TEDSalon London Spring 2011
Martin Hanczyc: The line between life and not-life
Martin Hanczyc: Ranh giới giữa sự sống và phi sự sống
Filmed:
Readability: 4.3
819,541 views
Trong phòng thí nghiệm của mình, Martin Hanczyc chế tạo ra "tế bào nguyên mẫu", một mẫu hóa chất thí nghiệm hoạt động như tế bào sống. Công trình của ông cho thấy sự sống có thể đã bắt đầu trên Trái Đất như thế nào... và có thế ở những nơi khác nữa.
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
Trong lịch sử luôn luôn có
00:17
been a huge divide between what people
1
2000
3000
sự phân biệt rạch ròi giữa những gì con người
00:20
consider to be non-living systems on one
2
5000
3000
cho rằng, một bên là những cơ thể không sống
00:23
side, and living systems on the other side.
3
8000
2000
và bên kia là những cơ thể sống.
00:25
So we go from, say, this beautiful and
4
10000
2000
Thế nên ta đi từ, ví dụ như, khối tinh thể phức tạp
00:27
complex crystal as non-life, and this rather
5
12000
3000
và tuyệt đẹp này như một vật thể không sống, và
00:30
beautiful and complex cat on the other side.
6
15000
3000
mặt khác, chú mèo phức tạp và xinh đẹp này là vật thể sống.
00:33
Over the last hundred and fifty years or so,
7
18000
3000
Trong khoảng một trăm năm mươi năm qua,
00:36
science has kind of blurred this distinction
8
21000
2000
khoa học đã gần như xóa mờ sự khác biệt này
00:38
between non-living and living systems, and
9
23000
2000
giữa những cơ thể sống và không sống, và
00:40
now we consider that there may be a kind
10
25000
2000
giờ chúng ta xét thấy rằng có thể có một
00:42
of continuum that exists between the two.
11
27000
3000
sự chuyển giao tồn tại giữa hai thứ.
00:45
We'll just take one example here:
12
30000
2000
Thử lấy một ví dụ ở đây:
00:47
a virus is a natural system, right?
13
32000
2000
một con vi-rút là một sinh vật tự nhiên đúng không nào?
00:49
But it's very simple. It's very simplistic.
14
34000
2000
Nhưng nó rất đơn giản, rất thô sơ.
00:51
It doesn't really satisfy all the requirements,
15
36000
2000
Nó không thực sự thỏa mãn tất cả điều kiện,
00:53
it doesn't have all the characteristics
16
38000
2000
nó không có những tính chất
00:55
of living systems and is in fact a parasite
17
40000
2000
của cơ thể sống và thực tế nó là một vật kí sinh
00:57
on other living systems in order to, say,
18
42000
3000
trên những cơ thể sống khác để, ví dụ như,
01:00
reproduce and evolve.
19
45000
2000
sinh sản và tiến hóa.
01:02
But what we're going to be talking about here
20
47000
2000
Nhưng những gì chúng ta chuẩn bị nói tới ở đây
01:04
tonight are experiments done on this sort of
21
49000
2000
tối nay là những thí nghiệm được làm trên
01:06
non-living end of this spectrum -- so actually
22
51000
2000
thái cực của phi sự sống -- thực tế là
01:08
doing chemical experiments in the laboratory,
23
53000
3000
làm thí nghiêm hóa học trong phòng thí nghiệm,
01:11
mixing together nonliving ingredients
24
56000
2000
trộn những chất không-sống với nhau
01:13
to make new structures, and that these
25
58000
2000
để tao ra một cấu thể mới, và
01:15
new structures might have some of the
26
60000
2000
những cấu thể này có thể có
01:17
characteristics of living systems.
27
62000
2000
những đặc điểm của cơ thể sống.
01:19
Really what I'm talking about here is
28
64000
2000
Thật sự những gì tôi nói tới ở đây là
01:21
trying to create a kind of artificial life.
29
66000
2000
tạo ra một sự sống nhân tạo.
01:23
So what are these characteristics that I'm
30
68000
2000
Và tôi đang nói đến những
01:25
talking about? These are them.
31
70000
2000
đặc điểm gì? Chính là đây.
01:27
We consider first that life has a body.
32
72000
2000
Trước hết chúng tôi xét thấy rằng sự sống cần phải có một cơ thể.
01:29
Now this is necessary to distinguish the self
33
74000
2000
Giờ ta cần phải phân biệt giữa cá thể
01:31
from the environment.
34
76000
2000
và môi trường.
01:33
Life also has a metabolism. Now this is a
35
78000
2000
Sự sống còn có cả sự trao đổi chất. Đây là một
01:35
process by which life can convert resources
36
80000
3000
quá trình mà vật thể sống có thể chuyển hóa vật chất
01:38
from the environment into building blocks
37
83000
2000
từ môi trường thành năng lượng sống
01:40
so it can maintain and build itself.
38
85000
3000
để có thể tự duy trì và phát triển.
01:43
Life also has a kind of inheritable information.
39
88000
2000
Sự sống còn phải có thông tin di truyền.
01:45
Now we, as humans, we store our information
40
90000
2000
Chúng ta, con người, lưu trữ thông tin này
01:47
as DNA in our genomes and we pass this
41
92000
3000
qua DNA ở trong gen, và ta truyền lại
01:50
information on to our offspring.
42
95000
2000
thông tin này cho con cháu.
01:52
If we couple the first two -- the body and the metabolism --
43
97000
2000
Nếu ta gộp hai tính chất đầu tiên lại -- cơ thể và sự trao đổi chất --
01:54
we can come up with a system that could
44
99000
2000
chúng ta có thể tạo ra một cơ thể
01:56
perhaps move and replicate, and if we
45
101000
2000
có khả năng di chuyển và tái tạo, còn nếu chúng ta
01:58
coupled these now to inheritable information,
46
103000
3000
gộp những tính chất này với thông tin di truyền,
02:01
we can come up with a system that would be
47
106000
2000
ta có thể tạo ra một cơ thể
02:03
more lifelike, and would perhaps evolve.
