TEDGlobal 2005
Craig Venter: Sampling the ocean's DNA
Craig Vanter: Mẫu DNA của đại dương
Filmed:
Readability: 5.3
635,285 views
Nhà tiên phong về gen Craig Venter nghỉ ngơi từ chuyến đi vòng quanh thế giới để nói về hàng triệu gen mà nhóm của ông đã khám phá để lập bản đồ đa dạng sinh học của đại dương.
Craig Venter - Biologist, genetics pioneer
In 2001, Craig Venter made headlines for sequencing the human genome. In 2003, he started mapping the ocean's biodiversity. And now he's created the first synthetic lifeforms -- microorganisms that can produce alternative fuels. Full bio
In 2001, Craig Venter made headlines for sequencing the human genome. In 2003, he started mapping the ocean's biodiversity. And now he's created the first synthetic lifeforms -- microorganisms that can produce alternative fuels. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:25
At the break, I was asked by several people
0
0
2000
Vào giờ nghỉ, một số người hỏi tôi
00:27
about my comments about the aging debate.
1
2000
3000
rằng tôi nghĩ gì về sự lão hoá.
00:30
And this will be my only comment on it.
2
5000
2000
Và đây sẽ là suy nghĩ duy nhất của tôi.
00:32
And that is, I understand
3
7000
2000
Tôi hiểu rằng
người lạc quan sống lâu hơn.
00:34
that optimists greatly outlive pessimists.
4
9000
2000
00:36
(Laughter)
5
11000
4000
(Cười)
Trong 18 phút tôi sẽ nói cho các bạn
00:41
What I'm going to tell you about in my 18 minutes is
6
16000
3000
cách chúng tôi chuyển từ đọc mã di truyền
00:44
how we're about to switch from reading the genetic code
7
19000
4000
đến những bước đầu tiên
00:48
to the first stages of beginning
8
23000
2000
của việc tự viết mã.
00:50
to write the code ourselves.
9
25000
2000
Cho đến thời điểm này chỉ mới 10 năm
00:53
It's only 10 years ago this month
10
28000
2000
khi chúng tôi công bố chuỗi đầu tiên
00:55
when we published the first sequence
11
30000
2000
của một sinh vật sống
00:57
of a free-living organism,
12
32000
2000
thuộc haemophilus influenzae.
00:59
that of haemophilus influenzae.
13
34000
2000
Điều đó làm cho dự án về bộ gen
01:01
That took a genome project
14
36000
2000
giảm từ 13 năm xuống còn 4 tháng.
01:03
from 13 years down to four months.
15
38000
3000
Chúng tôi đang làm một dự án gen tương tự
01:07
We can now do that same genome project
16
42000
2000
với yêu cầu
01:09
in the order of
17
44000
2000
trong hai đến tám giờ.
01:11
two to eight hours.
18
46000
2000
Nên thập kỷ trước, nhiều gen được thêm vào
01:13
So in the last decade, a large number of genomes have been added:
19
48000
3000
các tác nhân gây bệnh
một số loài thực vật,
01:16
most human pathogens,
20
51000
3000
một số loài côn trùng và động vật có vú
01:19
a couple of plants,
21
54000
2000
có gen của con người.
01:21
several insects and several mammals,
22
56000
3000
Gen ở giai đoạn này
01:24
including the human genome.
23
59000
3000
hơn 10 năm về trước
01:27
Genomics at this stage of the thinking
24
62000
3000
vào cuối năm nay, chúng tôi có thể có
01:30
from a little over 10 years ago
25
65000
2000
khoảng ba đến năm bộ trình tự gen
01:32
was, by the end of this year, we might have
26
67000
2000
theo thứ tự vài trăm bộ.
01:34
between three and five genomes sequenced;
27
69000
3000
Chúng tôi vừa nhận được trợ cấp
của quỹ Gordon and Betty Moore
của quỹ Gordon and Betty Moore
01:37
it's on the order of several hundred.
28
72000
3000
cho chuỗi 130 gen trong năm nay,
01:40
We just got a grant from the Gordon and Betty Moore Foundation
29
75000
3000
cũng như dự án phụ về các sinh vật.
01:43
to sequence 130 genomes this year,
30
78000
3000
Tỷ lệ đọc mã di truyền đã thay đổi.
01:46
as a side project from environmental organisms.
31
81000
4000
Nhưng như chúng ta thấy,
những gì ngoài kia
những gì ngoài kia
01:50
So the rate of reading the genetic code has changed.
32
85000
3000
chúng ta hầu như
không khám phá hết
không khám phá hết
01:54
But as we look, what's out there,
33
89000
2000
của những gì tồn tại trên hành tinh này.
01:56
we've barely scratched the surface
34
91000
2000
Hầu hết không nhận ra,
bởi chúng vô hình,
bởi chúng vô hình,
01:58
on what is available on this planet.
35
93000
4000
nhưng vi khuẩn
chiếm khoảng một nửa trên Trái Đất
chiếm khoảng một nửa trên Trái Đất
02:02
Most people don't realize it, because they're invisible,
36
97000
3000
lượng sinh khối của trái đất,
trong khi tất cả sinh vật
trong khi tất cả sinh vật
02:05
but microbes make up about a half of the Earth's biomass,
37
100000
4000
chỉ chiếm khoảng một phần ngàn.
02:09
whereas all animals only make up about
38
104000
3000
Và có lẽ những người ở Oxford
không thường làm
không thường làm
02:12
one one-thousandth of all the biomass.
