TEDGlobal 2005
Craig Venter: Sampling the ocean's DNA
Крейг Вентер о ДНК и море
Filmed:
Readability: 5.3
635,285 views
Первопроходец геномики, Крейг Вентер, оторвался от своего кругосветного путешествия, чтобы рассказать о миллионах новых генов, открытых его командой и их пути к описанию разнообразия форм жизни в океане.
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
В перерыве, меня спросили,
00:27
about my comments about the aging debate.
1
2000
3000
о моем отношении к дебатам о старении.
00:30
And this will be my only comment on it.
2
5000
2000
У меня есть
только один комментарий по этому поводу —
только один комментарий по этому поводу —
00:32
And that is, I understand
3
7000
2000
насколько я знаю —
00:34
that optimists greatly outlive pessimists.
4
9000
2000
оптимисты живут намного дольше пессимистов.
00:36
(Laughter)
5
11000
4000
(Смех)
00:41
What I'm going to tell you about in my 18 minutes is
6
16000
3000
В последующие 18 минут, я расскажу вам,
00:44
how we're about to switch from reading the genetic code
7
19000
4000
как мы переходим
от считывания генетического кода
от считывания генетического кода
00:48
to the first stages of beginning
8
23000
2000
к начальным стадиям
00:50
to write the code ourselves.
9
25000
2000
возможности писать этот код самим.
00:53
It's only 10 years ago this month
10
28000
2000
Ровно 10 лет назад,
00:55
when we published the first sequence
11
30000
2000
мы опубликовали
первую нуклеотидную последовательность
первую нуклеотидную последовательность
00:57
of a free-living organism,
12
32000
2000
свободноживущего организма,
00:59
that of haemophilus influenzae.
13
34000
2000
а именно, гемофильной палочки.
01:01
That took a genome project
14
36000
2000
Мы сократили расшифровку генома
01:03
from 13 years down to four months.
15
38000
3000
с 13 лет до четырёх месяцев.
01:07
We can now do that same genome project
16
42000
2000
Сейчас, тот же самый проект по расшифровке
01:09
in the order of
17
44000
2000
займёт примерно
01:11
two to eight hours.
18
46000
2000
от двух до восьми часов.
01:13
So in the last decade, a large number of genomes have been added:
19
48000
3000
Поэтому, за последнее десятилетие,
были расшифрованы многие геномы:
были расшифрованы многие геномы:
01:16
most human pathogens,
20
51000
3000
большинство человеческих патогенов,
01:19
a couple of plants,
21
54000
2000
пару растений,
01:21
several insects and several mammals,
22
56000
3000
несколько насекомых и млекопитающих,
01:24
including the human genome.
23
59000
3000
включая геном человека.
01:27
Genomics at this stage of the thinking
24
62000
3000
Геномика, как она существовала
01:30
from a little over 10 years ago
25
65000
2000
чуть больше 10 лет назад,
01:32
was, by the end of this year, we might have
26
67000
2000
предполагала, что, к концу этого года,
у нас могло бы быть
у нас могло бы быть
01:34
between three and five genomes sequenced;
27
69000
3000
расшифровано от трёх до пяти геномов;
01:37
it's on the order of several hundred.
28
72000
3000
их же примерно несколько сотен.
01:40
We just got a grant from the Gordon and Betty Moore Foundation
29
75000
3000
Мы только что получили
грант от фонда Гордона и Бетти Мур
грант от фонда Гордона и Бетти Мур
01:43
to sequence 130 genomes this year,
30
78000
3000
на расшифровку 130 геномов в этом году,
01:46
as a side project from environmental organisms.
31
81000
4000
в свободное время от организмов, присутствующий в окружающей среде.
01:50
So the rate of reading the genetic code has changed.
32
85000
3000
Темп расшифровки генетического кода изменился.
01:54
But as we look, what's out there,
33
89000
2000
Но, если посмотреть вокруг,
01:56
we've barely scratched the surface
34
91000
2000
мы лишь поверхностно изучили,
01:58
on what is available on this planet.
35
93000
4000
что ещё есть на этой планете.
02:02
Most people don't realize it, because they're invisible,
36
97000
3000
Большинство даже не представляет,
потому как они невидимы,
потому как они невидимы,
02:05
but microbes make up about a half of the Earth's biomass,
37
100000
4000
но микробы составляют
почти половину биомассы Земли,
почти половину биомассы Земли,
02:09
whereas all animals only make up about
38
104000
3000
а все животные лишь
02:12
one one-thousandth of all the biomass.
39
107000
2000
одну однотысячную.
02:14
And maybe it's something that people in Oxford don't do very often,
40
109000
3000
Возможно, люди из Оксфорда
делают это очень редко,
делают это очень редко,
02:17
but if you ever make it to the sea,
41
112000
2000
но если вы всё же доберётесь до моря
02:19
and you swallow a mouthful of seawater,
42
114000
3000
и проглотите полный рот морской воды,
02:22
keep in mind that each milliliter
43
117000
2000
не забывайте, что каждый миллилитр
02:24
has about a million bacteria
44
119000
2000
содержит миллион бактерий
02:26
and on the order of 10 million viruses.
