TEDSalon London Spring 2011
Martin Hanczyc: The line between life and not-life
Martin Hanczyc: Hotarul dintre viaţă şi ne-viaţă
Filmed:
Readability: 4.3
819,541 views
În laboratorul său, Martin Hanczyc creează "protocelule," pete experimentale de chimicale , care se comportă la fel ca celulele vii. Munca sa demonstrează felul în care viaţa ar fi putut să apară pentru prima oară pe Pământ ..... şi poate şi altundeva.
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
Din punct de vedere istoric a existat
00:17
been a huge divide between what people
1
2000
3000
o diferenţă enormă între ceea ce oamenii
00:20
consider to be non-living systems on one
2
5000
3000
considerau a fi sistemele inanimate, pe de o
00:23
side, and living systems on the other side.
3
8000
2000
parte, şi sistemele animate, pe de altă parte.
00:25
So we go from, say, this beautiful and
4
10000
2000
Astfel, trecem de la, să zicem, acest frumos şi
00:27
complex crystal as non-life, and this rather
5
12000
3000
complex cristal care este inanimat, la această destul de
00:30
beautiful and complex cat on the other side.
6
15000
3000
frumoasă şi complexă pisică, pe de altă parte.
00:33
Over the last hundred and fifty years or so,
7
18000
3000
În ultimii, aproximativ, o sută cincizeci de ani,
00:36
science has kind of blurred this distinction
8
21000
2000
ştiinţa a cam estompat aceste distincţii
00:38
between non-living and living systems, and
9
23000
2000
între sistemele inanimate şi animate, şi
00:40
now we consider that there may be a kind
10
25000
2000
în prezent, considerăm că e posibil să existe un oarecare
00:42
of continuum that exists between the two.
11
27000
3000
continuum între cele două.
00:45
We'll just take one example here:
12
30000
2000
Vom da doar un exemplu:
00:47
a virus is a natural system, right?
13
32000
2000
un virus este un sistem natural, nu-i aşa?
00:49
But it's very simple. It's very simplistic.
14
34000
2000
Dar este unul foarte simplu. E foarte elementar.
00:51
It doesn't really satisfy all the requirements,
15
36000
2000
Nu satisface chiar toate cerinţele,
00:53
it doesn't have all the characteristics
16
38000
2000
nu are toate caracteristicile
00:55
of living systems and is in fact a parasite
17
40000
2000
unui sistem animat şi este, de fapt, un parazit
00:57
on other living systems in order to, say,
18
42000
3000
al altor sisteme animate capabile, de exemplu,
01:00
reproduce and evolve.
19
45000
2000
ca să se reproducă şi să evolueze.
01:02
But what we're going to be talking about here
20
47000
2000
Lucrurile despre care vom vorbi aici
01:04
tonight are experiments done on this sort of
21
49000
2000
în seara aceasta sunt experimentele realizate pe astfel de
01:06
non-living end of this spectrum -- so actually
22
51000
2000
extreme ale spectrului inanimat - deci, de fapt,
01:08
doing chemical experiments in the laboratory,
23
53000
3000
este vorba de experimente de laborator,
01:11
mixing together nonliving ingredients
24
56000
2000
care constau în amestecul dintre ingredientele inanimate
01:13
to make new structures, and that these
25
58000
2000
pentru crearea unor structuri noi, şi despre faptul că
01:15
new structures might have some of the
26
60000
2000
noile structuri pot avea unele dintre
01:17
characteristics of living systems.
27
62000
2000
caracteristicile structurilor animate.
01:19
Really what I'm talking about here is
28
64000
2000
Despre ceea ce vorbesc, de fapt, aici este
01:21
trying to create a kind of artificial life.
29
66000
2000
încercarea de a creea un fel de viaţă artificială.
01:23
So what are these characteristics that I'm
30
68000
2000
Deci, ce sunt aceste caracteristici despre care
01:25
talking about? These are them.
31
70000
2000
vă vorbesc? Iată-le.
01:27
We consider first that life has a body.
32
72000
2000
Credem, în primul rând că viaţa are un corp.
01:29
Now this is necessary to distinguish the self
33
74000
2000
Acesta este necesar pentru a distinge sinele
01:31
from the environment.
34
76000
2000
de mediul înconjurător.
01:33
Life also has a metabolism. Now this is a
35
78000
2000
Viaţa are şi un metabolism. Acesta este
01:35
process by which life can convert resources
36
80000
3000
un proces prin care viaţa poate transforma resursele
01:38
from the environment into building blocks
37
83000
2000
oferite de mediu pentru a construi blocuri
01:40
so it can maintain and build itself.
38
85000
3000
care să-i permită să se menţină şi să evolueze.
01:43
Life also has a kind of inheritable information.
39
88000
2000
Viaţa are şi o informaţie ereditară.
01:45
Now we, as humans, we store our information
40
90000
2000
Noi, oamenii, ne stocăm informaţia
01:47
as DNA in our genomes and we pass this
41
92000
3000
sub forma ADN-ului în genomii noştri şi transmitem această
01:50
information on to our offspring.
42
95000
2000
informaţie, mai departe, copiilor noştri.
