenyőben,
10:58
difficult to wash out. So that's what
302
643000
2000
amit nehéz lesúrolni. Szóval így nézhetett ki
11:00
the origin of life would have looked like.
303
645000
2000
az élet eredete.
11:02
You needed to get life out of this junk that
304
647000
2000
Ebből a vacakból kellett életet csinálni,
11:04
is present on the early Earth,
305
649000
2000
ami a korai Földön négy,
11:06
four, 4.5 billion years ago.
306
651000
2000
négy és fél milliárd évvel ezelőtt jelen volt.
11:08
So the challenge then is,
307
653000
2000
Így a kihívás aztán az,
11:10
throw away all your pure chemicals in the lab,
308
655000
2000
hogy dobjuk ki az összes laboratóriumi, tiszta vegyszert,
11:12
and try to make some protocells with lifelike
309
657000
2000
és próbáljunk meg ebből az ősiszapból
11:14
properties from this kind of primordial ooze.
310
659000
3000
életszerű tulajdonságokkal rendelkező protosejteket csinálni.
11:17
So we're able to then see the self-assembly
311
662000
2000
Újra láthatjuk tehát ezeknek az olajcseppeknek
11:19
of these oil droplet bodies again
312
664000
2000
az önszerveződését,
11:21
that we've seen previously,
313
666000
2000
amit már korábban láttunk,
11:23
and the black spots inside of there
314
668000
2000
és azok a fekete pöttyök ott belül
11:25
represent this kind of black tar -- this diverse,
315
670000
2000
képviselik ezt a fekete kátrányt -- ezt a változatos,
11:27
very complex, organic black tar.
316
672000
2000
nagyon összetett, szerves fekete kátrányt.
11:29
And we put them into one of these
317
674000
2000
És most betesszük őket egy olyan
11:31
experiments, as you've seen earlier, and then
318
676000
2000
kísérletbe, amilyet korábban már láttak,
11:33
we watch lively movement that comes out.
319
678000
2000
majd figyeljük az élénk mozgást, ami megjelenik.
11:35
They look really good, very nice movement,
320
680000
2000
Igazán jól néznek ki, nagyon szép mozgás,
11:37
and also they appear to have some kind of
321
682000
2000
és úgy tűnik, ezeknek is van valamilyen
11:39
behavior where they kind of circle
322
684000
2000
viselkedésük, köröznek
11:41
around each other and follow each other,
323
686000
3000
egymás körül, és követik egymást,
11:44
similar to what we've seen before -- but again,
324
689000
2000
ahhoz hasonlóan, ahogy korábban láttuk, -- de ismétlem,
11:46
working with just primordial conditions,
325
691000
2000
csak ősi feltételekkel dolgozunk,
11:48
no pure chemicals.
326
693000
2000
nem tiszta vegyi anyagokkal.
11:50
These are also, these tar-fueled protocells,
327
695000
2000
Ezek is, ezek a kátrány-üzemanyagú protosejtek,
11:52
are also able to locate resources
328
697000
2000
képesek megtalálni az erőforrásokat
11:54
in their environment.
329
699000
1000
a környezetükben.
11:55
I'm going to add some resource from the left,
330
700000
2000
Most hozzáadok valamennyi erőforrást itt balról,
11:57
here, that defuses into the system,
331
702000
2000
ami beáramlik a rendszerbe,
11:59
and you can see, they really like that.
332
704000
2000
és láthatjuk, hogy igazán szeretik.
12:01
They become very energetic, and able
333
706000
2000
Nagyon energikussá válnak, és képesek
12:03
to find the resource in the environment,
334
708000
2000
megtalálni a környezetben az erőforrást,
12:05
similar to what we saw before.
335
710000
2000
ahhoz hasonlóan, amit korábban láttunk.
12:07
But again, these are done in these primordial
336
712000
2000
De ismétlem, ezeket az ősi
12:09
conditions, really messy conditions,
337
714000
2000
feltételek között csináltuk, igazán piszkos feltételek között,
12:11
not sort of sterile laboratory conditions.
