TED2007
Paul Rothemund: Playing with DNA that self-assembles
Paul Rothemund merapal "mantra sihir" dengan DNA
Filmed:
Readability: 3.6
471,278 views
Paul Rothemund menulis kode yang membuat DNA mengatur dirinya sendiri menjadi bintang, wajah tersenyum dan lainnya. Tentu saja, ini adalah sebuah pertunjukkan perakitan sendiri pada skala yang paling kecil -- dengan implikasi luas pada masa depan pembuatan barang lainnya.
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. Full bio
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 ancient and universal concept that words have power,
0
1000
4000
Ada konsep kuno dan universal yang mengatakan bahwa kata-kata memiliki kekuatan,
00:30
that spells exist, and that if we could only pronounce the right words,
1
5000
4000
yaitu mantra "sihir", dan jika kita mengucapkan kata-kata yang tepat
00:34
then -- whooosh -- you know, an avalanche would come
2
9000
2000
kemudian, wuss! Bola salju itu akan menggelinding
00:36
and wipe out the hobbits, right? So this is a very attractive idea
3
11000
5000
dan memusnahkan para hobbit, betul? Ide ini sangat menarik
00:41
because we're very lazy, like the sorcerer's apprentice,
4
16000
2000
karena kita sangat malas, seperti murid penyihir
00:43
or the world's greatest computer programmer.
5
18000
2000
atau perancang program komputer paling hebat sedunia.
00:45
And so this idea has a lot of traction with us.
6
20000
2000
Jadi, ide ini bukan ide asing dalam kehidupan kita.
00:47
We love the idea that words, when pronounced --
7
22000
2000
Kita menyukai ide, dimana ketika kata-kata diucapkan --
00:49
they're just little more than pure information,
8
24000
2000
kata-kata itu tidak sekedar menjadi informasi belaka,
00:51
but they evoke some physical action
9
26000
1000
tetapi juga membangkitkan reaksi fisik
00:53
in the real world that helps us do work.
10
28000
1000
di dunia nyata, yang membantu kita untuk berkarya.
00:54
And so, of course, with lots of programmable computers
11
29000
3000
Jadi, tentunya, dengan banyaknya komputer yang bisa diprogram
00:57
and robots around this is an easy thing to picture.
12
32000
3000
dan robot di sekitar kita, ini adalah hal yang mudah untuk dibayangkan.
01:00
So how many of you know what I'm talking about?
13
35000
2000
Jadi, berapa diantara kalian yang tahu apa yang sedang saya katakan?
01:02
Raise your right hand. OK. How many of you
14
37000
1000
Angkat tangan kanan Anda! Baiklah. Berapa diantara kalian
01:03
don't know what I'm talking about? Raise your left hand.
15
38000
3000
yang tidak mengerti apa yang saya katakan? Angkat tangan kiri Anda. Baik.
01:06
So that's great. So that was too easy.
16
41000
3000
Baik. Itu terlalu gampang.
01:09
You guys have very insecure computers, OK?
17
44000
3000
Kalian memiliki komputer yang sangat tidak aman, bukan?
01:12
So now, the thing is that this is a different kind of spell.
18
47000
5000
Jadi sekarang, ini adalah mantra yang berbeda.
01:17
This is a computer program made of zeros and ones.
19
52000
1000
Ini adalah program komputer yang terdiri dari angka nol dan satu.
01:18
It can be pronounced on a computer. It does something like this.
20
53000
3000
Program ini dapat diterjemahkan di komputer. Seperti ini.
01:21
The important thing is we can write it in a high-level language.
21
56000
2000
Yang penting adalah kita bisa menulis bahasa tingkat tinggi.
01:23
A computer magician can write this thing.
22
58000
3000
Seorang penyihir komputer bisa menulisnya.
01:26
It can be compiled into this -- into zeros and ones --
23
61000
3000
Dan bisa diuraikan menjadi angka nol dan satu
01:29
and pronounced by a computer.
24
64000
1000
dan diterjemahkan oleh komputer.
01:30
And that's what makes computers powerful:
25
65000
1000
Dan inilah yang membuat komputer menjadi hebat:
01:32
these high-level languages that can be compiled.
26
67000
2000
bahasa tingkat tinggi yang bisa disusun.
01:34
And so, I'm here to tell you, you don't need a computer
27
69000
3000
Jadi, saya di sini untuk memberi tahu bahwa Anda tidak butuh sebuah komputer
01:37
to actually have a spell. In fact, what you can do
28
72000
3000
untuk memiliki mantra. Pada kenyataannya, yang bisa Anda lakukan
01:40
at the molecular level is that if you encode information --
29
75000
3000
pada tingkat molekuler adalah jika Anda menyusun kode informasi --
01:43
you encode a spell or program as molecules --
30
78000
2000
Anda membuat mantra atau program sebagai molekul --
01:46
then physics can actually directly interpret that information
31
81000
3000
dan fisika bisa menginterpretasikannya sebagai informasi
01:49
and run a program. That's what happens in proteins.
32
84000
2000
dan menjalankan sebuah program. Itulah yang terjadi pada protein.
