TEDGlobal 2005
Craig Venter: Sampling the ocean's DNA
Craig Venter na temat DNA i morza
Filmed:
Readability: 5.3
635,285 views
Pionier w dziedzinie genomiki Craig Venter robi przerwę w swojej wyprawie dookoła świata, aby porozmawiać o milionach genów, które jego zespół dotychczas odkrył podczas kreślenia mapy bioróżnorodności oceanu.
Craig Venter - Biologist, genetics pioneer
In 2001, Craig Venter made headlines for sequencing the human genome. In 2003, he started mapping the ocean's biodiversity. And now he's created the first synthetic lifeforms -- microorganisms that can produce alternative fuels. Full bio
In 2001, Craig Venter made headlines for sequencing the human genome. In 2003, he started mapping the ocean's biodiversity. And now he's created the first synthetic lifeforms -- microorganisms that can produce alternative fuels. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:25
At the break, I was asked by several people
0
0
2000
W czasie przerwy kilka osób zapytało mnie
00:27
about my comments about the aging debate.
1
2000
3000
o moje zdanie na temat debaty o starzeniu.
00:30
And this will be my only comment on it.
2
5000
2000
I to będzie mój jedyny komentarz na ten temat.
00:32
And that is, I understand
3
7000
2000
A mianowicie, moim zadaniem
00:34
that optimists greatly outlive pessimists.
4
9000
2000
optymiści żyją znacznie dłużej od pesymistów.
00:36
(Laughter)
5
11000
4000
(Śmiech)
00:41
What I'm going to tell you about in my 18 minutes is
6
16000
3000
W czasie tych 18 minut mam zamiar opowiedzieć o tym,
00:44
how we're about to switch from reading the genetic code
7
19000
4000
że jesteśmy blisko przejścia od czytania kodu genetycznego
00:48
to the first stages of beginning
8
23000
2000
do pierwszych faz początkowych
00:50
to write the code ourselves.
9
25000
2000
napisania tego kodu samemu.
00:53
It's only 10 years ago this month
10
28000
2000
W tym miesiącu mija zaledwie 10 lat
00:55
when we published the first sequence
11
30000
2000
odkąd opublikowaliśmy pierwszą sekwencję
00:57
of a free-living organism,
12
32000
2000
wolno żyjącego organizmu,
00:59
that of haemophilus influenzae.
13
34000
2000
Haemophilus influenzae.
01:01
That took a genome project
14
36000
2000
Zmniejszyło to czas sekwencjonowania genomu
01:03
from 13 years down to four months.
15
38000
3000
z 13 lat do czterech miesięcy.
01:07
We can now do that same genome project
16
42000
2000
Teraz możemy zrobić to samo
01:09
in the order of
17
44000
2000
w przeciągu
01:11
two to eight hours.
18
46000
2000
dwóch do ośmiu godzin.
01:13
So in the last decade, a large number of genomes have been added:
19
48000
3000
Zatem w ostatnim dziesięcioleciu dodano wiele genomów:
01:16
most human pathogens,
20
51000
3000
większość ludzkich patogenów,
01:19
a couple of plants,
21
54000
2000
kilka roślin,
01:21
several insects and several mammals,
22
56000
3000
kilka owadów i ssaków,
01:24
including the human genome.
23
59000
3000
włącznie z ludzkim genomem.
01:27
Genomics at this stage of the thinking
24
62000
3000
Genomika na etapie myślenia
01:30
from a little over 10 years ago
25
65000
2000
sprzed nieco ponad 10 lat
01:32
was, by the end of this year, we might have
26
67000
2000
uważała za możliwe zsekwencjonowanie
01:34
between three and five genomes sequenced;
27
69000
3000
od trzech do pięciu genomów do końca tego roku;
01:37
it's on the order of several hundred.
28
72000
3000
w rzeczywistości jest to rzędu kilkuset.
01:40
We just got a grant from the Gordon and Betty Moore Foundation
29
75000
3000
Właśnie otrzymaliśmy grant z Fundacji Gordon i Betty Moore
01:43
to sequence 130 genomes this year,
30
78000
3000
na zsekwencjonowanie w tym roku 130 genomów,
01:46
as a side project from environmental organisms.
31
81000
4000
jako dodatkowy projekt dotyczący wolnożyjących organizmów.
01:50
So the rate of reading the genetic code has changed.
32
85000
3000
Zatem prędkość odczytywania kodu genetycznego zmieniła się.
01:54
But as we look, what's out there,
33
89000
2000
Jednakże, gdy popatrzymy, co tam się znajduje,
01:56
we've barely scratched the surface
34
91000
2000
ledwie liznęliśmy to,
01:58
on what is available on this planet.
35
93000
4000
co jest dostępne na tej planecie.
02:02
Most people don't realize it, because they're invisible,
36
97000
3000
Większość ludzi nie zdaje sobie sprawy z tego, ponieważ są niewidoczne,
02:05
but microbes make up about a half of the Earth's biomass,
37
100000
4000
ale mikroorganizmy stanowią około połowę biomasy Ziemi,
02:09
whereas all animals only make up about
38
104000
3000
podczas gdy wszystkie zwierzęta stanowią jedynie
02:12
one one-thousandth of all the biomass.
39
107000
2000
około jedną tysięczną całkowitej biomasy.