39
107000
2000
nhưng nếu bạn làm điều đó với đại dương,
02:14
And maybe it's something that people in Oxford don't do very often,
40
109000
3000
nuốt một ngụm nước biển,
02:17
but if you ever make it to the sea,
41
112000
2000
hãy nhớ rằng cứ mỗi mililit
02:19
and you swallow a mouthful of seawater,
42
114000
3000
có khoảng 1 triệu vi khuẩn
02:22
keep in mind that each milliliter
43
117000
2000
và 10 triệu virus.
02:24
has about a million bacteria
44
119000
2000
Ít hơn 5,000 sinh vật
02:26
and on the order of 10 million viruses.
45
121000
3000
được mô tả hai năm trước
02:29
Less than 5,000 microbial species
46
124000
3000
vì vậy chúng tôi quyết định làm về nó
02:32
have been characterized as of two years ago,
47
127000
2000
Và chúng tôi bắt đầu với
Sorcerer II Expedition
Sorcerer II Expedition
02:34
and so we decided to do something about it.
48
129000
2000
nơi chúng tôi ở, cùng với
cuộc thám hiểm hải dương lớn
cuộc thám hiểm hải dương lớn
02:36
And we started the Sorcerer II Expedition,
49
131000
3000
cố gắng lấy mẫu đại dương cứ mỗi 200 dặm.
02:39
where we were, as with great oceanographic expeditions,
50
134000
3000
Chúng tôi bắt đầu ở Bermuda,
02:42
trying to sample the ocean every 200 miles.
51
137000
3000
rồi di chuyển đến Halifax,
02:47
We started in Bermuda for our test project,
52
142000
2000
xuống bờ biển Đông US,
02:49
then moved up to Halifax,
53
144000
2000
Biển Caribbean, kênh đào Panama,
02:51
working down the U.S. East Coast,
54
146000
2000
xuyên qua Galapagos tới Thái Bình Dương,
02:53
the Caribbean Sea, the Panama Canal,
55
148000
3000
và chúng tôi đang trong quá trình
02:58
through to the Galapagos, then across the Pacific,
56
153000
2000
tiến đến Ấn Độ Dương.
03:00
and we're in the process now of working our way
57
155000
2000
Đây là nhiệm vụ rất khó khăn;
chúng tôi dùng thuyền
chúng tôi dùng thuyền
03:02
across the Indian Ocean.
58
157000
2000
như một cách để kích thích giới trẻ
03:04
It's very tough duty; we're doing this on a sailing vessel,
59
159000
3000
có hứng thú về khoa học.
03:07
in part to help excite young people
60
162000
2000
Những cuộc thí nghiệm
đơn giản đáng ngạc nhiên.
đơn giản đáng ngạc nhiên.
03:09
about going into science.
61
164000
3000
Chúng tôi chỉ cần lấy nước biển và lọc
03:12
The experiments are incredibly simple.
62
167000
2000
và thu thập những sinh vật
ở những phần lọc khác nhau,
ở những phần lọc khác nhau,
03:14
We just take seawater and we filter it,
63
169000
3000
sau đó đem DNA về phòng lab tại Rockville,
03:17
and we collect different size organisms on different filters,
64
172000
4000
nơi chúng tôi xâu chuỗi hàng triệu chữ cái
03:21
and then take their DNA back to our lab in Rockville,
65
176000
3000
của bộ gen mỗi 24 giờ.
03:24
where we can sequence a hundred million letters
66
179000
3000
Và khi làm điều này,
03:27
of the genetic code every 24 hours.
67
182000
2000
chúng tôi tìm ra một số phát hiện đáng kinh ngạc
03:29
And with doing this,
68
184000
2000
Ví dụ, người ta nghĩ rằng sắc tố thị giác
03:31
we've made some amazing discoveries.
69
186000
2000
trong mắt - chỉ có một hay hai sinh vật
03:33
For example, it was thought that the visual pigments
70
188000
2000
trong môi trường giống nhau.
03:35
that are in our eyes -- there was only one or two organisms
71
190000
2000
Hoá ra, gần như mọi loài
03:38
in the environment that had these same pigments.
72
193000
4000
ở phần trên của đại dương
03:42
It turns out, almost every species
73
197000
2000
ở phần ấm áp của thế giới
03:44
in the upper parts of the ocean
74
199000
2000
có cùng tế bào cảm q,uang.
03:46
in warm parts of the world
75
201000
2000
và dùng ánh sáng mặt trời
như là nguồn năng lượng
như là nguồn năng lượng
03:48
have these same photoreceptors,
76
203000
2000
và giao tiếp.
03:50
and use sunlight as the source of their energy
77
205000
3000
Một mặt khác, ở một thùng nước biển,
03:53
and communication.
78
208000
2000
chúng tôi khám phá ra 1.3 triệu gen
03:55
From one site, from one barrel of seawater,
79
210000
3000
và khoảng 50,000 loài mới.
03:58
we discovered 1.3 million new genes
80
213000
3000
Chúng tôi mở rộng sang không khí
04:01
and as many as 50,000 new species.
81
216000
4000
cùng với sự hỗ trợ của Quỹ Sloan.
04:05
We've extended this to the air
82
220000
2000
Chúng tôi đo lường số lượng virus và vi khuẩn
04:07
now with a grant from the Sloan Foundation.
83
222000
3000
mà chúng ta hít thở mỗi ngày,
04:10
We're measuring how many viruses and bacteria
84
225000
2000
đặc biệt là trên máy bay
04:12
all of us are breathing in and out every day,
85
227000
3000
hoặc những khán phòng đóng kín.
04:15
particularly on airplanes
86
230000
2000
(Cười)
04:17
or closed auditoriums.