48
108000
2000
giống sự sống hơn, và có thể còn tiến hóa nữa.
02:05
And so these are the things we will try to do
49
110000
2000
Thế nên đây là những thứ chúng tôi đang cố gắng thực hiện
02:07
in the lab, make some experiments that have
50
112000
2000
trong phòng thí nghiệm: làm thí nghiệm để tạo ra
02:09
one or more of these characteristics of life.
51
114000
3000
một trong những đặc điểm của sự sống hoặc nhiều hơn thế.
02:12
So how do we do this? Well, we use
52
117000
2000
Vậy chúng tôi đã làm thế nào? Chúng tôi sử dụng
02:14
a model system that we term a protocell.
53
119000
2000
một cơ thể mẫu mà chúng tôi gọi là tế bào nguyên mẫu.
02:16
You might think of this as kind of like a
54
121000
2000
Bạn có thể xem cái này như là một
02:18
primitive cell. It is a simple chemical
55
123000
2000
tế bào nguyên thủy. Nó là một mẫu hóa học
02:20
model of a living cell, and if you consider
56
125000
3000
rất cơ bản của một tế bào sống, và ví dụ nếu bạn xem xét
02:23
for example a cell in your body may have
57
128000
2000
một tế bào trong cơ thể
02:25
on the order of millions of different types
58
130000
2000
mà cần hàng triệu loại
02:27
of molecules that need to come together,
59
132000
2000
phân tử khác nhau gộp lại,
02:29
play together in a complex network
60
134000
2000
tương tác với nhau trong một hệ thống vô cùng phức tạp
02:31
to produce something that we call alive.
61
136000
3000
để tạo ra cái mà ta gọi là sự sống.
02:34
In the laboratory what we want to do
62
139000
2000
Trong phòng thí nghiệm những gì chúng tôi muốn làm
02:36
is much the same, but with on the order of
63
141000
2000
cũng tương tự như thế, nhưng chỉ với
02:38
tens of different types of molecules --
64
143000
2000
hàng chục loại phân tử khác nhau --
02:40
so a drastic reduction in complexity, but still
65
145000
2000
giảm đáng kể về mặt phức tạp, nhưng vẫn
02:42
trying to produce something that looks lifelike.
66
147000
3000
cố gắng tạo ra một thứ giống như sự sống.
02:45
And so what we do is, we start simple
67
150000
2000
Và đó là những gì chúng tôi làm, chúng tôi bắt đầu đơn giản
02:47
and we work our way up to living systems.
68
152000
3000
và tiến tới những cơ thể sống.
02:50
Consider for a moment this quote by
69
155000
2000
Ta hãy xem lời dẫn trích này
02:52
Leduc, a hundred years ago, considering a
70
157000
2000
của Leduc, khoảng một trăm năm trước, khi ông xem xét một
02:54
kind of synthetic biology:
71
159000
2000
loại sinh học tổng hợp:
02:56
"The synthesis of life, should it ever occur,
72
161000
2000
“Sự tổng hợp của sự sống, nếu có diễn ra,
02:58
will not be the sensational discovery which we
73
163000
2000
sẽ không phải là một sự phát hiện kì diệu mà chúng ta
03:00
usually associate with the idea."
74
165000
2000
thường liên tưởng đến ý tưởng này.”
03:02
That's his first statement. So if we actually
75
167000
2000
Đó là lời đầu tiên của ông ấy. Thế nên nếu chúng ta có thực sự
03:04
create life in the laboratories, it's
76
169000
2000
tạo ra sự sống trong phòng thí nghiệm, có thế nó
03:06
probably not going to impact our lives at all.
77
171000
2000
cũng chẳng ảnh hưởng đến cuộc sống của chúng ta cả.
03:08
"If we accept the theory of evolution, then
78
173000
2000
“Nếu chúng ta chấp nhận giả thuyết tiến hóa, thì
03:10
the first dawn of synthesis of life must consist
79
175000
2000
những ý tưởng đầu tiên về sự tổng hợp của sự sống phải bao gồm
03:12
in the production of forms intermediate
80
177000
2000
sự tạo thành của những thể chất trung gian
03:14
between the inorganic and the organic
81
179000
2000
giữa thế giới vô cơ và hữu cơ,
03:16
world, or between the non-living
82
181000
2000
hoặc giữa thế giới sống và không sống,
03:18
and living world, forms which possess
83
183000
2000
những thể chất chỉ mang
03:20
only some of the rudimentary attributes of life"
84
185000
2000
một số yếu tố cơ bản của sự sống”
03:22
-- so, the ones I just discussed --
85
187000
2000
-- thế nên, những gì tôi vừa nhắc tới --
03:24
"to which other attributes will be slowly added
86
189000
2000
“những yếu tố khác sẽ dần dần được cộng thêm
03:26
in the course of development by the
87
191000
2000
trong quá trình phát triển
03:28
evolutionary actions of the environment."
88
193000
2000
qua những bước tiến hóa của môi trường.”
03:30
So we start simple, we make some structures
89
195000
2000
Thế nên chúng tôi bắt đầu rất đơn giản, chúng tôi tạo ra những cấu trúc
03:32
that may have some of these characteristics
90
197000
2000
có những đặc điểm này
03:34
of life, and then we try to develop that
91
199000
2000
của sự sống, và sau đó phát triển
03:36
to become more lifelike.
92
201000
2000
để nó trở nên giống sự sống hơn.
03:38
This is how we can start to make a protocell.
93
203000
2000
Đây là cách chúng tôi có thể bắt đầu làm một tế bào nguyên mẫu.
03:40
We use this idea called self-assembly.
94
205000
2000
Chúng tôi dựa trên ý tưởng của sự tự liên kết.
03:42
What that means is, I can mix some
95
207000
2000
Có nghĩa là, tôi trộn một số
03:44
chemicals together in a test tube in my lab,
96
209000
2000
hóa chất với nhau trong một ống nghiệm trong phòng thí nghiệm,
03:46
and these chemicals will start to self-associate
97
211000
2000
và những hóa chất này bắt đầu tự liên kết với nhau
03:48
to form larger and larger structures.