45
121000
3000
и почти 10 миллионов вирусов.
02:29
Less than 5,000 microbial species
46
124000
3000
Менее чем 5 000 разновидностей микробов
02:32
have been characterized as of two years ago,
47
127000
2000
были изучены лишь два года назад,
02:34
and so we decided to do something about it.
48
129000
2000
и мы решили это изменить.
02:36
And we started the Sorcerer II Expedition,
49
131000
3000
Мы запустили экспедицию Сорсерер II,
02:39
where we were, as with great oceanographic expeditions,
50
134000
3000
где мы, как и в других
океанографических экспедициях,
океанографических экспедициях,
02:42
trying to sample the ocean every 200 miles.
51
137000
3000
планировали брать образцы океана
каждые 200 миль.
каждые 200 миль.
02:47
We started in Bermuda for our test project,
52
142000
2000
Мы начали с испытательного проекта
на Бермудских островах,
на Бермудских островах,
02:49
then moved up to Halifax,
53
144000
2000
а потом поплыли на Галифакс
02:51
working down the U.S. East Coast,
54
146000
2000
вниз до Восточного побережья США,
02:53
the Caribbean Sea, the Panama Canal,
55
148000
3000
Карибского моря, Панамского канала,
02:58
through to the Galapagos, then across the Pacific,
56
153000
2000
через Галапагоские острова,
пересекли Тихий океан
пересекли Тихий океан
03:00
and we're in the process now of working our way
57
155000
2000
и в данный момент мы пересекаем
03:02
across the Indian Ocean.
58
157000
2000
Индийский океан.
03:04
It's very tough duty; we're doing this on a sailing vessel,
59
159000
3000
Это очень тяжёлая работа;
мы путешествуем на парусном судне,
мы путешествуем на парусном судне,
03:07
in part to help excite young people
60
162000
2000
частично чтобы заинтересовать молодёжь
03:09
about going into science.
61
164000
3000
заниматься наукой.
03:12
The experiments are incredibly simple.
62
167000
2000
Сами эксперименты невероятно простые.
03:14
We just take seawater and we filter it,
63
169000
3000
Мы просто фильтруем морскую воду,
03:17
and we collect different size organisms on different filters,
64
172000
4000
и отбираем организмы
на мембранах разного размера,
на мембранах разного размера,
03:21
and then take their DNA back to our lab in Rockville,
65
176000
3000
затем мы пересылаем их ДНК
в нашу лабораторию в Роквиле,
в нашу лабораторию в Роквиле,
03:24
where we can sequence a hundred million letters
66
179000
3000
где мы можем считывать
сотни миллионов букв
сотни миллионов букв
03:27
of the genetic code every 24 hours.
67
182000
2000
генетического кода каждые 24 часа.
03:29
And with doing this,
68
184000
2000
В результате этого процесса,
03:31
we've made some amazing discoveries.
69
186000
2000
мы сделали
несколько удивительных открытий.
несколько удивительных открытий.
03:33
For example, it was thought that the visual pigments
70
188000
2000
К примеру, считалось,
что визуальные пигменты
что визуальные пигменты
03:35
that are in our eyes -- there was only one or two organisms
71
190000
2000
нашего глаза есть
ещё лишь у одного или двух организмов
ещё лишь у одного или двух организмов
03:38
in the environment that had these same pigments.
72
193000
4000
в среде, где так же
присутствовали эти пигменты.
присутствовали эти пигменты.
03:42
It turns out, almost every species
73
197000
2000
А оказалось, что почти у всех существ
03:44
in the upper parts of the ocean
74
199000
2000
в верхних слоях океана
03:46
in warm parts of the world
75
201000
2000
в тёплых частях мира
03:48
have these same photoreceptors,
76
203000
2000
так же есть эти фоторецепторы,
03:50
and use sunlight as the source of their energy
77
205000
3000
и они используют
солнечный свет для энергии
солнечный свет для энергии
03:53
and communication.
78
208000
2000
и коммуникаций.
03:55
From one site, from one barrel of seawater,
79
210000
3000
Из одного участка,
из одной бочки морской воды,
из одной бочки морской воды,
03:58
we discovered 1.3 million new genes
80
213000
3000
мы открыли 1,3 миллионов новых генов
04:01
and as many as 50,000 new species.
81
216000
4000
и почти 50 000 новых организмов.
04:05
We've extended this to the air
82
220000
2000
Мы так же занялись и воздухом
04:07
now with a grant from the Sloan Foundation.
83
222000
3000
при поддержке гранта от фонда Слоуна.
04:10
We're measuring how many viruses and bacteria
84
225000
2000
Мы измеряем, сколько вирусов и бактерий
04:12
all of us are breathing in and out every day,
85
227000
3000
все мы вдыхаем и выдыхаем каждый день,
04:15
particularly on airplanes
86
230000
2000
в частности в самолётах
04:17
or closed auditoriums.
87
232000
2000
или в закрытых аудиториях.
