TEDSalon London Spring 2011
Martin Hanczyc: The line between life and not-life
Martin Hanczyc: Hranica medzi živým a neživým
Filmed:
Readability: 4.3
819,541 views
Martin Hanczyc vo svojom laboratóriu vytvára "protobunky", experimentálne chemické kvapky, ktoré sa správajú ako živé bunky. Jeho práca je demonštráciou toho, ako pravdepodobne nastal na našej zemi prvý život... a pravdepodobne inde tiež.
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
Z historického hľadiska tu bol
00:17
been a huge divide between what people
1
2000
3000
veľký rozdiel v tom, čo ľudia
00:20
consider to be non-living systems on one
2
5000
3000
považujú na jednej strane za živé
00:23
side, and living systems on the other side.
3
8000
2000
a na druhej strane za neživé.
00:25
So we go from, say, this beautiful and
4
10000
2000
Čiže začnime, povedzme, že tento pekný,
00:27
complex crystal as non-life, and this rather
5
12000
3000
celý kryštáľ je neživý, a táto povedzme
00:30
beautiful and complex cat on the other side.
6
15000
3000
pekná, celá mačka je živá.
00:33
Over the last hundred and fifty years or so,
7
18000
3000
Za posledný 150 rokov, alebo tak nejak,
00:36
science has kind of blurred this distinction
8
21000
2000
veda akosi zmenšila rozdiely
00:38
between non-living and living systems, and
9
23000
2000
medzi živými a neživými systémami a
00:40
now we consider that there may be a kind
10
25000
2000
teraz preto zvažujeme, že by tu mohlo byť niečo,
00:42
of continuum that exists between the two.
11
27000
3000
čo sa nachádza medzi oboma systémami.
00:45
We'll just take one example here:
12
30000
2000
Uveďme si jeden príklad:
00:47
a virus is a natural system, right?
13
32000
2000
Vírus je prírodný systém, však?
00:49
But it's very simple. It's very simplistic.
14
34000
2000
Avšak je veľmi jednoduchý. Veľmi zjednodušený.
00:51
It doesn't really satisfy all the requirements,
15
36000
2000
Neuspokojuje plne všetky požiadavky,
00:53
it doesn't have all the characteristics
16
38000
2000
nemá všetky charakteristiky
00:55
of living systems and is in fact a parasite
17
40000
2000
žijúceho systému a v skutočnosti je to nejaký parazit
00:57
on other living systems in order to, say,
18
42000
3000
na druhom žijúcom systéme, aby sa mohol
01:00
reproduce and evolve.
19
45000
2000
reprodukovať a vyvíjať.
01:02
But what we're going to be talking about here
20
47000
2000
Avšak to, o čom sa tu budeme rozprávať
01:04
tonight are experiments done on this sort of
21
49000
2000
dnes večer, sú experimenty urobené na tejto vzorke
01:06
non-living end of this spectrum -- so actually
22
51000
2000
neživého konca tohto spektra - takže vlastne
01:08
doing chemical experiments in the laboratory,
23
53000
3000
robenie chemických experimentov v laboratórií,
01:11
mixing together nonliving ingredients
24
56000
2000
zmiešavanie neživých ingrediencií, aby
01:13
to make new structures, and that these
25
58000
2000
aby sme vytvorili nové štruktúry, a potom by tieto
01:15
new structures might have some of the
26
60000
2000
nové štruktúry mohli mať niektoré
01:17
characteristics of living systems.
27
62000
2000
charakteristiky žijúcich systémov.
01:19
Really what I'm talking about here is
28
64000
2000
V podstate to, o čom tu rozprávam, je
01:21
trying to create a kind of artificial life.
29
66000
2000
pokus o vytvorenie istého druhu umelého života.
01:23
So what are these characteristics that I'm
30
68000
2000
Takže, ktoré sú tie charakteristiky, o ktorých
01:25
talking about? These are them.
31
70000
2000
rozprávam. Tu ich máme.
01:27
We consider first that life has a body.
32
72000
2000
Najprv uvažujeme, že život má telo.
01:29
Now this is necessary to distinguish the self
33
74000
2000
Toto je dôležité pre odlíšenie seba samého
01:31
from the environment.
34
76000
2000
od okolia.
01:33
Life also has a metabolism. Now this is a
35
78000
2000
Život má taktiež metabolizmus. Je to
01:35
process by which life can convert resources
36
80000
3000
proces, pri ktorom život premieňa zdroje
01:38
from the environment into building blocks
37
83000
2000
z okolia na stavebné prvky,
01:40
so it can maintain and build itself.
38
85000
3000
takže sa tak môže udržovať a stavať.
01:43
Life also has a kind of inheritable information.
39
88000
2000
Život obsahuje taktiež určitý druh dedičných informácií.
01:45
Now we, as humans, we store our information
40
90000
2000
Teraz my, ako ľudia, my tieto informácie uskladňujeme
01:47
as DNA in our genomes and we pass this
41
92000
3000
ako DNA v našich genómoch a tieto informácie
01:50
information on to our offspring.
42
95000
2000
odovzdávame našim potomkom.
01:52
If we couple the first two -- the body and the metabolism --
43
97000
2000
Ak spojíme prvých dvoch - telo a metabolizmus --
01:54
we can come up with a system that could
44
99000
2000
môžeme vytvoriť systém, ktorý by sa mohol
01:56
perhaps move and replicate, and if we
45
101000
2000
pravdepodobne hýbať a množiť, a ak
01:58
coupled these now to inheritable information,
46
103000
3000
k tomuto pripojíme dedičné informácie,
02:01
we can come up with a system that would be
47
106000
2000
môžeme vytvoriť systém, ktorý by mohol byť
02:03
more lifelike, and would perhaps evolve.