98
213000
2000
tạo thành một cấu trúc lớn dần và lớn dần.
03:50
So say on the order of tens of thousands,
99
215000
2000
Thế nên khi hàng chục nghìn,
03:52
hundreds of thousands of molecules will
100
217000
2000
hàng trăm nghìn phân tử
03:54
come together to form a large structure
101
219000
2000
liên kết lại với nhau sẽ tạo thành một cấu trúc lớn
03:56
that didn't exist before.
102
221000
2000
chưa từng tồn tại trước đó.
03:58
And in this particular example,
103
223000
2000
Và cụ thể trong ví dụ này,
04:00
what I took is some membrane molecules,
104
225000
2000
những gì tôi sử dụng là một vài phân tử màng,
04:02
mixed those together in the right environment,
105
227000
2000
trộn với nhau trong một môi trường thích hợp,
04:04
and within seconds it forms these rather
106
229000
2000
và trong vòng vài giây nó sẽ tạo ra
04:06
complex and beautiful structures here.
107
231000
2000
những cấu trúc khá là phức tạp và xinh đẹp như thế này.
04:08
These membranes are also quite similar,
108
233000
2000
Những lớp màng này cũng khá giống với
04:10
morphologically and functionally,
109
235000
2000
màng tế bào trong cơ thể bạn,
04:12
to the membranes in your body,
110
237000
2000
về cấu trúc cũng như chức năng,
04:14
and we can use these, as they say,
111
239000
2000
và chúng ta có thể sử dụng chúng, như đã nói,
04:16
to form the body of our protocell.
112
241000
2000
để tạo ra cơ thể cho một tế bào nguyên mẫu.
04:18
Likewise,
113
243000
1000
Tương tự,
04:19
we can work with oil and water systems.
114
244000
2000
chúng tôi có thể làm với những cơ thể dầu và nước.
04:21
As you know, when you put oil and water together,
115
246000
2000
Như các bạn biết đấy, khi bạn đặt dầu và nước cạnh nhau,
04:23
they don't mix, but through self-assembly
116
248000
2000
chúng không hòa lẫn vào nhau, nhưng qua quá trình tự liên kết,
04:25
we can get a nice oil droplet to form,
117
250000
2000
chúng tôi có thể có một giọt dầu xinh xắn được tạo thành,
04:27
and we can actually use this as a body for
118
252000
2000
và thực ra ta có thể sử dụng nó như cơ thể cho
04:29
our artificial organism or for our protocell,
119
254000
2000
sinh vật nhân tạo hay tế bào nguyên mẫu,
04:31
as you will see later.
120
256000
2000
như tí nữa bạn sẽ thấy.
04:33
So that's just forming some body stuff, right?
121
258000
2000
Thế là tạo ra được cơ thể rồi phải không nào?
04:35
Some architectures.
122
260000
2000
Một số cấu trúc.
04:37
What about the other aspects of living systems?
123
262000
2000
Thế còn những tính chất khác của cơ thể sống thì sao?
04:39
So we came up with this protocell model here
124
264000
2000
Chúng tôi tạo ra một mẫu tế bào nguyên mẫu như
04:41
that I'm showing.
125
266000
2000
tôi cho các bạn xem ở đây.
04:43
We started with a natural occurring clay
126
268000
2000
Chúng tôi bắt đầu với một mẫu đất sét,
04:45
called montmorillonite.
127
270000
2000
gọi là montmorillonit.
04:47
This is natural from the environment, this clay.
128
272000
2000
Đây là một chất tự nhiên từ môi trường, mẫu đất sét này.
04:49
It forms a surface that is, say, chemically active.
129
274000
2000
Nó hình thành một bề mặt có tính chất hóa học.
04:51
It could run a metabolism on it.
130
276000
2000
Nó có thể tự thực hiện quá trình trao đổi chất.
04:53
Certain kind of molecules like to associate
131
278000
2000
Một số loại phân tử đặc biệt có xu hướng kết hợp
04:55
with the clay. For example, in this case, RNA, shown in red
132
280000
2000
với đất sét. Ví dụ, trong trường hợp này, RNA, màu đỏ,
04:57
-- this is a relative of DNA,
133
282000
2000
-- nó là bà con với DNA,
04:59
it's an informational molecule --
134
284000
2000
một phân tử mang thông tin di truyền --
05:01
it can come along and it starts to associate
135
286000
2000
nó có thể đến gần và bắt đầu kết hợp
05:03
with the surface of this clay.
136
288000
2000
với bề mặt của mẫu đất sét.
05:05
This structure, then, can organize the
137
290000
2000
Cấu trúc này, sau đó, có thể sắp xếp
05:07
formation of a membrane boundary around
138
292000
2000
tạo ra một lớp màng bao quanh
05:09
itself, so it can make a body of
139
294000
2000
chính nó, để có thể tạo ra một cơ thể
05:11
liquid molecules around itself, and that's
140
296000
2000
phân tử lỏng xung quanh, và nó có
05:13
shown in green here on this micrograph.
141
298000
2000
màu xanh trong bức ảnh này.
05:15
So just through self-assembly, mixing things
142
300000
2000
Và thế là chỉ với quá trình tự liên kết, trộn các thứ lại
05:17
together in the lab, we can come up with, say,
143
302000
3000
với nhau trong phòng thí nghiêm, chúng tôi đã tạo ra,
05:20
a metabolic surface with some
144
305000
2000
một bề mặt trao đổi chất với một số
05:22
informational molecules attached
145
307000
2000
phân tử thông tin đính kèm
05:24
inside of this membrane body, right?
146
309000
2000
bên trong cơ thể màng này, đúng không nào?
05:26
So we're on a road towards living systems.
147
311000
4000
Và thế là chúng ta đang trên đường tiến tới những cơ thể sống rồi.
