Craig Venter: A voyage of DNA, genes and the sea

55,088 views ・ 2007-05-02

TED


Моля, кликнете два пъти върху английските субтитри по-долу, за да пуснете видеото.

Translator: Anton Hikov Reviewer: MaYoMo com
00:25
At the break, I was asked by several people
0
25000
2000
По време на почивата бях попитан от няколко човека,
00:27
about my comments about the aging debate.
1
27000
3000
за моя коментар относно дебата за остаряването.
00:30
And this will be my only comment on it.
2
30000
2000
Това ще бъде единственият ми коментар по този въпрос.
00:32
And that is, I understand
3
32000
2000
И това е, че разбирам,
00:34
that optimists greatly outlive pessimists.
4
34000
2000
че оптимистите значително надживяват песимистите.
00:36
(Laughter)
5
36000
4000
(Смях)
00:41
What I'm going to tell you about in my 18 minutes is
6
41000
3000
Това, за което ще говоря в моите 18 минути е,
00:44
how we're about to switch from reading the genetic code
7
44000
4000
как сме на път да преминем от четене на генетичния код,
00:48
to the first stages of beginning
8
48000
2000
до първия етап от началото
00:50
to write the code ourselves.
9
50000
2000
на писането на кода от нас самите.
00:53
It's only 10 years ago this month
10
53000
2000
Този месец се навършват само 10 години,
00:55
when we published the first sequence
11
55000
2000
откакто публикувахме първата секвенция
00:57
of a free-living organism,
12
57000
2000
на свободно живеещ организъм,
00:59
that of haemophilus influenzae.
13
59000
2000
тази на haemophilus influenzae (хемофилус инфлуенцае).
01:01
That took a genome project
14
61000
2000
За това беше необходим геномен проект
01:03
from 13 years down to four months.
15
63000
3000
от 13 години до 4 месеца.
01:07
We can now do that same genome project
16
67000
2000
Сега може да направим същия геномен проект
01:09
in the order of
17
69000
2000
в порядъка на
01:11
two to eight hours.
18
71000
2000
два до осем часа.
01:13
So in the last decade, a large number of genomes have been added:
19
73000
3000
Така през последното десетилетие голяма бройка от геноми бяха добавени,
01:16
most human pathogens,
20
76000
3000
повечето човешки патогени,
01:19
a couple of plants,
21
79000
2000
две растения,
01:21
several insects and several mammals,
22
81000
3000
няколко насекоми и бозайници,
01:24
including the human genome.
23
84000
3000
включително и генома на човека.
01:27
Genomics at this stage of the thinking
24
87000
3000
Геномиката на този етап на мислене,
01:30
from a little over 10 years ago
25
90000
2000
отпреди малко повече от 10 години,
01:32
was, by the end of this year, we might have
26
92000
2000
когато мислехме, че до края на тази година може да имаме
01:34
between three and five genomes sequenced;
27
94000
3000
между три и пет секвентирани генома;
01:37
it's on the order of several hundred.
28
97000
3000
сега е в порядъка на няколко стотин.
01:40
We just got a grant from the Gordon and Betty Moore Foundation
29
100000
3000
Току-що получихме стипендия от фондацията "Гордън и Бети Муур",
01:43
to sequence 130 genomes this year,
30
103000
3000
за да секвентираме 130 генома през тази година,
01:46
as a side project from environmental organisms.
31
106000
4000
като страничен проект за организмите от околната среда.
01:50
So the rate of reading the genetic code has changed.
32
110000
3000
Нивото на четене на генетичния код се промени.
01:54
But as we look, what's out there,
33
114000
2000
Но като погледнем какво е достъпно,
01:56
we've barely scratched the surface
34
116000
2000
ние едва сме докоснали повърхността,
01:58
on what is available on this planet.
35
118000
4000
от това, което е достъпно на тази планета.
02:02
Most people don't realize it, because they're invisible,
36
122000
3000
Много хора не го осъзнават, понеже тези същества са невидими,
02:05
but microbes make up about a half of the Earth's biomass,
37
125000
4000
но микробите съставят около половината от земната биомаса,
02:09
whereas all animals only make up about
38
129000
3000
докато всички животни съставят само
02:12
one one-thousandth of all the biomass.
39
132000
2000
около една хилядна от цялата биомаса.
02:14
And maybe it's something that people in Oxford don't do very often,
40
134000
3000
Може би това е нещо, което хората в Оксфорд не правят много често,
02:17
but if you ever make it to the sea,
41
137000
2000
но ако някога достигнете до океана
02:19
and you swallow a mouthful of seawater,
42
139000
3000
и погълнете една глътка морска вода,
02:22
keep in mind that each milliliter
43
142000
2000
имайте предвид, че всеки милилитър
02:24
has about a million bacteria
44
144000
2000
съдържа около един милион бактерии,
02:26
and on the order of 10 million viruses.