48
108000
2000
viac životaschopný a mohol by sa možno vyvíjať.
02:05
And so these are the things we will try to do
49
110000
2000
A toto sú veci, ktoré sa budeme pokúšame robiť
02:07
in the lab, make some experiments that have
50
112000
2000
v laboratóriu, robiť nejaké experimenty, ktoré nesú
02:09
one or more of these characteristics of life.
51
114000
3000
jednu alebo viac takýchto charakteristík života.
02:12
So how do we do this? Well, we use
52
117000
2000
Takže, ako to robíme? Používame
02:14
a model system that we term a protocell.
53
119000
2000
systémový model, ktorý nazývame protobunka.
02:16
You might think of this as kind of like a
54
121000
2000
Mohli by ste si to predstaviť, ako druh
02:18
primitive cell. It is a simple chemical
55
123000
2000
nejakej primitívnej bunky. Je to jednoduchý chemický
02:20
model of a living cell, and if you consider
56
125000
3000
model žijúcej bunky, a ak uvažujete,
02:23
for example a cell in your body may have
57
128000
2000
napríklad nejaká bunka vo vašom tele môže mať
02:25
on the order of millions of different types
58
130000
2000
v rade niekoľko miliónov rôznych druhov
02:27
of molecules that need to come together,
59
132000
2000
molekúl, ktoré sa potrebujú spojiť,
02:29
play together in a complex network
60
134000
2000
hrať sa spoločne v nejakej zložitej sieti,
02:31
to produce something that we call alive.
61
136000
3000
aby produkovali niečo, čo nazývame život.
02:34
In the laboratory what we want to do
62
139000
2000
To, čo sa pokúšame robiť v laboratóriu
02:36
is much the same, but with on the order of
63
141000
2000
je z veľkej časti to isté, ale s poradím
02:38
tens of different types of molecules --
64
143000
2000
desiatok rôznych typov molekúl,
02:40
so a drastic reduction in complexity, but still
65
145000
2000
takže celkom drastická redukcia komplexicity, ale stále
02:42
trying to produce something that looks lifelike.
66
147000
3000
sa pokúšame vytvoriť niečo, čo vyzerá ako život.
02:45
And so what we do is, we start simple
67
150000
2000
No a čo robíme je, že začneme jednoducho
02:47
and we work our way up to living systems.
68
152000
3000
a našim spôsobom sa dopracovávame k žijúcim systémom.
02:50
Consider for a moment this quote by
69
155000
2000
Zamyslite sa na malý moment nad nasledujúcim
02:52
Leduc, a hundred years ago, considering a
70
157000
2000
citátom Leduca, ktorý asi pred sto rokmi uvažoval
02:54
kind of synthetic biology:
71
159000
2000
nad nejakým druhom syntetickej biológie.
02:56
"The synthesis of life, should it ever occur,
72
161000
2000
Syntéza života, ku ktorej by malo dôjsť,
02:58
will not be the sensational discovery which we
73
163000
2000
nebudete taký senzačný objav,
03:00
usually associate with the idea."
74
165000
2000
ako si obvykle predstavujeme.
03:02
That's his first statement. So if we actually
75
167000
2000
To je jeho prvé tvrdenie. Takže ak vlastne
03:04
create life in the laboratories, it's
76
169000
2000
vytvárame v laboratóriách život,
03:06
probably not going to impact our lives at all.
77
171000
2000
pravdepodobne nebude mať až taký dopad na naše životy.
03:08
"If we accept the theory of evolution, then
78
173000
2000
"Ak akceptujeme teóriu evolúcie, potom
03:10
the first dawn of synthesis of life must consist
79
175000
2000
prvý objav syntézy života musí spočívať
03:12
in the production of forms intermediate
80
177000
2000
vo výrobe foriem prechádzajúcej
03:14
between the inorganic and the organic
81
179000
2000
medzi anorganickým a organickým
03:16
world, or between the non-living
82
181000
2000
svetom, medzi neživým
03:18
and living world, forms which possess
83
183000
2000
a živým svetom, sú to formy, ktoré obsahujú
03:20
only some of the rudimentary attributes of life"
84
185000
2000
iba niektoré základné prvky života.
03:22
-- so, the ones I just discussed --
85
187000
2000
-- čiže tie, o ktorých som práve rozprával --
03:24
"to which other attributes will be slowly added
86
189000
2000
"ku ktorým budú ostatné prvky pomaly pridané
03:26
in the course of development by the
87
191000
2000
v priebehu vývoja za pomoci
03:28
evolutionary actions of the environment."
88
193000
2000
evolučných vplyvov prostredia."
03:30
So we start simple, we make some structures
89
195000
2000
Začneme jednoducho, urobíme nejaké štruktúry
03:32
that may have some of these characteristics
90
197000
2000
, ktoré by mohli mať niektoré z týchto charakteristík
03:34
of life, and then we try to develop that
91
199000
2000
života, a potom sa ich snažíme vyvinúť,
03:36
to become more lifelike.
92
201000
2000
aby sa stali viac živšie.
03:38
This is how we can start to make a protocell.
93
203000
2000
To je spôsob ako môžeme začať vytvárať protobunku.
03:40
We use this idea called self-assembly.
94
205000
2000
Používame nápad zvaný samoskladanie.