87
232000
2000
Chúng tôi lọc qua một số máy đơn giản;
04:19
(Laughter)
88
234000
3000
và thu thập thứ tự của một tỷ vi khuẩn chỉ trong một ngày
04:22
We filter through some simple apparatuses;
89
237000
2000
ở nóc một toà nhà tại thành phố New York.
04:24
we collect on the order of a billion microbes from just a day
90
239000
3000
Và chúng tôi đang trong
04:27
filtering on top of a building in New York City.
91
242000
4000
quá trình xâu chuỗi.
04:31
And we're in the process of sequencing all that
92
246000
2000
Dựa vào dữ liệu đã thu thập,
04:33
at the present time.
93
248000
2000
khi chúng tôi ở Galapagos,
04:35
Just on the data collection side,
94
250000
2000
chúng tôi phát hiện rằng cứ mỗi 200 dặm
04:37
just where we are through the Galapagos,
95
252000
3000
chúng tôi lại thấy một sự khác biệt lớn
04:40
we're finding that almost every 200 miles,
96
255000
2000
trong các mẫu ở đại dương.
04:42
we see tremendous diversity
97
257000
2000
Một số có thể lý giải hợp lý,
04:44
in the samples in the ocean.
98
259000
2000
do gradient nhiệt độ khác nhau.
04:47
Some of these make logical sense,
99
262000
2000
Vì thế đây là ảnh vệ tinh
04:49
in terms of different temperature gradients.
100
264000
3000
dựa vào nhiệt độ - đỏ là ấm,
04:52
So this is a satellite photograph
101
267000
2000
lam là lạnh.
04:54
based on temperatures -- red being warm,
102
269000
2000
và chúng tôi nhận ra sự khác biệt lớn giữa
04:56
blue being cold --
103
271000
3000
những mẫu nước ấm và nước lạnh,
04:59
and we found there's a tremendous difference between
104
274000
3000
về thành phần loài phong phú.
05:02
the warm water samples and the cold water samples,
105
277000
2000
Một điều khác khiến chúng tôi hơi bất ngờ
05:04
in terms of abundant species.
106
279000
3000
là các tế bào cảm quang phát hiện các bước sóng ánh sáng khác nhau
05:07
The other thing that surprised us quite a bit
107
282000
2000
và chúng tôi dự đoán thông qua chuỗi amino axit của chúng.
05:09
is these photoreceptors detect different wavelengths of light,
108
284000
4000
Và sự khác biệt lớn từ vùng này đến vùng khác.
05:13
and we can predict that based on their amino acid sequence.
109
288000
4000
Có lẽ điều này không gây bất ngờ,
05:17
And these vary tremendously from region to region.
110
292000
3000
ở dưới biển sâu, nơi gần như là màu xanh,
05:20
Maybe not surprisingly,
111
295000
2000
tế bào cảm quan nhìn thấy ánh sáng xanh.
05:22
in the deep ocean, where it's mostly blue,
112
297000
2000
Khi có nhiều chất diệp lục xung quanh,
05:24
the photoreceptors tend to see blue light.
113
299000
4000
chúng sẽ thấy rất nhiều ánh sáng màu xanh.
05:28
When there's a lot of chlorophyll around,
114
303000
2000
Nhưng chúng còn hơn thế nữa
05:30
they see a lot of green light.
115
305000
2000
có thể di chuyển theo hướng tia
hồng ngoại và tia cực tím
hồng ngoại và tia cực tím
05:32
But they vary even more,
116
307000
2000
ở rất xa.
05:34
possibly moving towards infrared and ultraviolet
117
309000
3000
Chỉ cần cố gắng và đánh giá
05:37
in the extremes.
118
312000
2000
các danh mục gen của chúng tôi,
05:40
Just to try and get an assessment
119
315000
2000
chúng tôi tập hợp tất cả dữ liệu -
05:42
of what our gene repertoire was,
120
317000
2000
bao gồm những dữ liệu không có trong cuộc hành trình
05:44
we assembled all the data --
121
319000
2000
đại diện cho hơn một nửa dữ liệu gen trên hành tinh
05:46
including all of ours thus far from the expedition,
122
321000
3000
và nó tổng cộng khoảng 29 triệu gen.
05:49
which represents more than half of all the gene data on the planet --
123
324000
3000
Và chúng tôi đặt chúng vào các hệ
05:52
and it totaled around 29 million genes.
124
327000
4000
để khám phá.
05:56
And we tried to put these into gene families
125
331000
2000
và đã phát hiện những thành viên mới trong hệ
05:58
to see what these discoveries are:
126
333000
2000
hay là một hệ mới?
06:00
Are we just discovering new members of known families,
127
335000
3000
Và hoá ra chúng tôi có khoảng 50,000
06:03
or are we discovering new families?
128
338000
2000
hệ gen chính,
06:05
And it turns out we have about 50,000
129
340000
2000
nhưng cứ mỗi mẫu chúng tôi lấy từ môi trường
06:07
major gene families,
130
342000
3000
chúng tôi lại thêm những hệ mới.
06:10
but every new sample we take in the environment
131
345000
3000
Vì vậy chúng tôi đang ở giai đoạn đầu của
06:13
adds in a linear fashion to these new families.
132
348000
3000
quá trình khám phá gen cơ bản,
06:16
So we're at the earliest stages of discovery
133
351000
2000
thành phần và sự sống trên hành tinh.
06:18
about basic genes,
134
353000
3000
Khi nhìn vào cái gọi là cây tiến hoá,
06:21
components and life on this planet.
135
356000
3000
chúng tôi lên ở góc trên bên phải với các loài động vật.