01:52
If we couple the first two -- the body and the metabolism --
43
97000
2000
Dacă le cuplăm pe primele două - corpul şi metabolismul -
01:54
we can come up with a system that could
44
99000
2000
putem creea un sistem care ar putea
01:56
perhaps move and replicate, and if we
45
101000
2000
probabil, să se deplaseze şi să se reproducă, şi dacă
01:58
coupled these now to inheritable information,
46
103000
3000
le cuplăm pe acestea cu informaţia ereditară,
02:01
we can come up with a system that would be
47
106000
2000
putem creea un sistem care ar fi
02:03
more lifelike, and would perhaps evolve.
48
108000
2000
mai natural, şi poate, mai evoluat.
02:05
And so these are the things we will try to do
49
110000
2000
Şi, astfel, acestea sunt lucrurile pe care vom încerca să le facem
02:07
in the lab, make some experiments that have
50
112000
2000
în laborator, să realizăm nişte experimente care au
02:09
one or more of these characteristics of life.
51
114000
3000
una sau mai multe dintre caracteristicile vieţii.
02:12
So how do we do this? Well, we use
52
117000
2000
Dar cum facem asta? Ei bine, folosim
02:14
a model system that we term a protocell.
53
119000
2000
un model de sistem pe care-l denumim protocelulă.
02:16
You might think of this as kind of like a
54
121000
2000
Imaginaţi-l ca un fel de
02:18
primitive cell. It is a simple chemical
55
123000
2000
celulă primitivă. Este un simplu şi chimic
02:20
model of a living cell, and if you consider
56
125000
3000
model al unei celule vii, iar dacă vă gândiţi
02:23
for example a cell in your body may have
57
128000
2000
de exemplu, că o celulă din corpul vostru poate avea
02:25
on the order of millions of different types
58
130000
2000
milioane de tipuri diferite
02:27
of molecules that need to come together,
59
132000
2000
de molecule care trebuie să se unească,
02:29
play together in a complex network
60
134000
2000
să interacţioneze într-o reţea complexă
02:31
to produce something that we call alive.
61
136000
3000
pentru a produce ceva ce noi numim animat.
02:34
In the laboratory what we want to do
62
139000
2000
Ceea ce vrem să facem în laborator
02:36
is much the same, but with on the order of
63
141000
2000
este cam acelaş lucru, dar utilizând
02:38
tens of different types of molecules --
64
143000
2000
zeci de tipuri diferite de molecule -
02:40
so a drastic reduction in complexity, but still
65
145000
2000
deci, o reducere drastică a complexităţii, dar
02:42
trying to produce something that looks lifelike.
66
147000
3000
încercând să creăm ceva ce seamănă cu naturalul.
02:45
And so what we do is, we start simple
67
150000
2000
Astfel, ceea ce facem este să începem cu lucrurile simple
02:47
and we work our way up to living systems.
68
152000
3000
şi să evoluăm, treptat, spre sistemele animate.
02:50
Consider for a moment this quote by
69
155000
2000
Gândiţi-vă o clipă la acest citat al lui
02:52
Leduc, a hundred years ago, considering a
70
157000
2000
Leduc, de acum o sută de ani, asupra
02:54
kind of synthetic biology:
71
159000
2000
unui fel de biologie sintetică:
02:56
"The synthesis of life, should it ever occur,
72
161000
2000
"Sinteza vieţii, dacă se va realiza vreodată,
02:58
will not be the sensational discovery which we
73
163000
2000
nu va fi senzaţionala descoperire pe care o
03:00
usually associate with the idea."
74
165000
2000
asociem, de obicei, ideii."
03:02
That's his first statement. So if we actually
75
167000
2000
Aceasta este prima declaraţie. Deci, dacă într-adevăr am
03:04
create life in the laboratories, it's
76
169000
2000
creea viaţă în laboratoare, aceasta
03:06
probably not going to impact our lives at all.
77
171000
2000
probabil că nu va avea niciun impact asupra vieţilor noastre.
03:08
"If we accept the theory of evolution, then
78
173000
2000
"Dacă acceptăm teoria evoluţiei, atunci,
03:10
the first dawn of synthesis of life must consist
79
175000
2000
debutul sintezei vieţii trebuie să conste
03:12
in the production of forms intermediate
80
177000
2000
în producerea formelor intermediare
03:14
between the inorganic and the organic
81
179000
2000
dintre lumile anorganică şi organică,
03:16
world, or between the non-living
82
181000
2000
sau dintre lumile inanimate
03:18
and living world, forms which possess
83
183000
2000
şi animate, forme care deţin
03:20
only some of the rudimentary attributes of life"
84
185000
2000
doar câteva dintre atributele rudimentare ale vieţii"
03:22
-- so, the ones I just discussed --
85
187000
2000
- deci, cele despre care tocmai am vorbit -
03:24
"to which other attributes will be slowly added
86
189000
2000
"la care se vor adăuga, treptat, altele
03:26
in the course of development by the
87
191000
2000
de-a lungul dezvoltării prin
03:28
evolutionary actions of the environment."
88
193000
2000
acţiunile evolutive ale mediului."
03:30
So we start simple, we make some structures
89
195000
2000
Deci, începem cu lucruri simple, creăm câteva structuri
03:32
that may have some of these characteristics
90
197000
2000
care pot avea unele dintre aceste caracteristici
03:34
of life, and then we try to develop that
91
199000
2000
ale vieţii, şi apoi încercăm să le dezvoltăm
03:36
to become more lifelike.
92
201000
2000
pentru a deveni mai naturale.
03:38
This is how we can start to make a protocell.
93
203000
2000
Astfel putem începe să creăm o protocelulă.
03:40
We use this idea called self-assembly.
94
205000
2000
Folosim ideea numită auto-asamblare.
