Paul Rothemund: The astonishing promise of DNA folding

Translator: Anton Hikov Reviewer: Vesselina Dobrinova

So, people argue vigorously about the definition of life.

Така, хората спорят енергично за определението за живот.

They ask if it should have reproduction in it, or metabolism, or evolution.

Те питат дали то трябва да включва размножаване, метаболизъм, или еволюция.

And I don't know the answer to that, so I'm not going to tell you.

И аз не знам отговора на този въпрос, така че няма да ви го кажа.

I will say that life involves computation.

Ще ви кажа, че животът включва изчисляване.

So this is a computer program.

Така че това е една компютърна програма.

Booted up in a cell, the program would execute,

Заредена в клетка, програмата ще се изпълни

and it could result in this person;

и може да доведе до този човек

or with a small change, it could result in this person;

или с малка промяна, тя може да доведе до този човек --

or another small change, this person;

или с друга малка промяна -- до този човек,

or with a larger change, this dog,

или с по-голяма промяна -- до това куче

or this tree, or this whale.

или това дърво, или този кит.

So now, if you take this metaphor

Така че сега, ако приемете тази метафора

[of] genome as program seriously,

за генома като програма насериозно,

you have to consider that Chris Anderson

трябва да си представите Крис Андерсън

is a computer-fabricated artifact, as is Jim Watson,

като компютърно-генериран продукт, както и Джим Уотсън,

Craig Venter, as are all of us.

Крейг Вентър, както и всички нас.

And in convincing yourself that this metaphor is true,

Има много прилики

there are lots of similarities between genetic programs

между генетичните програми и компютърните програми,

and computer programs that could help to convince you.

които биха могли да помогнат да повярвате в тази метафора.

But one, to me, that's most compelling

Но тази, която ми се струва най-убедителна е

is the peculiar sensitivity to small changes

специфичната чувствителност към малки промени,

that can make large changes in biological development -- the output.

които могат да предизвикат големи промени в биологичното развитие на завършения продукт.

A small mutation can take a two-wing fly

Една малка мутация може да вземе двукрила муха

and make it a four-wing fly.

и да я превърне в четирикрила муха.

Or it could take a fly and put legs where its antennae should be.

Или може да вземе муха и да й постави крака, където трябва да бъдат антените й.

Or if you're familiar with "The Princess Bride,"

Или, ако сте запознати с "Принцесата булка,"

it could create a six-fingered man.

тя може да създаде шестпръстов мъж.

Now, a hallmark of computer programs

Сега, отличителна черта на компютърните програми

is just this kind of sensitivity to small changes.

е точно тази чувствителност към малки промени.

If your bank account's one dollar, and you flip a single bit,

Ако вашата банкова сметка е от един долар и вие промените само един бит,

you could end up with a thousand dollars.

бихте могли да се окажете с хиляда долара.

So these small changes are things that I think

Така че тези малки промени са неща, които мисля, че...

that -- they indicate to us that a complicated computation

те ни показват, че зад тези усилени големи промени в развитието

in development is underlying these amplified, large changes.

стоят сложни изчисления.

So now, all of this indicates that there are molecular programs underlying biology,

Всичко това показва, че в основата на биологията седят молекулярни програми

and it shows the power of molecular programs -- biology does.

и показва силата на молекулярните програми, които биологията изпълнява.

And what I want to do is write molecular programs,

И това, което искам да правя е да пиша молекулярни програми,

potentially to build technology.

евентуално за да правим технологии.

And there are a lot of people doing this,

Има много хора, които се занимават с това,

a lot of synthetic biologists doing this, like Craig Venter.

много синтетични биолози правят това, като Крейг Вентър,

And they concentrate on using cells.

и те се концентрират върху използването на клетки.

They're cell-oriented.

Те са ориентирани към клетките.

So my friends, molecular programmers, and I

Моите приятели, молекулярни програмисти и аз,

have a sort of biomolecule-centric approach.

използваме подход, в центъра на който са био молекулите.

We're interested in using DNA, RNA and protein,

Интересуваме се от използването на ДНК, РНК и протеини,

and building new languages for building things from the bottom up,

и създаването на нови езици за изграждането на нещата от основата нагоре,

using biomolecules,

използвайки био-молекули,

potentially having nothing to do with biology.

