Martin Hanczyc: The line between life and not-life

148,205 views ・ 2011-11-07

TED


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

Translator: Anton Hikov Reviewer: Darina Stoyanova
00:15
So historically there has
0
15260
2000
Исторически погледнато има
00:17
been a huge divide between what people
1
17260
3000
огромна пропаст между онова, което хората
00:20
consider to be non-living systems on one
2
20260
3000
смятат за неживи системи от една
00:23
side, and living systems on the other side.
3
23260
2000
страна, и живи системи от другата страна.
00:25
So we go from, say, this beautiful and
4
25260
2000
Ние се колебаем от, да речем, този красив и
00:27
complex crystal as non-life, and this rather
5
27260
3000
сложен кристал като неодушевен предмет, и тази по-скоро
00:30
beautiful and complex cat on the other side.
6
30260
3000
красива и сложна котка от друга страна.
00:33
Over the last hundred and fifty years or so,
7
33260
3000
През последните сто и петдесет години,
00:36
science has kind of blurred this distinction
8
36260
2000
науката един вид разми това разграничение
00:38
between non-living and living systems, and
9
38260
2000
между неживите и живите системи, и
00:40
now we consider that there may be a kind
10
40260
2000
сега ние считаме, че може да има
00:42
of continuum that exists between the two.
11
42260
3000
нещо като спектър, който съществува между двете.
00:45
We'll just take one example here:
12
45260
2000
Ще разгледаме само един пример тук:
00:47
a virus is a natural system, right?
13
47260
2000
вирусът е естествена система, нали?
00:49
But it's very simple. It's very simplistic.
14
49260
2000
Но тя е много проста. Тя е много опростена.
00:51
It doesn't really satisfy all the requirements,
15
51260
2000
Не отговаря на всички изисквания,
00:53
it doesn't have all the characteristics
16
53260
2000
не притежава всички характеристики
00:55
of living systems and is in fact a parasite
17
55260
2000
на живите системи и в действителност е паразит
00:57
on other living systems in order to, say,
18
57260
3000
за другите живи системи с цел да се, да речем,
01:00
reproduce and evolve.
19
60260
2000
възпроизвежда и еволюира.
01:02
But what we're going to be talking about here
20
62260
2000
Но това, за което ще говорим тук,
01:04
tonight are experiments done on this sort of
21
64260
2000
тази вечер, са експерименти направени върху
01:06
non-living end of this spectrum -- so actually
22
66260
2000
неживия край на този спектър -- всъщност
01:08
doing chemical experiments in the laboratory,
23
68260
3000
правенето на химични експерименти в лабораторията,
01:11
mixing together nonliving ingredients
24
71260
2000
смесвайки заедно неживи съставки
01:13
to make new structures, and that these
25
73260
2000
за да направим нови структури, и че тези
01:15
new structures might have some of the
26
75260
2000
нови структури биха могли да имат някои от
01:17
characteristics of living systems.
27
77260
2000
чертите на живите системи.
01:19
Really what I'm talking about here is
28
79260
2000
Наистина това, за което говоря тук е
01:21
trying to create a kind of artificial life.
29
81260
2000
опита да се създаде един вид изкуствен живот.
01:23
So what are these characteristics that I'm
30
83260
2000
Така че какви са тези характеристики,
01:25
talking about? These are them.
31
85260
2000
за които говоря? Ето ги.
01:27
We consider first that life has a body.
32
87260
2000
Първо считаме, че живите същества имат тела.
01:29
Now this is necessary to distinguish the self
33
89260
2000
Това е необходимо за да ги разграничаваме
01:31
from the environment.
34
91260
2000
от околната среда.
01:33
Life also has a metabolism. Now this is a
35
93260
2000
Живите същества също имат метаболизъм. Това е
01:35
process by which life can convert resources
36
95260
3000
процес, чрез който живите същества могат да преобразуват ресурси
01:38
from the environment into building blocks
37
98260
2000
от околната среда в градивни елементи,
01:40
so it can maintain and build itself.
