ABOUT THE SPEAKER
Angela Belcher - Biological engineer
Angela Belcher looks to nature for inspiration on how to engineer viruses to create extraordinary new materials.

Why you should listen

With a bachelors in Creative Studies and a Ph.D. in Inorganic Chemistry, Angela Belcher has made a career out of finding surprising and innovative solutions to energy problems.

As head of the Biomolecular Materials Group at MIT, Belcher brings together the fields of materials chemistry, electrical engineering and molecular biology to engineer viruses that can create batteries and clean energy sources. A MacArthur Fellow, she also founded Cambrios Technologies, a Cambridge-based startup focused on applying her work with natural biological systems to the manufacture and assembly of electronic, magnetic and other commercially important materials. TIME magazine named her a climate-change hero in 2007.

Watch an animation of Angela Belcher's life story >>

More profile about the speaker
Angela Belcher | Speaker | TED.com
TEDxCaltech

Angela Belcher: Using nature to grow batteries

Анджела Белчер: используем природу, чтобы растить батарейки

Filmed:
971,791 views

Вдохновленная раковиной морского ушка, Анджела Белчер программирует вирусы, чтобы делать прекрасные нано-структуры, которые могут использовать люди. Выбирая высоко-продуктивные гены, через прямую эволюцию, она создает вирусы, которые могут сделать мощные батарейки, чистое водородное топливо и мощные солнечные элементы. На TEDxCaltech она показывает нам как это делается.
- Biological engineer
Angela Belcher looks to nature for inspiration on how to engineer viruses to create extraordinary new materials. Full bio

Double-click the English transcript below to play the video.