04:19
(Laughter)
88
234000
3000
(Смех)
04:22
We filter through some simple apparatuses;
89
237000
2000
Фильтруя через простые аппараты;
04:24
we collect on the order of a billion microbes from just a day
90
239000
3000
мы собираем
почти миллиард микробов каждый день,
почти миллиард микробов каждый день,
04:27
filtering on top of a building in New York City.
91
242000
4000
фильтруя на крыше здания в Нью-Йорке.
04:31
And we're in the process of sequencing all that
92
246000
2000
В данный момент, мы занимаемся
04:33
at the present time.
93
248000
2000
расшифровкой всего этого.
04:35
Just on the data collection side,
94
250000
2000
С точки зрения сбора данных,
04:37
just where we are through the Galapagos,
95
252000
3000
к моменту прохождения
Галапагосских островов,
Галапагосских островов,
04:40
we're finding that almost every 200 miles,
96
255000
2000
мы открыли, что каждые 200 миль,
04:42
we see tremendous diversity
97
257000
2000
мы видим невероятное разнообразие
04:44
in the samples in the ocean.
98
259000
2000
в образцах собранных в океане.
04:47
Some of these make logical sense,
99
262000
2000
Многое вполне объяснимо логически,
04:49
in terms of different temperature gradients.
100
264000
3000
ввиду градиента температур.
04:52
So this is a satellite photograph
101
267000
2000
Это спутниковая фотография
04:54
based on temperatures -- red being warm,
102
269000
2000
отражающая температуры —
красное где тепло,
красное где тепло,
04:56
blue being cold --
103
271000
3000
голубое где холодно —
04:59
and we found there's a tremendous difference between
104
274000
3000
мы узнали, что существует
огромная разница
огромная разница
05:02
the warm water samples and the cold water samples,
105
277000
2000
между тепловодным образцами
и холодноводными,
и холодноводными,
05:04
in terms of abundant species.
106
279000
3000
в плане количества видов организмов.
05:07
The other thing that surprised us quite a bit
107
282000
2000
Нас так же удивило,
05:09
is these photoreceptors detect different wavelengths of light,
108
284000
4000
что эти рецепторы регистрируют
разные длины световой волны,
разные длины световой волны,
05:13
and we can predict that based on their amino acid sequence.
109
288000
4000
и теперь мы можем предсказать это,
используя их аминокислотную последовательность.
используя их аминокислотную последовательность.
05:17
And these vary tremendously from region to region.
110
292000
3000
Они сильно отличаются друг от друга
в зависимости от региона.
в зависимости от региона.
05:20
Maybe not surprisingly,
111
295000
2000
Может быть это неудивительно, но
05:22
in the deep ocean, where it's mostly blue,
112
297000
2000
в глубоких водах океана,
где почти всё синее,
где почти всё синее,
05:24
the photoreceptors tend to see blue light.
113
299000
4000
фоторецепторы чаще всего
регистрируют синий цвет.
регистрируют синий цвет.
05:28
When there's a lot of chlorophyll around,
114
303000
2000
Там где много хлорофилла,
05:30
they see a lot of green light.
115
305000
2000
они регистрируют много зелёного света.
05:32
But they vary even more,
116
307000
2000
Они различаются ещё больше,
05:34
possibly moving towards infrared and ultraviolet
117
309000
3000
иногда отклоняясь до инфракрасного
или ультрафиолетового спектра,
или ультрафиолетового спектра,
05:37
in the extremes.
118
312000
2000
в неких исключительных случаях.
05:40
Just to try and get an assessment
119
315000
2000
Чтобы попытаться оценить
05:42
of what our gene repertoire was,
120
317000
2000
полный состав генов у нас в наличии,
05:44
we assembled all the data --
121
319000
2000
мы собрали все данные —
05:46
including all of ours thus far from the expedition,
122
321000
3000
включая наши
на данный момент в экспедиции,
на данный момент в экспедиции,
05:49
which represents more than half of all the gene data on the planet --
123
324000
3000
что кстати является больше чем половиной
всей геномной информации на планете —
всей геномной информации на планете —
05:52
and it totaled around 29 million genes.
124
327000
4000
и получили 29 миллионов генов.
05:56
And we tried to put these into gene families
125
331000
2000
Мы пробовали распределить их
по семействам генов
по семействам генов
05:58
to see what these discoveries are:
126
333000
2000
чтобы понять, какие именно открытия
мы осуществили:
мы осуществили:
06:00
Are we just discovering new members of known families,
127
335000
3000
находим ли мы
новые члены существующих семейств
новые члены существующих семейств
06:03
or are we discovering new families?
128
338000
2000
или же мы открываем новые семейства?
06:05
And it turns out we have about 50,000
129
340000
2000
Оказывается, мы знаем примерно 50 000
06:07
major gene families,
130
342000
3000
крупных генных семейств,
06:10
but every new sample we take in the environment
131
345000
3000
и каждый новый образец,
собранный нами в окружающей среде
собранный нами в окружающей среде
06:13
adds in a linear fashion to these new families.
132
348000
3000
линейно расширяет эти семейства.