38
100260
3000
така че да могат да се поддържат и изграждат.
01:43
Life also has a kind of inheritable information.
39
103260
2000
Живите същества също имат нещо като наследствена информация.
01:45
Now we, as humans, we store our information
40
105260
2000
Например ние, като хора, съхраняваме нашата информация
01:47
as DNA in our genomes and we pass this
41
107260
3000
като ДНК в нашите геноми и предаваме
01:50
information on to our offspring.
42
110260
2000
тази информация на нашето потомство.
01:52
If we couple the first two -- the body and the metabolism --
43
112260
2000
Ако обединим първите две -- тялото и обмяната на вещества --
01:54
we can come up with a system that could
44
114260
2000
може да получим система, която би могла
01:56
perhaps move and replicate, and if we
45
116260
2000
вероятно да се движи и възпроизвежда, и ако
01:58
coupled these now to inheritable information,
46
118260
3000
съчетаем тези неща с наследствената информация,
02:01
we can come up with a system that would be
47
121260
2000
може да получим система, която би могла да бъде
02:03
more lifelike, and would perhaps evolve.
48
123260
2000
по-наподобяваща на жива, а вероятно би могла и да еволюира.
02:05
And so these are the things we will try to do
49
125260
2000
И така, това са нещата, които се опитваме да направим
02:07
in the lab, make some experiments that have
50
127260
2000
в лабораторията, да направим експерименти, които
02:09
one or more of these characteristics of life.
51
129260
3000
имат една или повече от тези характеристики на живота.
02:12
So how do we do this? Well, we use
52
132260
2000
И така, как правим това? Ами, ние използваме
02:14
a model system that we term a protocell.
53
134260
2000
моделна система, която наричаме протоклетка.
02:16
You might think of this as kind of like a
54
136260
2000
Може да си мислите за това като нещо подобно
02:18
primitive cell. It is a simple chemical
55
138260
2000
на примитивна клетка. Това е прост химически
02:20
model of a living cell, and if you consider
56
140260
3000
модел на жива клетка, и ако се замислите,
02:23
for example a cell in your body may have
57
143260
2000
например клетка в тялото ви може да има
02:25
on the order of millions of different types
58
145260
2000
от порядъка на милиони различни видове
02:27
of molecules that need to come together,
59
147260
2000
молекули, които трябва да си взаимодействат,
02:29
play together in a complex network
60
149260
2000
да си играят в една сложна мрежа,
02:31
to produce something that we call alive.
61
151260
3000
за да произведат нещо, което наричаме живо.
02:34
In the laboratory what we want to do
62
154260
2000
Това, което се опитваме да направим в лабораторията
02:36
is much the same, but with on the order of
63
156260
2000
е почти същото, но от порядъка на
02:38
tens of different types of molecules --
64
158260
2000
десетки различни видове молекули --
02:40
so a drastic reduction in complexity, but still
65
160260
2000
това е драстично намаляване на сложността, но все пак
02:42
trying to produce something that looks lifelike.
66
162260
3000
се опитваме да произведем нещо, наподобяващо живо същество.
02:45
And so what we do is, we start simple
67
165260
2000
И така, това което правим е, че започваме просто
02:47
and we work our way up to living systems.
68
167260
3000
и постепенно усложняваме по пътя към живите системи.
02:50
Consider for a moment this quote by
69
170260
2000
Помислете за момент над този цитат от
02:52
Leduc, a hundred years ago, considering a
70
172260
2000
Ледюк, преди сто години, имайки предвид
02:54
kind of synthetic biology:
71
174260
2000
вид синтетична биология:
02:56
"The synthesis of life, should it ever occur,
72
176260
2000
"Синтезът на живота, ако някога се случи,
02:58
will not be the sensational discovery which we
73
178260
2000
няма да бъде сензационното откритие, което
03:00
usually associate with the idea."