45
146000
3000
и в порядъка на 10 милиона вируси.
02:29
Less than 5,000 microbial species
46
149000
3000
По-малко от 5000 микробни видове
02:32
have been characterized as of two years ago,
47
152000
2000
бяха описани до преди две години,
02:34
and so we decided to do something about it.
48
154000
2000
така че решихме да направим нещо по въпроса.
02:36
And we started the Sorcerer II Expedition,
49
156000
3000
Така започнахме експедицията Sorcerer II (Магьосник II),
02:39
where we were, as with great oceanographic expeditions,
50
159000
3000
където, както при всяка голяма океанографска експедиция,
02:42
trying to sample the ocean every 200 miles.
51
162000
3000
се опитвахме да правим проби от океана на всеки 200 мили (322 километра).
02:47
We started in Bermuda for our test project,
52
167000
2000
Започнахме от Бермуда с нашия тестов проект.
02:49
then moved up to Halifax,
53
169000
2000
После се придвижихме нагоре до Халифакс,
02:51
working down the U.S. East Coast,
54
171000
2000
работехме надолу по източното крайрежие на САЩ,
02:53
the Caribbean Sea, the Panama Canal,
55
173000
3000
Карибско море, Панамския канал,
02:58
through to the Galapagos, then across the Pacific,
56
178000
2000
през Галапагоските о-ви, след това през Тихия океан,
03:00
and we're in the process now of working our way
57
180000
2000
и сега сме в процес на работа
03:02
across the Indian Ocean.
58
182000
2000
през Индийския океан.
03:04
It's very tough duty; we're doing this on a sailing vessel,
59
184000
3000
Това е много тежка работа; правим това на плавателен съд,
03:07
in part to help excite young people
60
187000
2000
отчасти за да развълнуваме младите хора,
03:09
about going into science.
61
189000
3000
за да навлязат в науката.
03:12
The experiments are incredibly simple.
62
192000
2000
Опитите са невероятно прости.
03:14
We just take seawater and we filter it,
63
194000
3000
Просто взимаме морска вода и я филтрираме,
03:17
and we collect different size organisms on different filters,
64
197000
4000
и събираме различните по големина организми от различните филтри.
03:21
and then take their DNA back to our lab in Rockville,
65
201000
3000
После вземаме тяхното ДНК обратно в лабораторията ни в Роквил,
03:24
where we can sequence a hundred million letters
66
204000
3000
където може да разкодираме 100 милиона букви
03:27
of the genetic code every 24 hours.
67
207000
2000
от генетичен код всеки 24 часа.
03:29
And with doing this,
68
209000
2000
Вършейки това,
03:31
we've made some amazing discoveries.
69
211000
2000
направихме някои изумителни открития.
03:33
For example, it was thought that the visual pigments
70
213000
2000
Например за визуалните пигменти, които са в очите ни,
03:35
that are in our eyes -- there was only one or two organisms
71
215000
2000
се смяташе, че има само един или два организма
03:38
in the environment that had these same pigments.
72
218000
4000
в природата, които имат същите такива пигменти.
03:42
It turns out, almost every species
73
222000
2000
Оказва се, че почти всички видове
03:44
in the upper parts of the ocean
74
224000
2000
в горните части на океана,
03:46
in warm parts of the world
75
226000
2000
в топлите части на света,
03:48
have these same photoreceptors,
76
228000
2000
имат същите фоторецептори
03:50
and use sunlight as the source of their energy
77
230000
3000
и използват слънчевата светлина като източник на енергия
03:53
and communication.
78
233000
2000
и комуникация.
03:55
From one site, from one barrel of seawater,
79
235000
3000
От едно място, в един барел с морска вода
03:58
we discovered 1.3 million new genes
80
238000
3000
открихме 1,3 милиона нови гени,
04:01
and as many as 50,000 new species.
81
241000
4000
и около 50,000 нови видове.
04:05
We've extended this to the air
82
245000
2000
Разширихме това и във въздуха,
04:07
now with a grant from the Sloan Foundation.
83
247000
3000
този път благодарение на стипендия от фондация Слоун.
04:10
We're measuring how many viruses and bacteria
84
250000
2000
Измерваме колко вируси и бактерии
04:12
all of us are breathing in and out every day,
85
252000
3000
всички ние дишаме и издишаме дневно,
04:15
particularly on airplanes
86
255000
2000
особено в самолети
04:17
or closed auditoriums.
87
257000
2000
или затворени помещения.
04:19
(Laughter)
88
259000
3000
(Смях)
04:22
We filter through some simple apparatuses;
89
262000
2000
Правим филтри чрез няколко прости апарата;
04:24
we collect on the order of a billion microbes from just a day
90
264000
3000
събираме от порядъка на милиард микроби само за ден
04:27
filtering on top of a building in New York City.