05:30
But if you saw this protocell, you would not
148
315000
2000
Nhưng nếu bạn thấy tế bào nguyên mẫu này, bạn sẽ không
05:32
confuse this with something that was actually alive.
149
317000
2000
nhầm nó với một vật sống khác.
05:34
It's actually quite lifeless. Once it forms,
150
319000
2000
Thực ra nó gần như phi sự sống. Một khi được tạo thành,
05:36
it doesn't really do anything.
151
321000
2000
nó không thực sự làm cái gì cả.
05:38
So, something is missing.
152
323000
2000
Thế nên, có cái gì đó đang thiếu ở đây.
05:40
Some things are missing.
153
325000
2000
Ta đang thiếu cái gì đó.
05:42
So some things that are missing is,
154
327000
2000
Và cái ta đang thiếu chính là,
05:44
for example, if you had a flow of energy
155
329000
2000
ví dụ, nếu bạn có một nguồn năng lượng
05:46
through a system, what we'd want
156
331000
2000
qua một cơ thể, những gì chúng tôi muốn
05:48
is a protocell that can harvest
157
333000
2000
là một tế bào nguyên mẫu có khả năng hấp thụ
05:50
some of that energy in order to maintain itself,
158
335000
2000
một phần năng lượng đó để duy trì bản thân,
05:52
much like living systems do.
159
337000
2000
giống như một cơ thế sống.
05:54
So we came up with a different protocell
160
339000
2000
Thế nên chúng tôi tạo ra một tế bào nguyên mẫu khác
05:56
model, and this is actually simpler than the previous one.
161
341000
2000
và nó thực ra còn đơn giản hơn cái trước đó.
05:58
In this protocell model, it's just an oil droplet,
162
343000
2000
Trong mẫu tế bào này chỉ là một giọt dầu,
06:00
but a chemical metabolism inside
163
345000
2000
nhưng có một sự trao đổi chất hóa học trong đó,
06:02
that allows this protocell to use energy
164
347000
2000
có thể khiến tế bào nguyên mẫu này sử dụng năng lượng
06:04
to do something, to actually become dynamic,
165
349000
3000
để làm cái gì đó, để trở nên năng động,
06:07
as we'll see here.
166
352000
2000
như chúng ta thấy ở đây.
06:09
You add the droplet to the system.
167
354000
2000
Bạn cho thêm một giọt nữa vào trong hệ thống.
06:11
It's a pool of water, and the protocell
168
356000
2000
Có một vũng nước, và tế bào nguyên mẫu
06:13
starts moving itself around in the system.
169
358000
2000
bắt đầu tự chuyển động trong hệ thống này.
06:15
Okay? Oil droplet forms
170
360000
2000
Được chứ? Giọt dầu hình thành
06:17
through self-assembly, has a chemical
171
362000
2000
qua quá trình tự liên kết, có sự trao đổi chất
06:19
metabolism inside so it can use energy,
172
364000
2000
hóa học bên trong để nó có khả năng sử dụng năng lượng,
06:21
and it uses that energy to move itself
173
366000
2000
và dùng năng lượng đó để tự chuyển động
06:23
around in its environment.
174
368000
2000
xung quanh trong môi trường.
06:25
As we heard earlier, movement is very
175
370000
2000
Như ta nghe vừa nãy, sự chuyển động rất
06:27
important in these kinds of living systems.
176
372000
2000
quan trọng đối với những cơ thể sống này.
06:29
It is moving around, exploring its environment,
177
374000
2000
Nó chuyển động, khám phá môi trường xung quanh,
06:31
and remodeling its environment, as you see,
178
376000
2000
và tổ chức lại môi trường, như bạn thấy,
06:33
by these chemical waves that are forming by the protocell.
179
378000
2000
bằng những làn sóng hóa học tạo ra bởi tế bào nguyên mẫu.
06:35
So it's acting, in a sense, like a living system
180
380000
2000
Thế nên có thể nói nó hoạt động như một cơ thể sống
06:37
trying to preserve itself.
181
382000
3000
đang cố gắng duy trì bản thân.
06:40
We take this same moving protocell here,
182
385000
3000
Chúng ta lấy cùng tế bào nguyên mẫu này,
06:43
and we put it in another experiment,
183
388000
2000
và ta đặt nó vào một thí nghiệm khác,
06:45
get it moving. Then I'm going
184
390000
2000
cho nó chuyển động. Sau đó tôi sẽ
06:47
to add some food to the system,
185
392000
2000
cho thêm một số thức ăn vào trông hệ thống này,
06:49
and you'll see that in blue here, right?
186
394000
3000
và bạn thấy nó màu xanh nhé?
06:52
So I add some food source to the system.
187
397000
2000
Và tôi cho thêm một chút thức ăn vào hệ thống này.
06:54
The protocell moves. It encounters the food.
188
399000
2000
Tế bào nguyên mẫu bắt đầu chuyển động. Nó gặp phải thức ăn.
06:56
It reconfigures itself and actually then
189
401000
2000
Nó tự biến dạng và sau đó
06:58
is able to climb to the highest concentration
190
403000
2000
có khả năng leo tới những nơi có nồng độ thức ăn cao nhất
07:00
of food in that system and stop there.
191
405000
2000
trong hệ thống và ngừng ở đó.
07:02
Alright? So not only do we have this system
192
407000
2000
Được chưa? Thế là không chỉ hệ thống này
07:04
that has a body, it has a metabolism,
193
409000
2000
có một cơ thể, nó có quá trình trao đổi chất,
07:06
it can use energy, it moves around.
194
411000
3000
nó có thể sử dụng năng lượng, nó chuyển động vòng quanh.
07:09
It can sense its local environment
195
414000
2000
Nó còn có thể cảm nhận môi trường xung quanh
07:11
and actually find resources
196
416000
2000
và thực sự tìm ra những nguồn năng lượng
07:13
in the environment to sustain itself.
197
418000
2000
trong môi trường để duy trì bản thân.