74
180260
2000
обикновено свързваме с идеята."
03:02
That's his first statement. So if we actually
75
182260
2000
Това е първото му изявление. Така че, ако всъщност
03:04
create life in the laboratories, it's
76
184260
2000
създадем живот в лабораториите, това
03:06
probably not going to impact our lives at all.
77
186260
2000
вероятно няма да се отрази на нашия живот въобще.
03:08
"If we accept the theory of evolution, then
78
188260
2000
"Ако приемем теорията на еволюцията, тогава
03:10
the first dawn of synthesis of life must consist
79
190260
2000
първият зародиш на синтеза на живота трябва да се състои
03:12
in the production of forms intermediate
80
192260
2000
от производството на междинни форми
03:14
between the inorganic and the organic
81
194260
2000
между неорганичния и органичния
03:16
world, or between the non-living
82
196260
2000
свят, или между неживия
03:18
and living world, forms which possess
83
198260
2000
и живия свят, форми, които притежават
03:20
only some of the rudimentary attributes of life"
84
200260
2000
само някои от първичните характеристики на живота,"
03:22
-- so, the ones I just discussed --
85
202260
2000
-- тоест, тези, които току-що обсъдихме --
03:24
"to which other attributes will be slowly added
86
204260
2000
"към които други атрибути постепенно ще бъдат добавяни
03:26
in the course of development by the
87
206260
2000
в процеса на развитието от
03:28
evolutionary actions of the environment."
88
208260
2000
еволюционните действия на околната среда."
03:30
So we start simple, we make some structures
89
210260
2000
Така че ние започваме просто, създаваме някакви структури,
03:32
that may have some of these characteristics
90
212260
2000
които могат да имат някои от тези характеристики
03:34
of life, and then we try to develop that
91
214260
2000
на живота, и после се опитваме да разработим това
03:36
to become more lifelike.
92
216260
2000
да се превърне в нещо по-наподобяващо живо.
03:38
This is how we can start to make a protocell.
93
218260
2000
Ето как може да започнем да правим протоклетки.
03:40
We use this idea called self-assembly.
94
220260
2000
Ние използваме тази идея, наречена само-асемблиране.
03:42
What that means is, I can mix some
95
222260
2000
Това означава, че мога да смеся няколко
03:44
chemicals together in a test tube in my lab,
96
224260
2000
химически елементи в епруветка в моята лаборатория,
03:46
and these chemicals will start to self-associate
97
226260
2000
и тези елементи ще започнат да се само-асоциират,
03:48
to form larger and larger structures.
98
228260
2000
да образуват все по-големи и по-големи структури.
03:50
So say on the order of tens of thousands,
99
230260
2000
Да кажем от порядъка на десетки хиляди,
03:52
hundreds of thousands of molecules will
100
232260
2000
стотици хиляди молекули
03:54
come together to form a large structure
101
234260
2000
ще се съберат, за да формират голяма структура,
03:56
that didn't exist before.
102
236260
2000
която не е съществувала преди.
03:58
And in this particular example,
103
238260
2000
И в този конкретен пример,
04:00
what I took is some membrane molecules,
104
240260
2000
взех няколко мембранни молекули,
04:02
mixed those together in the right environment,
105
242260
2000
смесих ги в подходящата среда,
04:04
and within seconds it forms these rather
106
244260
2000
и след броени секунди те формираха тези доста
04:06
complex and beautiful structures here.
107
246260
2000
сложни и красиви структури тук.
04:08
These membranes are also quite similar,
108
248260
2000
Тези мембрани също са доста сходни,
04:10
morphologically and functionally,
109
250260
2000
морфологично и функционално,
04:12
to the membranes in your body,
110
252260
2000
с мембраните в тялото ви,
04:14
and we can use these, as they say,
111
254260
2000
и ние можем да ги използваме, както се казва,
04:16
to form the body of our protocell.
112
256260
2000
за да формираме тялото на нашата протоклетка.