06:16
So we're at the earliest stages of discovery
133
351000
2000
Значит, мы находимся
лишь на начальной стадии открытия
лишь на начальной стадии открытия
06:18
about basic genes,
134
353000
3000
простых генов,
06:21
components and life on this planet.
135
356000
3000
компонентов жизни на этой планете.
06:25
When we look at the so-called evolutionary tree,
136
360000
3000
Когда мы посмотрим
на пресловутое эволюционное дерево,
на пресловутое эволюционное дерево,
06:28
we're up on the upper right-hand corner with the animals.
137
363000
4000
мы находимся в правом верхнем углу,
вместе с животными.
вместе с животными.
06:32
Of those roughly 29 million genes,
138
367000
4000
Из примерно 29 миллионов генов,
06:36
we only have around 24,000
139
371000
2000
у нас есть около 24 000
06:38
in our genome.
140
373000
2000
в нашем геноме.
06:40
And if you take all animals together,
141
375000
2000
Если собрать всех животных,
06:42
we probably share less than 30,000
142
377000
3000
наша доля возросла до 30 000
06:45
and probably maybe a dozen
143
380000
3000
и скорее всего, может быть десять
06:48
or more thousand different gene families.
144
383000
3000
или больше тысяч разных семейств генов.
06:52
I view that these genes are now
145
387000
2000
Я считаю, что теперь эти гены
06:54
not only the design components of evolution.
146
389000
3000
не только составляющие компоненты эволюции.
06:57
And we think in a gene-centric view --
147
392000
2000
И мы мыслим в рамках гено-центричного взгляда —
06:59
maybe going back to Richard Dawkins' ideas --
148
394000
3000
быть может,
возвращаясь к идеям Ричарда Докинза —
возвращаясь к идеям Ричарда Докинза —
07:02
than in a genome-centric view,
149
397000
2000
нежели чем в геномо-центричном взгляде,
07:04
which are different constructs of these gene components.
150
399000
4000
которые являются разными комбинациями
этих генных компонентов.
этих генных компонентов.
07:09
Synthetic DNA, the ability to synthesize DNA,
151
404000
3000
Синтетическое ДНК,
возможность синтезировать ДНК,
возможность синтезировать ДНК,
07:12
has changed at sort of the same pace
152
407000
2000
так же изменилось в похожем темпе
07:14
that DNA sequencing has
153
409000
2000
как и секвенирование ДНК
07:16
over the last decade or two,
154
411000
2000
за последнее декаду или две,
07:18
and is getting very rapid and very cheap.
155
413000
3000
оно становится
очень быстрым и очень дешёвым.
очень быстрым и очень дешёвым.
07:21
Our first thought about synthetic genomics came
156
416000
2000
Мы впервые задумались
о синтетическом геноме
о синтетическом геноме
07:23
when we sequenced the second genome back in 1995,
157
418000
4000
когда расшифровали
второй геном в 1995 году,
второй геном в 1995 году,
07:27
and that from mycoplasma genitalium.
158
422000
2000
это был геном mycoplasma genitalium.
07:29
And we have really nice T-shirts that say,
159
424000
3000
Теперь у нас есть
хорошие футболки с надписью —
хорошие футболки с надписью —
07:32
you know, "I heart my genitalium."
160
427000
2000
«Я люблю свой гениталиум».
07:34
This is actually just a microorganism.
161
429000
3000
Это всего лишь микроорганизм,
07:38
But it has roughly 500 genes.
162
433000
4000
но в нем порядка 500 генов.
07:42
Haemophilus had 1,800 genes.
163
437000
2000
В гемофилюсе 1 800 генов.
07:44
And we simply asked the question,
164
439000
2000
Мы задали себе вопрос —
07:46
if one species needs 800, another 500,
165
441000
2000
если одному организму нужно 800,
а другому 500,
а другому 500,
07:48
is there a smaller set of genes
166
443000
2000
существует ли наименьший набор генов,
07:50
that might comprise a minimal operating system?
167
445000
4000
составляющий
минимальный работающий механизм?
минимальный работающий механизм?
07:54
So we started doing transposon mutagenesis.
168
449000
3000
Мы стали работать с мутагенезом транспозонов.
07:57
Transposons are just small pieces of DNA
169
452000
3000
Транспозоны — маленькие кусочки ДНК
08:00
that randomly insert in the genetic code.
170
455000
2000
перемещающиеся внутри хромосомы.
08:02
And if they insert in the middle of the gene, they disrupt its function.
171
457000
3000
Попадая на середину гена,
они нарушают его функцию.
они нарушают его функцию.
08:06
So we made a map of all the genes
172
461000
2000
Мы создали карту всех генов
08:08
that could take transposon insertions
173
463000
2000
где присутствуют транспозоны
08:10
and we called those "non-essential genes."
174
465000
2000
и назвали их «второстепенным генами».
08:13
But it turns out the environment is very critical for this,
175
468000
3000
Среда обитания
оказалась очень важным фактором.
оказалась очень важным фактором.
