TEDSalon London Spring 2011
Martin Hanczyc: The line between life and not-life
Martin Hanczyc: Yaşamla yaşam-olmayan arasındaki çizgi
Filmed:
Readability: 4.3
819,541 views
Martin Hanczyc laboratuvarında "ön-hücre"ler, yani canlı hücre gibi davranan kimyasal madde damlaları yapıyor. Onun çalışmaları Dünya'da—belki başka yerlerde de—yaşamın ilk kez nasıl ortaya çıktığını gösteriyor.
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
Tarihsel olarak bakildiginda
00:17
been a huge divide between what people
1
2000
3000
insanlarin canli ve cansiz sistemler hakkinda
00:20
consider to be non-living systems on one
2
5000
3000
sahip olduklari fikirler her zaman cok buyuk
00:23
side, and living systems on the other side.
3
8000
2000
farkliliklar icermistir.
00:25
So we go from, say, this beautiful and
4
10000
2000
Bu yüzden de bu cok güzel ve karmaşık
00:27
complex crystal as non-life, and this rather
5
12000
3000
kristali cansız olarak adlandirirken,
00:30
beautiful and complex cat on the other side.
6
15000
3000
bu gorece güzel ve karmaşık olan kediye ise canlı diyoruz.
00:33
Over the last hundred and fifty years or so,
7
18000
3000
Son yüz elli yıl boyunca bilim
00:36
science has kind of blurred this distinction
8
21000
2000
canlı ve cansız sistemler arasındaki bu ayrımı
00:38
between non-living and living systems, and
9
23000
2000
bir miktar bulanıklaştırmis olsa da
00:40
now we consider that there may be a kind
10
25000
2000
artik bu ikisi arasında bir çeşit
00:42
of continuum that exists between the two.
11
27000
3000
sürekli geçiş olabileceğini düşünmekteyiz.
00:45
We'll just take one example here:
12
30000
2000
Buna bir örnek verelim:
00:47
a virus is a natural system, right?
13
32000
2000
Virüs doğal bir sistemdir, doğru mu?
00:49
But it's very simple. It's very simplistic.
14
34000
2000
Ama çok basittir. Çok sadedir.
00:51
It doesn't really satisfy all the requirements,
15
36000
2000
Canlılığın gereklilikleri yerine getirmez,
00:53
it doesn't have all the characteristics
16
38000
2000
Canlılık özelliklerinin hiç birine
00:55
of living systems and is in fact a parasite
17
40000
2000
sahip değildir ve aslında, örneğin,
00:57
on other living systems in order to, say,
18
42000
3000
çoğalmak ve evrimleşmek için diğer canlı sistemlerin
01:00
reproduce and evolve.
19
45000
2000
üzerinde parazit olarak bulunur.
01:02
But what we're going to be talking about here
20
47000
2000
Ama bu gece, hakkında konuşacağımız şey
01:04
tonight are experiments done on this sort of
21
49000
2000
yelpazenin canlı-olmayan ucunda
01:06
non-living end of this spectrum -- so actually
22
51000
2000
yaptığımız deneyler -- yani aslında
01:08
doing chemical experiments in the laboratory,
23
53000
3000
yeni yapılar oluşturmak amacıyla
01:11
mixing together nonliving ingredients
24
56000
2000
laboratuvarda kimyasal deneyler yapıyoruz.
01:13
to make new structures, and that these
25
58000
2000
Cansız malzemeleri karıştırıyor, böylelikle
01:15
new structures might have some of the
26
60000
2000
canlıların kimi özelliklerini taşıyan
01:17
characteristics of living systems.
27
62000
2000
yeni yapılar oluşturuyoruz.
01:19
Really what I'm talking about here is
28
64000
2000
Gerçekte burada hakkında konuştuğum şey
01:21
trying to create a kind of artificial life.
29
66000
2000
bir anlamda yapay yaşam yaratma deneyleri...
01:23
So what are these characteristics that I'm
30
68000
2000
Peki sözünü ettiğim bu karakteristik özellikler
01:25
talking about? These are them.
31
70000
2000
nelerdir? Söyleyelim:
01:27
We consider first that life has a body.
32
72000
2000
İlk olarak, canlının bir bedeni olduğunu düşünürüz.
01:29
Now this is necessary to distinguish the self
33
74000
2000
Kendini çevreden ayırmak için
01:31
from the environment.
34
76000
2000
gereklidir bu.
01:33
Life also has a metabolism. Now this is a
35
78000
2000
Canlının bir de metabolizması vardır. Ki bu da
01:35
process by which life can convert resources
36
80000
3000
canlının çevredeki kaynakları
01:38
from the environment into building blocks
37
83000
2000
temel yapı elemanlarına dönüştürme işlemidir.
01:40
so it can maintain and build itself.
38
85000
3000
Bu sayede varlığını sürdürüp kendini inşa edebilir.
01:43
Life also has a kind of inheritable information.
39
88000
2000
Canlı kalıtsal bilgiye de sahiptir.
01:45
Now we, as humans, we store our information
40
90000
2000
Şimdi bizler, insanlar, bilgilerimizi
01:47
as DNA in our genomes and we pass this
41
92000
3000
genomumuzda DNA olarak saklıyor ve bunu
01:50
information on to our offspring.
42
95000
2000
yavrularımıza aktarıyoruz.
01:52
If we couple the first two -- the body and the metabolism --
43
97000
2000
Bunlardan ilk ikisini --beden ve metabolizmayı-- birleştirirsek,
01:54
we can come up with a system that could
44
99000
2000
belki hareket edip çoğalabilen
01:56
perhaps move and replicate, and if we
45
101000
2000
bir sistem elde edebiliriz. Bunları da
01:58
coupled these now to inheritable information,
46
103000
3000
kalıtsal bilgiyle birleştirirsek,
02:01
we can come up with a system that would be
47
106000
2000
daha canlı benzeri, hatta evrimleşebilen,
02:03
more lifelike, and would perhaps evolve.