03:42
What that means is, I can mix some
95
207000
2000
Znamená to nasledovné, môžem zmiešať dokopy nejaké
03:44
chemicals together in a test tube in my lab,
96
209000
2000
chemikálie v skúmavke v mojom laboratóriu
03:46
and these chemicals will start to self-associate
97
211000
2000
a tieto chemikálie budú samé spolupracovať,
03:48
to form larger and larger structures.
98
213000
2000
a formovať väčšie a väčšie štruktúry.
03:50
So say on the order of tens of thousands,
99
215000
2000
V poradí desať tisíc,
03:52
hundreds of thousands of molecules will
100
217000
2000
sto tisíc molekúl
03:54
come together to form a large structure
101
219000
2000
sa bude spájať, aby formovali väčšie štruktúry,
03:56
that didn't exist before.
102
221000
2000
ktoré pred tým neexistovali.
03:58
And in this particular example,
103
223000
2000
A toto je konkrétny príklad.
04:00
what I took is some membrane molecules,
104
225000
2000
Zobral som nejaké membránové molekuly,
04:02
mixed those together in the right environment,
105
227000
2000
zmiešal ich dokopy v tomto pravom prostredí
04:04
and within seconds it forms these rather
106
229000
2000
a v priebehu sekundy vytvorili tieto pomerne
04:06
complex and beautiful structures here.
107
231000
2000
zložité a prekrásne štruktúry.
04:08
These membranes are also quite similar,
108
233000
2000
Tieto membrány sú tiež celkom podobné,
04:10
morphologically and functionally,
109
235000
2000
tvarovo aj funkčne
04:12
to the membranes in your body,
110
237000
2000
membránam vo vašom tele.
04:14
and we can use these, as they say,
111
239000
2000
a my ich môžeme použiť
04:16
to form the body of our protocell.
112
241000
2000
k vytvoreniu tela z protobuniek.
04:18
Likewise,
113
243000
1000
Podobne
04:19
we can work with oil and water systems.
114
244000
2000
môžeme pracovať s olejovými a vodnými systémami.
04:21
As you know, when you put oil and water together,
115
246000
2000
Ako viete, ak spojite olej a vodu
04:23
they don't mix, but through self-assembly
116
248000
2000
nezmiešajú sa, avšak vďaka samoskladaniu
04:25
we can get a nice oil droplet to form,
117
250000
2000
môžeme dostať peknú olejovú kvapku
04:27
and we can actually use this as a body for
118
252000
2000
a môžeme ju vlastne použiť ako telo
04:29
our artificial organism or for our protocell,
119
254000
2000
pre náš umelý organizmus, alebo pre našu protobunku,
04:31
as you will see later.
120
256000
2000
ako aj neskôr uvidíte.
04:33
So that's just forming some body stuff, right?
121
258000
2000
Takže, toto je iba formovanie nejakých vecí na tele, správne?
04:35
Some architectures.
122
260000
2000
Niektoré z architektúr.
04:37
What about the other aspects of living systems?
123
262000
2000
Čo ostatné aspekty živých systémov?
04:39
So we came up with this protocell model here
124
264000
2000
Takže, prišli sme s týmto modelom protobunky,
04:41
that I'm showing.
125
266000
2000
ktorý ukazujem.
04:43
We started with a natural occurring clay
126
268000
2000
Začali sme s prírodne vyskytujúcou sa hlinou
04:45
called montmorillonite.
127
270000
2000
zvanou montmorillonit.
04:47
This is natural from the environment, this clay.
128
272000
2000
Táto hlina je z prírodného prostredia.
04:49
It forms a surface that is, say, chemically active.
129
274000
2000
Formuje porvrch, ktorý je chemický aktívny.
04:51
It could run a metabolism on it.
130
276000
2000
Mohol by na nej fungovať nejaký metabolizmus.
04:53
Certain kind of molecules like to associate
131
278000
2000
Určité druhy molekúl radi spolupracujú
04:55
with the clay. For example, in this case, RNA, shown in red
132
280000
2000
s touto hlinou. Napríklad v tomto prípade, RNA, ukázaná v červenom
04:57
-- this is a relative of DNA,
133
282000
2000
-- toto je relatívna DNA,
04:59
it's an informational molecule --
134
284000
2000
je to akási informačná molekula --
05:01
it can come along and it starts to associate
135
286000
2000
môže ísť ďalej a začať spolupracovať
05:03
with the surface of this clay.
136
288000
2000
s povrchom tejto hliny.
05:05
This structure, then, can organize the
137
290000
2000
Táto štruktúra potom môže usporiadať
05:07
formation of a membrane boundary around
138
292000
2000
zoskupenie hraníc membrány okolo
05:09
itself, so it can make a body of
139
294000
2000
samej seba, takže môže vytvoriť telo
05:11
liquid molecules around itself, and that's
140
296000
2000
z tekutých molekúl okolo samého seba, a to je
05:13
shown in green here on this micrograph.
141
298000
2000
znázornené zeleným, tu v tomto mikrografe.
05:15
So just through self-assembly, mixing things
142
300000
2000
Takže skrz samoskladanie a miešaním vecí
05:17
together in the lab, we can come up with, say,
143
302000
3000
v laboratóriu, môžeme prísť
05:20
a metabolic surface with some
144
305000
2000
k matabolickým porvrchom s niektorými
05:22
informational molecules attached
145
307000
2000
informačnými molekulami pripojenými
05:24
inside of this membrane body, right?
146
309000
2000
vo vnútri membrány tela, správne?
05:26
So we're on a road towards living systems.
147
311000
4000
Takže sme na ceste za žijúcim systémom.