00:15
I thought I would talk a little bitнемного about how natureприрода makesмарки materialsматериалы.
0
0
3000
Я немного расскажу о том, как природа делает материалы.
00:18
I broughtпривел alongвдоль with me an abaloneморское ушко shellоболочка.
1
3000
2000
Я принесла с собой раковину морского ушка.
00:20
This abaloneморское ушко shellоболочка is a biocompositeбиокомпозит materialматериал
2
5000
3000
Эта раковина состоит из биокомпозитного материала.
00:23
that's 98 percentпроцент by massмасса calciumкальций carbonateкарбонат
3
8000
3000
На 98 процентов из карбоната кальция
00:26
and two percentпроцент by massмасса proteinбелок.
4
11000
2000
и на два процента из протеина.
00:28
YetВсе же, it's 3,000 timesраз tougherжестче
5
13000
2000
В то же время, она в 3000 раз прочнее
00:30
than its geologicalгеологический counterpartкопия.
6
15000
2000
своего геологического аналога.
00:32
And a lot of people mightмог бы use structuresсооружения like abaloneморское ушко shellsракушки,
7
17000
3000
Много людей используют структуры как в этой ракушке,
00:35
like chalkмел.
8
20000
2000
например мел.
00:37
I've been fascinatedочарованный by how natureприрода makesмарки materialsматериалы,
9
22000
2000
Я была поражена тем, как природа создает материалы
00:39
and there's a lot of sequenceпоследовательность
10
24000
2000
и, есть определенная последовательность того,
00:41
to how they do suchтакие an exquisiteутонченный jobработа.
11
26000
2000
каким образом они делают такую утонченную работу.
00:43
PartЧасть of it is that these materialsматериалы
12
28000
2000
Частично потому что эти материалы
00:45
are macroscopicмакроскопический in structureсостав,
13
30000
2000
макроскопические в своей структуре,
00:47
but they're formedсформированный at the nanoscaleнаноразмерных.
14
32000
2000
но формируются они на нано-уровне.
00:49
They're formedсформированный at the nanoscaleнаноразмерных,
15
34000
2000
Они формируются в масштабе наночастиц
00:51
and they use proteinsбелки that are codedзакодированный by the geneticгенетический levelуровень
16
36000
3000
и используют протеины, которые кодируются на генетическом уровне,
00:54
that allowпозволять them to buildстроить these really exquisiteутонченный structuresсооружения.
17
39000
3000
что позволяет им строить такие утонченные структуры.
00:57
So something I think is very fascinatingочаровательный
18
42000
2000
Я думаю, было бы восхитительно,
00:59
is what if you could give life
19
44000
3000
если бы мы смогли дать жизнь
01:02
to non-livingне живой structuresсооружения,
20
47000
2000
неживым структурам,
01:04
like batteriesбатареи and like solarсолнечный cellsячейки?
21
49000
2000
как батарейки или солнечные элементы?
01:06
What if they had some of the sameодна и та же capabilitiesвозможности
22
51000
2000
Что, если бы у них были те же способности,
01:08
that an abaloneморское ушко shellоболочка did,
23
53000
2000
как и у раковины морского ушка,
01:10
in termsсроки of beingявляющийся ableв состоянии
24
55000
2000
то есть они смогли бы
01:12
to buildстроить really exquisiteутонченный structuresсооружения
25
57000
2000
строить очень утонченные структуры
01:14
at roomкомната temperatureтемпература and roomкомната pressureдавление,
26
59000
2000
при комнатной температуре и комнатном давлении,
01:16
usingс помощью non-toxicнетоксичным chemicalsхимикалии
27
61000
2000
используя нетоксичные химические элементы,
01:18
and addingдобавление no toxicтоксичный materialsматериалы back into the environmentОкружающая среда?
28
63000
3000
и в то же время не производя токсичные элементы в окружающую среду?
01:21
So that's the visionвидение that I've been thinkingмышление about.
29
66000
3000
Это концепция, о которой я думала.
01:24
And so what if you could growрасти a batteryаккумулятор in a PetriПетри dishблюдо?
30
69000
2000
И что, если бы вы могли вырастить батарейку в чашке Петри?
01:26
Or, what if you could give geneticгенетический informationИнформация to a batteryаккумулятор
31
71000
3000
Или, что если бы вы смогли передать генетическую информацию батарейке
01:29
so that it could actuallyна самом деле becomeстали better
32
74000
2000
так, чтобы она стала
01:31
as a functionфункция of time,
33
76000
2000
дольше работать
01:33
and do so in an environmentallyэкологически friendlyдружелюбный way?
34
78000
2000
и не загрязнять окружающую среду?
01:35
And so, going back to this abaloneморское ушко shellоболочка,
35
80000
3000
Итак, возвращаясь к раковине морского ушка,
01:38
besidesКроме beingявляющийся nano-structuredнано-структурированных,
36
83000
2000
кроме того, что она является нано-структурой,
01:40
one thing that's fascinatingочаровательный,
37
85000
2000
еще одна захватывающая вещь -
01:42
is when a maleмужской and a femaleженский пол abaloneморское ушко get togetherвместе,
38
87000
2000
это когда мужская и женская особь встречаются,
01:44
they passпроходить on the geneticгенетический informationИнформация
39
89000
2000
они передают генетическую информацию,
