English-Video.net comment policy

The comment field is common to all languages

Let's write in your language and use "Google Translate" together

Please refer to informative community guidelines on TED.com

TED2007

Paul Rothemund: Playing with DNA that self-assembles

ポール・ロスマンド「DNAに魔法をかける」

Filmed
Views 413,387

ポール・ロスマンドはDNAを星やスマイリーフェイスなどに変形させるコードを書いています。もちろん、それ自体驚くべきことですが、これは将来のモノづくりを示唆するような最小規模での自己組織化のデモンストレーションでもあります。

- 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

There'sそこに an ancient古代 andそして universalユニバーサル concept概念 thatそれ words言葉 have持ってる powerパワー,
古来より広く言葉には力が宿り
00:26
thatそれ spells呪文 exist存在する, andそして thatそれ ifif we我々 couldできた onlyのみ pronounce発音する theその right words言葉,
魔法は存在して、正しく唱えれば
00:30
then次に --- whoooshwhooosh --- you君は know知っている, an avalanche雪崩 would〜する come来る
「ヒュー!」
00:34
andそして wipeワイプ outでる theその hobbitsホビット, right? Soそう thisこの is aa very非常に attractive魅力的 ideaアイディア
雪崩が発生してホビット達を一掃するんです この考えはとても魅力的です
00:36
becauseなぜなら we're私たちは very非常に lazy怠惰な, like好きな theその sorcerer's魔術師 apprentice見習い,
なぜなら私達は見習い魔法使いや
00:41
orまたは theその world's世界の greatest最大 computerコンピューター programmerプログラマー.
世界一のプログラマーの様に怠け者ですから
00:43
Andそして soそう thisこの ideaアイディア has持っている aa lotロット of tractionトラクション with〜と us米国.
この考えは大きな牽引力を持っています
00:45
We我々 love theその ideaアイディア thatそれ words言葉, whenいつ pronounced発音される ---
言葉を発すると、単なる情報の枠組みを超え
00:47
they're彼らは justちょうど little少し moreもっと thanより pureピュア information情報,
現実世界に物理作用を引き起こし
00:49
butだけど they彼ら evoke喚起する some一部 physical物理的 actionアクション
私達を助けてくれる
00:51
in theその realリアル world世界 thatそれ helps助けて us米国 do行う work作業.
考えが好きなんです
00:53
Andそして soそう, of courseコース, with〜と lotsロット of programmableプログラム可能な computersコンピュータ
こういう中、プログラムで動くコンピュータやロボットが
00:54
andそして robotsロボット aroundまわり thisこの is an easy簡単 thingもの to picture画像.
周りにあれば、あとのことは、おおよそ想像できますよね
00:57
Soそう howどうやって manyたくさんの of you君は know知っている what I'm私は talking話す about?
何人の方が私の話についてこれていますか?
01:00
Raise上げる yourきみの right handハンド. OKOK. Howどうやって manyたくさんの of you君は
右手をあげて下さい はい
01:02
don'tしない know知っている what I'm私は talking話す about? Raise上げる yourきみの left handハンド.
何人の方がついてこれていないでしょう?左手をあげて下さい はい
01:03
Soそう that'sそれは greatすばらしいです. Soそう thatそれ wasあった tooあまりにも easy簡単.
そうですか すばらしい 簡単すぎたようですね
01:06
You君は guysみんな have持ってる very非常に insecure安全でない computersコンピュータ, OKOK?
皆さんはとても不安定なコンピュータを持っています
01:09
Soそう now, theその thingもの is thatそれ thisこの is aa different異なる kind種類 of spellスペル.
要は、これが少し種類の異なる魔法なのです
01:12
Thisこの is aa computerコンピューター programプログラム made of zerosゼロ andそして onesもの.
これは0と1で構成された
01:17
Itそれ canできる be〜する pronounced発音される on aa computerコンピューター. Itそれ doesする something何か like好きな thisこの.
コンピュータプログラムです コンピュータ上でこんなことができます
01:18
Theその important重要 thingもの is we我々 canできる write書きます itそれ in aa high-level上級 language言語.
重要なのは、それを高級言語で書けるということです
01:21
Aa computerコンピューター magicianマジシャン canできる write書きます thisこの thingもの.
コンピュータのマジシャンなら書くことが出来ます
01:23