06:25
When we look at the so-called evolutionary tree,
136
360000
3000
Trong số khoảng 29 triệu gen,
06:28
we're up on the upper right-hand corner with the animals.
137
363000
4000
chúng tôi chỉ có khoảng 24,000
06:32
Of those roughly 29 million genes,
138
367000
4000
gen.
06:36
we only have around 24,000
139
371000
2000
Và nếu bạn lấy toàn bộ động vật với nhau
06:38
in our genome.
140
373000
2000
chúng ta có thể có dưới 30,000
06:40
And if you take all animals together,
141
375000
2000
và có thể là một tá
06:42
we probably share less than 30,000
142
377000
3000
hoặc hàng ngàn hệ gen khác nhau.
06:45
and probably maybe a dozen
143
380000
3000
Tôi thấy rằng những gen này
06:48
or more thousand different gene families.
144
383000
3000
không chỉ là thành phần tạo nên sự tiến hoá.
06:52
I view that these genes are now
145
387000
2000
Và chúng tôi nghĩ rằng khi nhìn vào trung tâm của gen
06:54
not only the design components of evolution.
146
389000
3000
có lẽ nó giống với ý tưởng của Richard Dawkins
06:57
And we think in a gene-centric view --
147
392000
2000
hơn là trung tâm của gen,
06:59
maybe going back to Richard Dawkins' ideas --
148
394000
3000
cái mà có cấu tạo khác nhau.
07:02
than in a genome-centric view,
149
397000
2000
Tổng hơp DNA, khả năng tổng hợp DNA,
07:04
which are different constructs of these gene components.
150
399000
4000
đã thay đổi tốc độ
07:09
Synthetic DNA, the ability to synthesize DNA,
151
404000
3000
xâu chuỗi của DNA
07:12
has changed at sort of the same pace
152
407000
2000
trong hơn một hoặc hai thập kỷ qua,
07:14
that DNA sequencing has
153
409000
2000
và càng ngày càng nhanh và rẻ hơn.
07:16
over the last decade or two,
154
411000
2000
Ý nghĩ về tổng hợp gen xuất hiện lần đầu tiên
07:18
and is getting very rapid and very cheap.
155
413000
3000
khi chúng tôi xâu chuỗi gen thứ 2 năm 1995
07:21
Our first thought about synthetic genomics came
156
416000
2000
và nó từ mycoplasma genitalium.
07:23
when we sequenced the second genome back in 1995,
157
418000
4000
Chúng tôi có những chiếc áo thun rất đẹp
07:27
and that from mycoplasma genitalium.
158
422000
2000
trên đó ghi "I heart my genitalium".
07:29
And we have really nice T-shirts that say,
159
424000
3000
Thực chất nó chỉ là một vi sinh vật,
07:32
you know, "I heart my genitalium."
160
427000
2000
nhưng nó có khoảng 500 gen.
07:34
This is actually just a microorganism.
161
429000
3000
Haemophilus có 1,800 gen,
07:38
But it has roughly 500 genes.
162
433000
4000
và chúng tôi tự hỏi
07:42
Haemophilus had 1,800 genes.
163
437000
2000
nếu 1 số loài cần 800, 1 số khác là 500,
07:44
And we simply asked the question,
164
439000
2000
thì có bộ gen nào nhỏ hơn
07:46
if one species needs 800, another 500,
165
441000
2000
để có thể tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh
07:48
is there a smaller set of genes
166
443000
2000
Vì vậy chúng tôi bắt đầu gây đột biến
07:50
that might comprise a minimal operating system?
167
445000
4000
Việc gây đột biến này chỉ là một mảnh nhỏ DNA
07:54
So we started doing transposon mutagenesis.
168
449000
3000
đươc đưa vào mã gen ngẫu nhiên.
07:57
Transposons are just small pieces of DNA
169
452000
3000
Và nếu nó đưa vào giữa, nó sẽ làm các chức năng bị gián đoạn.
08:00
that randomly insert in the genetic code.
170
455000
2000
Do đó chúng tôi tạo ra bản đồ gen
08:02
And if they insert in the middle of the gene, they disrupt its function.
171
457000
3000
để có thể thêm đoạn DNA
và chúng tôi gọi nó là "gen không quan trọng".
08:06
So we made a map of all the genes
172
461000
2000
Nhưng hoá ra môi trường rất quan trọng,
08:08
that could take transposon insertions
173
463000
2000
và bạn chỉ có thể
08:10
and we called those "non-essential genes."
174
465000
2000
nhận biết được một gen quan trọng hay không,
08:13
But it turns out the environment is very critical for this,
175
468000
3000
khi chúng ở trong môi trường.
08:16
and you can only
176
471000
2000
Chúng tôi cũng cố gắng tiếp cận trực tiếp hơn
08:18
define an essential or non-essential gene
177
473000
3000
với bộ gen của 13 sinh vật liên quan,
08:21
based on exactly what's in the environment.
178
476000
3000
và chúng tôi so sánh chúng, tìm kiếm điểm chung.
08:25
We also tried to take a more directly intellectual approach
179
480000
2000
Và chúng tôi nhận được những vòng tròn chồng chéo.
Chỉ có 173 gen
Chỉ có 173 gen
08:27
with the genomes of 13 related organisms,
180
482000
5000
là có trong 13 sinh vật.
08:32
and we tried to compare all of those, to see what they had in common.
181
487000
3000
Hồ chứa mở rộng ra một chút nếu chúng ta phớt lờ
08:36
And we got these overlapping circles. And we found only 173 genes
182
491000
4000
một ký sinh trùng nội bào;
08:40
common to all 13 organisms.