338
716000
2000
nem pedig steril laboratóriumi körülmények között.
12:13
These are very dirty little protocells,
339
718000
2000
Ezek nagyon piszkos kis protosejtek,
12:15
as a matter of fact. (Laughter)
340
720000
2000
ami azt illeti. (Nevetés)
12:17
But they have lifelike properties, is the point.
341
722000
3000
De életszerű tulajdonságokkal rendelkeznek, ez a lényeg.
12:20
So, doing these artificial life experiments
342
725000
3000
Szóval ezek a mesterséges élet-kísérletek
12:23
helps us define a potential path between
343
728000
3000
segítenek nekünk egy lehetséges útvonalat meghatározni
12:26
non-living and living systems.
344
731000
3000
a nem-élő és az élő rendszerek között.
12:29
And not only that, but it helps us
345
734000
2000
És nem csak ebben segítenek, hanem abban is,
12:31
broaden our view of what life is
346
736000
2000
hogy tágítsuk a nézőpontunkat arról, hogy mi az élet,
12:33
and what possible life there could be
347
738000
2000
és milyen lehetséges életforma lehet
12:35
out there -- life that could be very different
348
740000
2000
odakint -- életforma, amely nagyon is eltérő lehet
12:37
from life that we find here on Earth.
349
742000
3000
attól az élettől, amit itt a Földön találunk.
12:40
And that leads me to the next
350
745000
2000
És ez elvezet a következő
12:42
term, which is "weird life."
351
747000
2000
kifejezéshez, ami a "furcsa élet."
12:44
This is a term by Steve Benner.
352
749000
3000
Ez a kifejezés Steve Bennertől származik.
12:47
This is used in reference to a report
353
752000
2000
Ezt egy jelentéssel kapcsolatban használta
12:49
in 2007 by the National Research Council
354
754000
2000
2007-ben, amelyet az USA-beli
12:51
in the United States, wherein
355
756000
2000
Nemzeti Kutatási Tanács készített,
12:53
they tried to understand how we can
356
758000
2000
amiben megpróbálták megérteni,
12:55
look for life elsewhere in the universe, okay,
357
760000
2000
hogyan kereshetünk életet a világegyetem más részeiben,
12:57
especially if that life is very different from life
358
762000
2000
különösen, ha az élet nagyon eltérő
12:59
on Earth. If we went to another planet and
359
764000
3000
a földi élettől. Ha elmennénk egy másik bolygóra,
13:02
we thought there might be life there,
360
767000
2000
és azt gondolnánk, hogy lehet ott élet,
13:04
how could we even recognize it as life?
361
769000
2000
hogyan ismerhetnénk fel életként?
13:06
Well, they came up with three very general
362
771000
2000
Nos három nagyon általános
13:08
criteria. First is -- and they're listed here.
363
773000
2000
kritériumot fogalmaztak meg. Az első – és ezek itt vannak felsorolva.
13:10
The first is, the system has to be in
364
775000
2000
Az első: a rendszernek
13:12
non-equilibrium. That means the system
365
777000
2000
nem-egyensúlyi állapotban kell lennie. Ez azt jelenti,
13:14
cannot be dead, in a matter of fact.
366
779000
1000
hogy a rendszer tulajdonképpen nem lehet halott.
13:15
Basically what that means is, you have
367
780000
2000
Alapvetően ez azt jelenti,
13:17
an input of energy into the system that life
368
782000
2000
hogy energiabevitel történik a rendszerbe, amit az élet
13:19
can use and exploit to maintain itself.
369
784000
3000
hasznosítani tud, és fel tud használni önmaga fenntartásához.
13:22
This is similar to having the Sun shining
370
787000
2000
Ez hasonlít ahhoz, hogy a Földön van
13:24
on the Earth, driving photosynthesis,
371
789000
2000
a napfény, ami irányítja a fotoszintézist,
13:26
driving the ecosystem.