07:15
Now, this doesn't have a brain, it doesn't have
198
420000
2000
Nào, nó không có não, nó không có
07:17
a neural system. This is just a sack of
199
422000
2000
một hệ thống thần kinh. Nó chỉ là một chút
07:19
chemicals that is able to have this interesting
200
424000
2000
hóa chất mà có thể có được những hoạt động thú vị
07:21
and complex lifelike behavior.
201
426000
2000
và phức tạp giống thật như thế.
07:23
If we count the number of chemicals
202
428000
2000
Nếu chúng ta đếm số hóa chất
07:25
in that system, actually, including the water
203
430000
2000
trong hệ thống đó, tính cả nước
07:27
that's in the dish, we have five chemicals
204
432000
2000
trong đĩa, ta có năm hóa chất
07:29
that can do this.
205
434000
2000
mà có thể làm được điều này.
07:31
So then we put these protocells together in a
206
436000
2000
Thế nên khi ta đặt những tế bào nguyên mẫu này trong một
07:33
single experiment to see what they would do,
207
438000
2000
thí nghiệm đơn giản để xem chúng sẽ làm gì,
07:35
and depending on the conditions, we have
208
440000
2000
và tùy vào điều kiện môi trường, ta có
07:37
some protocells on the left that are
209
442000
2000
một số tế bào nguyên mẫu ở bên trái
07:39
moving around and it likes to touch the other
210
444000
2000
chuyện động vòng quanh và thích chạm vào
07:41
structures in its environment.
211
446000
2000
những cấu trúc khác trong môi trường.
07:43
On the other hand we have two moving
212
448000
2000
Mặt khác ta có hai tế bào nguyên mẫu chuyển động
07:45
protocells that like to circle each other,
213
450000
2000
thích xoay vòng quanh nhau,
07:47
and they form a kind of a dance, a complex dance with each other.
214
452000
2000
và chúng tạo ra kiểu như một điệu nhảy, một điệu nhảy phức tạp với nhau.
07:49
Right? So not only do individual protocells
215
454000
2000
Đúng không? Thế là không chỉ những tế bào nguyên mẫu
07:51
have behavior, what we've interpreted as
216
456000
2000
có hoạt động riêng biệt, những hoạt động chúng ta nhận thấy
07:53
behavior in this system, but we also have
217
458000
2000
trong hệ thống này, mà chúng ta còn có
07:55
basically population-level behavior
218
460000
3000
một hoạt động mang tính chất cộng đồng
07:58
similar to what organisms have.
219
463000
3000
tương tự như sinh vật sống.
08:01
So now that you're all experts on protocells,
220
466000
3000
Thế là giờ bạn đã siêu sao về tế bào nguyên mẫu rồi,
08:04
we're going to play a game with these protocells.
221
469000
2000
chúng ta sẽ chơi một trò chơi với những tế bào này.
08:06
We're going to make two different kinds.
222
471000
2000
Chúng ta sẽ làm hai loại khác nhau.
08:08
Protocell A has a certain kind of chemistry
223
473000
3000
Tế bào A có một loại hóa chất đặc biệt
08:11
inside that, when activated, the protocell
224
476000
2000
trong nó, mà khi được kích thích, tế bào
08:13
starts to vibrate around, just dancing.
225
478000
2000
bắt đầu rung và nhảy nhót.
08:15
So remember, these are primitive things,
226
480000
2000
Nhớ nhé, đây là những thứ hết sức thô sơ,
08:17
so dancing protocells, that's very
227
482000
2000
nên những tế bào nguyên mẫu nhảy múa, khá là
08:19
interesting to us. (Laughter)
228
484000
2000
thú vị đấy. (Tiếng cười)
08:21
The second protocell has a different
229
486000
2000
Tế bào nguyên mẫu thứ hai có một loại
08:23
chemistry inside, and when activated,
230
488000
2000
hóa chất khác bên trong, mà khi được kích thích,
08:25
the protocells all come together and they fuse
231
490000
2000
tế bào sẽ gộp lại với nhau và hợp nhất
08:27
into one big one. Right?
232
492000
2000
thành một khối lớn. Đúng không?
08:29
And we just put these two together
233
494000
2000
Và chúng ta sẽ cho 2 cái vào với nhau
08:31
in the same system.
234
496000
2000
trong cùng một hệ thống.
08:33
So there's population A,
235
498000
2000
Có loại A
08:35
there's population B, and then
236
500000
2000
có loại B, và sau đó
08:37
we activate the system,
237
502000
2000
ta kích thích hệ thống
08:39
and protocell Bs, they're the blue ones,
238
504000
2000
và tế bào nguyên mẫu B có màu xanh lam,
08:41
they all come together. They fuse together
239
506000
2000
chúng tiến về phía nhau. Chúng hợp nhất
08:43
to form one big blob, and the other protocell
240
508000
2000
để tạo thành một viên tròn to, và tế bào nguyên mẫu kia
08:45
just dances around. And this just happens
241
510000
2000
chỉ nhảy múa xung quanh. Và cái này sẽ tiếp tục
08:47
until all of the energy in the system is
242
512000
2000
cho đến khi tất cả năng lượng của hệ thống
08:49
basically used up, and then, game over.
243
514000
3000
bị dùng hết, và sau đó, trò chơi kết thúc.
08:52
So then I repeated this experiment
244
517000
2000
Sau đó tôi lặp lại thí nghiệm này
08:54
a bunch of times, and one time
245
519000
2000
rất nhiều lần, và có một lần
08:56
something very interesting happened.
246
521000
2000
một điều rất thú vị đã xảy ra.
08:58
So, I added these protocells together
247
523000
2000
Tôi cho những tế bào nguyên mẫu này vào
09:00
to the system, and protocell A and protocell B
248
525000
2000
hệ thống, và tế bào A và tế bào B
09:02
fused together to form a hybrid protocell AB.
249
527000
2000
hợp nhất lại với nhau tạo ra một tế bào tổng hợp AB.
09:04
That didn't happen before. There it goes.
250
529000
2000
Điều này chưa từng xảy ra trước đó. Và giờ thì có rồi.