05:30
But if you saw this protocell, you would not
148
315000
2000
Avšak, ak zbadáte túto protobunku, nepopletiete si
05:32
confuse this with something that was actually alive.
149
317000
2000
si ju s niečím, čo bolo skutočne živé.
05:34
It's actually quite lifeless. Once it forms,
150
319000
2000
Je v podstate celkom bez života. Akonáhle sa formuje,
05:36
it doesn't really do anything.
151
321000
2000
nerobí v podstate nič.
05:38
So, something is missing.
152
323000
2000
Takže, niečo nám tu chýba.
05:40
Some things are missing.
153
325000
2000
Niektoré veci chýbajú.
05:42
So some things that are missing is,
154
327000
2000
Veci, ktoré chýbajú sú
05:44
for example, if you had a flow of energy
155
329000
2000
napríklad, ak máte nejaký tok energie
05:46
through a system, what we'd want
156
331000
2000
cez systém, to čo by sme chceli
05:48
is a protocell that can harvest
157
333000
2000
je protobunka, ktorá môže zbierať
05:50
some of that energy in order to maintain itself,
158
335000
2000
nejakú energiu aby sa udržiavala,
05:52
much like living systems do.
159
337000
2000
podobne ako to robia žijúce systémy.
05:54
So we came up with a different protocell
160
339000
2000
Takže sme prišli s odlišným protobunkovým
05:56
model, and this is actually simpler than the previous one.
161
341000
2000
modelom, a tento je vlastne jednoduchší, ako ten pred tým.
05:58
In this protocell model, it's just an oil droplet,
162
343000
2000
V tomto protobunkovom modeli, je iba kvapka oleja,
06:00
but a chemical metabolism inside
163
345000
2000
avšak chemický metabolizmus vo vnútri,
06:02
that allows this protocell to use energy
164
347000
2000
ktorý povoľuje tejto protobunke používať energiu
06:04
to do something, to actually become dynamic,
165
349000
3000
k tomu, aby niečo robila, sa vlastne stáva dynamický,
06:07
as we'll see here.
166
352000
2000
tak ako to budeme vidieť tu.
06:09
You add the droplet to the system.
167
354000
2000
Pridáte kvapku do systému.
06:11
It's a pool of water, and the protocell
168
356000
2000
Máme nádržku vody, protobunka
06:13
starts moving itself around in the system.
169
358000
2000
sa v nej začne sama pohybovať na okolo v systéme.
06:15
Okay? Oil droplet forms
170
360000
2000
Dobre? Formy z olejový kvapiek,
06:17
through self-assembly, has a chemical
171
362000
2000
skrz samoskladanie, má to vo vnútri chemický
06:19
metabolism inside so it can use energy,
172
364000
2000
metabolizmus, takže to môže použiť energiu
06:21
and it uses that energy to move itself
173
366000
2000
a túto energiu využíva na pohybovanie sa
06:23
around in its environment.
174
368000
2000
v okolí tohto prostredia.
06:25
As we heard earlier, movement is very
175
370000
2000
Ako sme mohli počuť skôr, pohyb je veľmi
06:27
important in these kinds of living systems.
176
372000
2000
dôležitý v týchto druhoch žijúcich systémov.
06:29
It is moving around, exploring its environment,
177
374000
2000
Pohybuje sa okolo, objavuje okolie,
06:31
and remodeling its environment, as you see,
178
376000
2000
pretvára si ho, ako môžete vidieť,
06:33
by these chemical waves that are forming by the protocell.
179
378000
2000
týmito chemickými vlnami, ktoré formujú proto bunku.
06:35
So it's acting, in a sense, like a living system
180
380000
2000
Takže sa správa v podstate ako žijúci systém
06:37
trying to preserve itself.
181
382000
3000
snažiaci sa uchovať.
06:40
We take this same moving protocell here,
182
385000
3000
Zoberme túto istú protobunku,
06:43
and we put it in another experiment,
183
388000
2000
ktorú dáme do ďalšieho experimentu a
06:45
get it moving. Then I'm going
184
390000
2000
rozpohybujeme. Potom
06:47
to add some food to the system,
185
392000
2000
pridám do systému nejaké jedlo
06:49
and you'll see that in blue here, right?
186
394000
3000
a vy to budete vidieť tu v modrom, dobre?
06:52
So I add some food source to the system.
187
397000
2000
Takže, pridám nejaký zdroj potravy do systému.
06:54
The protocell moves. It encounters the food.
188
399000
2000
Proto bunka sa pohybuje. Narazí na jedlo.
06:56
It reconfigures itself and actually then
189
401000
2000
Sama sa prekonfiguruje a vlastne potom
06:58
is able to climb to the highest concentration
190
403000
2000
je schopná nabrať najvyššiu koncentráciu
07:00
of food in that system and stop there.
191
405000
2000
jedla do systému a zastaviť sa tam.
07:02
Alright? So not only do we have this system
192
407000
2000
Správne? Takže nerobíme len to, že máme systém
07:04
that has a body, it has a metabolism,
193
409000
2000
ktorý má telo, on má aj metabolizmus,
07:06
it can use energy, it moves around.
194
411000
3000
môže využívať energiu, hýbať sa po okolí
07:09
It can sense its local environment
195
414000
2000
Môže vnímať prostredie na okolo
07:11
and actually find resources
196
416000
2000
a v podstate nájsť zdroje
07:13
in the environment to sustain itself.
197
418000
2000
v okolí, ktoré ho podporujú v zachovaní sa.