372
791000
2000
irányítja az ökoszisztémát.
13:28
Without the Sun, there's likely to be
373
793000
2000
A Nap nélkül valószínűleg
13:30
no life on this planet.
374
795000
2000
nem lenne élet ezen a bolygón.
13:32
Secondly, life needs to be in liquid form,
375
797000
2000
Másodszor, az életnek folyékony formában kell lennie,
13:34
so that means even if we had some
376
799000
2000
tehát ez azt jelenti, hogy még ha lenne is néhány
13:36
interesting structures, interesting molecules
377
801000
2000
érdekes struktúra, érdekes molekula
13:38
together but they were frozen solid,
378
803000
2000
együtt, de szilárdra fagyva,
13:40
then this is not a good place for life.
379
805000
2000
akkor az nem jó hely az élet számára.
13:42
And thirdly, we need to be able to make
380
807000
2000
És harmadszor, képesnek kell lennünk kémiai
13:44
and break chemical bonds. And again
381
809000
2000
kötések kialakítására és felbontására.
13:46
this is important because life transforms
382
811000
2000
És ez azért fontos, mert az élet átalakítja
13:48
resources from the environment into
383
813000
2000
a környezetből származó erőforrásokat
13:50
building blocks so it can maintain itself.
384
815000
2000
építőkockákká, hogy fenntartsa önmagát.
13:52
Now today, I told you about very strange
385
817000
2000
Nos, ma nagyon különös és furcsa
13:54
and weird protocells -- some that contain clay,
386
819000
2000
protosejtekről beszéltem Önöknek -- olyanokról, amikben agyag van,
13:56
some that have primordial ooze in them,
387
821000
3000
olyanokról, amikben ősiszap van,
13:59
some that have basically oil
388
824000
2000
és olyanokról, amelyekben alapvetően olaj
14:01
instead of water inside of them.
389
826000
2000
van víz helyett.
14:03
Most of these don't contain DNA,
390
828000
2000
Ezek többsége nem tartalmaz DNS-t,
14:05
but yet they have lifelike properties.
391
830000
2000
mégis életszerű tulajdonságaik vannak.
14:07
But these protocells satisfy
392
832000
3000
De ezek a protosejtek megfelelnek
14:10
these general requirements of living systems.
393
835000
3000
az élő rendszerek általános követelményeinek.
14:13
So by making these chemical, artificial
394
838000
2000
Tehát, azáltal, hogy ezeket a kémiai, mesterséges
14:15
life experiments, we hope not only
395
840000
2000
élet-kísérleteket végezzük, reméljük
14:17
to understand something fundamental
396
842000
2000
nemcsak az élet eredetéről és az élet
14:19
about the origin of life and the existence
397
844000
2000
ezen a bolygón való létezéséről
14:21
of life on this planet, but also
398
846000
2000
értünk meg valami alapvetőt, hanem
14:23
what possible life there could be
399
848000
2000
arról is, milyen lehetséges élet fordulhat elő
14:25
out there in the universe. Thank you.
400
850000
3000
ott kint, az univerzumban. Köszönöm.
14:28
(Applause)
401
853000
4000
(Taps)
ABOUT THE SPEAKER
Martin Hanczyc - ChemistMartin Hanczyc explores the path between living and nonliving systems, using chemical droplets to study behavior of the earliest cells.
Why you should listen
Martin Hanczyc is developing novel synthetic chemical systems based on the properties of living systems, in a quest to understand how life forms. These synthetic systems, or "protocells," are model systems of primitive living cells and chemical examples of artificial life. As Rachel Armstrong puts it: "Although the protocell model system is just a chemically modified oil droplet, its dynamics are astonishingly varied and complex."
He's based at the Institute of Physics and Chemistry and the Center for Fundamental Living Technology (FLinT) in Denmark. He is also an Honorary Senior Lecturer at the Bartlett School of Architecture, University College London.
Martin Hanczyc | Speaker | TED.com