04:18
Likewise,
113
258260
1000
По същия начин,
04:19
we can work with oil and water systems.
114
259260
2000
можем да работим с масни и водни системи.
04:21
As you know, when you put oil and water together,
115
261260
2000
Както знаете, когато поставите масло и вода заедно,
04:23
they don't mix, but through self-assembly
116
263260
2000
те не се смесват, но чрез само-асемблиране
04:25
we can get a nice oil droplet to form,
117
265260
2000
ние може да формираме хубава капчица масло,
04:27
and we can actually use this as a body for
118
267260
2000
и всъщност можем да я използваме като тялото
04:29
our artificial organism or for our protocell,
119
269260
2000
на нашия изкуствен организъм или нашата протоклетка,
04:31
as you will see later.
120
271260
2000
както ще видите по-късно.
04:33
So that's just forming some body stuff, right?
121
273260
2000
Това е просто формиране на нещо като тяло, нали?
04:35
Some architectures.
122
275260
2000
Малко архитектура.
04:37
What about the other aspects of living systems?
123
277260
2000
Какво да кажем за другите аспекти на живите системи?
04:39
So we came up with this protocell model here
124
279260
2000
Ние направихме този модел на протоклетка тук,
04:41
that I'm showing.
125
281260
2000
който ви показвам.
04:43
We started with a natural occurring clay
126
283260
2000
Започнахме с естествено срещаща се глина,
04:45
called montmorillonite.
127
285260
2000
нарича монтморилонит.
04:47
This is natural from the environment, this clay.
128
287260
2000
Тя е естествена от околната среда, тази глина.
04:49
It forms a surface that is, say, chemically active.
129
289260
2000
Образува повърхност, която е, да речем, химически активна.
04:51
It could run a metabolism on it.
130
291260
2000
Може да симулираме обмяна на вещества в нея.
04:53
Certain kind of molecules like to associate
131
293260
2000
Определен вид молекули обичат да се асоциират
04:55
with the clay. For example, in this case, RNA, shown in red
132
295260
2000
с глината. Така например, в този случай, РНК, показана в червено
04:57
-- this is a relative of DNA,
133
297260
2000
-- тя е роднина на ДНК,
04:59
it's an informational molecule --
134
299260
2000
това е информационна молекула --
05:01
it can come along and it starts to associate
135
301260
2000
тя може да дойде и започва да се асоциира
05:03
with the surface of this clay.
136
303260
2000
с повърхността на тази глина.
05:05
This structure, then, can organize the
137
305260
2000
Тази структура, после, може да организира
05:07
formation of a membrane boundary around
138
307260
2000
формирането на мембранна граница около
05:09
itself, so it can make a body of
139
309260
2000
себе си, така че може да направи тяло
05:11
liquid molecules around itself, and that's
140
311260
2000
от течни молекули около себе си, и това е
05:13
shown in green here on this micrograph.
141
313260
2000
показано в зелено тук, на тази микроснимка.
05:15
So just through self-assembly, mixing things
142
315260
2000
Така че просто чрез само-асемблиране, смесване
05:17
together in the lab, we can come up with, say,
143
317260
3000
на неща в лабораторията, може да постигнем, да речем,
05:20
a metabolic surface with some
144
320260
2000
метаболитна повърхността с няколко
05:22
informational molecules attached
145
322260
2000
информационни молекули, прикрепени
05:24
inside of this membrane body, right?
146
324260
2000
вътре в това мембранно тяло, нали?
05:26
So we're on a road towards living systems.
147
326260
4000
Така че ние сме на път към живите системи.
05:30
But if you saw this protocell, you would not
148
330260
2000
Но ако сте видяли тази протоклетка, не бихте
05:32
confuse this with something that was actually alive.
149
332260
2000
я объркали с нещо, което е всъщност оживотворено.
05:34
It's actually quite lifeless. Once it forms,
150
334260
2000
Тя е всъщност доста безжизнена. Веднъж след като се формира,
05:36
it doesn't really do anything.