01:46
that saysговорит, "This is how to buildстроить an exquisiteутонченный materialматериал.
40
91000
3000
которая говорит: "Вот так нужно строить такой сложный материал.
01:49
Here'sВот how to do it at roomкомната temperatureтемпература and pressureдавление,
41
94000
2000
Вот так делать его при комнатной температуре и давлении,
01:51
usingс помощью non-toxicнетоксичным materialsматериалы."
42
96000
2000
используя нетоксичные материалы."
01:53
SameОдна и та же with diatomsдиатомовые, whichкоторый are shownпоказанный right here, whichкоторый are glasseousglasseous structuresсооружения.
43
98000
3000
То же самое с диатомеями, которые показаны вот здесь и являются структурами из стекла.
01:56
Everyкаждый time the diatomsдиатомовые replicateкопировать,
44
101000
2000
Каждый раз, когда диатомеи воспроизводятся,
01:58
they give the geneticгенетический informationИнформация that saysговорит,
45
103000
2000
они передают генетическую информацию, которая говорит
02:00
"Here'sВот how to buildстроить glassстакан in the oceanокеан
46
105000
2000
"Вот так строится стекло в океане,
02:02
that's perfectlyв совершенстве nano-structuredнано-структурированных.
47
107000
2000
которое является идеальной нано-структурой.
02:04
And you can do it the sameодна и та же, over and over again."
48
109000
2000
И ты можешь повторить это снова и снова".
02:06
So what if you could do the sameодна и та же thing
49
111000
2000
А что если можно сделать то же самое
02:08
with a solarсолнечный cellклетка or a batteryаккумулятор?
50
113000
2000
с солнечным элементом или батарейкой?
02:10
I like to say my favoriteлюбимый biomaterialбиоматериал is my four4 year-oldлет.
51
115000
3000
Мой любимый биоматериал - это мой четырехлетний ребенок.
02:13
But anyoneкто угодно who'sкто ever had, or knowsзнает, smallмаленький childrenдети
52
118000
3000
Но все, кто имел дело с маленькими детьми,
02:16
knowsзнает they're incrediblyневероятно complexсложный organismsмикроорганизмы.
53
121000
3000
знают, что они - невероятно сложные организмы.
02:19
And so if you wanted to convinceубеждать them
54
124000
2000
И если вы хотите уговорить их
02:21
to do something they don't want to do, it's very difficultсложно.
55
126000
2000
делать то, что они не хотят - это очень сложно.
02:23
So when we think about futureбудущее technologiesтехнологии,
56
128000
3000
Поэтому, когда мы думаем о технологиях будущего,
02:26
we actuallyна самом деле think of usingс помощью bacteriaбактерии and virusвирус,
57
131000
2000
мы думаем об использовании бактерий или вирусов -
02:28
simpleпросто organismsмикроорганизмы.
58
133000
2000
простых организмов.
02:30
Can you convinceубеждать them to work with a newновый toolboxящик для инструментов,
59
135000
2000
Могу ли я уговорить их работать с новыми инструментами,
02:32
so that they can buildстроить a structureсостав
60
137000
2000
чтобы они смогли строить структуры,
02:34
that will be importantважный to me?
61
139000
2000
нужные мне.
02:36
AlsoТакже, when we think about futureбудущее technologiesтехнологии,
62
141000
2000
Мы, конечно, думаем о будущих технологиях.
02:38
we startНачало with the beginningначало of EarthЗемля.
63
143000
2000
Мы начнем с возникновения Земли.
02:40
BasicallyВ основном, it tookвзял a billionмиллиард yearsлет
64
145000
2000
Понадобился примерно миллиард лет,
02:42
to have life on EarthЗемля.
65
147000
2000
чтобы на Земле зародилась жизнь.
02:44
And very rapidlyбыстро, they becameстал multi-cellularмногоклеточные,
66
149000
2000
И очень скоро, она стала многоклеточной,
02:46
they could replicateкопировать, they could use photosynthesisфотосинтез
67
151000
3000
организмы смогли воспроизводиться, использовать фотосинтез,
02:49
as a way of gettingполучение theirих energyэнергия sourceисточник.
68
154000
2000
как источник энергии.
02:51
But it wasn'tне было untilдо about 500 millionмиллиона yearsлет agoтому назад --
69
156000
2000
Однако, только около 500 миллионов лет назад -
02:53
duringв течение the Cambrianкембрийский geologicгеологический time periodпериод --
70
158000
2000
во время кембрийского геологического периода -
02:55
that organismsмикроорганизмы in the oceanокеан startedначал makingизготовление hardжесткий materialsматериалы.
71
160000
3000
эти организмы в океане стали делать твердые материалы.
02:58
Before that, they were all softмягкий, fluffyпушистый structuresсооружения.
72
163000
3000
До этого они все были мягкими, слабыми структурами.
03:01
And it was duringв течение this time
73
166000
2000
Именно в это время
03:03
that there was increasedвырос calciumкальций and ironжелезо
74
168000
2000
количество кальция, железа и кремния
03:05
and siliconкремний in the environmentОкружающая среда,
75
170000
2000
в окружающей среде увеличилось.
03:07
and organismsмикроорганизмы learnedнаучился how to make hardжесткий materialsматериалы.
76
172000
3000
И организмы научились делать твердые материалы.
03:10
And so that's what I would like be ableв состоянии to do --
77
175000