02:14
And maybe it's something that people in Oxford don't do very often,
40
109000
3000
A może jest to coś, czego ludzie w Oksfordzie nie robią zbyt często,
02:17
but if you ever make it to the sea,
41
112000
2000
ale jeśli kiedykolwiek pojedziesz nad morze
02:19
and you swallow a mouthful of seawater,
42
114000
3000
i połkniesz łyk wody morskiej,
02:22
keep in mind that each milliliter
43
117000
2000
musisz pamiętać, że każdy mililitr
02:24
has about a million bacteria
44
119000
2000
ma około miliona bakterii
02:26
and on the order of 10 million viruses.
45
121000
3000
i rzędu 10 milionów wirusów.
02:29
Less than 5,000 microbial species
46
124000
3000
Mniej niż 5000 gatunków mikroorganizmów
02:32
have been characterized as of two years ago,
47
127000
2000
było scharakteryzowanych dwa lata temu,
02:34
and so we decided to do something about it.
48
129000
2000
więc zdecydowaliśmy się coś z tym zrobić.
02:36
And we started the Sorcerer II Expedition,
49
131000
3000
Rozpoczęliśmy Ekspedycję Sorcerer II,
02:39
where we were, as with great oceanographic expeditions,
50
134000
3000
gdzie, jak w przypadku wielkich wypraw oceanograficznych,
02:42
trying to sample the ocean every 200 miles.
51
137000
3000
próbowaliśmy pobierać próbki wód oceanicznych co 200 mil.
02:47
We started in Bermuda for our test project,
52
142000
2000
Zaczęliśmy na Bermudach nasz projekt próbny.
02:49
then moved up to Halifax,
53
144000
2000
Następnie przenieśliśmy się do Halifaksu
02:51
working down the U.S. East Coast,
54
146000
2000
pracując wzdłuż wybrzeża wschodniego US,
02:53
the Caribbean Sea, the Panama Canal,
55
148000
3000
na Morzu Karaibskim, Kanale Panamskim,
02:58
through to the Galapagos, then across the Pacific,
56
153000
2000
aż do Galapagos, a następnie przez Pacyfik
03:00
and we're in the process now of working our way
57
155000
2000
i jesteśmy w trakcie pracy
03:02
across the Indian Ocean.
58
157000
2000
na Oceanie Indyjskim.
03:04
It's very tough duty; we're doing this on a sailing vessel,
59
159000
3000
To bardzo trudne zadanie, robimy to na żaglowcu,
03:07
in part to help excite young people
60
162000
2000
częściowo, aby zachęcić młodych ludzi
03:09
about going into science.
61
164000
3000
by zainteresowali się nauką.
03:12
The experiments are incredibly simple.
62
167000
2000
Eksperymenty są niezwykle proste.
03:14
We just take seawater and we filter it,
63
169000
3000
Po prostu pobieramy wodę morską, filtrujemy ją,
03:17
and we collect different size organisms on different filters,
64
172000
4000
i zbieramy różnej wielkości organizmy na różnych filtrach.
03:21
and then take their DNA back to our lab in Rockville,
65
176000
3000
A następnie zabieramy ich DNA do naszego laboratorium w Rockville,
03:24
where we can sequence a hundred million letters
66
179000
3000
gdzie możemy sekwencjonować sto milionów
03:27
of the genetic code every 24 hours.
67
182000
2000
liter kodu genetycznego w ciągu 24 godzin.
03:29
And with doing this,
68
184000
2000
I oto w ten sposób
03:31
we've made some amazing discoveries.
69
186000
2000
dokonaliśmy kilku zadziwiających odkryć.
03:33
For example, it was thought that the visual pigments
70
188000
2000
Na przykład, myślano, że w przypadku wzrokowych pigmentów,
03:35
that are in our eyes -- there was only one or two organisms
71
190000
2000
które są w naszych oczach – istnieją tylko jeden lub dwa organizmy
03:38
in the environment that had these same pigments.
72
193000
4000
w środowisku naturalnym, które miały te same pigmenty.
03:42
It turns out, almost every species
73
197000
2000
Okazuje się, że niemal wszystkie gatunki
03:44
in the upper parts of the ocean
74
199000
2000
w górnej warstwie oceanu
03:46
in warm parts of the world
75
201000
2000
w ciepłych rejonach świata
03:48
have these same photoreceptors,
76
203000
2000
mają te same fotoreceptory
03:50
and use sunlight as the source of their energy
77
205000
3000
i wykorzystują promienie słoneczne jako źródło energii
03:53
and communication.
78
208000
2000
i komunikacji.
03:55
From one site, from one barrel of seawater,
79
210000
3000
W jednym miejscu, w jednej beczce wody morskiej,
03:58
we discovered 1.3 million new genes
80
213000
3000
odkryliśmy 1,3 miliona nowych genów
04:01
and as many as 50,000 new species.
81
216000
4000
i aż 50 000 nowych gatunków.
04:05
We've extended this to the air
82
220000
2000
Rozszerzamy to do powietrza
04:07
now with a grant from the Sloan Foundation.
83
222000
3000
obecnie przy pomocy grantu od Fundacji Sloan.
04:10
We're measuring how many viruses and bacteria
84
225000
2000
Dokonujemy pomiaru ilości wirusów i bakterii,
04:12
all of us are breathing in and out every day,
85
227000
3000
które wszyscy wydychamy i wdychamy na co dzień,
04:15
particularly on airplanes
86
230000
2000
szczególnie w samolotach
04:17
or closed auditoriums.
87
232000
2000
lub zamkniętych salach wykładowych.