които потенциално няма да са свързани с биология.

So, these are all the machines in a cell.

И така, това са всички машини в една клетка.

There's a camera.

Има камера.

There's the solar panels of the cell,

Това са слънчевите панели на клетката,

some switches that turn your genes on and off,

някои ключове, които включват и изключват гените ви,

the girders of the cell, motors that move your muscles.

подпорите на клетката, мотори, които движат мускулите ви.

My little group of molecular programmers

Моята малка група от молекулярни програмисти

are trying to refashion all of these parts from DNA.

се опитва да моделира всички тези части от ДНК.

We're not DNA zealots, but DNA is the cheapest,

Ние не сме ДНК фанатици, но ДНК е най-евтиният,

easiest to understand and easy to program material to do this.

най-лесният за разбиране и лесен за програмиране материал за целите ни.

And as other things become easier to use --

И когато други неща станат по-лесни за употреба --

maybe protein -- we'll work with those.

може би протеините -- ние ще работим с тях.

If we succeed, what will molecular programming look like?

Ако успеем, как ще изглежда молекулярното програмиране?

You're going to sit in front of your computer.

Вие ще седите пред компютъра си.

You're going to design something like a cell phone,

Ще проектирате нещо като мобилен телефон,

and in a high-level language, you'll describe that cell phone.

и на език на високо ниво ще опишете този мобилен телефон.

Then you're going to have a compiler

След това ще имате компилатор,

that's going to take that description

който ще вземе това описание

and it's going to turn it into actual molecules

и ще го превърне в истински молекули,

that can be sent to a synthesizer

които могат да бъдат изпратени в синтезатор,

and that synthesizer will pack those molecules into a seed.

и този синтезатор ще опакова тези молекули в семена.

And what happens if you water and feed that seed appropriately,

И това, което ще се случи, ако напоявате и храните това семе по подходящ начин,

is it will do a developmental computation,

е че то ще направи изчисления за развитието,

a molecular computation, and it'll build an electronic computer.

молекулярни изчисления, и ще изгради електронен компютър.

And if I haven't revealed my prejudices already,

И ако не съм ви разкрил все още моите предразсъдъци,

I think that life has been about molecular computers

мисля, че животът е основно молекулярни компютри,

building electrochemical computers,

които изграждат електрохимични компютри,

building electronic computers,

които създават електронни компютри,

which together with electrochemical computers

които заедно с електрохимичните компютри,

will build new molecular computers,

ще изградят нови молекулярни компютри,

which will build new electronic computers, and so forth.

които ще изградят нови електронни компютри и така нататък.

And if you buy all of this,

И ако вярвате на всичко това,

and you think life is about computation, as I do,

и мислите, че животът е в основата си изчисления, както си мисля аз,

then you look at big questions through the eyes of a computer scientist.

значи гледате на големите въпроси през погледа на компютърен учен.

So one big question is, how does a baby know when to stop growing?

Ето ви един голям въпрос, как бебето знае кога да спре да расте?

And for molecular programming,

А за молекулярен програмист,

the question is how does your cell phone know when to stop growing?

въпросът е как мобиленият ви телефон знае кога да спре да расте?

(Laughter)

(Смях)

Or how does a computer program know when to stop running?

Или как една компютърна програма знае кога да спре да работи?

Or more to the point, how do you know if a program will ever stop?

Или по-уместно, как да разберете дали една програма някога ще спре?

There are other questions like this, too.

Има и други подобни въпроси.

One of them is Craig Venter's question.

Един от тях е въпросът на Крейг Вентър.

Turns out I think he's actually a computer scientist.

Оказва се, мисля, че той всъщност е компютърен учен.

He asked, how big is the minimal genome

Той попита колко е голям минималният геном,

that will give me a functioning microorganism?

който ще ми даде функциониращ микроорганизъм?

How few genes can I use?

Колко малко гени мога да използвам?

This is exactly analogous to the question,

Това е точно аналогично на въпроса,

what's the smallest program I can write

каква е най-малката програма, която мога да напиша,

that will act exactly like Microsoft Word?

която ще действа точно като Microsoft Word?