2000
Это то, что я хотела бы научиться делать -
03:12
convinceубеждать biologyбиология
78
177000
2000
убедить биологию
03:14
to work with the restотдых of the periodicпериодический tableТаблица.
79
179000
2000
работать с остальной периодической таблицей.
03:16
Now if you look at biologyбиология,
80
181000
2000
Если вы взглянете на биологию,
03:18
there's manyмногие structuresсооружения like DNAДНК and antibodiesантитела
81
183000
2000
то здесь существует много структур, таких как ДНК, антитела,
03:20
and proteinsбелки and ribosomesрибосомы that you've heardуслышанным about
82
185000
2000
протеины и рибосомы, о которых вы слышали,
03:22
that are alreadyуже nano-structuredнано-структурированных.
83
187000
2000
которые и так являются нано-структурами.
03:24
So natureприрода alreadyуже givesдает us
84
189000
2000
То есть природа уже дает нам
03:26
really exquisiteутонченный structuresсооружения on the nanoscaleнаноразмерных.
85
191000
2000
очень сложные структуры в масштабе наночастиц.
03:28
What if we could harnessупряжь them
86
193000
2000
Что, если бы смогли запрячь их
03:30
and convinceубеждать them to not be an antibodyантитело
87
195000
2000
и убедить их не быть антителами,
03:32
that does something like HIVВИЧ?
88
197000
2000
которые, например, вызывают ВИЧ?
03:34
But what if we could convinceубеждать them
89
199000
2000
Что, если бы мы смогли убедить их
03:36
to buildстроить a solarсолнечный cellклетка for us?
90
201000
2000
построить для нас солнечный элемент?
03:38
So here are some examplesПримеры: these are some naturalнатуральный shellsракушки.
91
203000
2000
Вот несколько примеров: несколько естественных раковин.
03:40
There are naturalнатуральный biologicalбиологический materialsматериалы.
92
205000
2000
Естественный биологический материал.
03:42
The abaloneморское ушко shellоболочка here -- and if you fractureперелом it,
93
207000
2000
Вот раковина морского ушка, если вы ее разломите,
03:44
you can look at the factфакт that it's nano-structuredнано-структурированных.
94
209000
2000
то увидите что это нано-структура.
03:46
There's diatomsдиатомовые madeсделал out of SIOSIO2,
95
211000
3000
Здесь есть диатомеи, сделанные из кварца,
03:49
and they're magnetotacticчувствительный к магнитному полю bacteriaбактерии
96
214000
2000
и бактерия-магнетотактик,
03:51
that make smallмаленький, single-domainоднодоменный magnetsмагниты used for navigationнавигация.
97
216000
3000
которая делает одиночные магниты, используемые для навигации.
03:54
What all these have in commonобщий
98
219000
2000
Общее у них то,
03:56
is these materialsматериалы are structuredструктурированная at the nanoscaleнаноразмерных,
99
221000
2000
что все эти материалы состоят из нано-структур.
03:58
and they have a DNAДНК sequenceпоследовательность
100
223000
2000
Последовательность их ДНК
04:00
that codesкоды for a proteinбелок sequenceпоследовательность
101
225000
2000
кодирует последовательность протеинов,
04:02
that givesдает them the blueprintплан
102
227000
2000
которая передает им шаблон,
04:04
to be ableв состоянии to buildстроить these really wonderfulзамечательно structuresсооружения.
103
229000
2000
по которому они могут строить эти великолепные структуры.
04:06
Now, going back to the abaloneморское ушко shellоболочка,
104
231000
2000
Теперь, возвращаясь к раковине морского ушка,
04:08
the abaloneморское ушко makesмарки this shellоболочка by havingимеющий these proteinsбелки.
105
233000
3000
морское ушко делает раковину, используя эти протеины.
04:11
These proteinsбелки are very negativelyотрицательно chargedзаряженный.
106
236000
2000
Эти протеины очень отрицательно заряжены.
04:13
And they can pullвытащить calciumкальций out of the environmentОкружающая среда,
107
238000
2000
Они собирают кальций из окружающей среды,
04:15
put down a layerслой of calciumкальций and then carbonateкарбонат, calciumкальций and carbonateкарбонат.
108
240000
3000
складывают слоями кальций и карбонат, кальций и карбонат.
04:18
It has the chemicalхимическая sequencesпоследовательности of aminoамино- acidsкислоты,
109
243000
3000
Существующая химическая последовательность аминокислот
04:21
whichкоторый saysговорит, "This is how to buildстроить the structureсостав.
110
246000
2000
говорит: "Вот так нужно строить структуру.
04:23
Here'sВот the DNAДНК sequenceпоследовательность, here'sвот the proteinбелок sequenceпоследовательность
111
248000
2000
Вот последовательность ДНК и последовательность протеинов,
04:25
in orderзаказ to do it."
112
250000
2000
и их порядок."
04:27
And so an interestingинтересно ideaидея is, what if you could take any materialматериал that you wanted,
113
252000
3000
А что, если бы можно было сделать любой материал
04:30
or any elementэлемент on the periodicпериодический tableТаблица,
114
255000
2000
или элемент из периодической таблицы
04:32
and find its correspondingсоответствующий DNAДНК sequenceпоследовательность,
115
257000
3000
и найти соответствующую последовательность ДНК,
04:35