151
336260
2000
тя всъщност не прави нищо.
05:38
So, something is missing.
152
338260
2000
Така че нещо липсва.
05:40
Some things are missing.
153
340260
2000
Някои неща липсват.
05:42
So some things that are missing is,
154
342260
2000
Някои от нещата, които липсват,
05:44
for example, if you had a flow of energy
155
344260
2000
например, ако имахте поток от енергия
05:46
through a system, what we'd want
156
346260
2000
през система, това, което бихте искали
05:48
is a protocell that can harvest
157
348260
2000
е протоклетката да може да улови
05:50
some of that energy in order to maintain itself,
158
350260
2000
част от тази енергия, за да се самоподдържа,
05:52
much like living systems do.
159
352260
2000
подобно на живите системи.
05:54
So we came up with a different protocell
160
354260
2000
Така че ние измислихме различен протоклетъчен
05:56
model, and this is actually simpler than the previous one.
161
356260
2000
модел, и този всъщност е по-прост от предишния.
05:58
In this protocell model, it's just an oil droplet,
162
358260
2000
В този протоклетъчен модел, това е просто капчица масло,
06:00
but a chemical metabolism inside
163
360260
2000
но химически метаболизъм вътре,
06:02
that allows this protocell to use energy
164
362260
2000
който позволява на тази протоклетка да използва енергия,
06:04
to do something, to actually become dynamic,
165
364260
3000
за да прави нещо, всъщност да стане динамична,
06:07
as we'll see here.
166
367260
2000
както ще видим тук.
06:09
You add the droplet to the system.
167
369260
2000
Добавяте капчицата към системата.
06:11
It's a pool of water, and the protocell
168
371260
2000
Това е вана с вода, и протоклетката
06:13
starts moving itself around in the system.
169
373260
2000
започва да се движи из системата.
06:15
Okay? Oil droplet forms
170
375260
2000
Разбирате ли? Маслената капчица се формира
06:17
through self-assembly, has a chemical
171
377260
2000
чрез само-асемблиране, има химически
06:19
metabolism inside so it can use energy,
172
379260
2000
метаболизъм вътре, така че може да използва енергия,
06:21
and it uses that energy to move itself
173
381260
2000
и тя използва тази енергия, за да се премества
06:23
around in its environment.
174
383260
2000
сред нейната среда.
06:25
As we heard earlier, movement is very
175
385260
2000
Както чухме по-рано, движението е много
06:27
important in these kinds of living systems.
176
387260
2000
важно при тези живи системи.
06:29
It is moving around, exploring its environment,
177
389260
2000
Клетката се движи наоколо, изследва нейната среда,
06:31
and remodeling its environment, as you see,
178
391260
2000
преобразува средата си, както виждате,
06:33
by these chemical waves that are forming by the protocell.
179
393260
2000
от тези химически вълни, които се образуват от протоклетката.
06:35
So it's acting, in a sense, like a living system
180
395260
2000
Така че тя действа, в известен смисъл, като жива система,
06:37
trying to preserve itself.
181
397260
3000
опитваща се да се запази.
06:40
We take this same moving protocell here,
182
400260
3000
Ние взехме същата движеща се протоклетка тук,
06:43
and we put it in another experiment,
183
403260
2000
и я поставихме в друг експеримент,
06:45
get it moving. Then I'm going
184
405260
2000
задвижихме я. После
06:47
to add some food to the system,
185
407260
2000
добавихме малко храна към системата,
06:49
and you'll see that in blue here, right?
186
409260
3000
и вие виждате това нещо в синьо тук, нали?
06:52
So I add some food source to the system.
187
412260
2000
Така че аз добавих източник на храна към системата.
06:54
The protocell moves. It encounters the food.
188
414260
2000
Протоклетката се движи. Тя се натъква на храната.