(Laughter)

(Смях)

And just as he's writing, you know, bacteria that will be smaller,

И точно както той пише, нали, бактерии, които ще бъдат по-малки,

he's writing genomes that will work,

пише геноми, които ще работят,

we could write smaller programs

бихме могли да напишем по-малки програми,

that would do what Microsoft Word does.

които ще правят това, което прави Microsoft Word.

But for molecular programming, our question is,

Но за молекулярното програмиране, нашият въпрос е,

how many molecules do we need to put in that seed to get a cell phone?

колко молекули трябва да поставим в това семе, за да получим мобилен телефон?

What's the smallest number we can get away with?

Кой е най-малкият брой, който можем да използваме?

Now, these are big questions in computer science.

Сега, това са големи въпроси в областта на компютърните науки.

These are all complexity questions,

Всичко това са въпроси за сложност

and computer science tells us that these are very hard questions.

и компютърната наукa ни казва, че това са много трудни въпроси.

Almost -- many of them are impossible.

Почти -- много от тях са невъзможни.

But for some tasks, we can start to answer them.

Но за някои задачи, можем да започнем да отговаряме.

So, I'm going to start asking those questions

Така че, ще започна да задавам тези въпроси

for the DNA structures I'm going to talk about next.

за ДНК структурите, за които ще говоря сега.

So, this is normal DNA, what you think of as normal DNA.

И така, това е нормално ДНК, това което мислите за нормално ДНК.

It's double-stranded, it's a double helix,

То е двойно-нагънато, това е двойна спирала,

has the As, Ts, Cs and Gs that pair to hold the strands together.

има А-та, Т-та, Ц-та и Г-та, които се свързват по двойки, за да задържат нишките заедно.

And I'm going to draw it like this sometimes,

Понякога ще го рисувам по този начин,

just so I don't scare you.

просто за да не ви плаша.

We want to look at individual strands and not think about the double helix.

Искаме да разгледаме отделните нишки и да не мислим за двойната спирала.

When we synthesize it, it comes single-stranded,

Когато го синтезираме, то е единична нишка,

so we can take the blue strand in one tube

така че можем да вземем синята нишка в една тръба,

and make an orange strand in the other tube,

да направим оранжева нишка в другата тръба,

and they're floppy when they're single-stranded.

и когато са единични, те са отпуснати.

You mix them together and they make a rigid double helix.

Смесвате ги и тогава образуват една здрава двойна спирала.

Now for the last 25 years,

През последните 25 години

Ned Seeman and a bunch of his descendants

Нед Сийман и няколко от неговите последователи,

have worked very hard and made beautiful three-dimensional structures

работиха много усилено и направиха красиви триизмерни структури,

using this kind of reaction of DNA strands coming together.

използвайки този вид реакция на ДНК нишки, които се обединяват.

But a lot of their approaches, though elegant, take a long time.

Но много от техните подходи, макар и елегантни, отнемат много време.

They can take a couple of years, or it can be difficult to design.

Могат да отнемат няколко години, или да бъдат трудни за проектиране.

So I came up with a new method a couple of years ago

Така че аз измислих един нов метод преди няколко години,

I call DNA origami

който нарекох ДНК оригами,

that's so easy you could do it at home in your kitchen

което е толкова лесно, че можете да го направите у дома в кухнята,

and design the stuff on a laptop.

и да проектирате нещата на лаптоп.

But to do it, you need a long, single strand of DNA,

Но за да го направите ви трябва дълга нишка от ДНК,

which is technically very difficult to get.

която е технически много трудно да се получи.

So, you can go to a natural source.

Можете да я потърсите в естествен източник.

You can look in this computer-fabricated artifact,

Можете да погледнете този компютърно генериран артефакт,

and he's got a double-stranded genome -- that's no good.

но той има двойно-нишков геном, който не върши работа.

You look in his intestines. There are billions of bacteria.

Гледате в неговата вътрешност. Има милиарди бактерии.

They're no good either.

Те също не вършат работа.

Double strand again, but inside them, they're infected with a virus

Отново двойна нишка, но вътре в тях, те са заразени с вирус,

that has a nice, long, single-stranded genome

който има хубав, дълъг, еднонишков геном,

that we can fold like a piece of paper.

който можем да прегънем като лист хартия,

And here's how we do it.

и ето как го правим.

This is part of that genome.

Това е част от този геном.