183
495000
3000
nó mở rộng hơn nữa
08:43
The pool expanded a little bit if we ignored
184
498000
2000
khi chúng tôi nhìn vào nhân
08:45
one intracellular parasite;
185
500000
2000
của khoảng 310 gen.
08:47
it expanded even more
186
502000
2000
Vì vậy chúng tôi nghĩ chúng tôi có thể mở rộng
08:49
when we looked at core sets of genes
187
504000
2000
hoặc thu nhỏ gen, tuỳ vào góc nhìn của những người ở đây,
08:51
of around 310 or so.
188
506000
2000
đến khoảng 300 đến 400 gen
08:53
So we think that we can expand
189
508000
2000
từ tối thiểu 500.
08:55
or contract genomes, depending on your point of view here,
190
510000
3000
Cách duy nhất để chứng minh những ý tưởng này
08:58
to maybe 300 to 400 genes
191
513000
3000
là xây dựng nhiễm sắc thể nhân tạo với những gen này
09:01
from the minimal of 500.
192
516000
2000
và chúng tôi phải làm điều này trong phong cách cassette-based.
09:03
The only way to prove these ideas
193
518000
3000
Chúng tôi nhận ra tỗng hợp chính xác DNA
09:06
was to construct an artificial chromosome with those genes in them,
194
521000
3000
với những mảnh lớn là rất khó.
09:09
and we had to do this in a cassette-based fashion.
195
524000
3000
Ham Smith và Clyde Hutchinson, những đồng nghiệp của tôi,
09:12
We found that synthesizing accurate DNA
196
527000
2000
đã phát triển một phương pháp mới
09:14
in large pieces was extremely difficult.
197
529000
3000
cho phép chúng tôi tổng hợp cặp virus
09:17
Ham Smith and Clyde Hutchison, my colleagues on this,
198
532000
3000
chỉ trong 2 tuần
09:20
developed an exciting new method
199
535000
2000
và cho kết quả chính xác 100 phần trăm,
09:22
that allowed us to synthesize a 5,000-base pair virus
200
537000
3000
xét về mặt trình tự và sinh học.
09:25
in only a two-week period
201
540000
2000
Đó là một thử nghiệm khá thú vị - khi chúng tôi chỉ cần lấy các mảnh tổng hợp của DNA,
09:27
that was 100 percent accurate,
202
542000
3000
đưa chúng vào trong các vi khuẩn một cách đột ngột
09:30
in terms of its sequence and its biology.
203
545000
2000
và DNA bắt đầu quá trình sản xuất các hạt virus
09:33
It was a quite exciting experiment -- when we just took the synthetic piece of DNA,
204
548000
4000
sau đó quay lại và giết chết vi khuẩn.
09:37
injected it in the bacteria and all of a sudden,
205
552000
2000
Đây không phải là virus tổng hợp đầu tiên
09:39
that DNA started driving the production of the virus particles
206
554000
5000
virus bại liệt đã được tạo ra một năm trước đó
09:44
that turned around and then killed the bacteria.
207
559000
3000
nhưng nó chỉ có một phần ngàn cơ hội hoạt động
09:47
This was not the first synthetic virus --
208
562000
2000
và mất ba năm để thực hiện.
09:49
a polio virus had been made a year before --
209
564000
3000
Đây là phim hoạt hình về cấu trúc của phi x 174.
09:53
but it was only one ten-thousandth as active
210
568000
2000
Đây là trường hợp phần mềm tự xây dựng phần cứng,
09:55
and it took three years to do.
211
570000
3000
và đó là những khái niệm trong sinh học.
09:58
This is a cartoon of the structure of phi X 174.
212
573000
4000
Mọi người ngay lập tức lo lắng về chiến tranh sinh học,
10:02
This is a case where the software now builds its own hardware,
213
577000
4000
và tôi đã chứng nhận trước uỷ ban Thượng viện,
10:06
and that's the notions that we have with biology.
214
581000
4000
và một ủy ban đặc biệt của chính phủ Hoa Kỳ đã thiết lập
10:10
People immediately jump to concerns about biological warfare,
215
585000
4000
để xem lại về vấn đề này.
10:14
and I had recent testimony before a Senate committee,
216
589000
4000
Tôi nghĩ rằng hãy luôn lưu ý về tính thực tế,
10:18
and a special committee the U.S. government has set up
217
593000
2000
trái ngược với trí tưởng tượng của con người.
10:20
to review this area.
218
595000
2000
Cơ bản là, bất kì virus nào được sắp xếp ngày hôm nay
10:22
And I think it's important to keep reality in mind,
219
597000
3000
thì gen đều có thể được tạo ra.
10:25
versus what happens with people's imaginations.
220
600000
4000
Và mọi người ngay lập tức lăn tăn về đậu mùa hay Ebola,
10:29
Basically, any virus that's been sequenced today --
221
604000
3000
nhưng DNA từ sinh vật này không lây nhiễm.
10:32
that genome can be made.
222
607000
2000
Vì vậy kể cả khi ai đó tạo ra gen đậu mùa,
10:34
And people immediately freak out about things about Ebola or smallpox,
223
609000
4000
thì bản thân DNA không gây ra lây nhiễm.
10:38
but the DNA from this organism is not infective.
224
613000
4000
Mối quan tâm thực sự của phòng an ninh
10:42
So even if somebody made the smallpox genome,
225
617000
3000
là virus được thiết kế riêng.
10:45
that DNA itself would not cause infections.
226
620000
3000
Và chỉ có hai quốc gia, U.S. và liên bang Xô Viết
10:49
The real concern that security departments have
227
624000
3000
có nỗ lực đáng kể
10:52
is designer viruses.
228
627000
2000
tạo ra tác nhân chiến tranh sinh học.