48
108000
2000
bir sistem elde edebiliriz.
02:05
And so these are the things we will try to do
49
110000
2000
İşte bunlar laboratuvarda yapmaya çalıştığımız şeyler.
02:07
in the lab, make some experiments that have
50
112000
2000
Canlılığın bazı karakteristik özelliklerini
02:09
one or more of these characteristics of life.
51
114000
3000
içeren deneyler yapmaya çalışıyoruz.
02:12
So how do we do this? Well, we use
52
117000
2000
Peki bunu nasıl yapıyoruz? Aslında,
02:14
a model system that we term a protocell.
53
119000
2000
ön-hücre dediğimiz bir sistemi model olarak kullanıyoruz.
02:16
You might think of this as kind of like a
54
121000
2000
Ön-hücreyi bir çeşit ilkel hücre olarak
02:18
primitive cell. It is a simple chemical
55
123000
2000
düşünebilirsiniz. Bu, yaşayan bir hücrenin
02:20
model of a living cell, and if you consider
56
125000
3000
basit bir kimyasal modelidir, ve
02:23
for example a cell in your body may have
57
128000
2000
söz gelimi vücudunuzdaki bir hücre
02:25
on the order of millions of different types
58
130000
2000
milyonlarca farklı molekülün bir araya gelip
02:27
of molecules that need to come together,
59
132000
2000
karmaşık bir ağ yapısı içinde bir arada oynamasını
02:29
play together in a complex network
60
134000
2000
gerektirir ki bunun sonucunda
02:31
to produce something that we call alive.
61
136000
3000
canlılık dediğimiz durum ortaya çıkar.
02:34
In the laboratory what we want to do
62
139000
2000
Laboratuvarda yapmak istediğimiz şey de
02:36
is much the same, but with on the order of
63
141000
2000
çoğunlukla aynı, ama bunu onlarca farklı
02:38
tens of different types of molecules --
64
143000
2000
molekül kullanarak yapmaya çalışıyoruz.
02:40
so a drastic reduction in complexity, but still
65
145000
2000
Karmaşıklığı oldukça azalttığımız halde
02:42
trying to produce something that looks lifelike.
66
147000
3000
canlı gibi görünen bir şey üretmeye çalışıyoruz.
02:45
And so what we do is, we start simple
67
150000
2000
Böylece yaptığımız şey, basitten başlayıp
02:47
and we work our way up to living systems.
68
152000
3000
canlı sistemlere ulaşmak.
02:50
Consider for a moment this quote by
69
155000
2000
Şimdi yüz yıl önce Leduc tarafından
02:52
Leduc, a hundred years ago, considering a
70
157000
2000
sentetik biyoloji konusunda söylenen
02:54
kind of synthetic biology:
71
159000
2000
şu söze kulak verelim:
02:56
"The synthesis of life, should it ever occur,
72
161000
2000
"Yaşamın sentezi, tabi eğer gerçekleşebilirse,
02:58
will not be the sensational discovery which we
73
163000
2000
düşündüğümüz kadar heyecan verici
03:00
usually associate with the idea."
74
165000
2000
bir keşif olmayacaktır."
03:02
That's his first statement. So if we actually
75
167000
2000
İlk cümlesi bu. Yani, biz aslında
03:04
create life in the laboratories, it's
76
169000
2000
laboratuvarlarda yaşam oluşturursak
03:06
probably not going to impact our lives at all.
77
171000
2000
bunun hayatımıza belki de hiç etkisi olmayacak.
03:08
"If we accept the theory of evolution, then
78
173000
2000
"Evrim teorisini kabul edersek,
03:10
the first dawn of synthesis of life must consist
79
175000
2000
yaşamın ilk sentezi
03:12
in the production of forms intermediate
80
177000
2000
inorganik ile organik dünya arasında
03:14
between the inorganic and the organic
81
179000
2000
geçiş formlarını içermelidir.
03:16
world, or between the non-living
82
181000
2000
Ya da canlı ile cansız dünya arasıdaki...
03:18
and living world, forms which possess
83
183000
2000
Bu geçiş formları sadece ilkel bazı
03:20
only some of the rudimentary attributes of life"
84
185000
2000
canlılık özelliklerine sahip olmalıdır."
03:22
-- so, the ones I just discussed --
85
187000
2000
-- yani, biraz önce sözünü ettiğim şeyler --
03:24
"to which other attributes will be slowly added
86
189000
2000
"Diğer özellikler yavaş bir gelişim seyri içinde
03:26
in the course of development by the
87
191000
2000
çevrenin evrimsel eylemleri
03:28
evolutionary actions of the environment."
88
193000
2000
sonucunda bu özelliklere eklenebilir."
03:30
So we start simple, we make some structures
89
195000
2000
Bu yüzden basitten başlayıp, bazı canlı
03:32
that may have some of these characteristics
90
197000
2000
özelliklerine sahip yapılar oluşturuyor,
03:34
of life, and then we try to develop that
91
199000
2000
sonra bunu geliştirerek daha canlı benzeri
03:36
to become more lifelike.
92
201000
2000
hale getirmeye uğraşıyoruz.
03:38
This is how we can start to make a protocell.
93
203000
2000
Ön-hücre yapmaya işte böyle başladık.
03:40
We use this idea called self-assembly.
94
205000
2000
Kendiliğinden-birleşme dediğimiz fikri kullanıyoruz.