03:42
What that means is, I can mix some
95
207000
2000
Adică, pot să amestec câteva
03:44
chemicals together in a test tube in my lab,
96
209000
2000
chimicale într-o eprubetă în laboratorul meu,
03:46
and these chemicals will start to self-associate
97
211000
2000
iar aceste chimicale vor începe să se combine singure
03:48
to form larger and larger structures.
98
213000
2000
pentru a forma structuri din ce în ce mai mari.
03:50
So say on the order of tens of thousands,
99
215000
2000
Deci, să zicem că zeci de mii,
03:52
hundreds of thousands of molecules will
100
217000
2000
sute de mii de molecule se vor
03:54
come together to form a large structure
101
219000
2000
uni pentru a forma o structură mare
03:56
that didn't exist before.
102
221000
2000
care nu existase înainte.
03:58
And in this particular example,
103
223000
2000
Şi mai ales, în acest exemplu,
04:00
what I took is some membrane molecules,
104
225000
2000
am folosit membrane moleculare,
04:02
mixed those together in the right environment,
105
227000
2000
le-am amestecat într-un mediu propice,
04:04
and within seconds it forms these rather
106
229000
2000
şi, în câteva secunde au format aceste
04:06
complex and beautiful structures here.
107
231000
2000
structuri complexe şi frumoase.
04:08
These membranes are also quite similar,
108
233000
2000
Aceste membrane sunt, de asemenea, foarte asemănătoare,
04:10
morphologically and functionally,
109
235000
2000
din punct de vedere morfologic şi funcţional
04:12
to the membranes in your body,
110
237000
2000
cu membranele din corpurile voastre,
04:14
and we can use these, as they say,
111
239000
2000
şi le putem folosi, se pare,
04:16
to form the body of our protocell.
112
241000
2000
pentru a creea corpul protocelulei noastre.
04:18
Likewise,
113
243000
1000
La fel,
04:19
we can work with oil and water systems.
114
244000
2000
putem lucra cu sisteme acvatice şi uleioase.
04:21
As you know, when you put oil and water together,
115
246000
2000
După cum ştiţi, când puneţi uleiul în apă,
04:23
they don't mix, but through self-assembly
116
248000
2000
nu se amestecă, dar prin auto-asamblare
04:25
we can get a nice oil droplet to form,
117
250000
2000
putem determina formarea unei frumoase picături de ulei
04:27
and we can actually use this as a body for
118
252000
2000
pe care chiar o putem folosi ca un corp pentru
04:29
our artificial organism or for our protocell,
119
254000
2000
organismul nostru artificial sau pentru protocelula noastră,
04:31
as you will see later.
120
256000
2000
aşa cum veţi vedea mai târziu.
04:33
So that's just forming some body stuff, right?
121
258000
2000
Deci, astfel sunt formate doar nişte corpuri,nu-i aşa?
04:35
Some architectures.
122
260000
2000
Câteva structuri.
04:37
What about the other aspects of living systems?
123
262000
2000
Cum rămâne cu celelalte aspecte ale sistemelor animate?
04:39
So we came up with this protocell model here
124
264000
2000
Deci, am creeat acest model de protocelulă
04:41
that I'm showing.
125
266000
2000
pe care vi-l arăt.
04:43
We started with a natural occurring clay
126
268000
2000
Am început folosind argilă naturală
04:45
called montmorillonite.
127
270000
2000
denumită montmorilonită.
04:47
This is natural from the environment, this clay.
128
272000
2000
Este un produs natural, luat din mediu, această argilă.
04:49
It forms a surface that is, say, chemically active.
129
274000
2000
Formează o suprafaţă activă din punct de vedere chimic.
04:51
It could run a metabolism on it.
130
276000
2000
Poate suporta un metabolism.
04:53
Certain kind of molecules like to associate
131
278000
2000
Anumitor tipuri de metabolisme le place să se unească
04:55
with the clay. For example, in this case, RNA, shown in red
132
280000
2000
cu argila. De exemplu, în acest caz, ARN, în roşu,
04:57
-- this is a relative of DNA,
133
282000
2000
- aceasta este o rudă a ADN-ului,
04:59
it's an informational molecule --
134
284000
2000
este o moleculă informaţională -
05:01
it can come along and it starts to associate
135
286000
2000
poate apărea şi începe să se unească
05:03
with the surface of this clay.
136
288000
2000
cu suprafaţa acestei argile.
05:05
This structure, then, can organize the
137
290000
2000
Această structură, apoi, poate organiza
05:07
formation of a membrane boundary around
138
292000
2000
formarea unui perete membranos în jurul
05:09
itself, so it can make a body of
139
294000
2000
său, astfel încât să poată creea un corp de
05:11
liquid molecules around itself, and that's
140
296000
2000
molecule lichide în jurul său, şi acesta
05:13
shown in green here on this micrograph.
141
298000
2000
apare verde la microscop.
05:15
So just through self-assembly, mixing things
142
300000
2000
Astfel, doar prin auto-asamblare, amestecând chestii
05:17
together in the lab, we can come up with, say,
143
302000
3000
în laborator, putem realiza, să zicem,
05:20
a metabolic surface with some
144
305000
2000
o suprafaţă metabolică cu nişte
05:22
informational molecules attached
145
307000
2000
molecule informaţionale ataşate
05:24
inside of this membrane body, right?
146
309000
2000
interiorului corpului acestei membrane, nu-i aşa?