then codeкод it for a correspondingсоответствующий proteinбелок sequenceпоследовательность
116
260000
2000
потом закодировать соответствующую последовательность протеинов,
04:37
to buildстроить a structureсостав, but not buildстроить an abaloneморское ушко shellоболочка --
117
262000
3000
чтобы построить структуру, но не раковину,
04:40
buildстроить something that, throughчерез natureприрода,
118
265000
2000
а что-то, с чем природа еще
04:42
it has never had the opportunityвозможность to work with yetвсе же.
119
267000
3000
не имела возможности поработать.
04:45
And so here'sвот the periodicпериодический tableТаблица.
120
270000
2000
Это периодическая таблица.
04:47
And I absolutelyабсолютно love the periodicпериодический tableТаблица.
121
272000
2000
Я обожаю периодическую таблицу.
04:49
Everyкаждый yearгод for the incomingвходящий freshmanпервокурсник classкласс at MITMIT,
122
274000
3000
Каждый год для первокурсников в MIT (Массачусетский технологический институт),
04:52
I have a periodicпериодический tableТаблица madeсделал that saysговорит,
123
277000
2000
у меня есть периодическая таблица, на которой написано:
04:54
"Welcomeжеланный to MITMIT. Now you're in your elementэлемент."
124
279000
3000
"Добро пожаловать в MIT. Теперь вы в своей стихии".
04:57
And you flipкувырок it over, and it's the aminoамино- acidsкислоты
125
282000
3000
На обратной стороне есть аминокислоты
05:00
with the PHPH at whichкоторый they have differentдругой chargesрасходы.
126
285000
2000
и PH при котором они имеют разные заряды.
05:02
And so I give this out to thousandsтысячи of people.
127
287000
3000
Я раздаю ее тысячам людей.
05:05
And I know it saysговорит MITMIT, and this is CaltechКалифорнийский технологический институт,
128
290000
2000
Я знаю, на ней написано MIT, а мы в Caltech (Калифорнийский технологический институт),
05:07
but I have a coupleпара extraдополнительный if people want it.
129
292000
2000
но у меня есть пара штук, если кто-то захочет.
05:09
And I was really fortunateудачливый
130
294000
2000
Мне очень повезло,
05:11
to have Presidentпрезидент ObamaОбама visitпосещение my labлаборатория this yearгод
131
296000
2000
президент Обама посетил мою лабораторию в этом году,
05:13
on his visitпосещение to MITMIT,
132
298000
2000
когда приезжал в MIT,
05:15
and I really wanted to give him a periodicпериодический tableТаблица.
133
300000
2000
и мне очень хотелось дать ему периодическую таблицу.
05:17
So I stayedостались up at night, and I talkedговорили to my husbandмуж,
134
302000
2000
Я не спала всю ночь и говорила своему мужу:
05:19
"How do I give Presidentпрезидент ObamaОбама a periodicпериодический tableТаблица?
135
304000
3000
"Как я дам президенту Обаме периодическую таблицу?
05:22
What if he saysговорит, 'Oh'Ой, I alreadyуже have one,'
136
307000
2000
А если он скажет, что у него уже такая есть или
05:24
or, 'I've«Я alreadyуже memorizedзапомнить it'Это'?" (LaughterСмех)
137
309000
2000
что он уже и так ее запомнил?"
05:26
And so he cameпришел to visitпосещение my labлаборатория
138
311000
2000
В общем, он пришел в мою лабораторию -
05:28
and lookedсмотрел around -- it was a great visitпосещение.
139
313000
2000
это был великолепный визит.
05:30
And then afterwardпозже, I said,
140
315000
2000
После всего, я сказала,
05:32
"SirСэр, I want to give you the periodicпериодический tableТаблица
141
317000
2000
"Сэр, я бы хотела дать вам периодическую таблицу,
05:34
in caseдело you're ever in a bindпривязывать and need to calculateподсчитывать molecularмолекулярная weightвес."
142
319000
4000
если вдруг вам понадобиться сосчитать молекулярный вес".
05:38
And I thought molecularмолекулярная weightвес soundedзвучало much lessМеньше nerdyвсезнайка
143
323000
2000
И я подумала, что молекулярный вес звучит менее занудно,
05:40
than molarмолярный massмасса.
144
325000
2000
чем молярная масса.
05:42
And so he lookedсмотрел at it,
145
327000
2000
Он посмотрел на нее
05:44
and he said,
146
329000
2000
и сказал:
05:46
"Thank you. I'll look at it periodicallyпериодически."
147
331000
2000
"Спасибо. Я буду периодически на нее посматривать".
05:48
(LaughterСмех)
148
333000
2000
(Смех)
05:50
(ApplauseАплодисменты)
149
335000
4000
(Аплодисменты)
05:54
And laterпозже in a lectureлекция that he gaveдал on cleanчистый energyэнергия,
150
339000
3000
Позже, в своей лекции по чистой энергии,
05:57
he pulledвытащил it out and said,
151
342000
2000
он достал ее и сказал,
05:59
"And people at MITMIT, they give out periodicпериодический tablesтаблицы."
152
344000
2000
"И люди в MIT, они раздают периодический таблицы".
06:01
So basicallyв основном what I didn't tell you
153
346000
3000
Я вам еще не сказала,
06:04
is that about 500 millionмиллиона yearsлет agoтому назад, organismsмикроорганизмы starterстартер makingизготовление materialsматериалы,
154
349000
3000
что около 500 миллионов лет назад организмы начали делать материалы,
06:07
but it tookвзял them about 50 millionмиллиона yearsлет to get good at it.