03:42
What that means is, I can mix some
95
207000
2000
Bunun anlamı şu: Laboratuvar test tüpünde
03:44
chemicals together in a test tube in my lab,
96
209000
2000
bazı kimyasalları karıştırıyorum, sonra bu
03:46
and these chemicals will start to self-associate
97
211000
2000
kimyasallar kendiliğinden birleşerek
03:48
to form larger and larger structures.
98
213000
2000
daha büyük yapılar oluşturuyorlar.
03:50
So say on the order of tens of thousands,
99
215000
2000
Yani on binlerce, yüz binlerce molekül
03:52
hundreds of thousands of molecules will
100
217000
2000
daha önce var olmayan bir yapı
03:54
come together to form a large structure
101
219000
2000
oluşturmak üzere
03:56
that didn't exist before.
102
221000
2000
bir araya geliyorlar.
03:58
And in this particular example,
103
223000
2000
Bu örnekte olduğu gibi.
04:00
what I took is some membrane molecules,
104
225000
2000
Bazı zar moleküllerini aldım,
04:02
mixed those together in the right environment,
105
227000
2000
doğru bir ortamda karıştırdım,
04:04
and within seconds it forms these rather
106
229000
2000
bir kaç saniye içinde buradaki
04:06
complex and beautiful structures here.
107
231000
2000
karmaşık ve güzel yapılar oluştu.
04:08
These membranes are also quite similar,
108
233000
2000
Ayrıca bu zarlar morfolojik ve işlevsel olarak
04:10
morphologically and functionally,
109
235000
2000
sizin bedeninizdeki zarlara
04:12
to the membranes in your body,
110
237000
2000
oldukça benziyorlar.
04:14
and we can use these, as they say,
111
239000
2000
Bunları, söz gelişi, ön-hücremizin
04:16
to form the body of our protocell.
112
241000
2000
bedenini oluşturmak için kullanabiliriz.
04:18
Likewise,
113
243000
1000
Aynı şekilde,
04:19
we can work with oil and water systems.
114
244000
2000
yağ ve su sistemleriyle de çalışabiliriz.
04:21
As you know, when you put oil and water together,
115
246000
2000
Bildiğiniz gibi yağ ve suyu bir araya koyduğunuzda karışmazlar,
04:23
they don't mix, but through self-assembly
116
248000
2000
ancak kendiliğinden-birleşme yoluyla
04:25
we can get a nice oil droplet to form,
117
250000
2000
güzel bir yağ damlacığı oluşturabiliriz,
04:27
and we can actually use this as a body for
118
252000
2000
ve biz aslında bunu yapay organizma
04:29
our artificial organism or for our protocell,
119
254000
2000
ya da ön-hücremiz için beden olarak kullanabiliriz,
04:31
as you will see later.
120
256000
2000
bunu daha sonra göreceğiz.
04:33
So that's just forming some body stuff, right?
121
258000
2000
Yani böylece kimi beden yapıları oluşuyor, öyle mi?
04:35
Some architectures.
122
260000
2000
Bir takım mimariler.
04:37
What about the other aspects of living systems?
123
262000
2000
Peki canlı sistemlerin diğer özelliklerinden ne haber?
04:39
So we came up with this protocell model here
124
264000
2000
Böylece bu ön-hücre modeli ortaya çıktı
04:41
that I'm showing.
125
266000
2000
şu gösterdiğim.
04:43
We started with a natural occurring clay
126
268000
2000
Doğal olarak oluşabilen bir kil ile başladık.
04:45
called montmorillonite.
127
270000
2000
Bu kilin adı montmorillonit.
04:47
This is natural from the environment, this clay.
128
272000
2000
Bu kil çevreden alınmıştır, doğaldır.
04:49
It forms a surface that is, say, chemically active.
129
274000
2000
Kimyasal olarak aktif bir yüzeyi vardır.
04:51
It could run a metabolism on it.
130
276000
2000
Üzerinde bir metabolizmayı çalıştırabilir.
04:53
Certain kind of molecules like to associate
131
278000
2000
Bazı moleküller kille etkileşmekten hoşlanır.
04:55
with the clay. For example, in this case, RNA, shown in red
132
280000
2000
Örneğin, burada kırmızıyla gösterilen RNA gibi
04:57
-- this is a relative of DNA,
133
282000
2000
--DNA'nın bir akrabası--
04:59
it's an informational molecule --
134
284000
2000
--bilgi taşıyan bir molekül--
05:01
it can come along and it starts to associate
135
286000
2000
Buraya gelip
05:03
with the surface of this clay.
136
288000
2000
bu kilin yüzeyiyle etkileşiyor.
05:05
This structure, then, can organize the
137
290000
2000
Daha sonra bu yapı kendi etrafında
05:07
formation of a membrane boundary around
138
292000
2000
zardan bir sınır oluşumunu organize ediyor,
05:09
itself, so it can make a body of
139
294000
2000
böylece etrafında sıvı moleküllerden
05:11
liquid molecules around itself, and that's
140
296000
2000
bir beden yapıyor. Bu durum,
05:13
shown in green here on this micrograph.
141
298000
2000
mikrografta yeşille gösterilmiştir.
05:15
So just through self-assembly, mixing things
142
300000
2000
Yani sadece kendiliğinden-birleşme yoluyla,
05:17
together in the lab, we can come up with, say,
143
302000
3000
laboratuvarda bir şeyleri karıştırarak, zardan bir beden
05:20
a metabolic surface with some
144
305000
2000
yapıyoruz ve bu bedenin iç kısmında
05:22
informational molecules attached
145
307000
2000
metabolik bir yüzey var. Bu yüzeye
05:24
inside of this membrane body, right?
146
309000
2000
kalıtsal moleküller tutunuyor, öyle mi?
05:26
So we're on a road towards living systems.