10:54
And there's only two countries, the U.S. and the former Soviet Union,
229
629000
4000
Nếu nghiên cứu đó thực sự ngưng lại,
10:58
that had major efforts
230
633000
2000
thì sẽ có rất ít hoạt động
11:00
on trying to create biological warfare agents.
231
635000
3000
về các bí quyết tạo ra virus trong tương lai.
11:03
If that research is truly discontinued,
232
638000
3000
Tôi nghĩ rằng các sinh vật đơn bào có thể xảy ra trong vòng hai năm.
11:06
there should be very little activity
233
641000
2000
Và các tế bào có thể có nhân điển hình,
11:08
on the know-how to make designer viruses in the future.
234
643000
4000
mà chúng ta có
11:12
I think single-cell organisms are possible within two years.
235
647000
4000
là có thể trong vòng một thập kỷ.
11:16
And possibly eukaryotic cells,
236
651000
3000
Bây giờ chúng tôi đang làm hàng chục cấu trúc khác nhau,
11:19
those that we have,
237
654000
2000
bởi vì chúng ta có thể đa dạng hoá cassettes và gen
11:21
are possible within a decade.
238
656000
2000
và đưa vào nhiễm sắc thể nhân tạo.
11:24
So we're now making several dozen different constructs,
239
659000
4000
Bí quyết là, làm thế nào thể nào để đưa vào?
11:28
because we can vary the cassettes and the genes
240
663000
3000
Chúng tôi bắt đầu với những mảnh này,
11:31
that go into this artificial chromosome.
241
666000
2000
và sau đó chúng ta có một hệ thống tái tổ hợp tương đồng
11:33
The key is, how do you put all of the others?
242
668000
2000
sau đó ráp chúng vào một nhiễm sắc thể.
11:35
We start with these fragments,
243
670000
2000
Điều này bắt nguồn từ một sinh vật, radiodurans deinococcus,
11:37
and then we have a homologous recombination system
244
672000
3000
có thể bị ba triệu rads bức xạ chiếu vào mà không chết.
11:40
that reassembles those into a chromosome.
245
675000
4000
Nó ráp lại gen sau vụ nổ bức xạ
11:44
This is derived from an organism, deinococcus radiodurans,
246
679000
3000
trong vòng từ 12 đến 24 giờ,
11:47
that can take three million rads of radiation and not be killed.
247
682000
5000
sau khi nhiễm sắc thể của nó bị thổi đi theo đúng nghĩa đen.
11:53
It reassembles its genome after this radiation burst
248
688000
4000
Sinh vật này phổ biến nhất trên hành tinh,
11:57
in about 12 to 24 hours,
249
692000
2000
và bây giờ có lẽ vẫn còn tồn tại
11:59
after its chromosomes are literally blown apart.
250
694000
3000
ở bên ngoài không gian.
Đây là một cốc thuỷ sinh sau
khoảng nửa triệu rads bức xạ.
Nó bắt đầu cháy và vỡ,
12:02
This organism is ubiquitous on the planet,
251
697000
2000
trong khi các vi khuẩn dưới đáy
trở nên vui mừng hơn.
12:04
and exists perhaps now
252
699000
2000
Đây là bức ảnh về những gì xảy ra:
12:06
in outer space due to all our travel there.
253
701000
3000
ở phần trên là gen
12:10
This is a glass beaker after
254
705000
2000
sau 1.7 triệu rads bức xạ.
12:12
about half a million rads of radiation.
255
707000
2000
Nhiễm sắc thể bị thổi ra ngoài theo đúng nghĩa đen.
12:14
The glass started to burn and crack,
256
709000
2000
Và đây là DNA tự lắp ráp lại
12:16
while the microbes sitting in the bottom
257
711000
2000
24 giờ sau.
12:18
just got happier and happier.
258
713000
2000
Thật sự là tuyệt vời khi những sinh vật này có thể làm được điều đó,
12:20
Here's an actual picture of what happens:
259
715000
2000
và chúng ta có thể có hàng ngàn,
12:22
the top of this shows the genome
260
717000
2000
hoặc chục ngàn những loài khác nhau
12:24
after 1.7 million rads of radiation.
261
719000
3000
trên hành tinh này có khả năng tương tự.
12:27
The chromosome is literally blown apart.
262
722000
2000
Sau khi các bộ gen được tổng hợp,
12:29
And here's that same DNA automatically reassembled
263
724000
4000
bước đầu tiên chỉ là cấy chúng
12:33
24 hours later.
264
728000
2000
vào một tế bào không có bộ gen.
12:35
It's truly stunning that these organisms can do that,
265
730000
3000
Vì vậy, chúng tôi nghĩ rằng các tế bào tổng hợp sẽ có tiềm năng to lớn,
12:38
and we probably have thousands,
266
733000
2000
không chỉ cho sự hiểu biết cơ bản sinh học
12:40
if not tens of thousands, of different species
267
735000
2000
nhưng hy vọng là còn về các vấn đề về môi trường và xã hội.
12:42
on this planet that are capable of doing that.
268
737000
3000
Ví dụ, từ các sinh vật thứ ba, chúng tôi sắp xếp,
12:45
After these genomes are synthesized,
269
740000
2000
Methanococcus jannaschii - sống ở nhiệt độ sôi nước;
12:47
the first step is just transplanting them
270
742000
2000
nguồn năng lượng của nó là hydro
12:49
into a cell without a genome.
271
744000
4000
và tất cả carbon đến từ CO2 nó lấy từ môi trường.