01:52
When this amino acid sequence gets pronounced as atoms,
33
87000
2000
Ketika urutan asam amino diterjemahkan sebagai atom,
01:55
these little letters are sticky for each other.
34
90000
2000
huruf - huruf kecil ini terlekatkan satu sama lain.
01:57
It collapses into a three-dimensional shape that turns it into
35
92000
3000
Kemudian membentuk bentuk tiga dimensi yang berubah menjadi
02:00
a nanomachine that actually cuts DNA.
36
95000
2000
mesin nano yang memotong DNA.
02:02
And the interesting thing is that if you change the sequence,
37
97000
3000
Yang menarik adalah jika Anda mengubah urutannya,
02:05
you change the three-dimensional folding.
38
100000
2000
Anda mengubah lipatan tiga - dimensinya.
02:07
You get now a DNA stapler instead. These are the kind of
39
102000
3000
Sekarang Anda mendapat DNA berbentuk stepler. Ini adalah
02:10
molecular programs that we want to be able to write,
40
105000
2000
program molekuler yang ingin kita buat,
02:12
but the problem is, we don't know the machine language of
41
107000
2000
tapi masalahnya, kita tidak tahu bahasa mesin dari protein;
02:14
proteins. We don't have a compiler for proteins.
42
109000
2000
kita tidak mempunyai mesin penyusun protein.
02:17
So I've joined a growing band of people that try to make
43
112000
2000
Jadi saya bergabung dengan orang - orang yang mencoba membuat
02:19
molecular spells using DNA. We use DNA because it's cheaper.
44
114000
3000
mantra molekuler dengan DNA. Kita menggunakan DNA karena lebih murah.
02:23
It's easier to handle. It's something that we understand really well.
45
118000
2000
Lebih mudah ditangani. Ini adalah sesuatu yang sangat kita mengerti.
02:25
We understand it so well, in fact, that we think we can actually write
46
120000
4000
Kita sangat memahaminya sehingga kita berpikir bahwa kita bisa menulis
02:29
programming languages for DNA and have molecular compilers.
47
124000
3000
bahasa program untuk DNA dan memiliki penyusun molekul.
02:32
So then, we think we can do that. And my first question doing this --
48
127000
4000
Jadi, kita berpikir kita bisa melakukannya. Dan pertanyaan pertama saya adalah --
02:36
or one of my questions doing this -- was how can you make
49
131000
1000
atau salah satu pertanyaan saya adalah bagaimana cara membuat
02:38
an arbitrary shape or pattern out of DNA? And I decided to use
50
133000
3000
sebuah bentuk atau pola dari DNA? Dan saya memutuskan untuk membuat
02:41
a type of DNA origami, where you take a long strand of DNA
51
136000
3000
sebuah origami DNA, dimana Anda mengambil seutas panjang DNA
02:44
and fold it into whatever shape or pattern you might want.
52
139000
3000
dan melipatnya menjadi bentuk atau pola apapun yang diinginkan.
02:47
So here's a shape. I actually spent about a year in my home,
53
142000
3000
Inilah sebuah bentuk. Saya menghabiskan waktu setahun di rumah, menulis kode
02:50
in my underwear, coding, like Linus [Torvalds], in that picture before.
54
145000
3000
hanya mengenakan pakaian dalam, seperti Linus [Torvalds], dalam gambar sebelumnya.
02:54
And this program takes a shape, spits out 250 DNA sequences.
55
149000
3000
Dan program ini menghasilkan 250 urutan DNA.
02:57
These short DNA sequences are what are going to fold the long strand
56
152000
3000
Urutan DNA pendek ini yang akan kita gunakan untuk melipat utasan panjang tadi
03:00
into this shape that we want to make. So you send an e-mail
57
155000
3000
menjadi bentuk yang ingin kita buat. Jadi Anda mengirim surat elektronik
03:03
with these sequences in it to a company, and what it does --
58
158000
3000
dengan urutan ini ke sebuah perusahaan,
03:07
the company pronounces them on a DNA synthesizer.
59
162000
1000
dan perusahaan itu menerjemahkannya dengan pembuat DNA.
03:09
It's a machine about the size of a photocopier. And what happens is,
60
164000
3000
Ini adalah mesin sebesar mesin fotokopi. Dan yang terjadi adalah,
03:12
they take your e-mail and every letter in your e-mail,
61
167000
2000
untuk setiap huruf di surat elektronik Anda,
03:14
they replace with 30-atom cluster -- one for each letter,
62
169000
3000
mereka menggantinya dengan gugus yang terdiri dari 30 atom, satu untuk setiap huruf,
03:17
A, T, C, and G in DNA. They string them up in the right sequence,
63
172000
3000
A,T,C, dan G di DNA. Mereka menyusunnya dalam urutan yang benar,
03:21
and then they send them back to you via FedEx.
64
176000
1000
dan mereka mengirimnya kepada Anda dengan FedEx.
03:23
So you get 250 of these in the mail in little tubes.