147
311000
4000
Yani canlı sistemlere doğru giden yoldayız.
05:30
But if you saw this protocell, you would not
148
315000
2000
Ama bu ön-hücreyi görseniz, onun gerçekten
05:32
confuse this with something that was actually alive.
149
317000
2000
canlı bir şey olduğunu zannetmezdiniz.
05:34
It's actually quite lifeless. Once it forms,
150
319000
2000
Oldukça cansız bir şeydir bu. Bir kez oluşunca,
05:36
it doesn't really do anything.
151
321000
2000
hiç bir şey yapmadan durur.
05:38
So, something is missing.
152
323000
2000
Demek ki bir şey eksik.
05:40
Some things are missing.
153
325000
2000
Bir şeyler eksik.
05:42
So some things that are missing is,
154
327000
2000
Eksik olan şey, mesela, sistemin içinde
05:44
for example, if you had a flow of energy
155
329000
2000
bir enerji akışı olabilir.
05:46
through a system, what we'd want
156
331000
2000
Kendini idame ettirmek için
05:48
is a protocell that can harvest
157
333000
2000
ortamdaki enerjiyi toplayan
05:50
some of that energy in order to maintain itself,
158
335000
2000
bir ön-hücre isteriz...
05:52
much like living systems do.
159
337000
2000
Tıpkı canlı sistemlerin yaptığı gibi.
05:54
So we came up with a different protocell
160
339000
2000
Bu yüzden farklı bir ön-hücre modeli ortaya çıkardık.
05:56
model, and this is actually simpler than the previous one.
161
341000
2000
Hatta bu bir öncekinden daha basitti.
05:58
In this protocell model, it's just an oil droplet,
162
343000
2000
Bu ön-hücre modeli aslında bir yağ damlası,
06:00
but a chemical metabolism inside
163
345000
2000
ama içinde kimyasal bir metabolizma var.
06:02
that allows this protocell to use energy
164
347000
2000
Bu metabolizma ön-hücrenin bir şeyler yapmak için
06:04
to do something, to actually become dynamic,
165
349000
3000
enerji kullanmasını sağlıyor. Onu dinamik hale getiriyor.
06:07
as we'll see here.
166
352000
2000
Birazdan göreceğiz.
06:09
You add the droplet to the system.
167
354000
2000
Sisteme damlacığı ekliyorsunuz.
06:11
It's a pool of water, and the protocell
168
356000
2000
Bu bir su havuzu. Ön-hücre
06:13
starts moving itself around in the system.
169
358000
2000
sistemin içinde gezmeye başlıyor.
06:15
Okay? Oil droplet forms
170
360000
2000
Yağ damlası
06:17
through self-assembly, has a chemical
171
362000
2000
kendiliğinden-birleşme yoluyla oluşuyor.
06:19
metabolism inside so it can use energy,
172
364000
2000
İçindeki kimyasal metabolizma sayesinde
06:21
and it uses that energy to move itself
173
366000
2000
enerji kullanabiliyor. Bu enerjiyi ortamda
06:23
around in its environment.
174
368000
2000
hareket etmek için kullanıyor.
06:25
As we heard earlier, movement is very
175
370000
2000
Daha önce söylediğimiz gibi, hareket
06:27
important in these kinds of living systems.
176
372000
2000
bu türden canlı sistemler için çok önemli.
06:29
It is moving around, exploring its environment,
177
374000
2000
Ortamda dolaşıyor. Çevresini keşfediyor
06:31
and remodeling its environment, as you see,
178
376000
2000
ve gördüğünüz gibi kimyasal dalgalar oluşturarak
06:33
by these chemical waves that are forming by the protocell.
179
378000
2000
çevresini yeniden modelliyor.
06:35
So it's acting, in a sense, like a living system
180
380000
2000
Yani bir anlamda, kendini korumaya çalışan
06:37
trying to preserve itself.
181
382000
3000
canlı sistemler gibi davranıyor.
06:40
We take this same moving protocell here,
182
385000
3000
Burada hareket eden ön-hücreyi aldık
06:43
and we put it in another experiment,
183
388000
2000
başka bir deney ortamına koyduk.
06:45
get it moving. Then I'm going
184
390000
2000
Harekete başlıyor. Sonra ortama
06:47
to add some food to the system,
185
392000
2000
biraz besin ekliyorum.
06:49
and you'll see that in blue here, right?
186
394000
3000
Mavi renkli olan besini temsil ediyor.
06:52
So I add some food source to the system.
187
397000
2000
Yani sisteme biraz besin kaynağı ekledim.
06:54
The protocell moves. It encounters the food.
188
399000
2000
Ön-hücre hareket ediyor. Besinle karşılaşıyor.
06:56
It reconfigures itself and actually then
189
401000
2000
Kendini yeniden düzenliyor ve bu sayede
06:58
is able to climb to the highest concentration
190
403000
2000
besin konsantrasyonunun en yüksek olduğu konumu
07:00
of food in that system and stop there.
191
405000
2000
bulup o noktada duruyor.
07:02
Alright? So not only do we have this system
192
407000
2000
Bu sistemin sadece bir bedeni yok,
07:04
that has a body, it has a metabolism,
193
409000
2000
aynı zamanda metabolizması da var.
07:06
it can use energy, it moves around.
194
411000
3000
Enerjiyi kullanabiliyor. Hareket ediyor.
07:09
It can sense its local environment
195
414000
2000
Ortamı hissedebiliyor.
07:11
and actually find resources
196
416000
2000
Çevredeki kaynakları bulabiliyor.
07:13
in the environment to sustain itself.
197
418000
2000
Böylece kendini idame ettirebiliyor.
07:15
Now, this doesn't have a brain, it doesn't have
198
420000
2000
Bunun bir beyni yok. Sinir sistemi yok.