05:26
So we're on a road towards living systems.
147
311000
4000
Deci, suntem pe drumul cel bun spre sistemele animate.
05:30
But if you saw this protocell, you would not
148
315000
2000
Dar, dacă aţi privi această protocelulă, nu aţi putea-o
05:32
confuse this with something that was actually alive.
149
317000
2000
confunda cu ceva care este într-adevăr viu.
05:34
It's actually quite lifeless. Once it forms,
150
319000
2000
Este, de fapt, destul de inanimată. Odată formată
05:36
it doesn't really do anything.
151
321000
2000
nu face mai nimic.
05:38
So, something is missing.
152
323000
2000
Deci, ceva lipseşte.
05:40
Some things are missing.
153
325000
2000
Lipsesc nişte lucruri.
05:42
So some things that are missing is,
154
327000
2000
Câteva din lucrurile care lipsesc, sunt,
05:44
for example, if you had a flow of energy
155
329000
2000
de exemplu, cele prezente în cazul unui flux de energie
05:46
through a system, what we'd want
156
331000
2000
care străbate un sistem, când ceea ce ne-am dori
05:48
is a protocell that can harvest
157
333000
2000
ar fi o protocelulă care ar putea colecta
05:50
some of that energy in order to maintain itself,
158
335000
2000
o parte din această energie pentru a se întreţine,
05:52
much like living systems do.
159
337000
2000
asemenea sistemelor animate.
05:54
So we came up with a different protocell
160
339000
2000
Astfel. am creeat un model diferit de protocelulă,
05:56
model, and this is actually simpler than the previous one.
161
341000
2000
şi acesta este chiar mai simplu decât precedentul.
05:58
In this protocell model, it's just an oil droplet,
162
343000
2000
În acest model protocelular, există doar o picătură de ulei,
06:00
but a chemical metabolism inside
163
345000
2000
dar un metabolism chimic intern
06:02
that allows this protocell to use energy
164
347000
2000
îi permite acestei protocelule să folosească energie
06:04
to do something, to actually become dynamic,
165
349000
3000
pentru a acţiona, pentru a deveni cu adevărat dinamică
06:07
as we'll see here.
166
352000
2000
după cum vedem cu toţii aici.
06:09
You add the droplet to the system.
167
354000
2000
Aţi adăugat picătura sistemului.
06:11
It's a pool of water, and the protocell
168
356000
2000
Este un bazin cu apă şi protocelula
06:13
starts moving itself around in the system.
169
358000
2000
începe să se mişte în sistem.
06:15
Okay? Oil droplet forms
170
360000
2000
Ok? Picătura de ulei formată
06:17
through self-assembly, has a chemical
171
362000
2000
prin auto-asamblare, are un metabolism chimic
06:19
metabolism inside so it can use energy,
172
364000
2000
în interior pentru a putea folosi energie,
06:21
and it uses that energy to move itself
173
366000
2000
şi foloseşte acea energie pentru a se deplasa
06:23
around in its environment.
174
368000
2000
în mediul său.
06:25
As we heard earlier, movement is very
175
370000
2000
Cum am auzit mai dereme, mişcarea este foarte
06:27
important in these kinds of living systems.
176
372000
2000
importantă în cazul unor astfel de sisteme animate.
06:29
It is moving around, exploring its environment,
177
374000
2000
Este voprba despre deplasare, explorarea propriului mediu
06:31
and remodeling its environment, as you see,
178
376000
2000
şi remodelarea acestui mediu, după cum vedeţi,
06:33
by these chemical waves that are forming by the protocell.
179
378000
2000
de către aceste valuri chimice care sunt formate de protocelulă.
06:35
So it's acting, in a sense, like a living system
180
380000
2000
Deci, se comportă, într-un fel, ca un sistem animat
06:37
trying to preserve itself.
181
382000
3000
încercând să se conserve.
06:40
We take this same moving protocell here,
182
385000
3000
Luăm aceeaşi protocelulă care se mişcă,
06:43
and we put it in another experiment,
183
388000
2000
şi o punem într-un alt experiment,
06:45
get it moving. Then I'm going
184
390000
2000
punând-o în mişcare. Apoi voi
06:47
to add some food to the system,
185
392000
2000
adăuga puţină mâncare sistemului,
06:49
and you'll see that in blue here, right?
186
394000
3000
pe care o veţi vedea albastră aici, nu-i aşa?
06:52
So I add some food source to the system.
187
397000
2000
Deci am adăugat o sursă de hrană sistemului.
06:54
The protocell moves. It encounters the food.
188
399000
2000
Protocelula se mişcă. Intră în contact cu hrana.
06:56
It reconfigures itself and actually then
189
401000
2000
Se reconfigurează şi apoi e chiar
06:58
is able to climb to the highest concentration
190
403000
2000
capabilă să atingă concentraţia maximă
07:00
of food in that system and stop there.
191
405000
2000
de mâncare din acel sistem şi să se oprească aici.
07:02
Alright? So not only do we have this system
192
407000
2000
E bine? Nu numai că avem un sistem
07:04
that has a body, it has a metabolism,
193
409000
2000
care are un corp, are şi un metabolism,
07:06
it can use energy, it moves around.
194
411000
3000
poate folosi energie, este mobil.
07:09
It can sense its local environment
195
414000
2000
Poate percepe mediul înconjurător
07:11
and actually find resources
196
416000
2000
şi chiar poate găsi resurse
07:13
in the environment to sustain itself.