04:19
(Laughter)
88
234000
3000
(Śmiech)
04:22
We filter through some simple apparatuses;
89
237000
2000
Filtrujemy poprzez kilka prostych urządzeń;
04:24
we collect on the order of a billion microbes from just a day
90
239000
3000
zbieramy miliard drobnoustrojów w przeciągu zaledwie jednego dnia,
04:27
filtering on top of a building in New York City.
91
242000
4000
filtrując na szczycie budynku w Nowym Jorku.
04:31
And we're in the process of sequencing all that
92
246000
2000
Jesteśmy w trakcie sekwencjonowania tego wszystkiego
04:33
at the present time.
93
248000
2000
w chwili obecnej.
04:35
Just on the data collection side,
94
250000
2000
Już na miejscu pobierania próbek,
04:37
just where we are through the Galapagos,
95
252000
3000
mijając Galapagos
04:40
we're finding that almost every 200 miles,
96
255000
2000
odkrywamy, że prawie co 200 mil,
04:42
we see tremendous diversity
97
257000
2000
widzimy ogromną różnorodność
04:44
in the samples in the ocean.
98
259000
2000
w próbkach oceanicznych.
04:47
Some of these make logical sense,
99
262000
2000
Niektóre z nich mają logiczny sens,
04:49
in terms of different temperature gradients.
100
264000
3000
w odniesieniu do różnicy temperatury.
04:52
So this is a satellite photograph
101
267000
2000
To jest zdjęcie satelitarne
04:54
based on temperatures -- red being warm,
102
269000
2000
na podstawie temperatury – czerwony kolor wskazuje ciepło,
04:56
blue being cold --
103
271000
3000
niebieski zimno --
04:59
and we found there's a tremendous difference between
104
274000
3000
i odkryliśmy, że istnieje ogromna różnica między
05:02
the warm water samples and the cold water samples,
105
277000
2000
próbkami wody ciepłej i zimnej,
05:04
in terms of abundant species.
106
279000
3000
w odniesieniu do obfitości gatunków.
05:07
The other thing that surprised us quite a bit
107
282000
2000
Inną sprawą, która zaskoczyła nas bardzo
05:09
is these photoreceptors detect different wavelengths of light,
108
284000
4000
jest to, że te fotoreceptory wykrywają różne długości fal świetlnych
05:13
and we can predict that based on their amino acid sequence.
109
288000
4000
i możemy przewidzieć to na podstawie ich sekwencji aminokwasów.
05:17
And these vary tremendously from region to region.
110
292000
3000
A te różnią się ogromnie w zależności od regionu.
05:20
Maybe not surprisingly,
111
295000
2000
Może nie jest zaskoczeniem,
05:22
in the deep ocean, where it's mostly blue,
112
297000
2000
że w głębokim oceanie, gdzie jest głównie niebiesko,
05:24
the photoreceptors tend to see blue light.
113
299000
4000
fotoreceptory dostrzegają światło niebieskie.
05:28
When there's a lot of chlorophyll around,
114
303000
2000
Kiedy jest dużo chlorofilu w okolicy,
05:30
they see a lot of green light.
115
305000
2000
widzą dużo zielonego światła.
05:32
But they vary even more,
116
307000
2000
Jednak różnią się jeszcze bardziej,
05:34
possibly moving towards infrared and ultraviolet
117
309000
3000
prawdopodobnie przesuwając się w kierunku podczerwieni i ultrafioletu
05:37
in the extremes.
118
312000
2000
w skrajnych warunkach.
05:40
Just to try and get an assessment
119
315000
2000
W celu oszacowania,
05:42
of what our gene repertoire was,
120
317000
2000
naszego zestawu genów,
05:44
we assembled all the data --
121
319000
2000
zgromadziliśmy wszystkie dane --
05:46
including all of ours thus far from the expedition,
122
321000
3000
włącznie z wszystkimi naszymi dotychczasowymi,
05:49
which represents more than half of all the gene data on the planet --
123
324000
3000
które stanowią ponad połowę wszystkich danych na temat genów na Ziemi --
05:52
and it totaled around 29 million genes.
124
327000
4000
i wynoszą około 29 milionów genów.
05:56
And we tried to put these into gene families
125
331000
2000
I staraliśmy się umieścić je w rodzinach genów
05:58
to see what these discoveries are:
126
333000
2000
by zobaczyć, co te odkrycia oznaczają:
06:00
Are we just discovering new members of known families,
127
335000
3000
Czy po prostu odkryliśmy nowych członków znanych rodzin,
06:03
or are we discovering new families?
128
338000
2000
czy nowe rodziny?
06:05
And it turns out we have about 50,000
129
340000
2000
I okazuje się, że mamy około 50 000
06:07
major gene families,
130
342000
3000
głównych rodzin genów,
06:10
but every new sample we take in the environment
131
345000
3000
ale z każdą nową próbką pobraną ze środowiska
06:13
adds in a linear fashion to these new families.
132
348000
3000
przybywa w sposób liniowy nowych rodzin.
06:16
So we're at the earliest stages of discovery
133
351000
2000
W związku z tym, jesteśmy na najwcześniejszych etapach odkrywania
06:18
about basic genes,
134
353000
3000
podstawowych genów,
06:21
components and life on this planet.
135
356000
3000
części składowych i życia na tej planecie.
06:25
When we look at the so-called evolutionary tree,
136
360000
3000
Gdy spojrzymy na tzw. drzewo ewolucyjne,
06:28
we're up on the upper right-hand corner with the animals.