Itそれ canできる be〜する compiledコンパイルされた into thisこの --- into zerosゼロ andそして onesもの ---
これが0と1へとコンパイルされ、コンピュータによって
01:26
andそして pronounced発音される by〜によって aa computerコンピューター.
処理されます
01:29
Andそして that'sそれは what makes作る computersコンピュータ powerful強力な:
高級言語を
01:30
theseこれら high-level上級 languages言語 thatそれ canできる be〜する compiledコンパイルされた.
コンパイルできる点がコンピュータの強みです
01:32
Andそして soそう, I'm私は hereここに to telltell you君は, you君は don'tしない need必要 aa computerコンピューター
実は魔法の実現にコンピュータは不要です
01:34
to actually実際に have持ってる aa spellスペル. In fact事実, what you君は canできる do行う
事実分子レベルで情報、つまり魔法やプログラムを
01:37
at〜で theその molecular分子 levelレベル is thatそれ ifif you君は encodeエンコード information情報 ---
分子へエンコードすれば、物理現象として
01:40
you君は encodeエンコード aa spellスペル orまたは programプログラム asとして molecules分子 ---
実際にその情報を直接読み込み
01:43
then次に physics物理 canできる actually実際に directly直接 interpret解釈する thatそれ information情報
プログラムを走らせるのです
01:46
andそして run走る aa programプログラム. That'sそれは what happens起こる in proteinsタンパク質.
そんなことがタンパク質の中で起こるんです
01:49
Whenいつ thisこの aminoアミノ acid sequenceシーケンス gets取得 pronounced発音される asとして atoms原子,
このアミノ酸配列を原子として変換すれば
01:52
theseこれら little少し letters手紙 are sticky粘着性の forために each otherその他.
この小さな文字は互いに結合します
01:55
Itそれ collapses崩壊する into aa three-dimensional三次元 shape形状 thatそれ turnsターン itそれ into
折り畳まれて三次元形状になり、DNAを切断する
01:57
aa nanomachineナノマシン thatそれ actually実際に cutsカット DNADNA.
ナノマシンに変形するのです
02:00
Andそして theその interesting面白い thingもの is thatそれ ifif you君は change変化する theその sequenceシーケンス,
そして面白いことに配列を変えてみると
02:02
you君は change変化する theその three-dimensional三次元 folding折畳み.
三次元の折り畳み構造が変化します
02:05
You君は get取得する now aa DNADNA staplerステープラー instead代わりに. Theseこれら are theその kind種類 of
今回はDNAのホッチキスが出来ました
02:07
molecular分子 programsプログラム thatそれ we我々 want欲しいです to be〜する ableできる to write書きます,
これが私達の目指す分子プログラミングです
02:10
butだけど theその problem問題 is, we我々 don'tしない know知っている theその machine機械 language言語 of
しかし私達はタンパク質のマシン語は
02:12
proteinsタンパク質. We我々 don'tしない have持ってる aa compilerコンパイラ forために proteinsタンパク質.
わかりませんし、コンパイラもありません
02:14
Soそう I've私は joined参加した aa growing成長する bandバンド of people thatそれ tryお試しください to make作る
そこで、私はDNAを元にした分子の魔法に
02:17
molecular分子 spells呪文 usingを使用して DNADNA. We我々 useつかいます DNADNA becauseなぜなら it'sそれは cheaper安い.
挑戦している団体に加入しました DNAを使う理由は安くて
02:19
It'sそれは easierより簡単に to handleハンドル. It'sそれは something何か thatそれ we我々 understandわかる really本当に wellよく.
扱いが楽で、よく理解されているからです
02:23
We我々 understandわかる itそれ soそう wellよく, in fact事実, thatそれ we我々 think思う we我々 canできる actually実際に write書きます
DNAの知見は豊富なため、実際DNAの分子コンパイラと
02:25
programmingプログラミング languages言語 forために DNADNA andそして have持ってる molecular分子 compilersコンパイラ.
プログラミング言語を作れると思っています
02:29
Soそう then次に, we我々 think思う we我々 canできる do行う thatそれ. Andそして myじぶんの first最初 question質問 doingやっている thisこの ---
なので実現は可能だと思っています そこで私が初めに考えた課題は
02:32
orまたは one1 of myじぶんの questions質問 doingやっている thisこの --- wasあった howどうやって canできる you君は make作る
「どうやって
02:36
an arbitrary任意 shape形状 orまたは patternパターン outでる of DNADNA? Andそして I decided決定しました to useつかいます