07:17
a neural system. This is just a sack of
199
422000
2000
Sadece karmaşık ve ilginç canlı benzeri
07:19
chemicals that is able to have this interesting
200
424000
2000
davranışlar gösteren bir
07:21
and complex lifelike behavior.
201
426000
2000
kimyasal madde torbası bu.
07:23
If we count the number of chemicals
202
428000
2000
Kaptaki su dahil, sistemdeki kimyasalları
07:25
in that system, actually, including the water
203
430000
2000
sayarsak, bütün bu davranışları gösteren
07:27
that's in the dish, we have five chemicals
204
432000
2000
kimyasal maddelerin sayısı
07:29
that can do this.
205
434000
2000
sadece beştir.
07:31
So then we put these protocells together in a
206
436000
2000
Sonrasında bu ön-hücreleri tek bir deney ortamına koyup
07:33
single experiment to see what they would do,
207
438000
2000
birlikte nasıl davranacaklarını görmek istedik.
07:35
and depending on the conditions, we have
208
440000
2000
Koşullara bağlı olarak, sol tarafta,
07:37
some protocells on the left that are
209
442000
2000
etrafta dolaşan ve ortamdaki diğer yapılara
07:39
moving around and it likes to touch the other
210
444000
2000
dokunmaktan hoşlanan
07:41
structures in its environment.
211
446000
2000
bazı ön-hücreler elde ettik.
07:43
On the other hand we have two moving
212
448000
2000
Öbür tarafta, hareket eden iki ön-hücremiz oldu.
07:45
protocells that like to circle each other,
213
450000
2000
Bunlar birbirinin etrafında daire çizmekten hoşlanıyordu.
07:47
and they form a kind of a dance, a complex dance with each other.
214
452000
2000
Birlikte bir çeşit dans oluşturdular. Karmaşık bir dans.
07:49
Right? So not only do individual protocells
215
454000
2000
Ön-hücreler bireysel davranışlar sergilemekle kalmadı.
07:51
have behavior, what we've interpreted as
216
456000
2000
--Yani biz sistemi öyle yorumlamıştık--
07:53
behavior in this system, but we also have
217
458000
2000
Aynı zamanda canlı organizmaları gibi
07:55
basically population-level behavior
218
460000
3000
populasyon-düzeyinde
07:58
similar to what organisms have.
219
463000
3000
davranışlar da sergilediler.
08:01
So now that you're all experts on protocells,
220
466000
3000
Eh, şimdi hepiniz ön-hücre uzmanı oldunuz.
08:04
we're going to play a game with these protocells.
221
469000
2000
Şimdi bu ön-hücrelerle bir oyun oynayacağız.
08:06
We're going to make two different kinds.
222
471000
2000
İki farklı tip ön-hücre yapacağız.
08:08
Protocell A has a certain kind of chemistry
223
473000
3000
Ön-hücre A'nın belli bir kimyasal yapısı var.
08:11
inside that, when activated, the protocell
224
476000
2000
Aktif hale geçtiğinde bu ön-hücre
08:13
starts to vibrate around, just dancing.
225
478000
2000
titreşmeye başlıyor. Sadece dans ediyor.
08:15
So remember, these are primitive things,
226
480000
2000
Hatırlarsanız, bunlar ilkel nesnelerdi.
08:17
so dancing protocells, that's very
227
482000
2000
Dans eden ön-hücleler...
08:19
interesting to us. (Laughter)
228
484000
2000
Bunları çok ilginç buluyoruz.
08:21
The second protocell has a different
229
486000
2000
İkinci ön-hücrenin farklı bir kimyasal
08:23
chemistry inside, and when activated,
230
488000
2000
yapısı var ve etkinleştikleri zaman
08:25
the protocells all come together and they fuse
231
490000
2000
bir araya gelerek kaynaşıyorlar.
08:27
into one big one. Right?
232
492000
2000
Tek bir büyük hücre oluşturuyorlar.
08:29
And we just put these two together
233
494000
2000
Bu ikisini bir araya getiriyoruz.
08:31
in the same system.
234
496000
2000
Aynı sistemin içinde...
08:33
So there's population A,
235
498000
2000
Yani populasyon A,
08:35
there's population B, and then
236
500000
2000
ve populasyon B var. Sonra
08:37
we activate the system,
237
502000
2000
sistemi aktif hale getiriyoruz.
08:39
and protocell Bs, they're the blue ones,
238
504000
2000
Mavi renkli ön-hücre B'ler
08:41
they all come together. They fuse together
239
506000
2000
bir araya gelip kaynaşıyorlar.
08:43
to form one big blob, and the other protocell
240
508000
2000
Tek bir damla oluşturuyorlar. Ötekiler
08:45
just dances around. And this just happens
241
510000
2000
sadece dans ediyorlar. Ta ki
08:47
until all of the energy in the system is
242
512000
2000
ortamdaki bütün enerji
08:49
basically used up, and then, game over.
243
514000
3000
tükenene kadar. Ve oyun sona eriyor.
08:52
So then I repeated this experiment
244
517000
2000
Sonra bu deneyi tekrarladım.
08:54
a bunch of times, and one time
245
519000
2000
Bir kaç kere... Bir seferinde
08:56
something very interesting happened.
246
521000
2000
çok ilginç bir şey oldu.
08:58
So, I added these protocells together
247
523000
2000
Bu ön-hücreleri bir araya getirmiştim.
09:00
to the system, and protocell A and protocell B
248
525000
2000
sistemdeki ön-hücre A'lar ve B'ler kaynaşıp
09:02
fused together to form a hybrid protocell AB.
249
527000
2000
melez bir ön-hücre AB oluşturdular.