137
363000
4000
znajdujemy się w prawym górnym rogu ze zwierzętami.
06:32
Of those roughly 29 million genes,
138
367000
4000
Spośród około 29 mln genów,
06:36
we only have around 24,000
139
371000
2000
mamy tylko około 24 000
06:38
in our genome.
140
373000
2000
w naszym genomie.
06:40
And if you take all animals together,
141
375000
2000
A jeśli weźmiemy wszystkie zwierzęta razem,
06:42
we probably share less than 30,000
142
377000
3000
prawdopodobnie mamy wspólnie mniej niż 30 000
06:45
and probably maybe a dozen
143
380000
3000
i prawdopodobnie może kilkanaście
06:48
or more thousand different gene families.
144
383000
3000
lub więcej tysięcy rodzin genów.
06:52
I view that these genes are now
145
387000
2000
Myślę, że te geny są nie tylko
06:54
not only the design components of evolution.
146
389000
3000
nie tylko elementami składowymi ewolucji.
06:57
And we think in a gene-centric view --
147
392000
2000
Nasze myślenie jest bardziej geno-centryczne -
06:59
maybe going back to Richard Dawkins' ideas --
148
394000
3000
może w oparciu o idee Richarda Dawkinsa -
07:02
than in a genome-centric view,
149
397000
2000
niż genomo-centryczne,
07:04
which are different constructs of these gene components.
150
399000
4000
gdzie te geny budują różne konstrukcje.
07:09
Synthetic DNA, the ability to synthesize DNA,
151
404000
3000
Odnośnie syntetycznego DNA, zdolność do syntezy DNA,
07:12
has changed at sort of the same pace
152
407000
2000
zmieniła się z tą samą szybkością,
07:14
that DNA sequencing has
153
409000
2000
z jaką zmieniło się sekwencjonowanie DNA
07:16
over the last decade or two,
154
411000
2000
w ciągu ostatniej dekady lub dwóch,
07:18
and is getting very rapid and very cheap.
155
413000
3000
i staje się bardzo szybkie i bardzo tanie.
07:21
Our first thought about synthetic genomics came
156
416000
2000
Nasza pierwsza myśl o syntetycznej genomice nasunęła się,
07:23
when we sequenced the second genome back in 1995,
157
418000
4000
gdy zsekwencjonowaliśmy drugi genom w 1995 roku,
07:27
and that from mycoplasma genitalium.
158
422000
2000
oraz ten z Mycoplasma genitalium.
07:29
And we have really nice T-shirts that say,
159
424000
3000
I mamy naprawdę ładne koszulki z napisem,
07:32
you know, "I heart my genitalium."
160
427000
2000
"Kocham moje genitalium”.
07:34
This is actually just a microorganism.
161
429000
3000
To jest właściwie tylko mikroorganizm.
07:38
But it has roughly 500 genes.
162
433000
4000
Ale ma zaledwie 500 genów.
07:42
Haemophilus had 1,800 genes.
163
437000
2000
Haemophilus miał 1800 genów.
07:44
And we simply asked the question,
164
439000
2000
Zadaliśmy po prostu pytanie,
07:46
if one species needs 800, another 500,
165
441000
2000
jeśli jeden gatunek potrzebuje 800, inny 500,
07:48
is there a smaller set of genes
166
443000
2000
czy jest mniejszy zestaw genów,
07:50
that might comprise a minimal operating system?
167
445000
4000
który może stanowić minimalny system operacyjny?
07:54
So we started doing transposon mutagenesis.
168
449000
3000
Zatem zaczęliśmy robić mutagenezę transpozonową.
07:57
Transposons are just small pieces of DNA
169
452000
3000
Transposony są małymi fragmentami DNA,
08:00
that randomly insert in the genetic code.
170
455000
2000
które losowo wstawiają się w kod genetyczny.
08:02
And if they insert in the middle of the gene, they disrupt its function.
171
457000
3000
Jeżeli wejdą w środek genu, wówczas zakłócają jego funkcję.
08:06
So we made a map of all the genes
172
461000
2000
Zatem zrobiliśmy mapę wszystkich genów,
08:08
that could take transposon insertions
173
463000
2000
które mogły przyjąć wstawienie transposonu
08:10
and we called those "non-essential genes."
174
465000
2000
i nazwaliśmy je "zbędnymi genami.”
08:13
But it turns out the environment is very critical for this,
175
468000
3000
Ale okazuje się, że środowisko jest bardzo istotne
08:16
and you can only
176
471000
2000
i można tylko
08:18
define an essential or non-essential gene
177
473000
3000
określić niezbędne lub zbędne geny
08:21
based on exactly what's in the environment.
178
476000
3000
opierając się dokładnie na tym, co jest w środowisku.
08:25
We also tried to take a more directly intellectual approach
179
480000
2000
Próbowaliśmy również zastosować bardziej bezpośrednie intelektualne podejście
08:27
with the genomes of 13 related organisms,
180
482000
5000
dla genomów 13 spokrewnionych organizmów,
08:32
and we tried to compare all of those, to see what they had in common.
181
487000
3000
staraliśmy się porównać je do siebie, aby zobaczyć, co mają wspólnego.
08:36
And we got these overlapping circles. And we found only 173 genes
182
491000
4000
Otrzymaliśmy te pokrywające się okręgi. Znaleźliśmy tylko 173 genów
08:40
common to all 13 organisms.
183
495000
3000
wspólnych dla wszystkich 13 organizmów.