65
178000
1000
Anda mendapat 250 urutan ini di dalam botol yang dikirim lewat pos.
03:25
I mix them together, add a little bit of salt water,
66
180000
3000
Saya mencampurnya, menambah sedikit air garam,
03:28
and then add this long strand I was telling you about,
67
183000
2000
dan menambah utasan DNA panjang tadi,
03:30
that I've stolen from a virus. And then what happens is,
68
185000
2000
yang saya curi dari virus. Kemudian,
03:33
you heat this whole thing up to about boiling. You cool it down
69
188000
3000
Anda panaskan semuanya sampai mendidih. Lalu Anda dinginkan
03:37
to room temperature, and as you do,
70
192000
1000
sampai suhu ruangan,
03:38
what happens is those short strands, they do the following thing:
71
193000
2000
apa yang terjadi pada utasan pendek adalah:
03:41
each one of them binds that long strand in one place,
72
196000
3000
setiap utasan pendek mengikat utasan panjang di satu tempat,
03:44
and then has a second half that binds that long strand
73
199000
2000
dan setengah bagiannya mengikat utasan panjang
03:47
in a distant place, and brings those two parts of the long strand
74
202000
3000
di tempat yang jauh, mendekatkan dua bagian dari utasan panjang
03:50
close together so that they stick together.
75
205000
2000
agar mereka menempel.
03:52
And so the net effect of all 250 of these strands is to fold
76
207000
3000
Jadi 250 utasan pendek ini melipat
03:55
the long strand into the shape that you're looking for.
77
210000
4000
utasan panjang menjadi bentuk yang Anda cari;
03:59
It'll approximate that shape. We do this for real in the test tube.
78
214000
3000
memperkirakan bentuknya. Kita mempraktekkannya dalam tabung percobaan.
04:02
In each little drop of water you get 50 billion of these guys.
79
217000
3000
Di setiap tetes air Anda bisa mendapatkan 50 milyar bentuk ini.
04:05
You can look with a microscope and see them on a surface.
80
220000
2000
Anda bisa melihatnya dengan mikroskop.
04:08
And the neat thing is that if you change the sequence
81
223000
1000
Dan yang keren adalah jika Anda mengubah urutan
04:09
and change the spell, you just change the sequence of the staples.
82
224000
4000
dan mantranya, Anda mengubah urutan dari steplernya.
04:13
You can make a molecule that looks like this, and, you know,
83
228000
3000
Anda bisa membuat molekul yang terlihat seperti ini, dan tahukah Anda,
04:16
he likes to hang out with his buddies, right.
84
231000
2000
dia suka berkumpul dengan teman - temannya.
04:19
And a lot of them are actually pretty good.
85
234000
1000
Dan kebanyakan dari mereka cukup bagus.
04:21
If you change the spell again, you change the sequence again.
86
236000
2000
Jika Anda mengubah mantranya lagi, Anda mengubah urutannya lagi.
04:23
You get really nice 130 nanometer triangles. If you do it again,
87
238000
4000
Anda bisa mendapat segitiga seukuran 130 nanometer. Jika Anda melakukannya lagi,
04:27
you can get arbitrary patterns. So on a rectangle
88
242000
3000
Anda bisa mendapatkan pola yang berbeda - beda. Jadi pada sebuah segi empat
04:30
you can paint patterns of North and South America, or the words, "DNA."
89
245000
5000
Anda bisa membuat pola Amerika Utara dan Selatan, atau huruf "DNA."
04:35
So that's DNA origami. That's one way. There are many ways
90
250000
4000
Jadi ini adalah origami DNA. Ini adalah salah satu cara. Ada banyak cara
04:39
of casting molecular spells using DNA.
91
254000
3000
untuk merapal mantra molekuler menggunakan DNA.
04:42
What we really want to do in the end is learn how to program
92
257000
3000
Pada akhirnya apa yang ingin kita lakukan adalah belajar memprogram
04:45
self-assembly so that we can build anything, right?
93
260000
3000
proses perakitan mandiri supaya kita bisa membuat apa seja.
04:48
We want to be able to build technological artifacts
94
263000
2000
Kita ingin bisa membuat artifak teknologi
04:50
that are maybe good for the world. We want to learn
95
265000
2000
yang mungkin baik bagi dunia. Kita ingin belajar
04:52
how to build biological artifacts, like people and whales and trees.
96
267000
4000
bagaimana membuat artifak biologi, seperti manusia dan ikan paus dan pohon - pohon.
04:57
And if it's the case that we can reach that level of complexity,
97
272000
2000
Dan bila kita bisa mencapai tingkat kesulitan seperti itu
04:59
if our ability to program molecules gets to be that good,
98
274000
3000
jika kemampuan kita untuk memprogram molekul bisa sebagus itu,
05:03
then that will truly be magic. Thank you very much.
99
278000
3000
ini benar - benar sebuah sihir. Terima kasih banyak.
05:06
(Applause)
100
281000
1000
(Tepuk tangan)
ABOUT THE SPEAKER
Paul Rothemund - DNA origamistPaul 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.
Paul Rothemund | Speaker | TED.com