We add a bunch of short, synthetic DNAs that I call staples.

Добавяме част от кратки синтетични ДНК нишки, които наричам скоби.

Each one has a left half that binds the long strand in one place,

Всяка има лява половина, която свързва дългата нишка на едно място,

and a right half that binds it in a different place,

и дясна половина, която я свързва на друго място

and brings the long strand together like this.

и сближава дългата нишка ето така.

The net action of many of these on that long strand

Нетното въздействие на много такива къси нишки върху дългата нишка

is to fold it into something like a rectangle.

е да я нагънат в нещо като правоъгълник.

Now, we can't actually take a movie of this process,

Сега, ние не можем в действителност да заснемем филм на този процес,

but Shawn Douglas at Harvard

но Шон Дъглас от Харвард

has made a nice visualization for us

направи хубава визуализация за нас,

that begins with a long strand and has some short strands in it.

която започва с дълга нишка и има няколко кратки нишки.

And what happens is that we mix these strands together.

И това, което се случва е, че ние смесваме тези нишки.

We heat them up, we add a little bit of salt,

Нагряваме ги, добавяме малко сол,

we heat them up to almost boiling and cool them down,

нагряваме ги почти до точката на кипене и ги охлаждаме,

and as we cool them down,

и докато ги охлаждаме

the short strands bind the long strands

кратките нишки се свързват с дългите

and start to form structure.

и започват да формират структура,

And you can see a little bit of double helix forming there.

и можете да видите малка част от двойна спирала, която се формира там.

When you look at DNA origami,

Когато се вгледате в ДНК оригами,

you can see that what it really is,

можете да видите, че всъщност,

even though you think it's complicated,

въпреки че си мислите, че е сложно,

is a bunch of double helices that are parallel to each other,

това са просто купчина двойни спирали, които са паралелни една на друга

and they're held together

и са сглобени

by places where short strands go along one helix

на местата, където кратки нишки вървят по продължение на една спирала

and then jump to another one.

и след това скачат към друга.

So there's a strand that goes like this, goes along one helix and binds --

Така има една нишка, която върви по този начин, върви по продължение на една спирала и се свързва с --

it jumps to another helix and comes back.

скача до друга спирала и се връща,

That holds the long strand like this.

която държи дългата нишка по този начин.

Now, to show that we could make any shape or pattern

Сега, за да покажем, че можем да направим всяка форма или модел,

that we wanted, I tried to make this shape.

която искаме, аз се опитах да направя тази форма.

I wanted to fold DNA into something that goes up over the eye,

Исках да нагъна ДНК в нещо, което отива нагоре над очите,

down the nose, up the nose, around the forehead,

надолу до носа, нагоре от носа, около челото,

back down and end in a little loop like this.

обратно надолу и завършва в една малка примка ето така.

And so, I thought, if this could work, anything could work.

И така, мислех си, че ако това може да проработи, всичко може да проработи.

So I had the computer program design the short staples to do this.

Така че накарах компютърната програма да проектира кратките скоби, които да направят това.

I ordered them; they came by FedEx.

Поръчах ги, те дойдоха по FedEx.

I mixed them up, heated them, cooled them down,

Смесих ги, нагрях ги, охладих ги,

and I got 50 billion little smiley faces

и получих 50 милиарда малки усмихнати личица,

floating around in a single drop of water.

плаващи в една капка вода.

And each one of these is just

И всяко от тях е само

one-thousandth the width of a human hair, OK?

една хилядна част от широчината на човешки косъм, разбирате ли?

So, they're all floating around in solution, and to look at them,

Така че всички те плават в този разтвор, и за да ги разгледате,

you have to get them on a surface where they stick.

трябва да ги поставите на повърхност, където да залепнат.

So, you pour them out onto a surface

Така че ги изливаме върху повърхност

and they start to stick to that surface,

и те започват да полепват по тази повърхност,

and we take a picture using an atomic-force microscope.

и ги снимаме чрез атомно-силов микроскоп.

It's got a needle, like a record needle,

Той има игла, като звукозаписна игла,

that goes back and forth over the surface,

която се движи напред-назад върху повърхността,

bumps up and down, and feels the height of the first surface.

блъска се нагоре и надолу и чувства височината на първата повърхност.