09:04
That didn't happen before. There it goes.
250
529000
2000
Bu daha önce hiç olmamıştı. İşte böyle.
09:06
There's a protocell AB now in this system.
251
531000
3000
Şimdi sistemde ön-hücre AB var.
09:09
Protocell AB likes to dance around for a bit,
252
534000
3000
Ön-hücre AB ilkin şöyle bir dans ediyor.
09:12
while protocell B does the fusing, okay?
253
537000
3000
Bu arada ön-hücre B birleşme işini yapıyor.
09:15
But then something even more interesting happens.
254
540000
3000
Sonra daha da ilginç bir şey oluyor.
09:18
Watch when these two large protocells,
255
543000
2000
Şu iki büyük ön-hücreyi izleyin.
09:20
the hybrid ones, fuse together.
256
545000
2000
Hibrit olanları... Bir araya geliyorlar.
09:22
Now we have a dancing protocell
257
547000
3000
Şimdi dans eden bir ön-hücremiz var.
09:25
and a self-replication event. Right. (Laughter)
258
550000
4000
Ve bir de kendini-kopyalama olayımız.
09:29
Just with blobs of chemicals, again.
259
554000
2000
Sadece kimyasal madde damlaları, hepsi bu.
09:31
So the way this works is, you have
260
556000
2000
Olup biten şu:
09:33
a simple system of five chemicals here,
261
558000
2000
Beş kimyasaldan oluşan basit,
09:35
a simple system here. When they hybridize,
262
560000
2000
çok basit bir sisteminiz var.
09:37
you then form something that's different than
263
562000
2000
Melezleşiyorlar ve eskisinden farklı,
09:39
before, it's more complex than before,
264
564000
2000
daha karmaşık bir şey oluşuyor.
09:41
and you get the emergence of another kind of
265
566000
2000
Böylece canlı-benzeri davranış kalıplarından
09:43
lifelike behavior which
266
568000
2000
biri daha ortaya çıkıyor:
09:45
in this case is replication.
267
570000
2000
Çoğalma davranışı...
09:47
So since we can make some interesting
268
572000
2000
Hoşumuza giden bazı ilginç ön-hücreler yapabiliyoruz yani.
09:49
protocells that we like, interesting colors and
269
574000
2000
İlginç renkleri olan, ilginç davranışlar sergileyen...
09:51
interesting behaviors, and they're very easy
270
576000
2000
Ayrıca bunları yapmak da çok kolay.
09:53
to make, and they have interesting lifelike
271
578000
2000
Hem bunlar canlı-benzeri özelliklere sahipler.
09:55
properties, perhaps these protocells have
272
580000
3000
Belki de bu ön-hücreler bize Dünya'daki yaşamın
09:58
something to tell us about the origin of life
273
583000
2000
kökeni hakkında bir şeyler söylüyorlardır.
10:00
on the Earth. Perhaps these represent an
274
585000
2000
Belki de bunlar yaşamın ilk adımlarından birini
10:02
easily accessible step, one of the first steps
275
587000
2000
temsil ediyorlardır. İlkel Dünya'da yaşamın başlaması
10:04
by which life got started on the early Earth.
276
589000
3000
yolunda atılan pek çok ilk adımdan birini...
10:07
Certainly, there were molecules present on
277
592000
2000
Tabi ki ilkel Dünya'da moleküller vardı.
10:09
the early Earth, but they wouldn't have been
278
594000
2000
Ancak, bunlar size gösterdiğim deneylerde
10:11
these pure compounds that we worked with
279
596000
2000
kullanılan bileşikler gibi
10:13
in the lab and I showed in these experiments.
280
598000
2000
saf maddeler değillerdi.
10:15
Rather, they'd be a real complex mixture of
281
600000
2000
Gerçekte ilkel Dünya'dakiler her çeşit maddeden
10:17
all kinds of stuff, because
282
602000
2000
oluşan bir tür çorbaydı, çünkü
10:19
uncontrolled chemical reactions produce
283
604000
2000
kontrolsüz kimyasal reaksiyonlar sonucu
10:21
a diverse mixture of organic compounds.
284
606000
2000
her çeşit organik bileşikten oluşan bir karışımdır.
10:23
Think of it like a primordial ooze, okay?
285
608000
3000
Bunu bir çeşit ilkel şurup olarak düşünün, olur mu?
10:26
And it's a pool that's too difficult to fully
286
611000
2000
Modern yöntemlerle bile, bu havuzu
10:28
characterize, even by modern methods, and
287
613000
2000
tam olarak karakterize etmek çok zor.
10:30
the product looks brown, like this tar here
288
615000
2000
Soldaki ürün kahverengi görünüyor. Katran gibi...
10:32
on the left. A pure compound
289
617000
2000
Sağ tarafta, karşılaştırmak amacıyla
10:34
is shown on the right, for contrast.
290
619000
2000
saf bir bileşik gösterilmiştir.
10:36
So this is similar to what happens when you
291
621000
2000
Bu, mutfağınızdaki saf şeker kristallerini
10:38
take pure sugar crystals in your kitchen,
292
623000
2000
bir tavaya koyup enerji verdiğinizde
10:40
you put them in a pan, and you apply energy.
293
625000
2000
olan şeye benziyor.
10:42
You turn up the heat, you start making
294
627000
2000
Isıyı açtığınız zaman şekerdeki kimyasal
10:44
or breaking chemical bonds in the sugar,
295
629000
2000
bağları oluşturur ya da kırarsınız, böylece
10:46
forming a brownish caramel, right?
296
631000
2000
kahverengi bir karamel meydana gelir.