91
267000
4000
филтрираме на покрива на една сграда в Ню Йорк.
04:31
And we're in the process of sequencing all that
92
271000
2000
И сме в процес на секвентиране на всичко това
04:33
at the present time.
93
273000
2000
в момента.
04:35
Just on the data collection side,
94
275000
2000
От страна на събирането на данни,
04:37
just where we are through the Galapagos,
95
277000
3000
където сме стигнали до островите Галапагос,
04:40
we're finding that almost every 200 miles,
96
280000
2000
откриваме, че на почти всеки 200 мили (322 километра),
04:42
we see tremendous diversity
97
282000
2000
виждаме огромно разнообразие
04:44
in the samples in the ocean.
98
284000
2000
на пробите в океана.
04:47
Some of these make logical sense,
99
287000
2000
Някои от тях са логически обусловани,
04:49
in terms of different temperature gradients.
100
289000
3000
предвид на различните температурни различия.
04:52
So this is a satellite photograph
101
292000
2000
Това е сателитна снимка,
04:54
based on temperatures -- red being warm,
102
294000
2000
базирана на температурите -- червеното е топло,
04:56
blue being cold --
103
296000
3000
синьото е студено --
04:59
and we found there's a tremendous difference between
104
299000
3000
открихме, че има огромни разлики между
05:02
the warm water samples and the cold water samples,
105
302000
2000
пробите от топлата вода и тези от студената вода,
05:04
in terms of abundant species.
106
304000
3000
по отношение на изобилието на видове.
05:07
The other thing that surprised us quite a bit
107
307000
2000
Другото нещо, което ни учуди доста е,
05:09
is these photoreceptors detect different wavelengths of light,
108
309000
4000
че тези фоторецептори разпознават различните дължини на вълните на светлината,
05:13
and we can predict that based on their amino acid sequence.
109
313000
4000
и може да предскажем това базирано на тяхната последователност от аминокиселини.
05:17
And these vary tremendously from region to region.
110
317000
3000
Те варират значително от регион на регион.
05:20
Maybe not surprisingly,
111
320000
2000
Може би не е за учудване,
05:22
in the deep ocean, where it's mostly blue,
112
322000
2000
че в дълбокия океан, където е предимно синьо,
05:24
the photoreceptors tend to see blue light.
113
324000
4000
фоторецепторите са склонни да видят синя светлина.
05:28
When there's a lot of chlorophyll around,
114
328000
2000
Където има доста хлорфил наоколо,
05:30
they see a lot of green light.
115
330000
2000
те виждат много зелена светлина.
05:32
But they vary even more,
116
332000
2000
Но те варират дори повече,
05:34
possibly moving towards infrared and ultraviolet
117
334000
3000
евентуално преминавайки към инфрачервени и ултравиолетови лъчи
05:37
in the extremes.
118
337000
2000
в крайните случаи.
05:40
Just to try and get an assessment
119
340000
2000
Само за да добиете представа,
05:42
of what our gene repertoire was,
120
342000
2000
какъв беше нашият генен репертоар,
05:44
we assembled all the data --
121
344000
2000
събрахме всичките данни --
05:46
including all of ours thus far from the expedition,
122
346000
3000
включително всички данни от експедицията досега,
05:49
which represents more than half of all the gene data on the planet --
123
349000
3000
които представляват повече от половината от всички генни данни на планетата,
05:52
and it totaled around 29 million genes.
124
352000
4000
и това достигна около 29 милиона гена.
05:56
And we tried to put these into gene families
125
356000
2000
Опитахме се да поставим тези гени в семейства,
05:58
to see what these discoveries are:
126
358000
2000
за да видим какви са тези открития.
06:00
Are we just discovering new members of known families,
127
360000
3000
Дали откриваме нови членове на вече известни семейства,
06:03
or are we discovering new families?
128
363000
2000
или откриваме нови семейства?
06:05
And it turns out we have about 50,000
129
365000
2000
И се оказва, че имаме около 50,000
06:07
major gene families,
130
367000
3000
големи семейства от гени,
06:10
but every new sample we take in the environment
131
370000
3000
но всяка нова проба, която взимаме от околната среда,
06:13
adds in a linear fashion to these new families.
132
373000
3000
се добавя по линеен начин към тези нови семейства.
06:16
So we're at the earliest stages of discovery
133
376000
2000
И така, ние сме в най-ранните етапи на откриването
06:18
about basic genes,
134
378000
3000
на основните гени,
06:21
components and life on this planet.
135
381000
3000
компонените на живота на тази планета.
06:25
When we look at the so-called evolutionary tree,
136
385000
3000
Когато погледнем към така нареченото еволюционно дърво,
06:28
we're up on the upper right-hand corner with the animals.
137
388000
4000
ние се намираме в горния десен ъгъл заедно с животните.