恣意的な形をDNAから生み出すのか?」でした
02:38
aa typeタイプ of DNADNA origami折り紙, whereどこで you君は take取る aa long長いです strand of DNADNA
そこで私は長いDNA鎖を折畳んで好きな形を作れる
02:41
andそして fold itそれ into whateverなんでも shape形状 orまたは patternパターン you君は mightかもしれない want欲しいです.
DNA折紙のようなものを使うことにしました
02:44
Soそう here'sここにいる aa shape形状. I actually実際に spent過ごした about aa year in myじぶんの home自宅,
これが例です 実は家で一年くらい下着のまま
02:47
in myじぶんの underwear下着, codingコーディング, like好きな Linusリニアス [Torvaldsトーバルズ], in thatそれ picture画像 before.
前の写真のリーナスみたいにコーディングしていました
02:50
Andそして thisこの programプログラム takesテイク aa shape形状, spits唾液 outでる 250 DNADNA sequencesシーケンス.
このプログラムは形を認識し、250のDNA配列を表示します
02:54
Theseこれら shortショート DNADNA sequencesシーケンス are what are going行く to fold theその long長いです strand
この短いDNA配列が長いDNA鎖に対して作りたい形へと
02:57
into thisこの shape形状 thatそれ we我々 want欲しいです to make作る. Soそう you君は send送信する an e-mailEメール
折畳みます そこでこの配列を記載したメールを
03:00
with〜と theseこれら sequencesシーケンス in itそれ to aa company会社, andそして what itそれ doesする ---
業者に送ると、業者はDNAシンセサイザーで
03:03
theその company会社 pronounces発音する themそれら on aa DNADNA synthesizerシンセサイザー.
魔法を唱えてくれます
03:07
It'sそれは aa machine機械 about theその sizeサイズ of aa photocopierコピー機. Andそして what happens起こる is,
それはコピー機程の大きさで何が起こるかというと
03:09
they彼ら take取る yourきみの e-mailEメール andそして everyすべて letter文字 in yourきみの e-mailEメール,
皆さんのメールの全ての文字を読み込み
03:12
they彼ら replace置き換える with〜と 30-atom-原子 clusterクラスタ --- one1 forために each letter文字,
DNAのA、T、CとGを一文字ごとに、30の原子クラスターと
03:14
Aa, Tt, Cc, andそして Gg in DNADNA. They彼ら string文字列 themそれら upアップ in theその right sequenceシーケンス,
置き換えます これを正しく配列しFedExを通じ
03:17
andそして then次に they彼ら send送信する themそれら backバック to you君は via経由 FedExフェデックス.
皆さんに送り返します
03:21
Soそう you君は get取得する 250 of theseこれら in theその mail郵便物 in little少し tubesチューブ.
すると小さいチューブに
03:23
I mixミックス themそれら together一緒に, add追加する aa little少し bitビット of salt water,
こんなのが250程入ったものが得られます 私がこれを混ぜ
03:25
andそして then次に add追加する thisこの long長いです strand I wasあった telling伝える you君は about,
塩水を少し加え、先ほどお話したウイルスから摘出した
03:28
thatそれ I've私は stolen盗まれた fromから aa virusウイルス. Andそして then次に what happens起こる is,
長いDNA鎖を入れます そのあとで
03:30
you君は heat thisこの whole全体 thingもの upアップ to about boiling沸騰. You君は coolクール itそれ downダウン
これを沸騰するくらい熱し、室温程度まで冷まします
03:33
to roomルーム temperature温度, andそして asとして you君は do行う,
するとその都度
03:37
what happens起こる is thoseそれら shortショート strandsストランド, they彼ら do行う theその following以下 thingもの:
この短いDNA鎖が次のような動きを見せます
03:38
each one1 of themそれら bindsバインドする thatそれ long長いです strand in one1 place場所,
それぞれが長いDNA鎖のある一カ所に結合し
03:41
andそして then次に has持っている aa second二番 halfハーフ thatそれ bindsバインドする thatそれ long長いです strand
もう一方の離れた箇所にも結合することで
03:44
in aa distant遠い place場所, andそして bringsもたらす thoseそれら two parts部品 of theその long長いです strand
長い鎖の二つの箇所が結合するように
03:47
close閉じる together一緒に soそう thatそれ they彼ら stickスティック together一緒に.
近づけさせます
03:50
Andそして soそう theその netネット effect効果 of allすべて 250 of theseこれら strandsストランド is to fold
つまり250ものDNA鎖は長いDNA鎖に対して