155
352000
2000
но им понадобилось 50 миллионов лет, чтобы усовершенствовать их.
06:09
It tookвзял them about 50 millionмиллиона yearsлет
156
354000
2000
Им понадобилось 50 миллионов лет,
06:11
to learnучить how to perfectидеально how to make that abaloneморское ушко shellоболочка.
157
356000
2000
чтобы научиться делать такую раковину.
06:13
And that's a hardжесткий sellпродавать to a graduateвыпускник studentстудент. (LaughterСмех)
158
358000
2000
Такой рекламой сложно заинтересовать аспиранта.
06:15
"I have this great projectпроект -- 50 millionмиллиона yearsлет."
159
360000
3000
"У меня есть великолепный проект - 50 миллионов лет".
06:18
And so we had to developразвивать a way
160
363000
2000
Поэтому нам пришлось придумать способ,
06:20
of tryingпытаясь to do this more rapidlyбыстро.
161
365000
2000
чтобы ускорить этот процесс.
06:22
And so we use a virusвирус that's a non-toxicнетоксичным virusвирус
162
367000
2000
Мы использовали нетоксичный вирус,
06:24
calledназывается M13 bacteriophageбактериофаг
163
369000
2000
который называется М13 - бактериофаг,
06:26
that's jobработа is to infectзаражать bacteriaбактерии.
164
371000
2000
чья работа - инфицировать бактерии.
06:28
Well it has a simpleпросто DNAДНК structureсостав
165
373000
2000
У него очень простая последовательность ДНК,
06:30
that you can go in and cutпорез and pasteвставить
166
375000
2000
поэтому ему можно вставить
06:32
additionalдополнительный DNAДНК sequencesпоследовательности into it.
167
377000
2000
дополнительную ДНК последовательность.
06:34
And by doing that, it allowsпозволяет the virusвирус
168
379000
2000
Это позволяет вирусу
06:36
to expressэкспресс randomслучайный proteinбелок sequencesпоследовательности.
169
381000
3000
создавать произвольную последовательность протеинов.
06:39
And this is prettyСимпатичная easyлегко biotechnologyбиотехнология.
170
384000
2000
И это очень простая биотехнология.
06:41
And you could basicallyв основном do this a billionмиллиард timesраз.
171
386000
2000
Можно повторять это миллиард раз.
06:43
And so you can go in and have a billionмиллиард differentдругой virusesвирусы
172
388000
2000
Следовательно, можно получить миллиард разных вирусов,
06:45
that are all geneticallyгенетически identicalидентичный,
173
390000
2000
которые генетически идентичны,
06:47
but they differотличаться from eachкаждый other basedисходя из on theirих tipsчаевые,
174
392000
2000
но различаются друг от друга
06:49
on one sequenceпоследовательность
175
394000
2000
одной последовательностью,
06:51
that codesкоды for one proteinбелок.
176
396000
2000
которая кодирует один протеин.
06:53
Now if you take all billionмиллиард virusesвирусы,
177
398000
2000
Теперь, если мы возьмем миллиард вирусов
06:55
and you can put them in one dropпадение of liquidжидкость,
178
400000
2000
и поместим их в одну каплю жидкости,
06:57
you can forceсила them to interactвзаимодействовать with anything you want on the periodicпериодический tableТаблица.
179
402000
3000
мы сможем заставить их взаимодействовать с любым элементом периодической таблицы.
07:00
And throughчерез a processобработать of selectionвыбор evolutionэволюция,
180
405000
2000
И путем выборочной эволюции,
07:02
you can pullвытащить one out of a billionмиллиард that does something that you'dвы бы like it to do,
181
407000
3000
мы можем выбрать из миллиарда один, который сделает то, что ты захочешь,
07:05
like growрасти a batteryаккумулятор or growрасти a solarсолнечный cellклетка.
182
410000
2000
например, вырастит батарейку или солнечный элемент.
07:07
So basicallyв основном, virusesвирусы can't replicateкопировать themselvesсамих себя; they need a hostхозяин.
183
412000
3000
Вирусы не могут сами воспроизводиться, им нужен носитель.
07:10
Onceоднажды you find that one out of a billionмиллиард,
184
415000
2000
Когда мы находим этот один из миллиарда,
07:12
you infectзаражать it into a bacteriaбактерии,
185
417000
2000
мы инфицируем бактерию
07:14
and you make millionsмиллионы and billionsмиллиарды of copiesкопии
186
419000
2000
и делаем миллионы и миллиарды копий
07:16
of that particularконкретный sequenceпоследовательность.
187
421000
2000
этой конкретной последовательности.
07:18
And so the other thing that's beautifulкрасивая about biologyбиология
188
423000
2000
Еще одна замечательная вещь в биологии -
07:20
is that biologyбиология givesдает you really exquisiteутонченный structuresсооружения
189
425000
2000
она дает очень утонченные структуры
07:22
with niceхороший linkссылка scalesВесы.
190
427000
2000
с замечательными связями.
07:24
And these virusesвирусы are long and skinnyтощий,
191
429000
2000
Эти вирусы длинные и тонкие
07:26
and we can get them to expressэкспресс the abilityспособность
192
431000
2000
и мы можем заставить их
07:28
to growрасти something like semiconductorsполупроводники
193
433000
2000
выращивать, например, полупроводники
07:30
or materialsматериалы for batteriesбатареи.
194
435000
2000
или материал для батареек.