08:16
and you can only
176
471000
2000
Категоризовать ген
08:18
define an essential or non-essential gene
177
473000
3000
как существенный или второстепенный
08:21
based on exactly what's in the environment.
178
476000
3000
можно только по составу его среды.
08:25
We also tried to take a more directly intellectual approach
179
480000
2000
Мы так же пробовали
более структурированный анализ
более структурированный анализ
08:27
with the genomes of 13 related organisms,
180
482000
5000
сравнивая геномы
13 родственных организмов
13 родственных организмов
08:32
and we tried to compare all of those, to see what they had in common.
181
487000
3000
в поиске общих элементов.
08:36
And we got these overlapping circles. And we found only 173 genes
182
491000
4000
Мы нашли эти общие элементы,
их было лишь 173 гена
их было лишь 173 гена
08:40
common to all 13 organisms.
183
495000
3000
в 13 родственных организмах.
08:43
The pool expanded a little bit if we ignored
184
498000
2000
Эта группа расширялась, если исключить
08:45
one intracellular parasite;
185
500000
2000
одного внутриклеточного паразита.
08:47
it expanded even more
186
502000
2000
и ещё шире, если
08:49
when we looked at core sets of genes
187
504000
2000
рассматривать основной набор генов
08:51
of around 310 or so.
188
506000
2000
их примерно 310.
08:53
So we think that we can expand
189
508000
2000
Число генов в геноме
08:55
or contract genomes, depending on your point of view here,
190
510000
3000
меняется, смотря как считать,
08:58
to maybe 300 to 400 genes
191
513000
3000
от 300 до 400 генов
09:01
from the minimal of 500.
192
516000
2000
от минимума 500.
09:03
The only way to prove these ideas
193
518000
3000
Единственный способ доказать эти теории
09:06
was to construct an artificial chromosome with those genes in them,
194
521000
3000
это создать искусственную хромосому
с этим набором генов
с этим набором генов
09:09
and we had to do this in a cassette-based fashion.
195
524000
3000
при помощи генных кассет.
09:12
We found that synthesizing accurate DNA
196
527000
2000
Оказалось,
что синтезировать ДНК большими кусками,
что синтезировать ДНК большими кусками,
09:14
in large pieces was extremely difficult.
197
529000
3000
без ошибок, очень сложно.
09:17
Ham Smith and Clyde Hutchison, my colleagues on this,
198
532000
3000
Мои коллеги, Хэм Смит и Клайд Хатчисон,
09:20
developed an exciting new method
199
535000
2000
разработали новый метод
09:22
that allowed us to synthesize a 5,000-base pair virus
200
537000
3000
позволяющий
синтезировать 5 000 геном вируса,
синтезировать 5 000 геном вируса,
09:25
in only a two-week period
201
540000
2000
в течение двух недель,
09:27
that was 100 percent accurate,
202
542000
3000
без ошибок
09:30
in terms of its sequence and its biology.
203
545000
2000
в последовательности
и биологических характеристиках.
и биологических характеристиках.
09:33
It was a quite exciting experiment -- when we just took the synthetic piece of DNA,
204
548000
4000
Это был очень волнующий эксперимент —
мы внедрили кусок синтетического ДНК
мы внедрили кусок синтетического ДНК
09:37
injected it in the bacteria and all of a sudden,
205
552000
2000
в бактерию и они
09:39
that DNA started driving the production of the virus particles
206
554000
5000
начали производить вирусные частицы,
09:44
that turned around and then killed the bacteria.
207
559000
3000
которые, в конце концов, её же и погубили.
09:47
This was not the first synthetic virus --
208
562000
2000
Это не первый синтетический вирус,
09:49
a polio virus had been made a year before --
209
564000
3000
за год до этого был создан полиовирус,
09:53
but it was only one ten-thousandth as active
210
568000
2000
на это потребовалось три года,
09:55
and it took three years to do.
211
570000
3000
и его активность не составляла
и одной десятитысячной части.
и одной десятитысячной части.
09:58
This is a cartoon of the structure of phi X 174.
212
573000
4000
Это схема структуры phi X 174.
10:02
This is a case where the software now builds its own hardware,
213
577000
4000
В этом случае программное обеспечение
создаёт своё собственное аппаратное обеспечение,
создаёт своё собственное аппаратное обеспечение,
10:06
and that's the notions that we have with biology.
214
581000
4000
как и бывает в природе.
10:10
People immediately jump to concerns about biological warfare,
215
585000
4000
Многие волнуются о биологическом оружии.
10:14
and I had recent testimony before a Senate committee,
216
589000
4000
Совсем недавно я отвечал на вопросы
10:18
and a special committee the U.S. government has set up
217
593000
2000
специальной правительственной комиссии
10:20
to review this area.
218
595000
2000
по этому вопросу.
10:22
And I think it's important to keep reality in mind,
219
597000
3000
Я считаю, что надо быть реалистичнее,
10:25
versus what happens with people's imaginations.
220
600000
4000
нежели поддаваться воображению.
10:29
Basically, any virus that's been sequenced today --
221
604000
3000
Мы можем создать любой из вирусов,
10:32
that genome can be made.