It feels the DNA origami.

Чувства ДНК оригамито.

There's the atomic-force microscope working

Ето го атомно-силовия микроскоп в действие,

and you can see that the landing's a little rough.

и можете да видите, че повърхността е малко груба.

When you zoom in, they've got, you know,

Когато увеличавате, се вижда, че имат, нали се сещате,

weak jaws that flip over their heads

слаби челюсти, които се сгъват върху главите им

and some of their noses get punched out, but it's pretty good.

и някои от носовете са перфорирани, но изглеждат доста добре.

You can zoom in and even see the extra little loop,

Можете да увеличите и дори да видите допълнителната примчица

this little nano-goatee.

тази малка нано-козя брадичка.

Now, what's great about this is anybody can do this.

Сега, това, което е страхотно е, че всеки може да направи това.

And so, I got this in the mail about a year after I did this, unsolicited.

И така, година по-късно неочаквано получих по пощата ето това.

Anyone know what this is? What is it?

Някой знае ли какво е това? Какво е това?

It's China, right?

Това е Китай, нали?

So, what happened is, a graduate student in China,

И така, една студентка в Китай,

Lulu Qian, did a great job.

Лулу Чиан, е свършила страхотна работа.

She wrote all her own software

Написала е изцяло свой собствен софтуер

to design and built this DNA origami,

за проектирането и изграждането на това ДНК оригами,

a beautiful rendition of China, which even has Taiwan,

красиво изображение на Китай, което има дори и Тайван,

and you can see it's sort of on the world's shortest leash, right?

и можете да видите, че това е нещо като най-кратката каишка в света, нали?

(Laughter)

(Смях)

So, this works really well

Така че, това работи наистина добре

and you can make patterns as well as shapes, OK?

и можете да правите модели, както и форми, нали?

And you can make a map of the Americas and spell DNA with DNA.

И можете да направите картата на Америка и да напишете "ДНК" с ДНК.

And what's really neat about it --

И това, което е наистина готино --

well, actually, this all looks like nano-artwork,

ами, всъщност всичко това изглежда като нано-произведение на изкуството,

but it turns out that nano-artwork

но се оказва, че нано-произведението на изкуството

is just what you need to make nano-circuits.

е точно това, което ви трябва за да направите нано-схеми.

So, you can put circuit components on the staples,

Можете да поставите елементите на една електрическа верига на скобите,

like a light bulb and a light switch.

като електрическа крушка и ключ за лампа.

Let the thing assemble, and you'll get some kind of a circuit.

Оставете нещата да се подредят и ще получите някаква затворена верига.

And then you can maybe wash the DNA away and have the circuit left over.

И после може би може да измиете ДНК материала и да ви остане само веригата.

So, this is what some colleagues of mine at Caltech did.

Точнто това направиха колеги от Калифорнийския технологичен институт.

They took a DNA origami, organized some carbon nano-tubes,

Взеха ДНК оригами, организираха няколко въглеродни нано-тръби,

made a little switch, you see here, wired it up,

направиха малък превключвател, който виждате тук, свързаха го,

tested it and showed that it is indeed a switch.

изпитаха го и показаха, че това е наистина един прекъсвач.

Now, this is just a single switch

Сега, това е само един прекъсвач

and you need half a billion for a computer, so we have a long way to go.

за един компютър ви трябват половин милиард такива, така че има още какво да се направи.

But this is very promising

Но това е много обещаващо,

because the origami can organize parts just one-tenth the size

тъй като оригамито може да организира части само с една десета от размера

of those in a normal computer.

на тези в един нормален компютър.

So it's very promising for making small computers.

Така че това е много обещаващо за направата на малки компютри.

Now, I want to get back to that compiler.

Сега, искам да се върна към този компилатор.

The DNA origami is a proof that that compiler actually works.

ДНК оригамито е доказателство, че компилаторът действително работи.

So, you start with something in the computer.

Така че, започвате с нещо в компютъра.

You get a high-level description of the computer program,

Имате описание на най-високо равнище на компютърната програма,

a high-level description of the origami.

описание на най-високо равнище на оригамито.

You can compile it to molecules, send it to a synthesizer,

Можете да го компилирате до молекулно ниво, да го изпратите към синтезатор

and it actually works.