197
418000
2000
în mediu pentru a se întreţine.
07:15
Now, this doesn't have a brain, it doesn't have
198
420000
2000
Acesta nu are creier, nu are
07:17
a neural system. This is just a sack of
199
422000
2000
un sistem neuronal. Este dor un sac de
07:19
chemicals that is able to have this interesting
200
424000
2000
chimicale care poate avea acest interesant
07:21
and complex lifelike behavior.
201
426000
2000
şi complex comportament natural.
07:23
If we count the number of chemicals
202
428000
2000
Dacă numărăm substanţele
07:25
in that system, actually, including the water
203
430000
2000
din sistem, incluzând apa
07:27
that's in the dish, we have five chemicals
204
432000
2000
care se află în recipient, avem cinci chimicale
07:29
that can do this.
205
434000
2000
care pot face asta.
07:31
So then we put these protocells together in a
206
436000
2000
Apoi unim aceste protocelule într-un
07:33
single experiment to see what they would do,
207
438000
2000
singur experiment pentru a vedea ce fac,
07:35
and depending on the conditions, we have
208
440000
2000
şi, în funcţie de condiţii, avem
07:37
some protocells on the left that are
209
442000
2000
unele protocelule în stânga, care
07:39
moving around and it likes to touch the other
210
444000
2000
se deplasează şi cărora le place să atingă celelalte
07:41
structures in its environment.
211
446000
2000
structuri din mediul lor.
07:43
On the other hand we have two moving
212
448000
2000
Pe de altă parte, avem două protocelule mobile
07:45
protocells that like to circle each other,
213
450000
2000
cărora le place să se învârte una în jurul celeilalte,
07:47
and they form a kind of a dance, a complex dance with each other.
214
452000
2000
şi acestea creează un fel de dans, un dans complex al uneia cu cealaltă.
07:49
Right? So not only do individual protocells
215
454000
2000
Corect? Deci, nu doar că protocelule individuale
07:51
have behavior, what we've interpreted as
216
456000
2000
au comportamente, ceea ce am interpretat ca fiind
07:53
behavior in this system, but we also have
217
458000
2000
comportamente în acest sistem, dar avem, de asemenea,
07:55
basically population-level behavior
218
460000
3000
comportamente colective
07:58
similar to what organisms have.
219
463000
3000
similare cu cele ale organismelor.
08:01
So now that you're all experts on protocells,
220
466000
3000
Şi acum, că sunteţi cu toţii experţi în protocelule,
08:04
we're going to play a game with these protocells.
221
469000
2000
vom juca un joc cu aceste protocelule.
08:06
We're going to make two different kinds.
222
471000
2000
Vom creea două tipuri diferite.
08:08
Protocell A has a certain kind of chemistry
223
473000
3000
Protocelula A are un anumit fel de substanţe
08:11
inside that, when activated, the protocell
224
476000
2000
în interior care, atunci când se activează, protocelula
08:13
starts to vibrate around, just dancing.
225
478000
2000
începe să vibreze, dansând.
08:15
So remember, these are primitive things,
226
480000
2000
Totuşi amintiţi-vă, acestea sunt chestii primitive,
08:17
so dancing protocells, that's very
227
482000
2000
aşa că protocelulele dansatoare, sunt foarte
08:19
interesting to us. (Laughter)
228
484000
2000
interesante pentru noi. (Râsete)
08:21
The second protocell has a different
229
486000
2000
A doua protocelulă are un alt fel
08:23
chemistry inside, and when activated,
230
488000
2000
de substanţe interne, iar atunci când se activează,
08:25
the protocells all come together and they fuse
231
490000
2000
protocelulele se unesc şi se contopesc
08:27
into one big one. Right?
232
492000
2000
într-una mare. Corect?
08:29
And we just put these two together
233
494000
2000
Şi tocmai le-am plasat împreună
08:31
in the same system.
234
496000
2000
în acelaşi sistem.
08:33
So there's population A,
235
498000
2000
Deci, există o populaţie A,
08:35
there's population B, and then
236
500000
2000
există o populaţie B, şi apoi
08:37
we activate the system,
237
502000
2000
activăm sistemul,
08:39
and protocell Bs, they're the blue ones,
238
504000
2000
iar protocelulele B, cele albastre,
08:41
they all come together. They fuse together
239
506000
2000
se unesc. Se contopesc
08:43
to form one big blob, and the other protocell
240
508000
2000
pentru a forma o mare pată de cerneală, şi cealaltă protocelulă
08:45
just dances around. And this just happens
241
510000
2000
doar dansează în cerc. Iar acest lucru continuă
08:47
until all of the energy in the system is
242
512000
2000
până când toată energia din sistem este
08:49
basically used up, and then, game over.
243
514000
3000
folosită, şi apoi, jocul a luat sfârşit.
08:52
So then I repeated this experiment
244
517000
2000
Iar apoi am repetat acest experiment
08:54
a bunch of times, and one time
245
519000
2000
de mai multe ori, şi, o dată
08:56
something very interesting happened.
246
521000
2000
ceva interesant s-a întâmplat.
08:58
So, I added these protocells together
247
523000
2000
Aşa că am adăugat aceste protocelule
09:00
to the system, and protocell A and protocell B
248
525000
2000
sistemului, iar protocelula A şi protocelula B
09:02
fused together to form a hybrid protocell AB.
249
527000
2000
s-au contopit pentru a forma o protocelulă hibrid AB.