222
607000
2000
чей геном был расшифрован.
10:34
And people immediately freak out about things about Ebola or smallpox,
223
609000
4000
Все начинают вопить об Эболе и оспе,
10:38
but the DNA from this organism is not infective.
224
613000
4000
но само по себе ДНК не заразно.
10:42
So even if somebody made the smallpox genome,
225
617000
3000
И даже если кто-нибудь
сможет синтезировать геном оспы,
сможет синтезировать геном оспы,
10:45
that DNA itself would not cause infections.
226
620000
3000
это ДНК заразить никого не сможет.
10:49
The real concern that security departments have
227
624000
3000
Органы безопасности
на самом деле больше озабочены
на самом деле больше озабочены
10:52
is designer viruses.
228
627000
2000
спроектированными вирусами.
10:54
And there's only two countries, the U.S. and the former Soviet Union,
229
629000
4000
США и бывший Советский Союз,
единственные страны,
единственные страны,
10:58
that had major efforts
230
633000
2000
с серьёзными разработками
11:00
on trying to create biological warfare agents.
231
635000
3000
в области биологического оружия.
11:03
If that research is truly discontinued,
232
638000
3000
Если эти исследования и правда прекращены,
11:06
there should be very little activity
233
641000
2000
то мы не должны ожидать прогресса
11:08
on the know-how to make designer viruses in the future.
234
643000
4000
в навыках производства
спроектированных вирусов в будущем.
спроектированных вирусов в будущем.
11:12
I think single-cell organisms are possible within two years.
235
647000
4000
Я считаю, что одноклеточные организмы
появятся в ближайшие два года.
появятся в ближайшие два года.
11:16
And possibly eukaryotic cells,
236
651000
3000
Возможно и эукариоты,
11:19
those that we have,
237
654000
2000
о которых мы знаем,
11:21
are possible within a decade.
238
656000
2000
появятся в следующем десятилетии.
11:24
So we're now making several dozen different constructs,
239
659000
4000
Сейчас мы создаём
несколько десятков разных геномов,
несколько десятков разных геномов,
11:28
because we can vary the cassettes and the genes
240
663000
3000
потому как мы можем
контролировать состав генов
контролировать состав генов
11:31
that go into this artificial chromosome.
241
666000
2000
в искусственной хромосоме
при помощи генных кассет.
при помощи генных кассет.
11:33
The key is, how do you put all of the others?
242
668000
2000
Самый важный вопрос —
«Как внедрить все остальные?».
«Как внедрить все остальные?».
11:35
We start with these fragments,
243
670000
2000
Эти обрезки,
11:37
and then we have a homologous recombination system
244
672000
3000
благодаря гомологической рекомбинации,
11:40
that reassembles those into a chromosome.
245
675000
4000
соединяются в единую хромосому.
11:44
This is derived from an organism, deinococcus radiodurans,
246
679000
3000
Это получено
из организма deinococcus radiodurans.
из организма deinococcus radiodurans.
11:47
that can take three million rads of radiation and not be killed.
247
682000
5000
Оно не умирает
даже при радиации в три миллиона рад.
даже при радиации в три миллиона рад.
11:53
It reassembles its genome after this radiation burst
248
688000
4000
Ему требуется
от 12 до 24 часов, чтобы произвести
от 12 до 24 часов, чтобы произвести
11:57
in about 12 to 24 hours,
249
692000
2000
собственный геном после облучения радиацией,
11:59
after its chromosomes are literally blown apart.
250
694000
3000
раздирающей хромосомы на части.
12:02
This organism is ubiquitous on the planet,
251
697000
2000
Это организм существует
повсеместно на нашей планете
повсеместно на нашей планете
12:04
and exists perhaps now
252
699000
2000
и скорее всего теперь есть
12:06
in outer space due to all our travel there.
253
701000
3000
и в космосе,
благодаря нашим полётам туда.
благодаря нашим полётам туда.
12:10
This is a glass beaker after
254
705000
2000
Это стеклянная мензурка после
12:12
about half a million rads of radiation.
255
707000
2000
полмиллиона рад облучения.
12:14
The glass started to burn and crack,
256
709000
2000
Стекло обожжено и потрескалось,
12:16
while the microbes sitting in the bottom
257
711000
2000
а вот микробы
12:18
just got happier and happier.
258
713000
2000
живут припеваючи.
12:20
Here's an actual picture of what happens:
259
715000
2000
Вот схема того, что произошло:
12:22
the top of this shows the genome
260
717000
2000
в верхней части вы видите геном
12:24
after 1.7 million rads of radiation.
261
719000
3000
после облучения в 1,7 миллионов рад.
12:27
The chromosome is literally blown apart.
262
722000
2000
Хромосому разорвало на части.
12:29
And here's that same DNA automatically reassembled
263
724000
4000
Спустя 24 часа
12:33
24 hours later.
264
728000
2000
тот же самый ДНК
автоматически восстановился.
автоматически восстановился.