07:32
Now this is a high-poweredмощный batteryаккумулятор that we grewвырос in my labлаборатория.
195
437000
3000
Это высоко-мощная батарейка, которую мы вырастили в моей лаборатории.
07:35
We engineeredинженерии a virusвирус to pickвыбирать up carbonуглерод nanotubesнанотрубки.
196
440000
3000
Мы разработали вирус, который подбирает нанотрубки.
07:38
So one partчасть of the virusвирус grabsгрейферы a carbonуглерод nanotubeнанотрубка.
197
443000
2000
Одна часть вируса берет углеродную нанотрубку.
07:40
The other partчасть of the virusвирус has a sequenceпоследовательность
198
445000
2000
У другой части есть последовательность,
07:42
that can growрасти an electrodeэлектрод materialматериал for a batteryаккумулятор.
199
447000
3000
которая может вырастить электродный материал для батарейки.
07:45
And then it wiresпровода itselfсам to the currentтекущий collectorколлектор.
200
450000
3000
После этого он прикрепляется к токоприемнику.
07:48
And so throughчерез a processобработать of selectionвыбор evolutionэволюция,
201
453000
2000
И через процесс выборочной эволюции,
07:50
we wentотправился from beingявляющийся ableв состоянии to have a virusвирус that madeсделал a crummyпухленький batteryаккумулятор
202
455000
3000
мы пришли от вируса, который сделал второсортную батарейку
07:53
to a virusвирус that madeсделал a good batteryаккумулятор
203
458000
2000
к вирусу, который сделал хорошую батарейку,
07:55
to a virusвирус that madeсделал a record-breakingрекордная, high-poweredмощный batteryаккумулятор
204
460000
3000
а потом к вирусу, который сделал очень мощную батарейку.
07:58
that's all madeсделал at roomкомната temperatureтемпература, basicallyв основном at the benchскамейка topВверх.
205
463000
3000
Все они были сделаны при комнатной температуре, фактически на обычном столе.
08:01
And that batteryаккумулятор wentотправился to the Whiteбелый Houseдом for a pressНажмите conferenceконференция.
206
466000
3000
И эта батарейка ездила в Белый Дом на пресс-конференцию.
08:04
I broughtпривел it here.
207
469000
2000
Я принесла ее сюда.
08:06
You can see it in this caseдело -- that's lightingосветительные приборы this LED.
208
471000
3000
Сейчас она подсвечивает LED лампочку.
08:09
Now if we could scaleмасштаб this,
209
474000
2000
Если мы сможем изменить масштаб,
08:11
you could actuallyна самом деле use it
210
476000
2000
то вы бы смогли использовать ее,
08:13
to runбег your PriusPrius,
211
478000
2000
чтобы ездить на своей Toyota Prius,
08:15
whichкоторый is my dreamмечта -- to be ableв состоянии to driveводить машину a virus-poweredВирус питания carавтомобиль.
212
480000
3000
Это моя мечта - ездить на машине, заряженной вирусом.
08:19
But it's basicallyв основном --
213
484000
2000
По существу,
08:21
you can pullвытащить one out of a billionмиллиард.
214
486000
3000
мы выбираем один из миллиарда.
08:24
You can make lots of amplificationsусиления to it.
215
489000
2000
А потом копируем много раз.
08:26
BasicallyВ основном, you make an amplificationусиление in the labлаборатория,
216
491000
2000
Копирование происходит в лаборатории.
08:28
and then you get it to self-assembleсамособираются
217
493000
2000
А потом они самособираются
08:30
into a structureсостав like a batteryаккумулятор.
218
495000
2000
в такую структуру, как батарейка.
08:32
We're ableв состоянии to do this alsoтакже with catalysisкатализ.
219
497000
2000
Мы также смогли сделать это с катализом.
08:34
This is the exampleпример
220
499000
2000
Вот пример
08:36
of photocatalyticфотокаталитический splittingрасщепление of waterводы.
221
501000
2000
расщепления воды с помощью фото катализа.
08:38
And what we'veмы в been ableв состоянии to do
222
503000
2000
Мы смогли
08:40
is engineerинженер a virusвирус to basicallyв основном take dye-absorbingкраситель, поглощающий moleculesмолекулы
223
505000
3000
разработать вирус, который фактически окрашивает молекулы
08:43
and lineлиния them up on the surfaceповерхность of the virusвирус
224
508000
2000
и выстраивает их на поверхности вируса
08:45
so it actsакты as an antennaантенна,
225
510000
2000
и они работают как антенна,
08:47
and you get an energyэнергия transferперевод acrossчерез the virusвирус.
226
512000
2000
которая распределяет энергию по вирусу.
08:49
And then we give it a secondвторой geneген
227
514000
2000
После этого мы даем ему второй ген,
08:51
to growрасти an inorganicнеорганический materialматериал
228
516000
2000
который позволяет растить неорганический материал,
08:53
that can be used to splitТрещина waterводы
229
518000
2000
использующийся для расщепления воды
08:55
into oxygenкислород and hydrogenводород
230
520000
2000
на кислород и водород,
08:57
that can be used for cleanчистый fuelsтопливо.
231
522000
2000
который может быть использован как чистое топливо.
08:59
And I broughtпривел an exampleпример with me of that todayCегодня.
232
524000
2000
Я принесла сюда образец.
09:01
My studentsстуденты promisedобещанный me it would work.
233
526000
2000