и това наистина работи.

And it turns out that a company has made a nice program

И се оказва, че една компания е направила хубава програма,

that's much better than my code, which was kind of ugly,

която е много по-добра от моя код, който беше малко грозен,

and will allow us to do this in a nice,

и тя ще ни позволи да правим това по хубав,

visual, computer-aided design way.

визуален, проектиран от компютър начин.

So, now you can say, all right,

Така че, сега може да се питате, добре,

why isn't DNA origami the end of the story?

защо не е ДНК оригамито краят на историята?

You have your molecular compiler, you can do whatever you want.

Имате си молекулярен компилатор, можете да правите каквото си искате.

The fact is that it does not scale.

Факт е, че той не е мащабируем.

So if you want to build a human from DNA origami,

Така че, ако искате да изградите човек от ДНК оригами,

the problem is, you need a long strand

проблемът е, че имате нужда от дълга нишка,

that's 10 trillion trillion bases long.

която е 10 трилиона трилиона бази дълга.

That's three light years' worth of DNA,

Това са три светлинни години ДНК,

so we're not going to do this.

така че ние няма да направим това.

We're going to turn to another technology,

Ще се обърнем към друга технология,

called algorithmic self-assembly of tiles.

наречена алгоритмично самостоятелно сглобяване на плочки.

It was started by Erik Winfree,

Беше създадена от Ерик Уинфрии,

and what it does,

и това, което прави е,

it has tiles that are a hundredth the size of a DNA origami.

че има плочки, които са една стотна от големината на ДНК оригами.

You zoom in, there are just four DNA strands

Ако увеличите, има само четири ДНК нишки,

and they have little single-stranded bits on them

и те имат малки еднонишкови парченца на тях,

that can bind to other tiles, if they match.

които могат да се свържат с други плочки, ако те съвпаднат.

And we like to draw these tiles as little squares.

И ние обичаме да чертаем тези плочки като малки квадратчета.

And if you look at their sticky ends, these little DNA bits,

И ако се вгледате в техните прилепващи краища, тези малки парчета ДНК,

you can see that they actually form a checkerboard pattern.

можете да видите, че те всъщност образуват модел като шахматна дъска.

So, these tiles would make a complicated, self-assembling checkerboard.

Така че, тези плочки ще направят сложна, самостоятелно сглобена шахматна дъска.

And the point of this, if you didn't catch that,

И целта на това е, ако не разбрахте,

is that tiles are a kind of molecular program

че плочите са нещо като молекулярна програма,

and they can output patterns.

и те могат да образуват модели.

And a really amazing part of this is

И най-невероятното е,

that any computer program can be translated

че всяка компютърна програма може да бъде преведена

into one of these tile programs -- specifically, counting.

в една от тези плочки-програми -- по-специално, броенето.

So, you can come up with a set of tiles

Така че, можете да измислите набор от плочки,

that when they come together, form a little binary counter

така че когато се съберат, образуват малък двоичен брояч,

rather than a checkerboard.

вместо шахматна дъска.

So you can read off binary numbers five, six and seven.

Така че можете да четете двоичните числа пет, шест и седем.

And in order to get these kinds of computations started right,

И за да започнете този вид изчисления правилно,

you need some kind of input, a kind of seed.

ви трябва някакъв вид вход, някакъв вид семена.

You can use DNA origami for that.

Можете да използвате ДНК оригами за това.

You can encode the number 32

Може да кодирате числото 32

in the right-hand side of a DNA origami,

в дясната страна на ДНК оригами

and when you add those tiles that count,

и когато добавите тези плочки, които се броят,

they will start to count -- they will read that 32

те ще започнат да броят, ще прочетат това 32

and they'll stop at 32.

и ще спрат на 32.

So, what we've done is we've figured out a way

Така че, това което направихме беше да измислим начин

to have a molecular program know when to stop going.

молекулярната програма да знае кога да спре да расте.

It knows when to stop growing because it can count.

Тя знае кога да спре да расте, понеже може да брои.

It knows how big it is.

Тя знае колко е голяма.

So, that answers that sort of first question I was talking about.

Така че това отговоря в известна степен на първия въпрос, по който говорих.

It doesn't tell us how babies do it, however.

Не ни казва, обаче, как го правят бебетата.