12:53
So we think synthetic cells are going to have tremendous potential,
272
748000
4000
Vì vậy, chúng tôi biết rất nhiều con đường khác nhau,
12:57
not only for understanding the basis of biology
273
752000
3000
hàng ngàn sinh vật khác nhau bây giờ
13:00
but for hopefully environmental and society issues.
274
755000
3000
thải ra khi CO2,
13:03
For example, from the third organism we sequenced,
275
758000
3000
và lấy nó trở lại.
13:06
Methanococcus jannaschii -- it lives in boiling water temperatures;
276
761000
4000
Vì vậy thay vì dùng carbon từ dầu
13:10
its energy source is hydrogen
277
765000
2000
cho quá trình tổng hơp,
13:12
and all its carbon comes from CO2 it captures back from the environment.
278
767000
5000
chúng tôi có thể sử dụng carbon
13:17
So we know lots of different pathways,
279
772000
2000
và đưa nó trở lại không khí,
13:19
thousands of different organisms now
280
774000
3000
chuyển nó vào polyme sinh học
13:22
that live off of CO2,
281
777000
2000
hoặc những sản phẩm khác.
13:24
and can capture that back.
282
779000
2000
Chúng tôi có một sinh vật sống nhờ carbon monoxide,
13:26
So instead of using carbon from oil
283
781000
3000
và chúng tôi dùng để giảm năng lượng
13:29
for synthetic processes,
284
784000
2000
để tách nước thành hydro và oxy.
13:31
we have the chance of using carbon
285
786000
3000
Ngoài ra, có rất nhiều con đường
13:34
and capturing it back from the atmosphere,
286
789000
3000
có thể được thiết kế quá trình cho chuyển hóa mêtan.
13:37
converting that into biopolymers
287
792000
2000
Và DuPont có một chương trình lớn với Statoil ở Na Uy
13:39
or other products.
288
794000
2000
để nắm bắt và chuyển đổi mêtan
13:41
We have one organism that lives off of carbon monoxide,
289
796000
3000
từ các mỏ khí có thành các sản phẩm hữu ích.
13:44
and we use as a reducing power
290
799000
2000
Trong một thời gian ngắn, tôi nghĩ sẽ có một lĩnh vực mới
13:46
to split water to produce hydrogen and oxygen.
291
801000
4000
gọi là "tổ hợp gen"
13:50
Also, there's numerous pathways
292
805000
2000
bởi vì với những khả năng tổng hợp mới,
13:52
that can be engineered metabolizing methane.
293
807000
4000
các danh mục gen dàn trải ra
13:56
And DuPont has a major program with Statoil in Norway
294
811000
4000
và tái tổ hợp tương đồng,
14:00
to capture and convert the methane
295
815000
2000
chúng tôi nghĩ rằng chúng ta có thể thiết kế một robot để thực hiện
14:02
from the gas fields there into useful products.
296
817000
4000
có thể là một triệu nhiễm sắc thể khác nhau một ngày.
14:06
Within a short while, I think there's going to be a new field
297
821000
2000
Và do đó, với tất cả sinh vật học,
14:08
called "Combinatorial Genomics,"
298
823000
2000
bạn lựa chọn thông qua sàng lọc,
14:10
because with these new synthesis capabilities,
299
825000
3000
cho dù bạn sàng lọc để sản xuất hydro,
14:13
these vast gene array repertoires
300
828000
3000
hoặc sản xuất hóa chất, hay chỉ để tồn tại.
14:16
and the homologous recombination,
301
831000
2000
Để hiểu được vai trò của các gen
14:18
we think we can design a robot to make
302
833000
2000
không phải là vấn đề quá khó khăn.
14:20
maybe a million different chromosomes a day.
303
835000
3000
Chúng tôi đang cố gắng điều chỉnh quang hợp
14:24
And therefore, as with all biology,
304
839000
2000
để sản xuất hydro trực tiếp
từ ánh sáng mặt trời
từ ánh sáng mặt trời
14:26
you get selection through screening,
305
841000
3000
Quang hợp được điều chế bằng oxy,
14:29
whether you're screening for hydrogen production,
306
844000
2000
và chúng ta có oxygen-insensitive hydrogenase
14:31
or chemical production, or just viability.
307
846000
3000
có thể thay đổi quá trình.
14:34
To understand the role of these genes
308
849000
2000
Chúng tôi cũng kết hợp cellulase,
14:36
is going to be well within reach.
309
851000
2000
enzym phân huỷ đường phức thành đường đơn
14:38
We're trying to modify photosynthesis
310
853000
3000
và lên men trong cùng một tế bào
14:41
to produce hydrogen directly from sunlight.
311
856000
3000
để sản xuất etanol.
14:44
Photosynthesis is modulated by oxygen,
312
859000
3000
Sản xuất được phẩm đang được tiến hành
14:47
and we have an oxygen-insensitive hydrogenase
313
862000
3000
ở những phòng thí nghiệm chính
14:50
that we think will totally change this process.
314
865000
5000
và sử dụng vi khuẩn.
14:55
We're also combining cellulases,
315
870000
2000
Các chất hóa học từ các hợp chất trong môi trường
14:57
the enzymes that break down complex sugars into simple sugars
316
872000
3000
có cấu trúc phức tạp hơn
15:00
and fermentation in the same cell
317
875000
3000
những hợp chất tốt nhất mà chúng tôi có thể sản xuất.
15:03
for producing ethanol.
318
878000
2000
Tôi nghĩ rằng những loài được thiết kế trong tương lai
15:06
Pharmaceutical production is already under way
319
881000
2000
có thể là nguồn thức ăn
15:08
in major laboratories
320
883000
2000
hoặc hy vọng là nguồn năng lượng,
15:10
using microbes.