09:06
There's a protocell AB now in this system.
251
531000
3000
Giờ ta có tế bào AB trong hệ thống này.
09:09
Protocell AB likes to dance around for a bit,
252
534000
3000
Tế bào AB thích nhảy nhót vòng quanh một chút,
09:12
while protocell B does the fusing, okay?
253
537000
3000
trong khi tế bào B hợp nhất, ôkê?
09:15
But then something even more interesting happens.
254
540000
3000
Nhưng sau đó một điều còn thú vị hơn nữa xảy ra.
09:18
Watch when these two large protocells,
255
543000
2000
Nhìn xem khi hai tế bào nguyên mẫu lớn này,
09:20
the hybrid ones, fuse together.
256
545000
2000
những tế bào lai, hợp nhất với nhau.
09:22
Now we have a dancing protocell
257
547000
3000
Giờ chúng ta có một tế bào nguyên mẫu nhảy múa
09:25
and a self-replication event. Right. (Laughter)
258
550000
4000
và quá trình tự tái tạo. Đúng rồi. (Tiếng cười)
09:29
Just with blobs of chemicals, again.
259
554000
2000
Cũng lại chỉ với một chút hóa chất.
09:31
So the way this works is, you have
260
556000
2000
Cách làm việc của hệ thống này là, bạn có
09:33
a simple system of five chemicals here,
261
558000
2000
một cơ thể đơn giản chỉ với năm hóa chất,
09:35
a simple system here. When they hybridize,
262
560000
2000
một cơ thế đơn giản ở đây. Và khi chúng lai với nhau,
09:37
you then form something that's different than
263
562000
2000
bạn tạo ra một thứ khác lúc trước
09:39
before, it's more complex than before,
264
564000
2000
nó phức tạp hơn trước đó,
09:41
and you get the emergence of another kind of
265
566000
2000
và bạn thấy xuất hiện một loại
09:43
lifelike behavior which
266
568000
2000
hoạt động sống
09:45
in this case is replication.
267
570000
2000
mà trong trường hợp này là sự tái tạo.
09:47
So since we can make some interesting
268
572000
2000
Và vì chúng ta có thể làm một số
09:49
protocells that we like, interesting colors and
269
574000
2000
tế bào nguyên mẫu thú vị mà ta thích, màu sắc thú vị và
09:51
interesting behaviors, and they're very easy
270
576000
2000
hoạt động thú vị, và chúng rất dễ làm,
09:53
to make, and they have interesting lifelike
271
578000
2000
và chúng có những đặc điểm sống thú vị,
09:55
properties, perhaps these protocells have
272
580000
3000
có thể những tế bào nguyên mẫu này
09:58
something to tell us about the origin of life
273
583000
2000
nói lên điều gì đó về nguồn gốc của sự sống
10:00
on the Earth. Perhaps these represent an
274
585000
2000
trên Trái đất. Có thế chúng tượng trưng một
10:02
easily accessible step, one of the first steps
275
587000
2000
bước ảnh hưởng dễ dàng, một trong những bước đầu tiên
10:04
by which life got started on the early Earth.
276
589000
3000
khi sự sống bắt đầu trên Trái đất.
10:07
Certainly, there were molecules present on
277
592000
2000
Chắc hẳn, phải có những phân tử có mặt trên
10:09
the early Earth, but they wouldn't have been
278
594000
2000
Trái đất ngày xưa, nhưng chúng không thể nào
10:11
these pure compounds that we worked with
279
596000
2000
là những hợp chất tinh khiết mà ta sử dụng
10:13
in the lab and I showed in these experiments.
280
598000
2000
trong phòng thí nghiệm và trong những thí nghiệm tôi cho các bạn xem.
10:15
Rather, they'd be a real complex mixture of
281
600000
2000
Hơn thế, chúng phải là những hợp chất phức tạp
10:17
all kinds of stuff, because
282
602000
2000
của tất cả các loại, bởi vì
10:19
uncontrolled chemical reactions produce
283
604000
2000
phản ứng hóa học không được kiểm soát tạo ra
10:21
a diverse mixture of organic compounds.
284
606000
2000
một hỗn hợp các hợp chất hữu cơ vô cùng đa dạng.
10:23
Think of it like a primordial ooze, okay?
285
608000
3000
Xem nó như một chất bùn nguyên thủy nhé?
10:26
And it's a pool that's too difficult to fully
286
611000
2000
Và nó đúng là một đống thứ rất khó để có thể mô tả một cách đầy đủ
10:28
characterize, even by modern methods, and
287
613000
2000
thậm chí với phương pháp hiện đại, và
10:30
the product looks brown, like this tar here
288
615000
2000
sản phẩm nhìn nâu nâu, như chút nhựa đường ở đây,
10:32
on the left. A pure compound
289
617000
2000
phía bên trái. Một hợp chất tinh khiết
10:34
is shown on the right, for contrast.
290
619000
2000
được đặt phía bên phải, để thấy sự khác biệt.
10:36
So this is similar to what happens when you
291
621000
2000
Bạn sẽ thấy điều tương tự khi bạn
10:38
take pure sugar crystals in your kitchen,
292
623000
2000
lấy ít tinh thể đường tinh trong bếp,
10:40
you put them in a pan, and you apply energy.
293
625000
2000
bạn cho vào trong chảo và cung cấp năng lượng.
10:42
You turn up the heat, you start making
294
627000
2000
Bạn đun nóng, bạn bắt đầu tạo ra
10:44
or breaking chemical bonds in the sugar,
295
629000
2000
hoặc phá hủy những liên kết hóa học trong đường,
10:46
forming a brownish caramel, right?
296
631000
2000
tạo ra đường caramen màu nâu, đúng không?