03:52
theその long長いです strand into theその shape形状 thatそれ you'reあなたは looking探している forために.
おおよそ望む形へと折り畳める能力を持っています
03:55
It'llそれはよ approximate近似 thatそれ shape形状. We我々 do行う thisこの forために realリアル in theその testテスト tubeチューブ.
私達は真剣にチューブ内でこの作業を行っています
03:59
In each little少し dropドロップ of water you君は get取得する 50 billion of theseこれら guysみんな.
水1滴でこのような分子が500億くらい存在します
04:02
You君は canできる look見える with〜と aa microscope顕微鏡 andそして see見る themそれら on aa surface表面.
顕微鏡でこれらの表面を見ることもできます
04:05
Andそして theその neatきちんとした thingもの is thatそれ ifif you君は change変化する theその sequenceシーケンス
すごいのは
04:08
andそして change変化する theその spellスペル, you君は justちょうど change変化する theその sequenceシーケンス of theその staplesステープル.
DNA配列と魔法を変えれば、得られる形が変わる点です
04:09
You君は canできる make作る aa molecule分子 thatそれ looks外見 like好きな thisこの, andそして, you君は know知っている,
こんな分子を造ることも出来ます
04:13
he likes好きな人 to hangハング outでる with〜と his buddies仲間, right.
ほら彼は友達と遊びたがっているでしょ?
04:16
Andそして aa lotロット of themそれら are actually実際に prettyかなり good良い.
これらは本当によく出来ています
04:19
Ifif you君は change変化する theその spellスペル again再び, you君は change変化する theその sequenceシーケンス again再び.
もう一度DNA配列と魔法を変更すれば
04:21
You君は get取得する really本当に niceいい 130 nanometerナノメートル triangles三角形. Ifif you君は do行う itそれ again再び,
130ナノメータのきれいな三角形が出来ます
04:23
you君は canできる get取得する arbitrary任意 patternsパターン. Soそう on aa rectangle矩形
もう一度やれば任意の形も作れます
04:27
you君は canできる paintペイント patternsパターン of North andそして South Americaアメリカ, orまたは theその words言葉, "DNADNA."
長方形、北米、南米の形やDNAという文字も作れます
04:30
Soそう that'sそれは DNADNA origami折り紙. That'sそれは one1 way方法. Thereそこ are manyたくさんの ways方法
これがDNA折紙です これは一つの方法でしかありません
04:35
of casting鋳造 molecular分子 spells呪文 usingを使用して DNADNA.
DNA分子の魔法を唱える方法はいくつもあります
04:39
What we我々 really本当に want欲しいです to do行う in theその end終わり is learn学ぶ howどうやって to programプログラム
私達の最終目標はどんなものでも
04:42
self-assembly自己集合 soそう thatそれ we我々 canできる buildビルドする anything何でも, right?
作れるプログラムを確立することです
04:45
We我々 want欲しいです to be〜する ableできる to buildビルドする technological技術的 artifacts成果物
私達は世界に貢献できるような
04:48
thatそれ are maybe多分 good良い forために theその world世界. We我々 want欲しいです to learn学ぶ
技術的作品を作りたいと考えています
04:50
howどうやって to buildビルドする biological生物学的 artifacts成果物, like好きな people andそして whalesくじら andそして trees.
どうやって人間、鯨、木の様な生命を造れるのか学びたいのです
04:52
Andそして ifif it'sそれは theその case場合 thatそれ we我々 canできる reachリーチ thatそれ levelレベル of complexity複雑,
そこで私達がそのような複雑性に達し
04:57
ifif our我々の ability能力 to programプログラム molecules分子 gets取得 to be〜する thatそれ good良い,
分子プログラミング能力を改善できれば
04:59
then次に thatそれ will意志 truly真に be〜する magicマジック. Thank感謝 you君は very非常に muchたくさん.
真の魔法となりうるでしょう ご清聴ありがとうございました
05:03
(Applause拍手)
(拍手)
05:06
Translated by Takahiro Shimpo
Reviewed by Yuki Okada

▲Back to top

About the speaker:

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

Why you should listen

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

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

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