10:48
If you let that go unregulated, you'll
297
633000
2000
Bu kontrolsüz gidişe izin verirseniz,
10:50
continue to make and break chemical bonds,
298
635000
2000
kimyasal bağlar oluşmaya
10:52
forming an even more diverse mixture of
299
637000
2000
ve kırılmaya devam eder.
10:54
molecules that then forms this kind of black
300
639000
2000
Karışımdaki kimyasal çeşitlilik artar,
10:56
tarry stuff in your pan, right, that's
301
641000
2000
giderek yıkaması çok zor olan
10:58
difficult to wash out. So that's what
302
643000
2000
siyah katrana dönüşür. İşte hayatın
11:00
the origin of life would have looked like.
303
645000
2000
kökeni buna benzer bir şeydir.
11:02
You needed to get life out of this junk that
304
647000
2000
İlkel Dünya'da var olan bu hurdadan
11:04
is present on the early Earth,
305
649000
2000
4,5 milyar yıl önce
11:06
four, 4.5 billion years ago.
306
651000
2000
hayatın çıkması gerekmiştir.
11:08
So the challenge then is,
307
653000
2000
Esas zorluk, laboratuvardaki
11:10
throw away all your pure chemicals in the lab,
308
655000
2000
saf kimyasalları bir kenara atıp, buna benzer
11:12
and try to make some protocells with lifelike
309
657000
2000
ilkel bir şuruptan canlı benzeri özelliklere sahip
11:14
properties from this kind of primordial ooze.
310
659000
3000
ön-hücreler yapmaya çalışmaktadır.
11:17
So we're able to then see the self-assembly
311
662000
2000
Artık, daha önce gördüğümüz bu yağ damlası
11:19
of these oil droplet bodies again
312
664000
2000
bedenlerin kendiliğinden-birleşme yoluyla
11:21
that we've seen previously,
313
666000
2000
oluşmalarını görebiliyoruz.
11:23
and the black spots inside of there
314
668000
2000
İçlerindeki şu siyah noktalar, sözünü ettiğimiz
11:25
represent this kind of black tar -- this diverse,
315
670000
2000
türden siyah katranı temsil ediyorlar --şu çorba gibi olan,
11:27
very complex, organic black tar.
316
672000
2000
çok karmaşık, organik siyah katran.
11:29
And we put them into one of these
317
674000
2000
Ve bunu deney ortamlarından birine koyuyoruz,
11:31
experiments, as you've seen earlier, and then
318
676000
2000
daha önce yaptığımız gibi, ve ortaya çıkan
11:33
we watch lively movement that comes out.
319
678000
2000
canlı-benzeri hareketi gözlüyoruz.
11:35
They look really good, very nice movement,
320
680000
2000
Gerçekten iyi görünüyorlar. Hareketleri güzel.
11:37
and also they appear to have some kind of
321
682000
2000
Birbirlerinin etrafında dönüp birbirlerini
11:39
behavior where they kind of circle
322
684000
2000
kovalamak şeklinde bir davranışları var.
11:41
around each other and follow each other,
323
686000
3000
Daha önce gördüklerimize benziyor.
11:44
similar to what we've seen before -- but again,
324
689000
2000
--Ancak bu sefer
11:46
working with just primordial conditions,
325
691000
2000
ilkel şartlarda çalışıyoruz,
11:48
no pure chemicals.
326
693000
2000
saf kimyasallar kullanmıyoruz.
11:50
These are also, these tar-fueled protocells,
327
695000
2000
Ayrıca bunlar, bu katran-yakıtlı ön-hücreler,
11:52
are also able to locate resources
328
697000
2000
ortamdaki kaynakların yerini de
11:54
in their environment.
329
699000
1000
belirleyebiliyorlar.
11:55
I'm going to add some resource from the left,
330
700000
2000
Soldan biraz daha kaynak ekliyorum. İşte.
11:57
here, that defuses into the system,
331
702000
2000
Sisteme karışıyor.
11:59
and you can see, they really like that.
332
704000
2000
Görüyorsunuz, çok hoşlarına gitti.
12:01
They become very energetic, and able
333
706000
2000
Çok enerjik hale geldiler.
12:03
to find the resource in the environment,
334
708000
2000
Ortamdaki kaynakları bulabiliyorlar.
12:05
similar to what we saw before.
335
710000
2000
Daha önce gördüklerimize benziyor.
12:07
But again, these are done in these primordial
336
712000
2000
Yine söylüyorum, bu deneyde ilkel şartlar taklit edildi.
12:09
conditions, really messy conditions,
337
714000
2000
Koşullar çok pisti.
12:11
not sort of sterile laboratory conditions.
338
716000
2000
Steril laboratuvar şartları kullanılmadı.
12:13
These are very dirty little protocells,
339
718000
2000
Aslına bakarsanız, bunlar
12:15
as a matter of fact. (Laughter)
340
720000
2000
çok pis küçük ön-hücrelerdir.
12:17
But they have lifelike properties, is the point.
341
722000
3000
Ama canlı-benzeri özelliklere sahipler, asıl konu bu zaten.
12:20
So, doing these artificial life experiments
342
725000
3000
Bu yapay yaşam deneyleri cansız sistemlerden
12:23
helps us define a potential path between
343
728000
3000
canlı sistemlere doğru olası bir geçiş yolunu
12:26
non-living and living systems.
344
731000
3000
tanımlamamızda bize yardımcı olmaktadır.
12:29
And not only that, but it helps us
345
734000
2000
Sadece bu da değil. Bu deneyler
12:31
broaden our view of what life is
346
736000
2000
yaşamın ne olduğu ve başka yerlerde
12:33
and what possible life there could be
347
738000
2000
ne tür bir yaşamın var olabileceği konusunda da
12:35
out there -- life that could be very different
348
740000
2000
yardımcı oluyorlar. Başka yerlerdeki yaşam
12:37
from life that we find here on Earth.