So now, we can use this counting to try and get at much bigger things

Така че сега можем да използваме това броене и да се опитаме да получим по-големи неща,

than DNA origami could otherwise.

отколкото ДНК оригами може да получи иначе.

Here's the DNA origami, and what we can do

Ето едно ДНК оригами и това, което можем да направим

is we can write 32 on both edges of the DNA origami,

е да напишем 32 в двата му края

and we can now use our watering can

и сега можем да използваме нашата лейка

and water with tiles, and we can start growing tiles off of that

и да напояваме с плочки, и можем да започнем да отглеждаме плочки

and create a square.

от това и да създадем един квадрат.

The counter serves as a template

Броячът служи като шаблон,

to fill in a square in the middle of this thing.

за да запълним квадрат в центъра на това нещо.

So, what we've done is we've succeeded

Така че това, което направихме е, че ние успяхме

in making something much bigger than a DNA origami

да направим нещо много по-голямо от ДНК оригами,

by combining DNA origami with tiles.

съчетавайки ДНК оригами с плочки.

And the neat thing about it is, is that it's also reprogrammable.

И хубавото е, че то също е препрограмируемо.

You can just change a couple of the DNA strands in this binary representation

Можете да промените няколко ДНК нишки в това двоично представяне

and you'll get 96 rather than 32.

и ще получите 96 вместо 32.

And if you do that, the origami's the same size,

И ако го направите, оригамито ще бъде със същия размер,

but the resulting square that you get is three times bigger.

но полученият квадрат ще е три пъти по-голям.

So, this sort of recapitulates

Така че това обобщава,

what I was telling you about development.

това, което ви казвах за развитието.

You have a very sensitive computer program

Имате много чувствителна компютърна програма,

where small changes -- single, tiny, little mutations --

където малките промени -- единични, мънички, малки мутации --

can take something that made one size square

могат да вземат нещо, което образува квадрат в един мащаб,

and make something very much bigger.

и да направят нещо много по-голямо.

Now, this -- using counting to compute

Сега, това използване на броене за да се изчисляват

and build these kinds of things

и изграждат такива неща

by this kind of developmental process

чрез този вид процес на развитие

is something that also has bearing on Craig Venter's question.

е нещо, което също има отношение към въпроса на Крейг Вентър.

So, you can ask, how many DNA strands are required

Така че можете да попитате, колко ДНК нишки са необходими

to build a square of a given size?

за изграждане на квадрат с определен размер?

If we wanted to make a square of size 10, 100 or 1,000,

Ако искахме да направим квадрат с големина 10, 100 или 1000,

if we used DNA origami alone,

ако използваме само ДНК оригами,

we would require a number of DNA strands that's the square

ще ни трябват толкова на брой ДНК нишки, колкото е квадрата

of the size of that square;

на големината на този квадрат,

so we'd need 100, 10,000 or a million DNA strands.

така че ще ни трябват 100, 10 000 или един милион ДНК нишки.

That's really not affordable.

Това наистина не е достъпно.

But if we use a little computation --

Но ако използваме малко изчисление --

we use origami, plus some tiles that count --

използваме оригами, плюс някои плочки, които се броят --

then we can get away with using 100, 200 or 300 DNA strands.

тогава можем да се разминем с използване на 100, 200 или 300 ДНК нишки.

And so we can exponentially reduce the number of DNA strands we use,

И така можем експоненциално да намалим броя на ДНК нишките, които използваме,

if we use counting, if we use a little bit of computation.

ако използваме броене, ако използвме малко изчисление.

And so computation is some very powerful way

И така изчисляването е един много мощен начин

to reduce the number of molecules you need to build something,

за намаляване на броя на молекулите, от които се нуждаете за да изградите нещо,

to reduce the size of the genome that you're building.

за намаляване размера на генома, който правите.

And finally, I'm going to get back to that sort of crazy idea

И накрая, ще се върна отново към тази един вид луда идея,

about computers building computers.

за компютрите, изграждащи компютри.

If you look at the square that you build with the origami

Ако погледнете квадрата, който изграждате с оригамито

and some counters growing off it,

и някои броячи растящи от него,

the pattern that it has is exactly the pattern that you need

модела, по който е образуван е точно като модела, който ви трябва

to make a memory.