12:35
It's truly stunning that these organisms can do that,
265
730000
3000
Это невероятно,
что есть организмы способные на это
что есть организмы способные на это
12:38
and we probably have thousands,
266
733000
2000
и скорее всего, есть тысячи
12:40
if not tens of thousands, of different species
267
735000
2000
если не десятки тысяч разных организмов
12:42
on this planet that are capable of doing that.
268
737000
3000
на этой планете, которые способны на это.
12:45
After these genomes are synthesized,
269
740000
2000
Как только эти геномы синтезированы
12:47
the first step is just transplanting them
270
742000
2000
нужно переселить их
12:49
into a cell without a genome.
271
744000
4000
в клетку без собственного генома.
12:53
So we think synthetic cells are going to have tremendous potential,
272
748000
4000
Поэтому, мы считаем,
что синтетические клетки очень важны
что синтетические клетки очень важны
12:57
not only for understanding the basis of biology
273
752000
3000
не только для биологических задач,
13:00
but for hopefully environmental and society issues.
274
755000
3000
но и для проблем
окружающей среды и общества.
окружающей среды и общества.
13:03
For example, from the third organism we sequenced,
275
758000
3000
Например, третий секвенированный организм,
13:06
Methanococcus jannaschii -- it lives in boiling water temperatures;
276
761000
4000
был methanococcus jannaschii,
процветающий даже в кипящей воде.
процветающий даже в кипящей воде.
13:10
its energy source is hydrogen
277
765000
2000
Этот организм растёт на водороде,
13:12
and all its carbon comes from CO2 it captures back from the environment.
278
767000
5000
а весь требуемый углерод он получает
из углекислого газа в окружающей среде.
из углекислого газа в окружающей среде.
13:17
So we know lots of different pathways,
279
772000
2000
Мы знаем много разных процессов
13:19
thousands of different organisms now
280
774000
3000
и тысячи организмов,
13:22
that live off of CO2,
281
777000
2000
потребляющих углекислый газ.
13:24
and can capture that back.
282
779000
2000
Мы можем делать тоже самое.
13:26
So instead of using carbon from oil
283
781000
3000
И вместо потребления углерода из нефти
13:29
for synthetic processes,
284
784000
2000
для синтетических процессов,
13:31
we have the chance of using carbon
285
786000
3000
мы могли бы использовать углерод
13:34
and capturing it back from the atmosphere,
286
789000
3000
из нашей атмосферы
13:37
converting that into biopolymers
287
792000
2000
перерабатывая его в биополимеры
13:39
or other products.
288
794000
2000
или иные продукты.
13:41
We have one organism that lives off of carbon monoxide,
289
796000
3000
Есть организм,
потребляющий монооксид углерода
потребляющий монооксид углерода
13:44
and we use as a reducing power
290
799000
2000
и при помощи окислительных процессов
13:46
to split water to produce hydrogen and oxygen.
291
801000
4000
мы расщепляем воду для производства
водорода или кислорода.
водорода или кислорода.
13:50
Also, there's numerous pathways
292
805000
2000
Есть несколько процессов,
13:52
that can be engineered metabolizing methane.
293
807000
4000
которые могут быть
адаптированы для усвоения метана.
адаптированы для усвоения метана.
13:56
And DuPont has a major program with Statoil in Norway
294
811000
4000
DuPont и Statoil запустили
крупную программу в Норвегии
крупную программу в Норвегии
14:00
to capture and convert the methane
295
815000
2000
по переработки метана
на газовых месторождениях
на газовых месторождениях
14:02
from the gas fields there into useful products.
296
817000
4000
в полезные продукты.
14:06
Within a short while, I think there's going to be a new field
297
821000
2000
Я уверен, что скоро появится новая наука —
14:08
called "Combinatorial Genomics,"
298
823000
2000
«Комбинаторная Геномика»,
14:10
because with these new synthesis capabilities,
299
825000
3000
благодаря современному синтезу,
14:13
these vast gene array repertoires
300
828000
3000
множеству генов
14:16
and the homologous recombination,
301
831000
2000
и гомологической рекомбинации.
14:18
we think we can design a robot to make
302
833000
2000
Мы надеемся спроектировать робота,
14:20
maybe a million different chromosomes a day.
303
835000
3000
способного синтезировать
миллион хромосом за один день.
миллион хромосом за один день.
14:24
And therefore, as with all biology,
304
839000
2000
Следовательно, как и во всей биологии,
14:26
you get selection through screening,
305
841000
3000
нам будет доступно
обнаружение благодаря отбору.
обнаружение благодаря отбору.
14:29
whether you're screening for hydrogen production,
306
844000
2000
Не важно, какие качества вас интересуют —
производство водорода,
производство водорода,
14:31
or chemical production, or just viability.
307
846000
3000
иных химикатов
или просто жизнеспособность.
или просто жизнеспособность.
14:34
To understand the role of these genes
308
849000
2000
Так же мы сможем узнать
14:36
is going to be well within reach.
309
851000
2000
о роли каждого из этих генов.
14:38
We're trying to modify photosynthesis
310
853000
3000
Мы хотим изменить фотосинтез
14:41
to produce hydrogen directly from sunlight.