Мои студенты пообещали, что он будет работать.
09:03
These are virus-assembledВирус в сборе nanowiresнанопроволоки.
234
528000
2000
Эти нано-провода собраны вирусом.
09:05
When you shineблеск lightлегкий on them, you can see them bubblingкипение.
235
530000
3000
Если на них посветить, можно увидеть пузырьки.
09:08
In this caseдело, you're seeingвидя oxygenкислород bubblesпузырьки come out.
236
533000
3000
В данном случае пузырится выходящий кислород.
09:12
And basicallyв основном, by controllingуправление the genesгены,
237
537000
3000
Контролируя эти гены,
09:15
you can controlконтроль multipleмножественный materialsматериалы to improveулучшать your deviceустройство performanceпредставление.
238
540000
3000
мы можем контролировать несколько материалов, чтобы улучшить работу устройства.
09:18
The last exampleпример are solarсолнечный cellsячейки.
239
543000
2000
Последний пример - это солнечные элементы.
09:20
You can alsoтакже do this with solarсолнечный cellsячейки.
240
545000
2000
Можно поступить точно так же с солнечными элементами.
09:22
We'veУ нас been ableв состоянии to engineerинженер virusesвирусы
241
547000
2000
У нас получилось вырастить вирусы,
09:24
to pickвыбирать up carbonуглерод nanotubesнанотрубки
242
549000
2000
которые подбирают углеродные трубки
09:26
and then growрасти titaniumтитан dioxideдиоксид around them --
243
551000
4000
и потом выращивают диоксид титана вокруг них,
09:30
and use as a way of gettingполучение electronsэлектроны throughчерез the deviceустройство.
244
555000
4000
чтобы можно было пропускать электроны через устройство.
09:34
And what we'veмы в foundнайденный is throughчерез geneticгенетический engineeringинжиниринг,
245
559000
2000
Мы обнаружили, что с помощью генной инженерии
09:36
we can actuallyна самом деле increaseувеличение
246
561000
2000
можно увеличить
09:38
the efficienciesэффективность of these solarсолнечный cellsячейки
247
563000
3000
эффективность этих солнечных элементов
09:41
to recordзапись numbersчисел
248
566000
2000
до рекордных показателей
09:43
for these typesтипы of dye-sensitizedсенсибилизированный краситель systemsсистемы.
249
568000
3000
для такого вида светочувствительных систем.
09:46
And I broughtпривел one of those as well
250
571000
2000
Я также принесла сюда один экземпляр.
09:48
that you can playиграть around with outsideза пределами afterwardпозже.
251
573000
3000
С ним можно ознакомиться после.
09:51
So this is a virus-basedВирус на основе solarсолнечный cellклетка.
252
576000
2000
Это солнечный элемент на основе вируса.
09:53
ThroughЧерез evolutionэволюция and selectionвыбор,
253
578000
2000
С помощью эволюции и отбора,
09:55
we tookвзял it from an eight8 percentпроцент efficiencyэффективность solarсолнечный cellклетка
254
580000
3000
мы смогли увеличить эффективность с 8 процентов
09:58
to an 11 percentпроцент efficiencyэффективность solarсолнечный cellклетка.
255
583000
3000
до 11 процентов.
10:01
So I hopeнадежда that I've convincedубежденный you
256
586000
2000
Надеюсь, я вас убедила,
10:03
that there's a lot of great, interestingинтересно things to be learnedнаучился
257
588000
3000
что еще очень много интересного можно узнать
10:06
about how natureприрода makesмарки materialsматериалы --
258
591000
2000
о том, как природа создает материалы
10:08
and takingпринятие it the nextследующий stepшаг
259
593000
2000
и подняться на следующую ступеньку,
10:10
to see if you can forceсила,
260
595000
2000
чтобы увидеть, сможем ли мы
10:12
or whetherбудь то you can take advantageпреимущество of how natureприрода makesмарки materialsматериалы,
261
597000
2000
воспользоваться знанием того, как природа делает материалы,
10:14
to make things that natureприрода hasn'tне имеет yetвсе же dreamedснилось of makingизготовление.
262
599000
3000
чтобы создать то, о чем природа еще и не мечтала.
10:17
Thank you.
263
602000
2000
Спасибо.
Translated by Alexandra Mingaleeva
Reviewed by Maria Bazilevskaya

▲Back to top

ABOUT THE SPEAKER
Angela Belcher - Biological engineer
Angela Belcher looks to nature for inspiration on how to engineer viruses to create extraordinary new materials.

Why you should listen

With a bachelors in Creative Studies and a Ph.D. in Inorganic Chemistry, Angela Belcher has made a career out of finding surprising and innovative solutions to energy problems.

As head of the Biomolecular Materials Group at MIT, Belcher brings together the fields of materials chemistry, electrical engineering and molecular biology to engineer viruses that can create batteries and clean energy sources. A MacArthur Fellow, she also founded Cambrios Technologies, a Cambridge-based startup focused on applying her work with natural biological systems to the manufacture and assembly of electronic, magnetic and other commercially important materials. TIME magazine named her a climate-change hero in 2007.

Watch an animation of Angela Belcher's life story >>

More profile about the speaker
Angela Belcher | Speaker | TED.com