07:15
Now, this doesn't have a brain, it doesn't have
198
420000
2000
Nemá to mozog, nemá
07:17
a neural system. This is just a sack of
199
422000
2000
nervový systém. Toto je iba obal
07:19
chemicals that is able to have this interesting
200
424000
2000
chemikálií, ktoré sú schopné mať tieto zaujímavé
07:21
and complex lifelike behavior.
201
426000
2000
a zložité životu podobné správanie.
07:23
If we count the number of chemicals
202
428000
2000
Ak zrátame počet týchto chemikálií
07:25
in that system, actually, including the water
203
430000
2000
v tomto systéme, v podstate aj s vodou
07:27
that's in the dish, we have five chemicals
204
432000
2000
ktorá je v jedle, máme päť chemikálií,
07:29
that can do this.
205
434000
2000
ktoré to dokážu spraviť.
07:31
So then we put these protocells together in a
206
436000
2000
Takže mi dáme tieto protobunky dokopy v
07:33
single experiment to see what they would do,
207
438000
2000
jedinom experimente, aby sme videli, čo by urobili
07:35
and depending on the conditions, we have
208
440000
2000
a na základe podmienok, máme
07:37
some protocells on the left that are
209
442000
2000
niektoré protobunky vľavo, ktoré sa
07:39
moving around and it likes to touch the other
210
444000
2000
pohybujú okolo, a ktoré sa radi dotknú ostatných
07:41
structures in its environment.
211
446000
2000
štruktúr vo svojom prostredí.
07:43
On the other hand we have two moving
212
448000
2000
Na druhej strane máme dve pohybujúce sa
07:45
protocells that like to circle each other,
213
450000
2000
protobunky, ktoré radi okolo seba krúžia,
07:47
and they form a kind of a dance, a complex dance with each other.
214
452000
2000
a vytvárajú určitý druh tanca, vzájomný zložitý tanec.
07:49
Right? So not only do individual protocells
215
454000
2000
Spravne? Takže nielen samotné protobunky
07:51
have behavior, what we've interpreted as
216
456000
2000
majú správanie, ktoré my interpretujeme ako
07:53
behavior in this system, but we also have
217
458000
2000
správanie v tomto systéme, ale my taktiež máme
07:55
basically population-level behavior
218
460000
3000
úroveň správania bežnej populácie
07:58
similar to what organisms have.
219
463000
3000
podobné organizmom, ktoré máme.
08:01
So now that you're all experts on protocells,
220
466000
3000
Takže teraz ste všetci experti na protobunky.
08:04
we're going to play a game with these protocells.
221
469000
2000
Ideme si zahrať s týmito protobunkami hru.
08:06
We're going to make two different kinds.
222
471000
2000
Ideme vytvoriť dva rozdielne druhy.
08:08
Protocell A has a certain kind of chemistry
223
473000
3000
Proto bunka A má určitý druh chémie
08:11
inside that, when activated, the protocell
224
476000
2000
vo vnútri, keď sa aktivuje, protobunka
08:13
starts to vibrate around, just dancing.
225
478000
2000
začne na okolo vibrovať, proste tancovať.
08:15
So remember, these are primitive things,
226
480000
2000
Pamätajte toto sú primitívne veci,
08:17
so dancing protocells, that's very
227
482000
2000
tancujúce protobunky, to je pre nás
08:19
interesting to us. (Laughter)
228
484000
2000
veľmi zaujímavé. (Smiech)
08:21
The second protocell has a different
229
486000
2000
Druhá protobunka má rozdielnu
08:23
chemistry inside, and when activated,
230
488000
2000
chémiu vo vnútri, a keď je aktivovaná
08:25
the protocells all come together and they fuse
231
490000
2000
protobunky sa dajú dokopy a vytvoria
08:27
into one big one. Right?
232
492000
2000
jednu veľkú. Správne?
08:29
And we just put these two together
233
494000
2000
A my len dáme tieto dve dokopy
08:31
in the same system.
234
496000
2000
v tom istom systéme.
08:33
So there's population A,
235
498000
2000
Takže tu je populácia A,
08:35
there's population B, and then
236
500000
2000
tu je populácia B, a potom
08:37
we activate the system,
237
502000
2000
aktivujeme systém,
08:39
and protocell Bs, they're the blue ones,
238
504000
2000
a protobunky B, to sú tie modré
08:41
they all come together. They fuse together
239
506000
2000
všetky sa dajú dokopy,
08:43
to form one big blob, and the other protocell
240
508000
2000
aby vytvorili jednu veľkú kvapku, a ostatné protobunky
08:45
just dances around. And this just happens
241
510000
2000
jednoducho tancujú na okolo. A toto sa deje
08:47
until all of the energy in the system is
242
512000
2000
dovtedy, kým všetka energia v systéme
08:49
basically used up, and then, game over.
243
514000
3000
nie je využitá, a potom nastáva koniec hry.
08:52
So then I repeated this experiment
244
517000
2000
Takže, potom som zopakoval tento experiment
08:54
a bunch of times, and one time
245
519000
2000
pár krát a raz sa
08:56
something very interesting happened.
246
521000
2000
mi stalo niečo veľmi zaujímavé.
08:58
So, I added these protocells together
247
523000
2000
Dal som tieto bunky dokopy
09:00
to the system, and protocell A and protocell B
248
525000
2000
do systému, a protobunka A a protobunka B
09:02
fused together to form a hybrid protocell AB.
249
527000
2000
sa spojili spolu, aby vytvorili hybridnú protobunku AB.
09:04
That didn't happen before. There it goes.