06:56
It reconfigures itself and actually then
189
416260
2000
Тя се преконфигурира и всъщност после
06:58
is able to climb to the highest concentration
190
418260
2000
може да се изкачи до най-високата концентрация
07:00
of food in that system and stop there.
191
420260
2000
на храна в тази система и да се спре там.
07:02
Alright? So not only do we have this system
192
422260
2000
Разбирате ли? Така че не само имаме тази система,
07:04
that has a body, it has a metabolism,
193
424260
2000
която има тяло, има метаболизъм,
07:06
it can use energy, it moves around.
194
426260
3000
може да използва енергия, да се движи наоколо.
07:09
It can sense its local environment
195
429260
2000
Тя може да усети заобикалящата среда
07:11
and actually find resources
196
431260
2000
и всъщност да намери ресурси
07:13
in the environment to sustain itself.
197
433260
2000
в заобикалящата я среда, за да я поддържат.
07:15
Now, this doesn't have a brain, it doesn't have
198
435260
2000
Сега, тя няма мозък, няма
07:17
a neural system. This is just a sack of
199
437260
2000
нервна система. Това е просто един сак
07:19
chemicals that is able to have this interesting
200
439260
2000
с химически елементи, който може да има това интересно
07:21
and complex lifelike behavior.
201
441260
2000
и сложно животоподобно поведение.
07:23
If we count the number of chemicals
202
443260
2000
Ако преброим броя на химикалите
07:25
in that system, actually, including the water
203
445260
2000
в тази система, всъщност, включително и водата,
07:27
that's in the dish, we have five chemicals
204
447260
2000
която е в паничката, ние имаме пет химикали,
07:29
that can do this.
205
449260
2000
които могат да направят това.
07:31
So then we put these protocells together in a
206
451260
2000
После поставяме тези протоклетки заедно в
07:33
single experiment to see what they would do,
207
453260
2000
един експеримент, за да видим какво биха направили,
07:35
and depending on the conditions, we have
208
455260
2000
и в зависимост от условията, имаме
07:37
some protocells on the left that are
209
457260
2000
някои протоклетки от ляво, които се
07:39
moving around and it likes to touch the other
210
459260
2000
движат наоколо и обичат да се докосват до други
07:41
structures in its environment.
211
461260
2000
структури в тяхната среда.
07:43
On the other hand we have two moving
212
463260
2000
От друга страна имаме две движещи се
07:45
protocells that like to circle each other,
213
465260
2000
протоклетки, които обичат да се обикалят,
07:47
and they form a kind of a dance, a complex dance with each other.
214
467260
2000
и те формират нещо като танц, сложен танц една с друга.
07:49
Right? So not only do individual protocells
215
469260
2000
Нали? Така че не само, че индивидуалните протоклетки
07:51
have behavior, what we've interpreted as
216
471260
2000
имат поведение, което тълкуваме като
07:53
behavior in this system, but we also have
217
473260
2000
поведение в тази система, но ние също имаме
07:55
basically population-level behavior
218
475260
3000
нещо като поведение на ниво на популацията,
07:58
similar to what organisms have.
219
478260
3000
подобно на това, което имат организмите.
08:01
So now that you're all experts on protocells,
220
481260
3000
Така че сега когато всички сте експерти по протоклетки,
08:04
we're going to play a game with these protocells.
221
484260
2000
ще направим една игра с тези протоклетки.
08:06
We're going to make two different kinds.
222
486260
2000
Ще направим два различни вида.
08:08
Protocell A has a certain kind of chemistry
223
488260
3000
Протоклетка А има определен вид химически вещества
08:11
inside that, when activated, the protocell
224
491260
2000
вътре, които, когато се активират карат протоклетката
08:13
starts to vibrate around, just dancing.
225
493260
2000
да започне да вибрира наоколо, просто да танцува.