09:04
That didn't happen before. There it goes.
250
529000
2000
Asta nu se mai întâmplase. Iat-o.
09:06
There's a protocell AB now in this system.
251
531000
3000
Acum există o protocelulă AB în sistem.
09:09
Protocell AB likes to dance around for a bit,
252
534000
3000
Protocelulei AB îi place să danseze puţin,
09:12
while protocell B does the fusing, okay?
253
537000
3000
în timp ce protocelula B realizează fuziunea, Ok?
09:15
But then something even more interesting happens.
254
540000
3000
Dar apoi, ceva mai interesant se petrece.
09:18
Watch when these two large protocells,
255
543000
2000
Priviţi momentul în care aceste protocelule uriaşe,
09:20
the hybrid ones, fuse together.
256
545000
2000
hibridele, se contopesc.
09:22
Now we have a dancing protocell
257
547000
3000
Acum avem o protocelulă dansatoare
09:25
and a self-replication event. Right. (Laughter)
258
550000
4000
şi o acţiune de reproducere. Corect (Râsete)
09:29
Just with blobs of chemicals, again.
259
554000
2000
Numai cu pete de cereneală chimică, din nou.
09:31
So the way this works is, you have
260
556000
2000
Deci, felul în care aceasta funcţionează este următorul aveţi
09:33
a simple system of five chemicals here,
261
558000
2000
un sistem simplu de cinci chimicale,
09:35
a simple system here. When they hybridize,
262
560000
2000
un sistem rudimentar. Când se încrucişează,
09:37
you then form something that's different than
263
562000
2000
formaţi ceva diferit de structura
09:39
before, it's more complex than before,
264
564000
2000
iniţială, este mai complex decât înainte,
09:41
and you get the emergence of another kind of
265
566000
2000
şi obţineţi apariţia unui altfel de
09:43
lifelike behavior which
266
568000
2000
comportament natural care,
09:45
in this case is replication.
267
570000
2000
în acest caz, este o reproducere.
09:47
So since we can make some interesting
268
572000
2000
Iar, devreme ce putem creea nişte protocelule interesante
09:49
protocells that we like, interesting colors and
269
574000
2000
care să ne placă, culori interesante şi
09:51
interesting behaviors, and they're very easy
270
576000
2000
comportamente interesante, iar acestea sunt foarte uşor
09:53
to make, and they have interesting lifelike
271
578000
2000
de realizat, şi au caracteristici naturale interesante,
09:55
properties, perhaps these protocells have
272
580000
3000
poate aceste protocelule au
09:58
something to tell us about the origin of life
273
583000
2000
ceva să ne spună despre originea vieţii
10:00
on the Earth. Perhaps these represent an
274
585000
2000
pe Pământ. Poate, acestea reprezintă un
10:02
easily accessible step, one of the first steps
275
587000
2000
pas uşor de făcut, unul din primii paşi
10:04
by which life got started on the early Earth.
276
589000
3000
cu care viaţa a debutat la începuturile planetei.
10:07
Certainly, there were molecules present on
277
592000
2000
Desigur, existau molecule la
10:09
the early Earth, but they wouldn't have been
278
594000
2000
începuturile planetei, dar acestea nu puteau fi
10:11
these pure compounds that we worked with
279
596000
2000
aceşti compuşi puri cu care lucrăm
10:13
in the lab and I showed in these experiments.
280
598000
2000
în laborator şi pe care i-am prezentat în aceste experimente.
10:15
Rather, they'd be a real complex mixture of
281
600000
2000
Mai degrabă ar fi un amestec complex de
10:17
all kinds of stuff, because
282
602000
2000
tot felul de chestii, pentru că
10:19
uncontrolled chemical reactions produce
283
604000
2000
reacţiile chimice necontrolate produc
10:21
a diverse mixture of organic compounds.
284
606000
2000
un amestec divers de compuşi organici.
10:23
Think of it like a primordial ooze, okay?
285
608000
3000
Gâdiţi-vă la acest lucru ca la materia primordială, ok?
10:26
And it's a pool that's too difficult to fully
286
611000
2000
Este un compus prea dificil de
10:28
characterize, even by modern methods, and
287
613000
2000
caracterizat, chiar de către metodele moderne, şi
10:30
the product looks brown, like this tar here
288
615000
2000
produsul este maro, la fel ca această smoală
10:32
on the left. A pure compound
289
617000
2000
din stânga. Un compus pur
10:34
is shown on the right, for contrast.
290
619000
2000
este prezentat la drepta, pentru contrast.
10:36
So this is similar to what happens when you
291
621000
2000
Deci, acesta este asemănător cu ceea ce se petrece când
10:38
take pure sugar crystals in your kitchen,
292
623000
2000
luaţi cristale pure de zahăr din bucătăria voastră,
10:40
you put them in a pan, and you apply energy.
293
625000
2000
le puneţi în oală şi aplicaţi energie.
10:42
You turn up the heat, you start making
294
627000
2000
Daţi drumul la căldură, începeţi să faceţi
10:44
or breaking chemical bonds in the sugar,
295
629000
2000
sau să desfaceţi legăturile chimice din zahăr
10:46
forming a brownish caramel, right?
296
631000
2000
formând un caramel maro, corect?