250
529000
2000
Ktorá predtým nenastala. Tak to chodí.
09:06
There's a protocell AB now in this system.
251
531000
3000
V tomto systéme máme teraz protobunku AB.
09:09
Protocell AB likes to dance around for a bit,
252
534000
3000
Protobunka AB trochu rada tancuje na okolo,
09:12
while protocell B does the fusing, okay?
253
537000
3000
zatiaľ čo protobunka B robí istenie, dobre?
09:15
But then something even more interesting happens.
254
540000
3000
Avšak potom sa stalo ešte niečo oveľa viac zaujímavejšie.
09:18
Watch when these two large protocells,
255
543000
2000
Sledujte keď tieto dve veľké protobunky,
09:20
the hybrid ones, fuse together.
256
545000
2000
tie hybridné, sa spolu spoja.
09:22
Now we have a dancing protocell
257
547000
3000
Teraz máme tancujúce protobunky
09:25
and a self-replication event. Right. (Laughter)
258
550000
4000
a samorozmnožovacie stretnutie. (Smiech)
09:29
Just with blobs of chemicals, again.
259
554000
2000
Opäť iba s kvapkami chemikálií.
09:31
So the way this works is, you have
260
556000
2000
Takže spôsob, akým toto funguje je, že máte
09:33
a simple system of five chemicals here,
261
558000
2000
systém piatich žijúcich chemikálií a
09:35
a simple system here. When they hybridize,
262
560000
2000
nejaký jednoduchý systém. Keď sa skrížia
09:37
you then form something that's different than
263
562000
2000
potom vytvoríte niečo, čo je odlišné
09:39
before, it's more complex than before,
264
564000
2000
než predtým, je to viac zložitejšie ako predtým,
09:41
and you get the emergence of another kind of
265
566000
2000
a dostanete vznik ďalšieho druhu
09:43
lifelike behavior which
266
568000
2000
živého správania, ktoré
09:45
in this case is replication.
267
570000
2000
je v tomto prípade kópia.
09:47
So since we can make some interesting
268
572000
2000
Takže odvtedy môžeme vytvárať nejaké zaujímavé
09:49
protocells that we like, interesting colors and
269
574000
2000
protobunky, ktoré sa nám páčia, zaujímavých farieb,
09:51
interesting behaviors, and they're very easy
270
576000
2000
zaujímavo sa správajú, a sú veľmi jednoduché
09:53
to make, and they have interesting lifelike
271
578000
2000
na tvorbu, a majú zaujímavé živé
09:55
properties, perhaps these protocells have
272
580000
3000
vlastnosti, pravdepodobne tieto protobunky nám
09:58
something to tell us about the origin of life
273
583000
2000
môžu povedať niečo o počiatku života
10:00
on the Earth. Perhaps these represent an
274
585000
2000
na zemi. Možno tieto bunky reprezentujú
10:02
easily accessible step, one of the first steps
275
587000
2000
jednoducho prístupný krok, jeden z prvých krokov
10:04
by which life got started on the early Earth.
276
589000
3000
ktoré odštartovali život na planéte.
10:07
Certainly, there were molecules present on
277
592000
2000
Iste, už tu boli prezentované molekuly
10:09
the early Earth, but they wouldn't have been
278
594000
2000
prvotnej planéty, ale oni neboli
10:11
these pure compounds that we worked with
279
596000
2000
tieto čisté zlúčeniny, s ktorými sme pracovali
10:13
in the lab and I showed in these experiments.
280
598000
2000
v laboratóriu, a ktoré som ukázal v experimente.
10:15
Rather, they'd be a real complex mixture of
281
600000
2000
Skôr to boli skutočne zložité zlúčeniny
10:17
all kinds of stuff, because
282
602000
2000
všetkých druhov vecí, pretože
10:19
uncontrolled chemical reactions produce
283
604000
2000
nekontrolovateľné chemické reakcie produkujú
10:21
a diverse mixture of organic compounds.
284
606000
2000
rozdielne zmesi organických zlúčenín.
10:23
Think of it like a primordial ooze, okay?
285
608000
3000
Predstavte si to ako pravekú usadeninu. Ok?
10:26
And it's a pool that's too difficult to fully
286
611000
2000
A to je súbor, ktoré je veľmi ťažko plne
10:28
characterize, even by modern methods, and
287
613000
2000
charakterizovať, dokonca aj modernými metódami,
10:30
the product looks brown, like this tar here
288
615000
2000
produkt vyzerá hnedo, ako tento asfalt
10:32
on the left. A pure compound
289
617000
2000
tu naľavo. Čistá zlúčenina
10:34
is shown on the right, for contrast.
290
619000
2000
je pre kontrast ukázaná na druhej strane.
10:36
So this is similar to what happens when you
291
621000
2000
Takže toto je podobné tomu, čo sa stane keď
10:38
take pure sugar crystals in your kitchen,
292
623000
2000
zoberiete čistý kryštálový cukor v kuchyni,
10:40
you put them in a pan, and you apply energy.
293
625000
2000
dáte ho na panvicu, a aplikujete energiu.
10:42
You turn up the heat, you start making
294
627000
2000
Zvýšite teplo, začnete vytvárať,
10:44
or breaking chemical bonds in the sugar,
295
629000
2000
alebo lámať chemické väzby v cukry,
10:46
forming a brownish caramel, right?
296
631000
2000
vytvárať hnedastý karamel, správne?