08:43
The pool expanded a little bit if we ignored
184
498000
2000
Pula rozszerzyła się trochę, gdy zignorowaliśmy
08:45
one intracellular parasite;
185
500000
2000
jednego wewnątrzkomórkowego pasożyta;
08:47
it expanded even more
186
502000
2000
uległa jeszcze większemu rozszerzeniu,
08:49
when we looked at core sets of genes
187
504000
2000
gdy spojrzeliśmy na podstawowe zestawy
08:51
of around 310 or so.
188
506000
2000
mniej więcej 310 genów.
08:53
So we think that we can expand
189
508000
2000
Zatem myślimy, że możemy rozszerzać
08:55
or contract genomes, depending on your point of view here,
190
510000
3000
lub zmniejszać genomy, w zależności od naszego punktu widzenia,
08:58
to maybe 300 to 400 genes
191
513000
3000
do może 300 czy 400 genów
09:01
from the minimal of 500.
192
516000
2000
z minimalnych 500.
09:03
The only way to prove these ideas
193
518000
3000
Jedynym sposobem, aby udowodnić te założenia
09:06
was to construct an artificial chromosome with those genes in them,
194
521000
3000
była budowa sztucznego chromosomu z tych genów,
09:09
and we had to do this in a cassette-based fashion.
195
524000
3000
i musieliśmy to zrobić w oparciu o kasety genowe.
09:12
We found that synthesizing accurate DNA
196
527000
2000
Okazało się, że dokładna synteza DNA
09:14
in large pieces was extremely difficult.
197
529000
3000
w dużych kawałkach była bardzo trudna.
09:17
Ham Smith and Clyde Hutchison, my colleagues on this,
198
532000
3000
Ham Smith i Clyde Hutchison, moi koledzy z tej dziedziny,
09:20
developed an exciting new method
199
535000
2000
opracowali nową, świetną metodę,
09:22
that allowed us to synthesize a 5,000-base pair virus
200
537000
3000
która pozwoliła nam zsyntezować 5000 par zasad wirusa
09:25
in only a two-week period
201
540000
2000
w okresie tylko dwóch tygodni,
09:27
that was 100 percent accurate,
202
542000
3000
które były w 100 procentach prawidłowe
09:30
in terms of its sequence and its biology.
203
545000
2000
pod względem ich sekwencji i biologii.
09:33
It was a quite exciting experiment -- when we just took the synthetic piece of DNA,
204
548000
4000
To było bardzo ekscytujące doświadczenie - kiedy wzięliśmy syntetyczny fragment DNA,
09:37
injected it in the bacteria and all of a sudden,
205
552000
2000
wprowadziliśmy go do bakterii i nagle
09:39
that DNA started driving the production of the virus particles
206
554000
5000
ten DNA zaczął kierować produkcją cząsteczek wirusa,
09:44
that turned around and then killed the bacteria.
207
559000
3000
co spowodowało zniszczenie bakterii.
09:47
This was not the first synthetic virus --
208
562000
2000
Nie był to pierwszy syntetyczny wirus --
09:49
a polio virus had been made a year before --
209
564000
3000
wirusa polio utworzono przed rokiem --
09:53
but it was only one ten-thousandth as active
210
568000
2000
ale posiadał tylko jedną dziesięciotysięczną aktywności
09:55
and it took three years to do.
211
570000
3000
i jego utworzenie zajęło trzy lata.
09:58
This is a cartoon of the structure of phi X 174.
212
573000
4000
Oto rysunek przedstawiający strukturę Phi X-174.
10:02
This is a case where the software now builds its own hardware,
213
577000
4000
Jest to przypadek, w którym oprogramowanie teraz buduje swój własny hardware,
10:06
and that's the notions that we have with biology.
214
581000
4000
i to pojęcie mamy w biologii.
10:10
People immediately jump to concerns about biological warfare,
215
585000
4000
Ludziom natychmiast nasuwają się obawy związane z bronią biologiczną
10:14
and I had recent testimony before a Senate committee,
216
589000
4000
i ostatnio zeznawałem przed komisją Senatu,
10:18
and a special committee the U.S. government has set up
217
593000
2000
i specjalną komisją powołaną przez rząd USA,
10:20
to review this area.
218
595000
2000
aby zbadać tę dziedzinę.
10:22
And I think it's important to keep reality in mind,
219
597000
3000
I myślę, że ważne jest, aby mieć na uwadze rzeczywistość
10:25
versus what happens with people's imaginations.
220
600000
4000
w porównaniu z tym, co dzieje się w wyobraźni ludzi.
10:29
Basically, any virus that's been sequenced today --
221
604000
3000
Ogólnie mówiąc, w przypadku każdego wirusa obecnie zsekwencjonowanego
10:32
that genome can be made.
222
607000
2000
można stworzyć jego genom.
10:34
And people immediately freak out about things about Ebola or smallpox,
223
609000
4000
A ludzie natychmiast panikują na temat rzeczy związanych z Ebola czy ospą,
10:38
but the DNA from this organism is not infective.
224
613000
4000
jednakże DNA z tych organizmów nie jest zakaźne.
10:42
So even if somebody made the smallpox genome,
225
617000
3000
Nawet jeśli ktoś utworzy genom ospy,
10:45
that DNA itself would not cause infections.
226
620000
3000
to DNA samo w sobie nie spowoduje infekcji.
10:49
The real concern that security departments have
227
624000
3000
Realną obawą służb bezpieczeństwa
10:52
is designer viruses.