06:32
Of those roughly 29 million genes,
138
392000
4000
От тези приблизително 29 милиона гена,
06:36
we only have around 24,000
139
396000
2000
ние имаме само около 24,000
06:38
in our genome.
140
398000
2000
в нашия геном.
06:40
And if you take all animals together,
141
400000
2000
Ако вземем всички животни заедно,
06:42
we probably share less than 30,000
142
402000
3000
вероятно споделяме по-малко от 30,000
06:45
and probably maybe a dozen
143
405000
3000
и вероятно, може би, дузина
06:48
or more thousand different gene families.
144
408000
3000
или повече хиляди различни семейства гени.
06:52
I view that these genes are now
145
412000
2000
Сега виждам, че тези гени
06:54
not only the design components of evolution.
146
414000
3000
не са само градивни компоненти на еволюцията.
06:57
And we think in a gene-centric view --
147
417000
2000
Ние мислим по гено-центричен начин --
06:59
maybe going back to Richard Dawkins' ideas --
148
419000
3000
може би, връщайки се към идеите на Ричард Докинс --
07:02
than in a genome-centric view,
149
422000
2000
отколкото по геномо-центричен начин,
07:04
which are different constructs of these gene components.
150
424000
4000
които са различни конструкции от тези генни компоненти.
07:09
Synthetic DNA, the ability to synthesize DNA,
151
429000
3000
Синтетичното ДНК, способността да се синтезира ДНК,
07:12
has changed at sort of the same pace
152
432000
2000
се промени със сходни темпове,
07:14
that DNA sequencing has
153
434000
2000
както и ДНК секвентирането,
07:16
over the last decade or two,
154
436000
2000
през последните едно-две десетилетия,
07:18
and is getting very rapid and very cheap.
155
438000
3000
и става много бързо и много евтино.
07:21
Our first thought about synthetic genomics came
156
441000
2000
Първите ни идеи за синтетична генетика се появиха
07:23
when we sequenced the second genome back in 1995,
157
443000
4000
когато секвентирахме втория геном през 1995,
07:27
and that from mycoplasma genitalium.
158
447000
2000
този на mycoplasma genitalium (микоплазма гениталиум).
07:29
And we have really nice T-shirts that say,
159
449000
3000
Имаме много хубави тениски, на които е написано:
07:32
you know, "I heart my genitalium."
160
452000
2000
"Обичам моят гениталиум."
07:34
This is actually just a microorganism.
161
454000
3000
Това е всъщност просто микроорганизъм.
07:38
But it has roughly 500 genes.
162
458000
4000
Но има приблизително 500 гена.
07:42
Haemophilus had 1,800 genes.
163
462000
2000
Хемофилус имаше 1,800 гена.
07:44
And we simply asked the question,
164
464000
2000
И просто зададохме въпроса,
07:46
if one species needs 800, another 500,
165
466000
2000
"Ако един вид се нуждае от 800, друг от 500,
07:48
is there a smaller set of genes
166
468000
2000
дали има по-малък набор от гени,
07:50
that might comprise a minimal operating system?
167
470000
4000
който може да образува минимална операционна система?"
07:54
So we started doing transposon mutagenesis.
168
474000
3000
Така започнахме да правим транспозонна мутагинеза.
07:57
Transposons are just small pieces of DNA
169
477000
3000
Транспозоните са просто малки части от ДНК,
08:00
that randomly insert in the genetic code.
170
480000
2000
които произволно се вмъкват в генетичния код.
08:02
And if they insert in the middle of the gene, they disrupt its function.
171
482000
3000
Ако се вмъкнат по средата на гена те нарушават неговата функция.
08:06
So we made a map of all the genes
172
486000
2000
Така, ние направихме карта на всички гени,
08:08
that could take transposon insertions
173
488000
2000
които биха могли да приемат транспозонни вмъквания,
08:10
and we called those "non-essential genes."
174
490000
2000
и ги нарекохме "несъществени гени."
08:13
But it turns out the environment is very critical for this,
175
493000
3000
Но се оказва, че околната среда е много критична към това,
08:16
and you can only
176
496000
2000
и човек може само
08:18
define an essential or non-essential gene
177
498000
3000
да дефинира същестени или несъществени гени,
08:21
based on exactly what's in the environment.
178
501000
3000
базирано на това, какво точно е в околната среда.
08:25
We also tried to take a more directly intellectual approach
179
505000
2000
Също се опитахме да предприемем по-директен интелектуален подход
08:27
with the genomes of 13 related organisms,
180
507000
5000
с геномите на 13 свързани организма,
08:32
and we tried to compare all of those, to see what they had in common.
181
512000
3000
и се опитахме да ги сравним, за да видим общото между тях,
08:36
And we got these overlapping circles. And we found only 173 genes
182
516000
4000
и получихме тези припокриващи се кръгове. Открихме само 173 гена,
08:40
common to all 13 organisms.
183
520000
3000
общи за всичките 13 организма.