10:48
If you let that go unregulated, you'll
297
633000
2000
Nếu bạn cứ đun như thế không điều chỉnh, bạn sẽ
10:50
continue to make and break chemical bonds,
298
635000
2000
tiếp tục tạo ra và phá hủy liên kết hóa học,
10:52
forming an even more diverse mixture of
299
637000
2000
tạo ra một hỗn hợp còn đa dạng hơn
10:54
molecules that then forms this kind of black
300
639000
2000
bao gồm những phân tử mà sau đó tạo ra thứ màu đen
10:56
tarry stuff in your pan, right, that's
301
641000
2000
giống hắc ín này trong chảo, đúng, và nó
10:58
difficult to wash out. So that's what
302
643000
2000
rất khó để rửa sạch. Và
11:00
the origin of life would have looked like.
303
645000
2000
sự khởi đầu của sự sống nhìn giống như thế đó.
11:02
You needed to get life out of this junk that
304
647000
2000
Bạn cần phải lấy sự sống ra khỏi cái đống này mà
11:04
is present on the early Earth,
305
649000
2000
tồn tại trên Trái đất xa xưa,
11:06
four, 4.5 billion years ago.
306
651000
2000
bốn, bốn tỉ rưỡi năm trước đây.
11:08
So the challenge then is,
307
653000
2000
Và thử thách là,
11:10
throw away all your pure chemicals in the lab,
308
655000
2000
bỏ tất cả những hóa chất tinh khiết trong phòng thí nghiệm,
11:12
and try to make some protocells with lifelike
309
657000
2000
và cố làm một loại tế bào nguyên mẫu với
11:14
properties from this kind of primordial ooze.
310
659000
3000
đặc điểm sống từ những chất bùn nguyên thủy này.
11:17
So we're able to then see the self-assembly
311
662000
2000
Và sau đó chúng ta có thể thấy quá trình tự liên kết
11:19
of these oil droplet bodies again
312
664000
2000
của những giọt dầu này lại lần nữa
11:21
that we've seen previously,
313
666000
2000
như chúng ta thấy vừa nãy,
11:23
and the black spots inside of there
314
668000
2000
và những đốm đen ở trong đó
11:25
represent this kind of black tar -- this diverse,
315
670000
2000
tượng trưng thứ hắc ín màu đen này -- thứ hắc ín
11:27
very complex, organic black tar.
316
672000
2000
hữu cơ màu đen rất phức tạp, đa dạng này.
11:29
And we put them into one of these
317
674000
2000
Và chúng ta cho chúng cùng vào một trong những
11:31
experiments, as you've seen earlier, and then
318
676000
2000
thí nghiệm, như bạn thấy vừa nãy, và sau đó
11:33
we watch lively movement that comes out.
319
678000
2000
ta thấy xuất hiện những chuyển động rất sinh động.
11:35
They look really good, very nice movement,
320
680000
2000
Chúng nhìn rất tốt, những chuyển động rất xinh xắn,
11:37
and also they appear to have some kind of
321
682000
2000
và chúng còn có vẻ như có một dạng
11:39
behavior where they kind of circle
322
684000
2000
hoạt động kiểu như xoay quanh
11:41
around each other and follow each other,
323
686000
3000
lẫn nhau và theo sau nhau,
11:44
similar to what we've seen before -- but again,
324
689000
2000
tương tự như những gì chúng ta đã thấy -- nhưng một lần nữa,
11:46
working with just primordial conditions,
325
691000
2000
chỉ với những điều kiện hết thức nguyên thủy,
11:48
no pure chemicals.
326
693000
2000
không hợp chất tinh khiết.
11:50
These are also, these tar-fueled protocells,
327
695000
2000
Những tế bào nguyên mẫu hắc ín này, chúng còn
11:52
are also able to locate resources
328
697000
2000
có khả năng phát hiện nguồn vật chất
11:54
in their environment.
329
699000
1000
trong môi trường.
11:55
I'm going to add some resource from the left,
330
700000
2000
Tôi sẽ cho thêm một chút vật chất vào bên trái,
11:57
here, that defuses into the system,
331
702000
2000
ở đây, hòa vào môi trường,
11:59
and you can see, they really like that.
332
704000
2000
và bạn có thể thấy, chúng rất thích điều đó.
12:01
They become very energetic, and able
333
706000
2000
Chúng trở nên rất hoạt động, và có thể
12:03
to find the resource in the environment,
334
708000
2000
tìm nguồn vật chất trong môi trường,
12:05
similar to what we saw before.
335
710000
2000
giống như những gì ta thấy trước đó.
12:07
But again, these are done in these primordial
336
712000
2000
Nhưng lại lần nữa, những điều này được làm trong
12:09
conditions, really messy conditions,
337
714000
2000
điều kiện nguyên thủy, những điều kiện cực kì hỗn độn,
12:11
not sort of sterile laboratory conditions.
338
716000
2000
chứ không phải những điều kiện vô trùng trong phòng thí nghiệm.
12:13
These are very dirty little protocells,
339
718000
2000
Đây là những tế bào nguyên mẫu bé nhỏ bẩn thỉu,
12:15
as a matter of fact. (Laughter)
340
720000
2000
thực tế là vậy. (Tiếng cười)
12:17
But they have lifelike properties, is the point.
341
722000
3000
Nhưng chúng có đặc điểm sống, đó mới quan trọng.
12:20
So, doing these artificial life experiments
342
725000
3000
Vậy nên, làm thí nghiệm sự sống nhân tạo như thế này
12:23
helps us define a potential path between
343
728000
3000
giúp chúng ta định nghĩa một ranh giới tiềm tàng giữa
12:26
non-living and living systems.
344
731000
3000
cơ thế sống và không sống.
12:29
And not only that, but it helps us
345
734000
2000
Và không chỉ có vậy, nó còn giúp chúng ta
12:31
broaden our view of what life is
346
736000
2000
mở rộng tầm hiểu biết vế sự sống là gì
12:33
and what possible life there could be
347
738000
2000
và có thế có những sự sống nào
12:35
out there -- life that could be very different
348
740000
2000
ngoài kia -- sự sống có thế rất khác biệt
12:37
from life that we find here on Earth.
349
742000
3000
với sự sống mà ta thấy trên Trái đất.