228
627000
2000
jest tworzenie wirusów.
10:54
And there's only two countries, the U.S. and the former Soviet Union,
229
629000
4000
I są tylko dwa kraje, USA i kraje byłego Związku Radzieckiego,
10:58
that had major efforts
230
633000
2000
które czyniły znaczne wysiłki
11:00
on trying to create biological warfare agents.
231
635000
3000
w kierunku prób stworzenia biologicznych środków bojowych.
11:03
If that research is truly discontinued,
232
638000
3000
Jeśli te badania rzeczywiście przerwano,
11:06
there should be very little activity
233
641000
2000
działalność w kierunku technologii tworzenia wirusów
11:08
on the know-how to make designer viruses in the future.
234
643000
4000
w przyszłości powinna być znikoma.
11:12
I think single-cell organisms are possible within two years.
235
647000
4000
Myślę, że możliwe jest stworzenie organizmów jednokomórkowych w ciągu dwóch lat.
11:16
And possibly eukaryotic cells,
236
651000
3000
I prawdopodobnie komórki eukariotyczne,
11:19
those that we have,
237
654000
2000
te, które my posiadamy,
11:21
are possible within a decade.
238
656000
2000
są możliwe do stworzenia w ciągu dekady.
11:24
So we're now making several dozen different constructs,
239
659000
4000
Obecnie tworzymy kilkadziesiąt różnych konstrukcji,
11:28
because we can vary the cassettes and the genes
240
663000
3000
ponieważ możemy stosować różne kasety i geny,
11:31
that go into this artificial chromosome.
241
666000
2000
które wchodzą do tego sztucznego chromosomu.
11:33
The key is, how do you put all of the others?
242
668000
2000
Najważniejszym jest jak złożyć je wszystkie?
11:35
We start with these fragments,
243
670000
2000
Zaczynamy od tych fragmentów,
11:37
and then we have a homologous recombination system
244
672000
3000
następnie mamy system rekombinacji homologicznej,
11:40
that reassembles those into a chromosome.
245
675000
4000
który na nowo złoży je w chromosom.
11:44
This is derived from an organism, deinococcus radiodurans,
246
679000
3000
Pochodzi on z organizmu Deinococcus radiodurans,
11:47
that can take three million rads of radiation and not be killed.
247
682000
5000
który może wytrzymać trzy miliony radów promieniowania i nie ulega zniszczeniu.
11:53
It reassembles its genome after this radiation burst
248
688000
4000
Scala on swój genom po napromieniowaniu
11:57
in about 12 to 24 hours,
249
692000
2000
w około 12 do 24 godzin po tym,
11:59
after its chromosomes are literally blown apart.
250
694000
3000
jak jego chromosomy zostają dosłownie rozerwane.
12:02
This organism is ubiquitous on the planet,
251
697000
2000
Ten organizm jest wszechobecny na tej planecie,
12:04
and exists perhaps now
252
699000
2000
i prawdopodobnie istnieje obecnie
12:06
in outer space due to all our travel there.
253
701000
3000
w przestrzeni kosmicznej z powodu naszych podróży.
12:10
This is a glass beaker after
254
705000
2000
To jest szklana zlewka
12:12
about half a million rads of radiation.
255
707000
2000
po około pół miliona radów promieniowania.
12:14
The glass started to burn and crack,
256
709000
2000
Szkło zaczyna ogrzewać się i pęka,
12:16
while the microbes sitting in the bottom
257
711000
2000
podczas gdy mikroorganizmy znajdujące się na dnie
12:18
just got happier and happier.
258
713000
2000
tylko stają się coraz bardziej zadowolone.
12:20
Here's an actual picture of what happens:
259
715000
2000
Oto rzeczywisty obraz tego, co się dzieje:
12:22
the top of this shows the genome
260
717000
2000
górna jego część pokazuje genom
12:24
after 1.7 million rads of radiation.
261
719000
3000
po 1,7 milionach radów promieniowania.
12:27
The chromosome is literally blown apart.
262
722000
2000
Chromosom jest dosłownie rozerwany.
12:29
And here's that same DNA automatically reassembled
263
724000
4000
I oto tutaj jest ten sam DNA automatycznie złożony ponownie
12:33
24 hours later.
264
728000
2000
24 godziny później.
12:35
It's truly stunning that these organisms can do that,
265
730000
3000
To naprawdę niesamowite, że te organizmy mogą tego dokonać,
12:38
and we probably have thousands,
266
733000
2000
i prawdopodobnie istnieją tysiące,
12:40
if not tens of thousands, of different species
267
735000
2000
jeśli nie dziesiątki tysięcy różnych gatunków
12:42
on this planet that are capable of doing that.
268
737000
3000
na tej planecie, które są w stanie to zrobić.
12:45
After these genomes are synthesized,
269
740000
2000
Po syntezie tych genomów,
12:47
the first step is just transplanting them
270
742000
2000
pierwszym krokiem jest przeszczepienie ich
12:49
into a cell without a genome.
271
744000
4000
do komórki bez genomu.
12:53
So we think synthetic cells are going to have tremendous potential,
272
748000
4000
Uważamy, że syntetyczne komórki będą mieć ogromny potencjał,
12:57
not only for understanding the basis of biology
273
752000
3000
nie tylko odnośnie zrozumienia podstaw biologii,
13:00
but for hopefully environmental and society issues.
274
755000
3000
ale miejmy nadzieję, że w kwestiach ochrony środowiska i społecznych.