08:43
The pool expanded a little bit if we ignored
184
523000
2000
Наборът се разшири малко, ако пренебрегнехме
08:45
one intracellular parasite;
185
525000
2000
един вътреклетъчен паразит;
08:47
it expanded even more
186
527000
2000
и се рашири дори още повече,
08:49
when we looked at core sets of genes
187
529000
2000
когато разгледахме основна група от гени,
08:51
of around 310 or so.
188
531000
2000
около 310 на брой.
08:53
So we think that we can expand
189
533000
2000
Така че мислим, че може да разширим
08:55
or contract genomes, depending on your point of view here,
190
535000
3000
или свием геномите, това зависи от вашата гледната точка,
08:58
to maybe 300 to 400 genes
191
538000
3000
на може би 300 до 400 гена,
09:01
from the minimal of 500.
192
541000
2000
от минималните 500.
09:03
The only way to prove these ideas
193
543000
3000
Единствният начин да докажем тези идеи
09:06
was to construct an artificial chromosome with those genes in them,
194
546000
3000
беше като построим изкуствен хромозом с тези гени в него,
09:09
and we had to do this in a cassette-based fashion.
195
549000
3000
и трябваше да го направим на базата на касетъчен модел.
09:12
We found that synthesizing accurate DNA
196
552000
2000
Открихме, че синтезирането на прецизно ДНК
09:14
in large pieces was extremely difficult.
197
554000
3000
в големи части беше изключително трудно.
09:17
Ham Smith and Clyde Hutchison, my colleagues on this,
198
557000
3000
Хам Смит и Клайд Хътчисън, моите колеги в това начинание,
09:20
developed an exciting new method
199
560000
2000
разработиха вълнуващ нов метод,
09:22
that allowed us to synthesize a 5,000-base pair virus
200
562000
3000
който ни позволи да синтезираме 5000 базови двойки на вирус,
09:25
in only a two-week period
201
565000
2000
в течение на само две седмици,
09:27
that was 100 percent accurate,
202
567000
3000
който беше 100% прецизен,
09:30
in terms of its sequence and its biology.
203
570000
2000
по отношение на своята последователност и биология.
09:33
It was a quite exciting experiment -- when we just took the synthetic piece of DNA,
204
573000
4000
Беше доста вълнуващ експеримент -- когато взимахме синтетичната част от ДНК,
09:37
injected it in the bacteria and all of a sudden,
205
577000
2000
инжектирахме я в бактерията и съвсем неочаквано
09:39
that DNA started driving the production of the virus particles
206
579000
5000
това ДНК започна да подбужда произвеждането на вирусните частици,
09:44
that turned around and then killed the bacteria.
207
584000
3000
които се разпростряха и след това убиха бактерията.
09:47
This was not the first synthetic virus --
208
587000
2000
Това не беше първият синтетичен вирус --
09:49
a polio virus had been made a year before --
209
589000
3000
полиомелитен вирус беше създаден преди година --
09:53
but it was only one ten-thousandth as active
210
593000
2000
но той беше само една хилядна част толкова активен,
09:55
and it took three years to do.
211
595000
3000
и отне три години за да бъде направен.
09:58
This is a cartoon of the structure of phi X 174.
212
598000
4000
Това е рисунка на структурата на Phi X-174.
10:02
This is a case where the software now builds its own hardware,
213
602000
4000
Това е пример, в който софтуерът построява своя собствен хардуер,
10:06
and that's the notions that we have with biology.
214
606000
4000
а това е схващането, което имаме в биологията.
10:10
People immediately jump to concerns about biological warfare,
215
610000
4000
Хората веднага започват да се опасяват от биологична война,
10:14
and I had recent testimony before a Senate committee,
216
614000
4000
и наскоро трябваше да давам показания пред комисия на Сената,
10:18
and a special committee the U.S. government has set up
217
618000
2000
и специална комисия, която правителството на САЩ беше създало,
10:20
to review this area.
218
620000
2000
за да преразгледа тази област.
10:22
And I think it's important to keep reality in mind,
219
622000
3000
И мисля, че е важно да държим реалността под внимание,
10:25
versus what happens with people's imaginations.
220
625000
4000
в сравнение с това, което се случва във въображението на хората.
10:29
Basically, any virus that's been sequenced today --
221
629000
3000
В основни линии, всеки вирус, който е секвентиран в днешно време --
10:32
that genome can be made.
222
632000
2000
неговият геном може да бъде направен.
10:34
And people immediately freak out about things about Ebola or smallpox,
223
634000
4000
Хората веднага се побъркват за неща като ебола или едра шарка,
10:38
but the DNA from this organism is not infective.
224
638000
4000
но ДНК-то от тези организми не е активно.
10:42
So even if somebody made the smallpox genome,
225
642000
3000
Така че дори и някой да направи генома на едрата шарка,
10:45
that DNA itself would not cause infections.