10:48
If you let that go unregulated, you'll
297
633000
2000
Dacă îi permiteţi să evolueze fără control, veţi
10:50
continue to make and break chemical bonds,
298
635000
2000
continua să faceţi şi să desfaceţi legături chimice,
10:52
forming an even more diverse mixture of
299
637000
2000
formând un şi mai divers amestec de
10:54
molecules that then forms this kind of black
300
639000
2000
molecule care, apoi, formează o astfel de chestie neagră
10:56
tarry stuff in your pan, right, that's
301
641000
2000
unsuroasă în oala voastră, care
10:58
difficult to wash out. So that's what
302
643000
2000
este dificil de curăţat. Deci, aşa
11:00
the origin of life would have looked like.
303
645000
2000
ar fi arătat originile vieţii.
11:02
You needed to get life out of this junk that
304
647000
2000
Trebuia să scoateţi viaţa din această materie
11:04
is present on the early Earth,
305
649000
2000
prezentă la începuturile planetei,
11:06
four, 4.5 billion years ago.
306
651000
2000
acum 4, 4,5 miliarde de ani.
11:08
So the challenge then is,
307
653000
2000
Aşadar, provocarea este,
11:10
throw away all your pure chemicals in the lab,
308
655000
2000
de a aruca toate chimicalele pure din laborator,
11:12
and try to make some protocells with lifelike
309
657000
2000
şi de a încerca să creaţi nişte protocelule cu
11:14
properties from this kind of primordial ooze.
310
659000
3000
proprietăţi naturale din acest fel de materie primordială.
11:17
So we're able to then see the self-assembly
311
662000
2000
Astfel, putem, apoi, vedea auto-asamblarea
11:19
of these oil droplet bodies again
312
664000
2000
acestor corpuri din picături de ulei
11:21
that we've seen previously,
313
666000
2000
la fel cum am văzut-o înainte,
11:23
and the black spots inside of there
314
668000
2000
şi petele negre din interior
11:25
represent this kind of black tar -- this diverse,
315
670000
2000
reprezintă acest fel de materie neagră - această diversă,
11:27
very complex, organic black tar.
316
672000
2000
foarte complexă, organică, materie neagră.
11:29
And we put them into one of these
317
674000
2000
Şi le introducem într-unul din aceste
11:31
experiments, as you've seen earlier, and then
318
676000
2000
experimente, după cum aţi văzut mai devreme, iar apoi,
11:33
we watch lively movement that comes out.
319
678000
2000
privim apariţia mişcării vii.
11:35
They look really good, very nice movement,
320
680000
2000
Arată foarte bine, este o mişcare foarte frumoasă
11:37
and also they appear to have some kind of
321
682000
2000
şi, de asemenea, par să aibă un fel de
11:39
behavior where they kind of circle
322
684000
2000
comportament prin care se învârt
11:41
around each other and follow each other,
323
686000
3000
una în jurul celeilalte şi se urmăresc reciproc,
11:44
similar to what we've seen before -- but again,
324
689000
2000
similar cu ceea ce am văzut înainte - dar, repet,
11:46
working with just primordial conditions,
325
691000
2000
lucrând doar cu regimuri primordiale,
11:48
no pure chemicals.
326
693000
2000
fără chimicale pure.
11:50
These are also, these tar-fueled protocells,
327
695000
2000
Aceste sunt de asemenea, aceste protocelule alimentate cu materie,
11:52
are also able to locate resources
328
697000
2000
sunt capabile şi să localizeze resurse
11:54
in their environment.
329
699000
1000
îm mediul înconjurător.
11:55
I'm going to add some resource from the left,
330
700000
2000
Voi adăuga nişte resurse pornind din stânga,
11:57
here, that defuses into the system,
331
702000
2000
care se răspândesc în sistem,
11:59
and you can see, they really like that.
332
704000
2000
şi, puteţi vedea, sunt astfel.
12:01
They become very energetic, and able
333
706000
2000
Devin foarte energice şi capabile
12:03
to find the resource in the environment,
334
708000
2000
de a găsi resurse în mediul înconjurător,
12:05
similar to what we saw before.
335
710000
2000
similare cu ceea ce am văzut mai devreme.
12:07
But again, these are done in these primordial
336
712000
2000
Dar, repet, aceste lucruri sunt realizate în astfel de
12:09
conditions, really messy conditions,
337
714000
2000
condiţii primordiale, condiţii foarte grele,
12:11
not sort of sterile laboratory conditions.
338
716000
2000
care nu seamănă cu condiţiile sterile din laborator.
12:13
These are very dirty little protocells,
339
718000
2000
Acestea sunt nişte mici protocelule foarte murdare,
12:15
as a matter of fact. (Laughter)
340
720000
2000
de fapt, (Râsete)
12:17
But they have lifelike properties, is the point.
341
722000
3000
Dar, ideea e că deţin proprietăţi naturale.
12:20
So, doing these artificial life experiments
342
725000
3000
Deci, realizarea acestor experimente cu viaţă artificială
12:23
helps us define a potential path between
343
728000
3000
ne ajută să definim o potenţială cale dintre
12:26
non-living and living systems.
344
731000
3000
sistemele inanimate şi cele animate.
12:29
And not only that, but it helps us
345
734000
2000
Şi nu numai asta, dar, ne ajută
12:31
broaden our view of what life is
346
736000
2000
să ne extindem viziunea cu privire la ce este viaţa
12:33
and what possible life there could be
347
738000
2000
şi ce posibilă viaţă ar putea să existe
12:35
out there -- life that could be very different
348
740000
2000
în univers- viaţă care ar putea fi diferită
12:37
from life that we find here on Earth.