12:40
And that leads me to the next
350
745000
2000
Và nó dẫn tôi đến thuật ngữ tiếp theo,
12:42
term, which is "weird life."
351
747000
2000
đó là "sự sống kì dị".
12:44
This is a term by Steve Benner.
352
749000
3000
Đây là một thuật ngữ tạo ra bởi Steve Benner.
12:47
This is used in reference to a report
353
752000
2000
Nó được dùng trong một bản báo cáo
12:49
in 2007 by the National Research Council
354
754000
2000
năm 2007 bởi Hiệp hội Nghiên cứu Quốc gia
12:51
in the United States, wherein
355
756000
2000
ở Hoa Kỳ, trong đó
12:53
they tried to understand how we can
356
758000
2000
họ cố gắng tìm cách hiểu làm sao chúng ta có thể
12:55
look for life elsewhere in the universe, okay,
357
760000
2000
tìm kiếm sự sống ở những nơi khác trong vũ trụ, ôkê,
12:57
especially if that life is very different from life
358
762000
2000
đặc biệt là nếu sự sống đó rất khác biệt với sự sống
12:59
on Earth. If we went to another planet and
359
764000
3000
trên Trái đất. Nếu chúng ta đi tới một hành tinh khác và
13:02
we thought there might be life there,
360
767000
2000
chúng ta nghĩ là có thể có sự sống ở đó
13:04
how could we even recognize it as life?
361
769000
2000
làm thế nào chúng ta có thể nhận ra đó là sự sống?
13:06
Well, they came up with three very general
362
771000
2000
Nào, họ nghĩ ra ba tiêu chuẩn rất cơ bản.
13:08
criteria. First is -- and they're listed here.
363
773000
2000
Đầu tiên -- và nó được liệt kê ra ở đây.
13:10
The first is, the system has to be in
364
775000
2000
Đầu tiên là, một cơ thể phải ở trạng thái
13:12
non-equilibrium. That means the system
365
777000
2000
không cân bằng. Có nghĩa là cơ thể
13:14
cannot be dead, in a matter of fact.
366
779000
1000
không được chết, đơn giản là như thế.
13:15
Basically what that means is, you have
367
780000
2000
Thực ra nó có nghĩa là, bạn có
13:17
an input of energy into the system that life
368
782000
2000
một nguồn năng lượng cung cấp cho cơ thể mà sự sống
13:19
can use and exploit to maintain itself.
369
784000
3000
có thế sử dụng để duy trì bản thân.
13:22
This is similar to having the Sun shining
370
787000
2000
Đây cũng giống như có Mặt trời chiếu sáng
13:24
on the Earth, driving photosynthesis,
371
789000
2000
trên Trái đất, thúc đẩy quá trình quang hợp,
13:26
driving the ecosystem.
372
791000
2000
duy trì hệ sinh thái.
13:28
Without the Sun, there's likely to be
373
793000
2000
Không có Mặt trời, rất có thể sẽ
13:30
no life on this planet.
374
795000
2000
không có sự sống trên hành tinh này.
13:32
Secondly, life needs to be in liquid form,
375
797000
2000
Thứ hai, sự sống cần phải ở dạng chất lỏng,
13:34
so that means even if we had some
376
799000
2000
có nghĩa là thậm chí nếu chúng ta có một số
13:36
interesting structures, interesting molecules
377
801000
2000
cấu trúc thú vị, phân tử thú vị
13:38
together but they were frozen solid,
378
803000
2000
với nhau nhưng chúng là chất rắn bị đông cứng,
13:40
then this is not a good place for life.
379
805000
2000
thì đây không còn là nơi đất lành cho sự sống nữa.
13:42
And thirdly, we need to be able to make
380
807000
2000
Và thứ ba, chúng ta cần có khả năng tạo ra
13:44
and break chemical bonds. And again
381
809000
2000
và phá hủy liên kết hóa học. Và một lần nữa,
13:46
this is important because life transforms
382
811000
2000
điều này rất quan trọng bởi vì sự sống chuyển hóa
13:48
resources from the environment into
383
813000
2000
vật chất từ môi trường thành
13:50
building blocks so it can maintain itself.
384
815000
2000
năng lượng sống để duy trì bản thân.
13:52
Now today, I told you about very strange
385
817000
2000
Hôm nay tôi kể cho các bạn nghe về
13:54
and weird protocells -- some that contain clay,
386
819000
2000
những tế bào nguyên mẫu rất kì dị và lạ lùng -- một số có chứa đất sét,
13:56
some that have primordial ooze in them,
387
821000
3000
một số có chất bùn nguyên thủy trong chúng,
13:59
some that have basically oil
388
824000
2000
một số chỉ đơn giản là chứa dầu
14:01
instead of water inside of them.
389
826000
2000
thay vì nước ở trong.
14:03
Most of these don't contain DNA,
390
828000
2000
Hầu hết chúng không có chứa DNA,
14:05
but yet they have lifelike properties.
391
830000
2000
thế nhưng chúng vẫn có những đặc điểm của sự sống.
14:07
But these protocells satisfy
392
832000
3000
Nhưng những tế bào nguyên mẫu thỏa mãn
14:10
these general requirements of living systems.
393
835000
3000
những điều kiện chung này của cơ thể sống.
14:13
So by making these chemical, artificial
394
838000
2000
Vì thế bằng những thí nghiệm hóa học này trên sự sống nhân tạo,
14:15
life experiments, we hope not only
395
840000
2000
chúng tôi hy vọng không chỉ
14:17
to understand something fundamental
396
842000
2000
hiểu thêm những điều căn bản
14:19
about the origin of life and the existence
397
844000
2000
về nguồn gốc của sự sống và sự tồn tại
14:21
of life on this planet, but also
398
846000
2000
của sự sống trên hành tinh này, mà còn
14:23
what possible life there could be
399
848000
2000
những sự sống có thể tồn tại
14:25
out there in the universe. Thank you.
400
850000
3000
ngoài vụ trụ. Cám ơn.
14:28
(Applause)
401
853000
4000
(Vỗ tay)
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