за да направите памет.

So if you affix some wires and switches to those tiles --

Така че, ако поставите няколко жички и ключове към тези плочки,

rather than to the staple strands, you affix them to the tiles --

вместо към скобите на нишките, вие ги поставяте към плочките,

then they'll self-assemble the somewhat complicated circuits,

след това те се сглобяват самостоятелно в малко сложни схеми --

the demultiplexer circuits, that you need to address this memory.

де-мултиплексор схемите, от които се нуждаете за адресиране на тази памет.

So you can actually make a complicated circuit

Така че всъщност можете да направите сложна схема,

using a little bit of computation.

с помощта на малко изчисляване.

It's a molecular computer building an electronic computer.

Това е молекулярен компютър, който изгражда електронен компютър.

Now, you ask me, how far have we gotten down this path?

Сега, вие ме питате, колко сме напреднали в тази посока?

Experimentally, this is what we've done in the last year.

Експериментално това е, което сме направили през последната година.

Here is a DNA origami rectangle,

Това е правоъгълно ДНК оригами,

and here are some tiles growing from it.

а ето и някои плочки, растящи от него.

And you can see how they count.

И можете да видите как те броят.

One, two, three, four, five, six, nine, 10, 11, 12, 17.

1, 2, 3, 4, 5, 6, 9, 10, 11, 12, 17

So it's got some errors, but at least it counts up.

Е, има някои грешки, но поне може да брои.

(Laughter)

(Смях)

So, it turns out we actually had this idea nine years ago,

Оказва се, че всъщност тази идея ни е дошла преди девет години

and that's about the time constant for how long it takes

и това е приблизително времевата константа, за това колко време е необходимо

to do these kinds of things, so I think we made a lot of progress.

да се направят неща от този род, така че аз мисля, че сме напреднали доста.

We've got ideas about how to fix these errors.

Имаме идеи как да коригираме тези грешки.

And I think in the next five or 10 years,

И мисля, че през следващите пет или десет години,

we'll make the kind of squares that I described

ще направим вида квадрати, които описах

and maybe even get to some of those self-assembled circuits.

а може би дори ще стигнем до някои от тези самостоятелно сглобени схеми.

So now, what do I want you to take away from this talk?

Така че сега, какво искам да запомните от този разговор?

I want you to remember that

Искам да запомните, че

to create life's very diverse and complex forms,

за да създаде многото разнообразни и сложни жизнени форми,

life uses computation to do that.

животът използва изчисления.

And the computations that it uses, they're molecular computations,

И изчисленията, които използва, са молекулярни изчисления,

and in order to understand this and get a better handle on it,

и за да се разбере това и за да се управлява по-добре,

as Feynman said, you know,

както Файнман казва, знаете ли,

we need to build something to understand it.

трябва да изградим нещо, за да го разберем.

And so we are going to use molecules and refashion this thing,

И така ние ще използваме молекули и ще ремоделираме това нещо,

rebuild everything from the bottom up,

ще построим отново всичко от основи,

using DNA in ways that nature never intended,

използвайки ДНК по начини, които природата никога не е планирала,

using DNA origami,

използвайки ДНК оригами,

and DNA origami to seed this algorithmic self-assembly.

и ДНК оригами за да засеем това алгоритмично самостоятелно сглобяване.

You know, so this is all very cool,

Така че всичко това е много готино,

but what I'd like you to take from the talk,

но това, което бих искал да запомните от този разговор,

hopefully from some of those big questions,

надявам се от някои от тези големи въпроси,

is that this molecular programming isn't just about making gadgets.

е, че това молекулярно програмиране не е само за правене на джаджи.

It's not just making about --

Не е само за правене на --

it's making self-assembled cell phones and circuits.

правене на самостоятелно сглобяващи се мобилни телефони и схеми.

What it's really about is taking computer science

Това, за което наистина става дума е да вземем компютърната наука

and looking at big questions in a new light,

и да се преразгледаме големите въпроси в нова светлина,

asking new versions of those big questions

да си зададем нови варианти на тези големи въпроси,

and trying to understand how biology

и да се опитаме да разберем как биологията

can make such amazing things. Thank you.

може да прави такива невероятни неща. Благодаря.

(Applause)

(Ръкопляскания)