Paul Rothemund: Casting spells with DNA

Translator: Anton Hikov Reviewer: Svetlana Leneva

There's an ancient and universal concept that words have power,

Има старинна и универсална идея, че думите имат сила,

that spells exist,

че заклинанията съществуват, и ако можем само да произнесем правилните думи,

and that if we could only pronounce the right words,

then -- whoosh! -- you know, an avalanche would come

тогава, пуф! Знаете ли, лавина може да дойде

and wipe out the hobbits, right?

и да унищожи хобитите, нали? И така, това е много привлекателна идея,

So this is a very attractive idea,

because we're very lazy, like the Sorcerer's Apprentice,

понеже ние сме много мързеливи, като чирака на магьосника,

or the world's greatest computer programmer.

или най-големия компютърен програмист на света.

This idea has a lot of traction with us.

И така, тази идея има много общо с нас.

We love the idea that words, when pronounced,

Харесва ни идеята, че думите, когато са произнесени --

are little more than pure information,

те са малко повече от чиста информация,

but they evoke physical action in the real world

но те пораждат някакво физическо действие

that helps us do work.

в реалния свят, което ни помага да си вършим работата.

И, разбира се, с многото програмируеми компютри

So, of course, with lots of programmable computers

and robots around,

и роботи наоколо, това е лесно нещо за представяне.

this is an easy thing to picture.

How many of you know what I'm talking about?

Колко от вас знаят за какво говоря?

Raise your right hand.

Вдигнете си дясната ръка. Добре. Колко от вас

How many don't know what I'm talking about?

не знаят за какво говоря? Вдигнете си лявата ръка. Добре.

Raise your left hand.

Хубаво. Това е страхотно. Това беше много лесно.

So that's great. So that was too easy.

You guys have very insecure computers, OK?

Вие, хора, имате много несигурни компютри, нали?

Сега нещото е, че това е различен вид заклинание.

So now the thing is, this is a different kind of spell.

This is a computer program made of zeros and ones.

Това е компютърна програма направена от нули и единици.

Може да бъде произнесена на компютър. Прави нещо такова.

It can be pronounced on a computer, does something like this.

Важното е, че може да я пишем на език на високо ниво.

The important thing is we can write it in a high-level language.

Компютърен магьосник може да напише това нещо.

A computer magician can write this thing.

Може да бъде компилирана в това -- в нули и единици --

It can be compiled into zeros and ones and pronounced by a computer.

и да бъде произнесена от компютъра.

And that's what makes computers powerful,

И това е, което прави компютрите мощни:

these high-level languages that can be compiled.

тези езици на високо ниво, които може да се компилират.

And so, I'm here to tell you, you don't need a computer

И така, аз съм тук за да ви кажа, че не се нуждаете от компютър,

to actually have a spell.

за да имате заклинание. Всъщност, това което може да направите

In fact, what you can do at the molecular level

на молекулярно ниво е, ако кодирате информацията --

is that if you encode information --

you encode a spell or program as molecules --

ако кодирате заклинание или програма като молекули --

then physics can actually directly interpret that information

тогава физиката може директно да интерпретира тази информация

and run a program.

и да стартира програмата. Това се случва в протеините.

It's what happens in proteins.

When this amino-acid sequence gets pronounced as atoms,

Когато тази аминокиселинна последователност бъде произнесена като атом,

these little letters are sticky for each other.

тези малки букви залепват една за друга.

It collapses into a three-dimensional shape that turns it into a nanomachine

Тя се свива в триизмерна форма, която я превръща

that actually cuts DNA.

в наномашина, която всъщност реже ДНК.

The interesting thing is that if you change the sequence,

Интересното нещо е, че ако промените последователността,

you change the three-dimensional folding.

може да промените триизмерното нагъване.

You get, now, a DNA stapler, instead.

Сега получавате вместо това ДНК телбод. Това са вида

These are the kind of molecular programs we want to be able to write.

молекулярни програми, които искаме да може да пишем,

The problem is, we don't know

но проблемът е, че не знаем машинния език на

the machine language of proteins or have a compiler for proteins.

протеините; нямаме компилатор на протеини.

So I've joined a growing band of people

Така че се присъединих към нарастваща група от хора, които се опитват да направят

that try to make molecular spells using DNA.

молекулярни магии, използвайки ДНК. Използваме ДНК защото е евтино.

We use DNA because it's cheaper, it's easier to handle,

it's something we understand really well --

Лесно е за управление. Това е нещо, което разбираме много добре.

Всъщност го разбираме толкова добре, че се мислим, че може да напишем

so well, in fact, that we think we can actually write

programming languages for DNA and have molecular compilers.

програмни езици за ДНК и да имаме молекулярни компилатори.

So then, we think we can do that.

И така, ние мислим, че може да направим това. Първият ми въпрос правейки това --

One of my first questions doing this was:

или един от първите ми въпроси правейки това -- беше. Как да се направи

How can you make an arbitrary shape or pattern out of DNA?

произволна форма или модел от ДНК? Реших да използвам

I decided to use a type of DNA origami,

вид ДНК оригами, където може да вземем дълга нишка от ДНК

where you take a long strand of DNA

and fold it into whatever shape or pattern you might want.