311
856000
3000
на производство водорода,
используя солнечный свет.
используя солнечный свет.
14:44
Photosynthesis is modulated by oxygen,
312
859000
3000
Фотосинтез контролируется кислородом,
14:47
and we have an oxygen-insensitive hydrogenase
313
862000
3000
но у нас теперь есть гидрогеназа,
не требующая кислорода.
не требующая кислорода.
14:50
that we think will totally change this process.
314
865000
5000
Это полностью изменит весь процесс!
14:55
We're also combining cellulases,
315
870000
2000
Мы соединили целлюлазы,
14:57
the enzymes that break down complex sugars into simple sugars
316
872000
3000
энзимы, расщепляющие олигосахариды,
15:00
and fermentation in the same cell
317
875000
3000
и ферментацию в единой клетке
15:03
for producing ethanol.
318
878000
2000
для производства этанола.
15:06
Pharmaceutical production is already under way
319
881000
2000
Несколько крупных лабораторий
15:08
in major laboratories
320
883000
2000
уже занимаются производством этих клеток
15:10
using microbes.
321
885000
2000
в микробах.
15:12
The chemistry from compounds in the environment
322
887000
3000
Производство химических соединений
в окружающей среде
в окружающей среде
15:15
is orders of magnitude more complex
323
890000
2000
на порядок сложнее, чем любой синтез
15:17
than our best chemists can produce.
324
892000
2000
в руках наших лучших химиков.
15:20
I think future engineered species
325
895000
2000
Искусственные организмы
15:22
could be the source of food,
326
897000
2000
могут стать источником еды,
15:24
hopefully a source of energy,
327
899000
2000
и я надеюсь, энергии
15:26
environmental remediation
328
901000
3000
восстановления природы
15:29
and perhaps
329
904000
2000
и возможно,
15:31
replacing the petrochemical industry.
330
906000
2000
заменят нефтехимическую индустрию.
15:33
Let me just close with ethical and policy studies.
331
908000
3000
Позвольте закончить моё выступление
обзором этических и политических исследований.
обзором этических и политических исследований.
15:37
We delayed the start of our experiments in 1999
332
912000
4000
В 1999, мы задержали свои эксперименты
15:41
until we completed a year-and-a-half bioethical review
333
916000
3000
на полтора года, пока мы не прошли
биоэтическую экспертизу,
биоэтическую экспертизу,
15:44
as to whether we should try and make an artificial species.
334
919000
4000
которая пыталась решить, стоит ли нам
пытаться создать искусственный организм.
пытаться создать искусственный организм.
15:48
Every major religion participated in this.
335
923000
3000
В этом участвовали представители
всех крупных религий.
всех крупных религий.
15:51
It was actually a very strange study,
336
926000
2000
Это был очень странный процесс,
15:53
because the various religious leaders were using their scriptures as law books,
337
928000
5000
все религиозные деятели применяли
священные писания для консультации по юридическим вопросам,
священные писания для консультации по юридическим вопросам,
15:58
and they couldn't find anything in them prohibiting making life,
338
933000
3000
но так и не нашли
запрета на создание жизни.
запрета на создание жизни.
16:01
so it must be OK. The only ultimate concerns
339
936000
3000
Основное опасение чаще всего было
16:04
were biological warfare aspects of this,
340
939000
3000
по поводу биологического оружия,
16:08
but gave us the go ahead to start these experiments
341
943000
3000
но нам всё же разрешили
продолжить эксперименты,
продолжить эксперименты,
16:11
for the reasons we were doing them.
342
946000
2000
основываясь на наших заявленных целях.
16:13
Right now the Sloan Foundation has just funded
343
948000
2000
Фонд Слоуна спонсирует
16:15
a multi-institutional study on this,
344
950000
3000
исследования в нескольких организациях
16:18
to work out what the risk and benefits to society are,
345
953000
3000
с целью понять и оценить
риск и пользу для общества,
риск и пользу для общества,
16:21
and the rules that scientific teams such as my own
346
956000
3000
а так же установить
правила для исследователей
правила для исследователей
16:24
should be using in this area,
347
959000
2000
в этой области.
16:26
and we're trying to set good examples as we go forward.
348
961000
3000
Мы пытаемся показать
правильный пример подражания.
правильный пример подражания.
16:30
These are complex issues.
349
965000
2000
Это всё очень сложные вопросы.
16:32
Except for the threat of bio-terrorism,
350
967000
2000
Естественно за исключением биотерроризма,
16:34
they're very simple issues in terms of,
351
969000
2000
всё очень просто,
16:36
can we design things to produce clean energy,
352
971000
4000
учитывая, что у нас есть шанс
16:40
perhaps revolutionizing
353
975000
2000
радикально изменить
16:42
what developing countries can do
354
977000
3000
происходящее в развивающихся странах
16:45
and provide through various simple processes.
355
980000
3000
путём элементарных процессов
для производства экологически чистой энергии.
для производства экологически чистой энергии.
16:48
Thank you very much.
356
983000
2000
Спасибо!
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