226
645000
3000
то самото ДНК няма да предизвика инфекции.
10:49
The real concern that security departments have
227
649000
3000
Действителните грижи, които имат службите за сигурността,
10:52
is designer viruses.
228
652000
2000
са изкуствено направените вируси.
10:54
And there's only two countries, the U.S. and the former Soviet Union,
229
654000
4000
Има само две държави, САЩ и бившият Съветски Съюз,
10:58
that had major efforts
230
658000
2000
които са вложили значителни усилия
11:00
on trying to create biological warfare agents.
231
660000
3000
в опити за създадаване на вещества за биологична война.
11:03
If that research is truly discontinued,
232
663000
3000
Ако тези изследвания са прекратени напълно,
11:06
there should be very little activity
233
666000
2000
би трябвало да има много малка дейност
11:08
on the know-how to make designer viruses in the future.
234
668000
4000
в познанието за разработване на вируси в бъдещето.
11:12
I think single-cell organisms are possible within two years.
235
672000
4000
Мисля, че е възможно да се създадат едноклетъчни организми до две години.
11:16
And possibly eukaryotic cells,
236
676000
3000
И вероятно еукариотни клетки,
11:19
those that we have,
237
679000
2000
тези които ние имаме,
11:21
are possible within a decade.
238
681000
2000
са възможни до десет години.
11:24
So we're now making several dozen different constructs,
239
684000
4000
Ние правим няколко дузини различни конструкции,
11:28
because we can vary the cassettes and the genes
240
688000
3000
понеже може да варираме касетите и гените,
11:31
that go into this artificial chromosome.
241
691000
2000
които отиват за направата на този изкуствен хромозом.
11:33
The key is, how do you put all of the others?
242
693000
2000
Основният въпрос е, как да се поставят останалите части?
11:35
We start with these fragments,
243
695000
2000
Започваме с тези части,
11:37
and then we have a homologous recombination system
244
697000
3000
и после имаме система за хомологична рекомбинация,
11:40
that reassembles those into a chromosome.
245
700000
4000
която сглобява отново тези неща в хромозом.
11:44
This is derived from an organism, deinococcus radiodurans,
246
704000
3000
Това е извлечено от организъм, deinococcus radiodurans (деинококус радиодурандис),
11:47
that can take three million rads of radiation and not be killed.
247
707000
5000
който може да поеме три милиона рада от радиация и да оцелее.
11:53
It reassembles its genome after this radiation burst
248
713000
4000
Той пренарежда своя геном, след тази разрушителна радиация,
11:57
in about 12 to 24 hours,
249
717000
2000
за около 12 до 24 часа,
11:59
after its chromosomes are literally blown apart.
250
719000
3000
след като хромозомите му са буквално издухани един от други.
12:02
This organism is ubiquitous on the planet,
251
722000
2000
Този организъм съществува навсякъде на планетата,
12:04
and exists perhaps now
252
724000
2000
и вероятно сега съществува
12:06
in outer space due to all our travel there.
253
726000
3000
в космическото пространство, заради всички наши пътувания там.
12:10
This is a glass beaker after
254
730000
2000
Това е стъкленица
12:12
about half a million rads of radiation.
255
732000
2000
след около половин милион рада от радиация.
12:14
The glass started to burn and crack,
256
734000
2000
Стъклото започна да гори и да се пука,
12:16
while the microbes sitting in the bottom
257
736000
2000
докато микробите, стоящи на дъното,
12:18
just got happier and happier.
258
738000
2000
станаха все по-щастливи и по-щастливи.
12:20
Here's an actual picture of what happens:
259
740000
2000
Ето и снимка на това, което се случва в действителност:
12:22
the top of this shows the genome
260
742000
2000
горната част показва генома
12:24
after 1.7 million rads of radiation.
261
744000
3000
след 1,7 милиона рада от радиация.
12:27
The chromosome is literally blown apart.
262
747000
2000
Хромозомите са буквално издухани.
12:29
And here's that same DNA automatically reassembled
263
749000
4000
А ето го това същото ДНК, автоматично сглобено отново,
12:33
24 hours later.
264
753000
2000
24 часа по-късно.
12:35
It's truly stunning that these organisms can do that,
265
755000
3000
Наистина е изумително, че тези организми могат да правят това,
12:38
and we probably have thousands,
266
758000
2000
и вероятно ние имаме хиляди,
12:40
if not tens of thousands, of different species
267
760000
2000
ако не и десетки хиляди различни видове
12:42
on this planet that are capable of doing that.
268
762000
3000
на тази планета, които могат да направят това.
12:45
After these genomes are synthesized,
269
765000
2000
След като тези геноми са синтезирани,
12:47
the first step is just transplanting them
270
767000
2000
първата стъпка е просто да ги трансплантираме
12:49
into a cell without a genome.
271
769000
4000
в клетка без геном.