10:48
If you let that go unregulated, you'll
297
633000
2000
Ak to prestanete regulovať, budete
10:50
continue to make and break chemical bonds,
298
635000
2000
pokračovať vo vytváraní a prerušovaní chemický väzieb,
10:52
forming an even more diverse mixture of
299
637000
2000
formovať dokonca ešte viac rozdielnu zmes
10:54
molecules that then forms this kind of black
300
639000
2000
molekúl, ktoré potom vytvoria tento druh čiernej
10:56
tarry stuff in your pan, right, that's
301
641000
2000
veci vo vašej panvici. Správne, je to
10:58
difficult to wash out. So that's what
302
643000
2000
problematické umyť. Takže, to je predstava
11:00
the origin of life would have looked like.
303
645000
2000
ako by mohol vyzerať pôvodný život.
11:02
You needed to get life out of this junk that
304
647000
2000
Potrebujete dostať život preč z tohto odpadu, ktorý
11:04
is present on the early Earth,
305
649000
2000
je prezentovaný na prvotnej zemi,
11:06
four, 4.5 billion years ago.
306
651000
2000
štyri, štyri a pol miliardy rokov pred.
11:08
So the challenge then is,
307
653000
2000
Výzvou potom je
11:10
throw away all your pure chemicals in the lab,
308
655000
2000
zahodiť späť všetky čisté chemikálie v laboratórií
11:12
and try to make some protocells with lifelike
309
657000
2000
a pokúsiť sa vytvoriť nejaké protobunky so živými
11:14
properties from this kind of primordial ooze.
310
659000
3000
vlastnosťami získaných z tohto druhu pravekého blata.
11:17
So we're able to then see the self-assembly
311
662000
2000
My sme potom opäť schopní sledovať samoskladanie
11:19
of these oil droplet bodies again
312
664000
2000
týchto tiel z kvapiek oleja,
11:21
that we've seen previously,
313
666000
2000
ktoré sme videli predtým,
11:23
and the black spots inside of there
314
668000
2000
a čierne miesta v ich vnútri
11:25
represent this kind of black tar -- this diverse,
315
670000
2000
reprezentujú tento druh čierneho asfaltu -- tento rôznorodý,
11:27
very complex, organic black tar.
316
672000
2000
veľmi zložitý, organický čierny asfalt.
11:29
And we put them into one of these
317
674000
2000
A my ich dáme do jedného z týchto
11:31
experiments, as you've seen earlier, and then
318
676000
2000
experimentov, ktoré ste videli pred tým, a potom
11:33
we watch lively movement that comes out.
319
678000
2000
sledujeme živý pohyb, ktorý vychádza von.
11:35
They look really good, very nice movement,
320
680000
2000
Vyzerajú naozaj dobre, veľmi pekná hybnosť,
11:37
and also they appear to have some kind of
321
682000
2000
a tiež sa ukázali, že majú určitý druh
11:39
behavior where they kind of circle
322
684000
2000
správania kde určitým spôsobom krúžia
11:41
around each other and follow each other,
323
686000
3000
okolo seba a nasledujú sa,
11:44
similar to what we've seen before -- but again,
324
689000
2000
správanie podobné tomu, čo sme videli pred tým -- ale znova,
11:46
working with just primordial conditions,
325
691000
2000
pracujeme iba za pomoci pravekých podmienok,
11:48
no pure chemicals.
326
693000
2000
žiadne čisté chemikálie.
11:50
These are also, these tar-fueled protocells,
327
695000
2000
Toto sú tiež, tieto asfaltom plnené protobunky,
11:52
are also able to locate resources
328
697000
2000
sú tiež schopné lokalizovať zdroje
11:54
in their environment.
329
699000
1000
vo svojom okolí.
11:55
I'm going to add some resource from the left,
330
700000
2000
Idem dať nejaké zdroje zľava,
11:57
here, that defuses into the system,
331
702000
2000
ktoré vpadnú do systému a
11:59
and you can see, they really like that.
332
704000
2000
môžete vidieť, že sa im to naozaj páči.
12:01
They become very energetic, and able
333
706000
2000
Stávajú sa plné energie a schopné
12:03
to find the resource in the environment,
334
708000
2000
nájsť v okolí zdroj,
12:05
similar to what we saw before.
335
710000
2000
podobný tomu, čo sme videli pred tým.
12:07
But again, these are done in these primordial
336
712000
2000
Ale znova, tieto bunky sú vytvorené v týchto pravekých
12:09
conditions, really messy conditions,
337
714000
2000
podmienkach, skutočne znečistených podmienkach,
12:11
not sort of sterile laboratory conditions.
338
716000
2000
nie v nejakých sterilných laboratórnych podmienkach.
12:13
These are very dirty little protocells,
339
718000
2000
Sú to vlastne veľmi malé a špinavé protobunky,
12:15
as a matter of fact. (Laughter)
340
720000
2000
(Smiech)
12:17
But they have lifelike properties, is the point.
341
722000
3000
Avšak majú živé vlastnosti, to je cieľ.
12:20
So, doing these artificial life experiments
342
725000
3000
Takže robenie týchto experimentov týkajúcich sa umelého života
12:23
helps us define a potential path between
343
728000
3000
nám pomáha definovať potenciálnu cestu medzi
12:26
non-living and living systems.
344
731000
3000
neživým a živým systémom.
12:29
And not only that, but it helps us
345
734000
2000
A nielen to, tiež nám to pomáha
12:31
broaden our view of what life is
346
736000
2000
rozšíriť náš pohľad na to, čo je život
12:33
and what possible life there could be
347
738000
2000
a aký možný život by mohol
12:35
out there -- life that could be very different
348
740000
2000
vonku byť - život, ktorý by mohol byť veľmi odlišný
12:37
from life that we find here on Earth.