349
742000
3000
dünyadakinden çok farklı olabilir.
12:40
And that leads me to the next
350
745000
2000
Böylece yeni bir terime varıyorum:
12:42
term, which is "weird life."
351
747000
2000
"Tuhaf Yaşam."
12:44
This is a term by Steve Benner.
352
749000
3000
Bu terim Steve Benner'e aittir.
12:47
This is used in reference to a report
353
752000
2000
Bu terim Amerika'daki Ulusal Araştırma
12:49
in 2007 by the National Research Council
354
754000
2000
Konseyi'nin bir raporunda 2007'de kullanıldı.
12:51
in the United States, wherein
355
756000
2000
Bu rapor, evrende başka yerlerde
12:53
they tried to understand how we can
356
758000
2000
yaşamı nasıl arayacağımızla ilgiliydi.
12:55
look for life elsewhere in the universe, okay,
357
760000
2000
Dünya'dakinden çok farklı bir yaşamı...
12:57
especially if that life is very different from life
358
762000
2000
Başka bir gezegene gidersek
12:59
on Earth. If we went to another planet and
359
764000
3000
ve orada yaşamın
13:02
we thought there might be life there,
360
767000
2000
olabileceğini düşünüyorsak
13:04
how could we even recognize it as life?
361
769000
2000
bu yaşamı nasıl tanıyacağız?
13:06
Well, they came up with three very general
362
771000
2000
Sonuç olarak üç çok genel kriter koydular ortaya.
13:08
criteria. First is -- and they're listed here.
363
773000
2000
Birincisi --burada listesi var.
13:10
The first is, the system has to be in
364
775000
2000
Birincisi, sistemin bir çeşit
13:12
non-equilibrium. That means the system
365
777000
2000
dengesizlik içinde olmalı. Yani sistem
13:14
cannot be dead, in a matter of fact.
366
779000
1000
ölü olamaz, demek isteniyor.
13:15
Basically what that means is, you have
367
780000
2000
Temel olarak bunun anlamı, sisteme
13:17
an input of energy into the system that life
368
782000
2000
bir enerji girişi olmalı ve yaşam
13:19
can use and exploit to maintain itself.
369
784000
3000
bunu kendi varlığını sürdürmek için kullanmalı.
13:22
This is similar to having the Sun shining
370
787000
2000
Bu, Dünya'da Güneş'in parlaması
13:24
on the Earth, driving photosynthesis,
371
789000
2000
ve fotosentezi mümkün kılarak
13:26
driving the ecosystem.
372
791000
2000
ekosistemi devam ettirmesi gibi.
13:28
Without the Sun, there's likely to be
373
793000
2000
Güneş olmadan bu gezegende
13:30
no life on this planet.
374
795000
2000
hayat olmazdı büyük ihtimalle.
13:32
Secondly, life needs to be in liquid form,
375
797000
2000
İkinci olarak, hayat sıvı formunda olmalıdır.
13:34
so that means even if we had some
376
799000
2000
Bunun anlamı şu. Çok ilginç bir takım
13:36
interesting structures, interesting molecules
377
801000
2000
yapılar ve moleküller bulsak bile
13:38
together but they were frozen solid,
378
803000
2000
eğer bunlar donmuş ve katı haldeyse
13:40
then this is not a good place for life.
379
805000
2000
orası hayat için iyi bir yer değildir.
13:42
And thirdly, we need to be able to make
380
807000
2000
Üçüncü olarak, kimyasal bağları
13:44
and break chemical bonds. And again
381
809000
2000
oluşturup kırabilmeliyiz.
13:46
this is important because life transforms
382
811000
2000
Bunun önemi şurda ki
13:48
resources from the environment into
383
813000
2000
hayat, çevresel kaynakları yapı
13:50
building blocks so it can maintain itself.
384
815000
2000
elemanlarına dönüştürerek kendini idame ettirir.
13:52
Now today, I told you about very strange
385
817000
2000
Bugün, size her türden tuhaf ön-hücre
13:54
and weird protocells -- some that contain clay,
386
819000
2000
hakkında bilgi verdim --kil içerenler,
13:56
some that have primordial ooze in them,
387
821000
3000
içinde ilkel şurup bulunanlar,
13:59
some that have basically oil
388
824000
2000
içinde su yerine
14:01
instead of water inside of them.
389
826000
2000
sadece yağ bulunanlar.
14:03
Most of these don't contain DNA,
390
828000
2000
Bunların çoğunun DNA'sı yoktu
14:05
but yet they have lifelike properties.
391
830000
2000
ama yine de canlı-benzeri özelliklere sahiptiler.
14:07
But these protocells satisfy
392
832000
3000
Ama bu ön-hücreler canlı sistemlerin
14:10
these general requirements of living systems.
393
835000
3000
genel şartlarını yerine getiriyorlar.
14:13
So by making these chemical, artificial
394
838000
2000
Bu kimyasalları yaparak, yapay yaşam
14:15
life experiments, we hope not only
395
840000
2000
deneyleri sayesinde, sadece
14:17
to understand something fundamental
396
842000
2000
bu gezegendeki yaşamın kökenleri ve
14:19
about the origin of life and the existence
397
844000
2000
varlığıyla ilgili temel gerçekler
14:21
of life on this planet, but also
398
846000
2000
hakkında bir şeyler öğrenmeyi ummakla kalmıyor,
14:23
what possible life there could be
399
848000
2000
ayrıca evrenin başka yerlerindeki yaşam
14:25
out there in the universe. Thank you.
400
850000
3000
olasılıkları konusunda da bir şeyler öğreniyoruz. Teşekkür ederim.
14:28
(Applause)
401
853000
4000
(Alkışlar)
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