13:03
For example, from the third organism we sequenced,
275
758000
3000
Na przykład trzeci organizm, którego genom zsekwencjowaliśmy,
13:06
Methanococcus jannaschii -- it lives in boiling water temperatures;
276
761000
4000
Methanococcus jannaschii: żyje w temperaturze wrzenia wody,
13:10
its energy source is hydrogen
277
765000
2000
jego źródłem energii jest wodór
13:12
and all its carbon comes from CO2 it captures back from the environment.
278
767000
5000
i cały jego węgiel pochodzi z CO2 wychwytywanego ze środowiska.
13:17
So we know lots of different pathways,
279
772000
2000
Znamy zatem wiele różnych szlaków,
13:19
thousands of different organisms now
280
774000
3000
obecnie tysiące różnych organizmów,
13:22
that live off of CO2,
281
777000
2000
które odżywiają się CO2
13:24
and can capture that back.
282
779000
2000
i mogą go wychwytywać.
13:26
So instead of using carbon from oil
283
781000
3000
Zatem zamiast używać węgla z ropy naftowej
13:29
for synthetic processes,
284
784000
2000
do procesów syntetycznych,
13:31
we have the chance of using carbon
285
786000
3000
mamy szansę wykorzystania węgla
13:34
and capturing it back from the atmosphere,
286
789000
3000
i wychwytywania go z powrotem z atmosfery,
13:37
converting that into biopolymers
287
792000
2000
przekształcając w biopolimery
13:39
or other products.
288
794000
2000
lub inne produkty.
13:41
We have one organism that lives off of carbon monoxide,
289
796000
3000
Mamy jeden organizm, który żyje z tlenku węgla (II)
13:44
and we use as a reducing power
290
799000
2000
i używamy go jako reduktora
13:46
to split water to produce hydrogen and oxygen.
291
801000
4000
w rozkładzie wody do produkcji wodoru i tlenu.
13:50
Also, there's numerous pathways
292
805000
2000
Ponadto, istnieje wiele szlaków,
13:52
that can be engineered metabolizing methane.
293
807000
4000
które mogą być stosowane w inżynierii metabolizmu metanu.
13:56
And DuPont has a major program with Statoil in Norway
294
811000
4000
DuPont wraz z Statoil w Norwegii mają duży program
14:00
to capture and convert the methane
295
815000
2000
wychwytywania i konwersji metanu
14:02
from the gas fields there into useful products.
296
817000
4000
z pól gazowych w użyteczne produkty.
14:06
Within a short while, I think there's going to be a new field
297
821000
2000
Myślę, że w najbliższym czasie powstanie nowa dziedzina
14:08
called "Combinatorial Genomics,"
298
823000
2000
nazywana Genomiką Kombinacyjną,
14:10
because with these new synthesis capabilities,
299
825000
3000
ponieważ z tymi nowymi możliwościami syntezy,
14:13
these vast gene array repertoires
300
828000
3000
szerokim wachlarzem macierzy genowych
14:16
and the homologous recombination,
301
831000
2000
i rekombinacji homologicznej,
14:18
we think we can design a robot to make
302
833000
2000
uważamy, że możemy zaprojektować robota, który utworzy
14:20
maybe a million different chromosomes a day.
303
835000
3000
prawdopodobnie milion różnych chromosomów w ciągu dnia.
14:24
And therefore, as with all biology,
304
839000
2000
A zatem, podobnie jak we wszystkich dziedzinach biologii,
14:26
you get selection through screening,
305
841000
3000
będzie można dokonać selekcji poprzez badania przesiewowe,
14:29
whether you're screening for hydrogen production,
306
844000
2000
niezależnie, czy dla produkcji wodoru
14:31
or chemical production, or just viability.
307
846000
3000
czy też produkcji chemicznej lub po prostu żywotności.
14:34
To understand the role of these genes
308
849000
2000
Zrozumienie roli tych genów
14:36
is going to be well within reach.
309
851000
2000
będzie w naszym zasięgu.
14:38
We're trying to modify photosynthesis
310
853000
3000
Staramy się zmodyfikować fotosyntezę,
14:41
to produce hydrogen directly from sunlight.
311
856000
3000
aby produkować wodór bezpośrednio z promieni słonecznych.
14:44
Photosynthesis is modulated by oxygen,
312
859000
3000
Fotosynteza jest modulowana przez tlen,
14:47
and we have an oxygen-insensitive hydrogenase
313
862000
3000
a posiadany niewrażliwą na tlen hydrogenazę,
14:50
that we think will totally change this process.
314
865000
5000
która naszym zdaniem mogłaby całkowicie zmienić ten proces.
14:55
We're also combining cellulases,
315
870000
2000
Łączymy również celulazę,
14:57
the enzymes that break down complex sugars into simple sugars
316
872000
3000
enzym, który rozkłada cukry złożone do cukrów prostych,
15:00
and fermentation in the same cell
317
875000
3000
z fermentacją w tej samej komórce
15:03
for producing ethanol.
318
878000
2000
do produkcji etanolu.
15:06
Pharmaceutical production is already under way
319
881000
2000
Produkcja farmaceutyczna jest już w toku
15:08
in major laboratories
320
883000
2000
w głównych laboratoriach,
15:10
using microbes.
321
885000
2000
z wykorzystaniem mikroorganizmów.
15:12
The chemistry from compounds in the environment
322
887000
3000
Chemia ze związków ze środowiska
15:15
is orders of magnitude more complex
323
890000
2000
jest o kilka rzędów wielkości bardziej skomplikowana
15:17
than our best chemists can produce.