и да я нагънем в каквато си искаме форма или модел.

So here's a shape.

Ето една форма. В действителност прекарах около една година в къщи,

I actually spent about a year in my home in my underwear, coding,

по бельо, кодирайки, както Линус [Торвалдс], на тази снимка преди това.

like Linus [Torvalds], in that picture before.

This program takes a shape and spits out 250 DNA sequences.

Тази програма придобива форма, изплюва 250 ДНК последователности.

These short DNA sequences are what are going to fold the long strand

Тези къси ДНК последователности са това, което ще се нагъне в пази по-дълга нишка,

into this shape that we want to make.

в тази форма, която искаме да направим. Значи, изпращате електронна поща

So you send an e-mail with these sequences in it

с тези последователности на компания, и това което тя прави --

to a company,

and the company pronounces them on a DNA synthesizer,

компанията ги произнася на ДНК синтезатор.

a machine about the size of a photocopier.

Това е машина с големината на копирна машина. Това, което се случва е,

And they take your e-mail,

че те вземат имейла ви и всяка буква от него,

and every letter in your e-mail, they replace with a 30-atom cluster --

и заменят с 30-атомна група, по една за всяка буква,

one for each letter, A, T, C and G in DNA.

А, Т, Ц и Г в ДНК. Те ги подреждат в правилната последователност,

They string them up in the right sequence,

and then they send them back to you via FedEx.

и после ги изпращат обратно по ФедЕкс.

So you get 250 of these in the mail in little tubes.

Така получавате 250 от тези неща по пощата в малки епруветки.

I mix them together, add a little bit of salt water,

Аз ги смесвам, добавям малко солена вода

and then add this long strand I was telling you about,

и после добавям тази дълга нишка, за която ви говорех,

that I've stolen from a virus.

която откраднах от един вирус. И после това, което се случва е,

And then what happens is,

you heat this whole thing up to about boiling.

че нагрявате цялото това нещо до кипване. После го охлаждате

You cool it down to room temperature,

and as you do, those short strands do the following thing:

до стайна температура, и докато го правите,

това което се случва е, че тези къси нишки, те правят следното:

each one of them binds that long strand in one place,

всяка от тях се свързва към тази дълга нишка в едно място,

and then has a second half that binds that long strand in a distant place,

и после има друга половина, която се свързва с тази дълга нишка

and brings those two parts of the long strand

на отдалечено място, и събира тези две части на дългата нишка

close together so they stick together.

по-близко, така че те може да се залепят заедно.

So the net effect of all 250 of these strands

И така крайният ефект е, от тези 250 нишки да се нагъне

is to fold the long strand into the shape you're looking for.

дългата нишка във формата, която ви трябва,

It'll approximate that shape.

и да наподоби тази форма. Правим това наистина в епруветки.

We do this for real, in the test tube.

In each little drop of water, you get 50 billion of these guys.

Във всяка малка капка вода има 50 милиарда от тези нишки.

With a microscope, you can see them on a surface.

Може да ги наблюдавате с микроскоп и да ги видите на повърхосттта.

The neat thing is if you change the sequence and change the spell,

Хубавото нещо е, че ако се промени последователността

и заклинанието, се променя само последователността на телбодите.

just change the sequence of the staples,

you can make a molecule that looks like this.

Може да направите молекула, която да изглежда по този начин,

And, you know, he likes to hang out with his buddies.

която обича да се събира със своите приятели, нали.

A lot of them are actually pretty good.

Много от тях са в действителност доста добри.

If you change the spell again, you change the sequence again,

Ако промените отново заклинанието, ще промените отново последователността.

you get really nice, 130-nanometer triangles.

Получавате много хубави 130 нано триъгълника. Ако го направите отново,

If you do it again,

you can get arbitrary patterns.

получавате произволни модели. Така в правоъгълник

So on a rectangle, you can paint patterns of North and South America,

може да нарисувате модели на Северна и Южна Америка, или думите "ДНК."

or the words, "DNA."

So that's DNA origami. That's one way.

И така, това е ДНК оригами. Това е един начин. Има много начини,

There are many ways of casting molecular spells using DNA.

по които да се правят молекулярни магии използвайки ДНК.

What we really want to do in the end

Това, което наистина искаме да правим накрая, е да се научим да програмираме

is learn how to program self-assembly so we can build anything, right?

самостоятелно аслемблиране, така че да може да построим всичко, нали?

We want to be able to build technological artifacts

Искаме да бъдем в състояние да строим технологични артефакти,

that are maybe good for the world.

които може би ще са добри за света. Искаме да се научим,

We want to learn how to build biological artifacts,

как да строим биологични артефакти, като хора, и китове, и дървета.

like people and whales and trees.

And if it's the case that we can reach that level of complexity,

И ако това се случи, ако достигнем това ниво на сложност,

if our ability to program molecules gets to be that good,

ако нашата способност да програмираме молекули стане толкова добра,

then that will truly be magic.

тогава това ще е наистина магия. Много ви благодаря.

Thank you very much.

(Ръкопляскане)

(Applause)