12:53
So we think synthetic cells are going to have tremendous potential,
272
773000
4000
И така, ние мислим, че синтетичните клетки ще имат огромен потенциал,
12:57
not only for understanding the basis of biology
273
777000
3000
не само за разбирането на основите на биологията,
13:00
but for hopefully environmental and society issues.
274
780000
3000
но, да се надяваме, за проблемите с околната среда и обществото.
13:03
For example, from the third organism we sequenced,
275
783000
3000
Например, при третия организъм, който секвентирахме
13:06
Methanococcus jannaschii -- it lives in boiling water temperatures;
276
786000
4000
methanococcus jannaschii (метанококус янасхии): той живее при температури на кипене,
13:10
its energy source is hydrogen
277
790000
2000
неговият енергиен източник е водород,
13:12
and all its carbon comes from CO2 it captures back from the environment.
278
792000
5000
и всичкият му въглерод идва от CO2, който улавя обратно от околната среда.
13:17
So we know lots of different pathways,
279
797000
2000
Така че знаем много различни пътища,
13:19
thousands of different organisms now
280
799000
3000
хиляди различни организми,
13:22
that live off of CO2,
281
802000
2000
които живят от CO2,
13:24
and can capture that back.
282
804000
2000
и могат да го уловят отново.
13:26
So instead of using carbon from oil
283
806000
3000
И така, вместо да използваме въглерод от петрол
13:29
for synthetic processes,
284
809000
2000
за синтетични процеси,
13:31
we have the chance of using carbon
285
811000
3000
имаме възможността да използваме въглерод
13:34
and capturing it back from the atmosphere,
286
814000
3000
и да го улавяме обратно от атмосферата,
13:37
converting that into biopolymers
287
817000
2000
преобразувайки го в биополимери
13:39
or other products.
288
819000
2000
или други продукти.
13:41
We have one organism that lives off of carbon monoxide,
289
821000
3000
Имаме един организъм, който живее от въглероден оксид,
13:44
and we use as a reducing power
290
824000
2000
и който използваме като намаляваща сила,
13:46
to split water to produce hydrogen and oxygen.
291
826000
4000
за да се раздели вода за производството на водород и кислород.
13:50
Also, there's numerous pathways
292
830000
2000
Също така, има много пътища,
13:52
that can be engineered metabolizing methane.
293
832000
4000
които могат да бъдат използвани, за да се метаболизира метана.
13:56
And DuPont has a major program with Statoil in Norway
294
836000
4000
ДюПонт има голяма програма със Статойл в Норвегия,
14:00
to capture and convert the methane
295
840000
2000
за улавянето и преобразуването на метана,
14:02
from the gas fields there into useful products.
296
842000
4000
от тамошните газови полета, в полезни продукти.
14:06
Within a short while, I think there's going to be a new field
297
846000
2000
В скоро време мисля, че ще има нова област,
14:08
called "Combinatorial Genomics,"
298
848000
2000
наречена комбинаторна генетика,
14:10
because with these new synthesis capabilities,
299
850000
3000
понеже с тези нови възможности за синтез,
14:13
these vast gene array repertoires
300
853000
3000
този огромен репертоар от генни масиви
14:16
and the homologous recombination,
301
856000
2000
и хомологичното рекомбиниране,
14:18
we think we can design a robot to make
302
858000
2000
ние мислим, че може да разработим робот, който да прави
14:20
maybe a million different chromosomes a day.
303
860000
3000
може би, по един милион различни хромозоми на ден.
14:24
And therefore, as with all biology,
304
864000
2000
И затова, както и в цялата биология,
14:26
you get selection through screening,
305
866000
3000
човек получава подборка чрез избиране,
14:29
whether you're screening for hydrogen production,
306
869000
2000
било чрез подбор за произвеждане на водород,
14:31
or chemical production, or just viability.
307
871000
3000
за произвеждане на химикали, или просто за жизнеспособност.
14:34
To understand the role of these genes
308
874000
2000
Разбирането на ролята на тези гени
14:36
is going to be well within reach.
309
876000
2000
ще бъде в рамките на достижимото.
14:38
We're trying to modify photosynthesis
310
878000
3000
Опитваме се да модифицираме фотосинтезата,
14:41
to produce hydrogen directly from sunlight.
311
881000
3000
за да произвеждаме водород директно от слънчевите лъчи.
14:44
Photosynthesis is modulated by oxygen,
312
884000
3000
Фотосинтезата е модулирана от кислород,
14:47
and we have an oxygen-insensitive hydrogenase
313
887000
3000
а ние имаме нечуствителна към кислород хидрогинеза,
14:50
that we think will totally change this process.
314
890000
5000
която мислим ще промени напълно този процес.