321
885000
2000
xử lý môi trường
15:12
The chemistry from compounds in the environment
322
887000
3000
và có lẽ
15:15
is orders of magnitude more complex
323
890000
2000
thay thế ngành công nghiệp hoá dầu.
15:17
than our best chemists can produce.
324
892000
2000
Tôi sẽ kết thúc với các nghiên cứu về đạo đức
và chính sách.
và chính sách.
15:20
I think future engineered species
325
895000
2000
Chúng tôi trì hoãn bắt đầu thí nghiệm trong năm 1999
15:22
could be the source of food,
326
897000
2000
cho đến khi chúng tôi hoàn thành bài viết
đạo đức sinh học 1.5 năm
đạo đức sinh học 1.5 năm
15:24
hopefully a source of energy,
327
899000
2000
để xem liệu chúng ta có nên cố gắng tạo ra một loài nhân tạo.
15:26
environmental remediation
328
901000
3000
Mỗi tôn giáo lớn đều tham gia trong đó.
15:29
and perhaps
329
904000
2000
Đó quả thật là một nghiên cứu rất lạ,
15:31
replacing the petrochemical industry.
330
906000
2000
bởi vì các nhà lãnh đạo tôn giáo khác nhau sử dụng kinh thánh như sách luật,
15:33
Let me just close with ethical and policy studies.
331
908000
3000
và họ không thể tìm thấy bất cứ điều gì là cấm tạo ra cuộc sống
15:37
We delayed the start of our experiments in 1999
332
912000
4000
vì vậy nó OK. Điều lo lăng cuối cùng
15:41
until we completed a year-and-a-half bioethical review
333
916000
3000
là khía cạnh chiến tranh sinh học,
15:44
as to whether we should try and make an artificial species.
334
919000
4000
nhưng hãy để chúng tôi bắt đầu thí nghiệm
15:48
Every major religion participated in this.
335
923000
3000
cho lý do mà chúng tôi thực hiện chúng.
15:51
It was actually a very strange study,
336
926000
2000
Ngay bây giờ quỹ Sloan Foundation tài trợ
15:53
because the various religious leaders were using their scriptures as law books,
337
928000
5000
một nghiên cứu đa chế về điều này,
15:58
and they couldn't find anything in them prohibiting making life,
338
933000
3000
để tìm ra lợi ích và tác hại đối với cộng đồng,
16:01
so it must be OK. The only ultimate concerns
339
936000
3000
và quy tắc mà các nhóm khoa học như tôi
16:04
were biological warfare aspects of this,
340
939000
3000
nên thực hiện,
16:08
but gave us the go ahead to start these experiments
341
943000
3000
và chúng tôi đang cố gắng để lấy ví dụ tốt và bước tiếp.
16:11
for the reasons we were doing them.
342
946000
2000
Có rất nhiều vấn đề phức tạp.
16:13
Right now the Sloan Foundation has just funded
343
948000
2000
Ngoại trừ mối đe doạ của khủng bố sinh học,
16:15
a multi-institutional study on this,
344
950000
3000
đó là vấn đề đơn giản xét về mặt,
16:18
to work out what the risk and benefits to society are,
345
953000
3000
chúng ta liệu có thể sản xuất năng lượng sạch,
16:21
and the rules that scientific teams such as my own
346
956000
3000
có lẽ là một cuộc cách mạng
16:24
should be using in this area,
347
959000
2000
mà các nước đang phát triển có thể thực hiện.
16:26
and we're trying to set good examples as we go forward.
348
961000
3000
và những quá trình thì đơn giản.
16:30
These are complex issues.
349
965000
2000
Cảm ơn rất nhiều.
16:32
Except for the threat of bio-terrorism,
350
967000
2000
16:34
they're very simple issues in terms of,
351
969000
2000
16:36
can we design things to produce clean energy,
352
971000
4000
16:40
perhaps revolutionizing
353
975000
2000
16:42
what developing countries can do
354
977000
3000
16:45
and provide through various simple processes.
355
980000
3000
16:48
Thank you very much.
356
983000
2000
Translated by Do Lam
ABOUT THE SPEAKER
Craig Venter - Biologist, genetics pioneerIn 2001, Craig Venter made headlines for sequencing the human genome. In 2003, he started mapping the ocean's biodiversity. And now he's created the first synthetic lifeforms -- microorganisms that can produce alternative fuels.
Why you should listen
Craig Venter, the man who led the private effort to sequence the human genome, is hard at work now on even more potentially world-changing projects.
First, there's his mission aboard the Sorcerer II, a 92-foot yacht, which, in 2006, finished its voyage around the globe to sample, catalouge and decode the genes of the ocean's unknown microorganisms. Quite a task, when you consider that there are tens of millions of microbes in a single drop of sea water. Then there's the J. Craig Venter Institute, a nonprofit dedicated to researching genomics and exploring its societal implications.
In 2005, Venter founded Synthetic Genomics, a private company with a provocative mission: to engineer new life forms. Its goal is to design, synthesize and assemble synthetic microorganisms that will produce alternative fuels, such as ethanol or hydrogen. He was on Time magzine's 2007 list of the 100 Most Influential People in the World.
In early 2008, scientists at the J. Craig Venter Institute announced that they had manufactured the entire genome of a bacterium by painstakingly stitching together its chemical components. By sequencing a genome, scientists can begin to custom-design bootable organisms, creating biological robots that can produce from scratch chemicals humans can use, such as biofuel. And in 2010, they announced, they had created "synthetic life" -- DNA created digitally, inserted into a living bacterium, and remaining alive.
Craig Venter | Speaker | TED.com