349
742000
3000
de cea existentă aici pe Pământ.
12:40
And that leads me to the next
350
745000
2000
Iar asta mă duce la următorul
12:42
term, which is "weird life."
351
747000
2000
termen, care este "viaţă ciudată.""
12:44
This is a term by Steve Benner.
352
749000
3000
Termenul îi aparţine lui Steve Benner.
12:47
This is used in reference to a report
353
752000
2000
acesta este folosit cu referire la un raport
12:49
in 2007 by the National Research Council
354
754000
2000
din 2007 al Consiliului Naţional de Cercetare
12:51
in the United States, wherein
355
756000
2000
din Statele Unite, în care
12:53
they tried to understand how we can
356
758000
2000
au încercat să înţeleagă cum putem
12:55
look for life elsewhere in the universe, okay,
357
760000
2000
căuta viaţa altundeva în univers, ok,
12:57
especially if that life is very different from life
358
762000
2000
mai ales daca acea viaţă este diferită de viaţa
12:59
on Earth. If we went to another planet and
359
764000
3000
de pe Pământ. Dacă am merge pe o altă planetă şi
13:02
we thought there might be life there,
360
767000
2000
am bănui că este viaţă acolo,
13:04
how could we even recognize it as life?
361
769000
2000
cum am putea să o recunoaştem?
13:06
Well, they came up with three very general
362
771000
2000
Ei bine, s-au gândit la trei criterii foarte generale
13:08
criteria. First is -- and they're listed here.
363
773000
2000
Primul este - şi sunt enumerate aici.
13:10
The first is, the system has to be in
364
775000
2000
Primul este acela că sistemul trebuie să fie în
13:12
non-equilibrium. That means the system
365
777000
2000
non-echilibru. Asta înseamnă că sistemul
13:14
cannot be dead, in a matter of fact.
366
779000
1000
nu poate fi mort, de fapt.
13:15
Basically what that means is, you have
367
780000
2000
În principiu aceasta înseamnă că aveţi
13:17
an input of energy into the system that life
368
782000
2000
un impuls de energie în sistem pe care viaţa
13:19
can use and exploit to maintain itself.
369
784000
3000
îl poate folosi şi exploata pentru a se întreţine.
13:22
This is similar to having the Sun shining
370
787000
2000
Acesta este similar cu strălucirea soarelui
13:24
on the Earth, driving photosynthesis,
371
789000
2000
pe Pământ, care face posibilă fotosinteza,
13:26
driving the ecosystem.
372
791000
2000
menţinând ecosistemul.
13:28
Without the Sun, there's likely to be
373
793000
2000
Fără soare, probabil că
13:30
no life on this planet.
374
795000
2000
nu ar fi viaţă pe acestă planetă.
13:32
Secondly, life needs to be in liquid form,
375
797000
2000
În al doilea rând, viaţa trebuie să aibă formă lichidă,
13:34
so that means even if we had some
376
799000
2000
astfel încât, chiar dacă am dispune de anumite
13:36
interesting structures, interesting molecules
377
801000
2000
structuri interesante, molecule interesante,
13:38
together but they were frozen solid,
378
803000
2000
reunite, dar congelate, solide,
13:40
then this is not a good place for life.
379
805000
2000
atunci acesta nu este un mediu bun pentru viaţă.
13:42
And thirdly, we need to be able to make
380
807000
2000
Iar, în al treilea rând avem nevoie să putem face
13:44
and break chemical bonds. And again
381
809000
2000
şi desface legături chimice. Şi, repet,
13:46
this is important because life transforms
382
811000
2000
acesta este un lucru important pentru că viaţa transformă
13:48
resources from the environment into
383
813000
2000
resursele din mediu în
13:50
building blocks so it can maintain itself.
384
815000
2000
pereţi construiţi pentru a se întreţine.
13:52
Now today, I told you about very strange
385
817000
2000
Astăzi v-am povestit despre nişte foarte neobişnuite
13:54
and weird protocells -- some that contain clay,
386
819000
2000
şi ciudate protocelule - unele care conţin argilă,
13:56
some that have primordial ooze in them,
387
821000
3000
unele care conţin materie primordială,
13:59
some that have basically oil
388
824000
2000
unele care conţin, în principiu, ulei
14:01
instead of water inside of them.
389
826000
2000
în loc de apă.
14:03
Most of these don't contain DNA,
390
828000
2000
Majoritatea acestora nu conţin ADN,
14:05
but yet they have lifelike properties.
391
830000
2000
dar au proprietăţi naturale.
14:07
But these protocells satisfy
392
832000
3000
Însă aceste protocelule satisfac
14:10
these general requirements of living systems.
393
835000
3000
aceste cerinţe generale ale sistemelor animate.
14:13
So by making these chemical, artificial
394
838000
2000
Astfel, creând aceste, experimente chimicale, artificiale
14:15
life experiments, we hope not only
395
840000
2000
sperăm nu doar
14:17
to understand something fundamental
396
842000
2000
să înţelegem ceva fundamental
14:19
about the origin of life and the existence
397
844000
2000
despre originile vieţii şi despre existenţa
14:21
of life on this planet, but also
398
846000
2000
vieţii pe această planetă, dar şi
14:23
what possible life there could be
399
848000
2000
ce posibilă viaţă ar putea exista
14:25
out there in the universe. Thank you.
400
850000
3000
acolo, în univers. Vă mulţumesc.
14:28
(Applause)
401
853000
4000
(Aplauze)
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