14:55
We're also combining cellulases,
315
895000
2000
Също така комбинираме целулаза,
14:57
the enzymes that break down complex sugars into simple sugars
316
897000
3000
ензимът, който разгражда сложни захари на прости захари,
15:00
and fermentation in the same cell
317
900000
3000
и ферментиране в една и съща клетка,
15:03
for producing ethanol.
318
903000
2000
за да произвеждаме етанол.
15:06
Pharmaceutical production is already under way
319
906000
2000
Фармацевтично производство е вече в ход
15:08
in major laboratories
320
908000
2000
в големи лаборатории,
15:10
using microbes.
321
910000
2000
използвайки микроби.
15:12
The chemistry from compounds in the environment
322
912000
3000
Химията на съединенията в околната среда
15:15
is orders of magnitude more complex
323
915000
2000
е от порядъка на няколко степени по-сложна,
15:17
than our best chemists can produce.
324
917000
2000
отколкото нашите най-добри химици могат да произведат.
15:20
I think future engineered species
325
920000
2000
Мисля че бъдещите изработени видове,
15:22
could be the source of food,
326
922000
2000
биха били източник на храна,
15:24
hopefully a source of energy,
327
924000
2000
да се надяваме, източник на енергия,
15:26
environmental remediation
328
926000
3000
лек за околната среда,
15:29
and perhaps
329
929000
2000
и вероятно
15:31
replacing the petrochemical industry.
330
931000
2000
ще заменят нефтохимическата промишленост.
15:33
Let me just close with ethical and policy studies.
331
933000
3000
Нека да завърша с няколко етически и политически изследвания.
15:37
We delayed the start of our experiments in 1999
332
937000
4000
Ние отложихме началото на нашите опити през 1999,
15:41
until we completed a year-and-a-half bioethical review
333
941000
3000
докато не приключихме биоетично изследване за година и половина,
15:44
as to whether we should try and make an artificial species.
334
944000
4000
за това, дали трябва да се опитаме да направим изкуствени видове.
15:48
Every major religion participated in this.
335
948000
3000
Всяка основна религия участва в това,
15:51
It was actually a very strange study,
336
951000
2000
в действителност беше много странно изследване,
15:53
because the various religious leaders were using their scriptures as law books,
337
953000
5000
понеже различните религиозни лидери използваха своите религиозни книги като закони
15:58
and they couldn't find anything in them prohibiting making life,
338
958000
3000
и не успяха да открият нищо в тях, което да забранява създаването на живот,
16:01
so it must be OK. The only ultimate concerns
339
961000
3000
така че това трябва да е наред. Единственото голямо притеснение,
16:04
were biological warfare aspects of this,
340
964000
3000
бяха аспектите на биологична война, свързани с това,
16:08
but gave us the go ahead to start these experiments
341
968000
3000
но те ни дадоха тласъка да започнем с тези опити,
16:11
for the reasons we were doing them.
342
971000
2000
поради причините, заради които ги правехме.
16:13
Right now the Sloan Foundation has just funded
343
973000
2000
В момента фондацията Слоун тъкмо финансира
16:15
a multi-institutional study on this,
344
975000
3000
мулти-институционално изследване по този въпрос,
16:18
to work out what the risk and benefits to society are,
345
978000
3000
за да се разбере какви ще са рисковете и ползите за обществото,
16:21
and the rules that scientific teams such as my own
346
981000
3000
и правилата, които научните тимове, като моят,
16:24
should be using in this area,
347
984000
2000
би трябвало да използват в тази област,
16:26
and we're trying to set good examples as we go forward.
348
986000
3000
и ние се опитваме да даваме добри примери докато напредваме.
16:30
These are complex issues.
349
990000
2000
Това са сложни въпроси.
16:32
Except for the threat of bio-terrorism,
350
992000
2000
С изключение на заплахата от биотероризъм,
16:34
they're very simple issues in terms of,
351
994000
2000
те са много прости въпроси по отношение на това
16:36
can we design things to produce clean energy,
352
996000
4000
дали можем да създем неща за произвеждане на чиста енергия,
16:40
perhaps revolutionizing
353
1000000
2000
може би да революционизираме,
16:42
what developing countries can do
354
1002000
3000
това, което могат да направят развиващите се страни,
16:45
and provide through various simple processes.
355
1005000
3000
и да предоставим различни прости процеси.
16:48
Thank you very much.
356
1008000
2000
Много ви благодаря.
Относно този уебсайт

Този сайт ще ви запознае с видеоклипове в YouTube, които са полезни за изучаване на английски език. Ще видите уроци по английски език, преподавани от първокласни учители от цял свят. Кликнете два пъти върху английските субтитри, показани на всяка страница с видеоклипове, за да възпроизведете видеото оттам. Субтитрите се превъртат в синхрон с възпроизвеждането на видеото. Ако имате някакви коментари или искания, моля, свържете се с нас, като използвате тази форма за контакт.

https://forms.gle/WvT1wiN1qDtmnspy7