349
742000
3000
od života, ktorý sme našli na zemi.
12:40
And that leads me to the next
350
745000
2000
A to ma vedie k ďalšiemu pojmu
12:42
term, which is "weird life."
351
747000
2000
"čudný život."
12:44
This is a term by Steve Benner.
352
749000
3000
Toto je pojem Steva Bennera.
12:47
This is used in reference to a report
353
752000
2000
Je použitý v posudku správy
12:49
in 2007 by the National Research Council
354
754000
2000
Národnej výskumnej rady z roku 2007
12:51
in the United States, wherein
355
756000
2000
v USA, v ktorom
12:53
they tried to understand how we can
356
758000
2000
sa pokúšali pochopiť, ako sa môžeme
12:55
look for life elsewhere in the universe, okay,
357
760000
2000
rozhliadať po živote vo vesmíre,
12:57
especially if that life is very different from life
358
762000
2000
špeciálne, ak je ten život veľmi odlišný od života
12:59
on Earth. If we went to another planet and
359
764000
3000
na zemi. Ak by sme šli na inú planétu a
13:02
we thought there might be life there,
360
767000
2000
mysleli, že by tam možno mohol byť život,
13:04
how could we even recognize it as life?
361
769000
2000
ako by sme mohli ten život rozoznať?
13:06
Well, they came up with three very general
362
771000
2000
No, oni prišli s troma veľmi zásadnými
13:08
criteria. First is -- and they're listed here.
363
773000
2000
kritériami. Sú tu zahrnuté.
13:10
The first is, the system has to be in
364
775000
2000
Po prvé, systém musí byť
13:12
non-equilibrium. That means the system
365
777000
2000
v nerovnováhe. To znamená, že systém
13:14
cannot be dead, in a matter of fact.
366
779000
1000
nemôže byť mŕtvy.
13:15
Basically what that means is, you have
367
780000
2000
V podstate to znamená, že máte
13:17
an input of energy into the system that life
368
782000
2000
nejaký vstup energie do systému, ktorý život
13:19
can use and exploit to maintain itself.
369
784000
3000
môže použiť a využiť na udržiavanie sa.
13:22
This is similar to having the Sun shining
370
787000
2000
To je podobné svieteniu slnka
13:24
on the Earth, driving photosynthesis,
371
789000
2000
na zem, poháňajúceho fotosyntézu
13:26
driving the ecosystem.
372
791000
2000
a ekosystém.
13:28
Without the Sun, there's likely to be
373
793000
2000
Bez slnka by pravdepodobne
13:30
no life on this planet.
374
795000
2000
ne tejto planéte nebol život.
13:32
Secondly, life needs to be in liquid form,
375
797000
2000
Po druhé, život potrebuje byť v tekutej forme,
13:34
so that means even if we had some
376
799000
2000
to znamená, že dokonca ak máme nejaké
13:36
interesting structures, interesting molecules
377
801000
2000
zaujímavé štruktúry, zaujímavé molekuly
13:38
together but they were frozen solid,
378
803000
2000
spolu, ale boli by zmrznuté
13:40
then this is not a good place for life.
379
805000
2000
potom toto nie je dobré miesto pre život.
13:42
And thirdly, we need to be able to make
380
807000
2000
A po tretie, potrebujeme byť schopní vytvárať
13:44
and break chemical bonds. And again
381
809000
2000
a prerušovať chemické väzby. A znova
13:46
this is important because life transforms
382
811000
2000
toto je dôležité, pretože život premieňa
13:48
resources from the environment into
383
813000
2000
zdroje z okolia
13:50
building blocks so it can maintain itself.
384
815000
2000
do stavebných častí, takže tak sa môže udržiavať.
13:52
Now today, I told you about very strange
385
817000
2000
Takže, dnes som vám povedal o veľmi zvláštnych
13:54
and weird protocells -- some that contain clay,
386
819000
2000
a cudzích protobunkách -- niektoré, ktoré obsahujú hlinu,
13:56
some that have primordial ooze in them,
387
821000
3000
niektoré, ktoré majú v sebe praveké bahno,
13:59
some that have basically oil
388
824000
2000
niektoré, ktoré majú v sebe väčšinou
14:01
instead of water inside of them.
389
826000
2000
olej namiesto vody.
14:03
Most of these don't contain DNA,
390
828000
2000
Väčšina z týchto neobsahuje DNA,
14:05
but yet they have lifelike properties.
391
830000
2000
ale napriek tomu, majú živé vlastnosti.
14:07
But these protocells satisfy
392
832000
3000
Ale tieto protobunky spĺňajú
14:10
these general requirements of living systems.
393
835000
3000
hlavné požiadavky na živé systémy.
14:13
So by making these chemical, artificial
394
838000
2000
Takže robením týchto chemických experimentov
14:15
life experiments, we hope not only
395
840000
2000
zameraných na umelý život, dúfame nielen v to
14:17
to understand something fundamental
396
842000
2000
že pochopíme niečo základne
14:19
about the origin of life and the existence
397
844000
2000
o zrode života a existencií života
14:21
of life on this planet, but also
398
846000
2000
na tejto planéte, ale tiež,
14:23
what possible life there could be
399
848000
2000
aký ďalší možný život by mohol
14:25
out there in the universe. Thank you.
400
850000
3000
byť tam vonku vo vesmíre. Ďakujem.
14:28
(Applause)
401
853000
4000
(Potlesk)
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