324
892000
2000
od tego, co nasi najlepsi chemicy są w stanie wyprodukować.
15:20
I think future engineered species
325
895000
2000
Myślę, że zmodyfikowane w przyszłości gatunki
15:22
could be the source of food,
326
897000
2000
mogą być źródłem pożywienia,
15:24
hopefully a source of energy,
327
899000
2000
miejmy nadzieję, że źródłem energii,
15:26
environmental remediation
328
901000
3000
regeneracji środowiska,
15:29
and perhaps
329
904000
2000
a być może
15:31
replacing the petrochemical industry.
330
906000
2000
zastąpią przemysł petrochemiczny.
15:33
Let me just close with ethical and policy studies.
331
908000
3000
Pozwólcie, abym na zakończenie omówił badania etyczne i polityczne.
15:37
We delayed the start of our experiments in 1999
332
912000
4000
Opóźniliśmy rozpoczęcie naszych eksperymentów w 1999 roku
15:41
until we completed a year-and-a-half bioethical review
333
916000
3000
do momentu zakończenia półtorarocznego przeglądu bioetycznego,
15:44
as to whether we should try and make an artificial species.
334
919000
4000
czy powinniśmy próbować tworzyć sztuczne gatunki.
15:48
Every major religion participated in this.
335
923000
3000
Uczestniczyła w tym każda główna religia.
15:51
It was actually a very strange study,
336
926000
2000
To były bardzo dziwne badania,
15:53
because the various religious leaders were using their scriptures as law books,
337
928000
5000
ponieważ przywódcy różnych religii używali swoich pism jako ksiąg prawa
15:58
and they couldn't find anything in them prohibiting making life,
338
933000
3000
i nie potrafili znaleźć w nich nic zakazującego tworzenia życia,
16:01
so it must be OK. The only ultimate concerns
339
936000
3000
w związku z tym musi być to w porządku. Jedyną ostateczną kwestią
16:04
were biological warfare aspects of this,
340
939000
3000
były aspekty broni biologicznej,
16:08
but gave us the go ahead to start these experiments
341
943000
3000
ale pozwolono nam rozpocząć te eksperymenty
16:11
for the reasons we were doing them.
342
946000
2000
z powodów, dla których je robiliśmy.
16:13
Right now the Sloan Foundation has just funded
343
948000
2000
Obecnie Fundacja Sloan właśnie finansuje
16:15
a multi-institutional study on this,
344
950000
3000
badania na temat z udziałem wielu instytucji
16:18
to work out what the risk and benefits to society are,
345
953000
3000
by ocenić zagrożenia i korzyści dla społeczeństwa
16:21
and the rules that scientific teams such as my own
346
956000
3000
oraz ustalić zasady, które zespoły naukowe, takie jak mój własny,
16:24
should be using in this area,
347
959000
2000
powinny stosować w tym obszarze;
16:26
and we're trying to set good examples as we go forward.
348
961000
3000
i chcemy stanowić dobre przykłady kontynuując te badania.
16:30
These are complex issues.
349
965000
2000
To są skomplikowane zagadnienia,
16:32
Except for the threat of bio-terrorism,
350
967000
2000
za wyjątkiem zagrożenia bioterroryzmem.
16:34
they're very simple issues in terms of,
351
969000
2000
To bardzo proste zagadnienia w kwestii tego,
16:36
can we design things to produce clean energy,
352
971000
4000
czy możemy zaprojektować rzeczy do produkcji czystej energii,
16:40
perhaps revolutionizing
353
975000
2000
być może rewolucjonizujące to,
16:42
what developing countries can do
354
977000
3000
co kraje rozwijające mogą zrobić
16:45
and provide through various simple processes.
355
980000
3000
i otrzymać dzięki różnym prostym procesom.
16:48
Thank you very much.
356
983000
2000
Dziękuję bardzo.
ABOUT THE SPEAKER
Craig Venter - Biologist, genetics pioneerIn 2001, Craig Venter made headlines for sequencing the human genome. In 2003, he started mapping the ocean's biodiversity. And now he's created the first synthetic lifeforms -- microorganisms that can produce alternative fuels.
Why you should listen
Craig Venter, the man who led the private effort to sequence the human genome, is hard at work now on even more potentially world-changing projects.
First, there's his mission aboard the Sorcerer II, a 92-foot yacht, which, in 2006, finished its voyage around the globe to sample, catalouge and decode the genes of the ocean's unknown microorganisms. Quite a task, when you consider that there are tens of millions of microbes in a single drop of sea water. Then there's the J. Craig Venter Institute, a nonprofit dedicated to researching genomics and exploring its societal implications.
In 2005, Venter founded Synthetic Genomics, a private company with a provocative mission: to engineer new life forms. Its goal is to design, synthesize and assemble synthetic microorganisms that will produce alternative fuels, such as ethanol or hydrogen. He was on Time magzine's 2007 list of the 100 Most Influential People in the World.
In early 2008, scientists at the J. Craig Venter Institute announced that they had manufactured the entire genome of a bacterium by painstakingly stitching together its chemical components. By sequencing a genome, scientists can begin to custom-design bootable organisms, creating biological robots that can produce from scratch chemicals humans can use, such as biofuel. And in 2010, they announced, they had created "synthetic life" -- DNA created digitally, inserted into a living bacterium, and remaining alive.
Craig Venter | Speaker | TED.com