08:15
So remember, these are primitive things,
226
495260
2000
Но не забравяйте, че това са примитивни неща,
08:17
so dancing protocells, that's very
227
497260
2000
така че танцуващи протоклетки са много
08:19
interesting to us. (Laughter)
228
499260
2000
интересни за нас. (Смях)
08:21
The second protocell has a different
229
501260
2000
Втората протоклетка има по-различна
08:23
chemistry inside, and when activated,
230
503260
2000
химия вътре, и когато се активира,
08:25
the protocells all come together and they fuse
231
505260
2000
протоклетките се събират и се обединяват
08:27
into one big one. Right?
232
507260
2000
в една по-голяма. Разбирате ли?
08:29
And we just put these two together
233
509260
2000
И ние просто слагаме тези двете заедно
08:31
in the same system.
234
511260
2000
в една и съща система.
08:33
So there's population A,
235
513260
2000
Така че има популация А,
08:35
there's population B, and then
236
515260
2000
има популация Б, и после
08:37
we activate the system,
237
517260
2000
активираме системата,
08:39
and protocell Bs, they're the blue ones,
238
519260
2000
и протоклетките Б, те са сините,
08:41
they all come together. They fuse together
239
521260
2000
те се събират. Те се обединяват,
08:43
to form one big blob, and the other protocell
240
523260
2000
за да образуват едно голямо петно, а другите протоклетки
08:45
just dances around. And this just happens
241
525260
2000
просто танцуват наоколо. И това продължава
08:47
until all of the energy in the system is
242
527260
2000
докато цялата енергия в системата е
08:49
basically used up, and then, game over.
243
529260
3000
използвана, и след това, играта свършва.
08:52
So then I repeated this experiment
244
532260
2000
После повторих този експеримент
08:54
a bunch of times, and one time
245
534260
2000
няколко пъти, и един път
08:56
something very interesting happened.
246
536260
2000
се случи нещо много интересно.
08:58
So, I added these protocells together
247
538260
2000
И така, аз добавих тези протоклетки заедно
09:00
to the system, and protocell A and protocell B
248
540260
2000
в системата, и протоклетка А и протоклетка Б
09:02
fused together to form a hybrid protocell AB.
249
542260
2000
се обединиха, за да формират хибридна протоклетка АБ.
09:04
That didn't happen before. There it goes.
250
544260
2000
Това не се беше случвало преди. Ето как става.
09:06
There's a protocell AB now in this system.
251
546260
3000
Сега в тази система има протоклетка АБ.
09:09
Protocell AB likes to dance around for a bit,
252
549260
3000
Протоклетка АБ обича да танцува наоколо за малко,
09:12
while protocell B does the fusing, okay?
253
552260
3000
докато протоклетка Б извършва смесването, нали?
09:15
But then something even more interesting happens.
254
555260
3000
Но после се случва нещо още по-интересно.
09:18
Watch when these two large protocells,
255
558260
2000
Наблюдавайте, когато тези две големи протоклетки,
09:20
the hybrid ones, fuse together.
256
560260
2000
хибридните, се слеят.
09:22
Now we have a dancing protocell
257
562260
3000
Сега имаме танцуваща протоклетка
09:25
and a self-replication event. Right. (Laughter)
258
565260
4000
и саморепликиращо се събитие. Нали така. (Смях)
09:29
Just with blobs of chemicals, again.
259
569260
2000
Просто с петна от химикали, отново.
09:31
So the way this works is, you have
260
571260
2000
Така че начина, по който работи това е, че имате
09:33
a simple system of five chemicals here,
261
573260
2000
проста система от пет химикали тук,
09:35
a simple system here. When they hybridize,
262
575260
2000
проста система там. Когато те се кръстосват,
09:37
you then form something that's different than
263
577260
2000
се формира нещо, което е различно от
09:39
before, it's more complex than before,
264
579260
2000
преди, по-сложно, отколкото преди,
09:41
and you get the emergence of another kind of
265
581260
2000
и се получава зародиша на друг вид
09:43
lifelike behavior which
266
583260
2000
животонаподобяващо поведение, което
09:45
in this case is replication.
267
585260
2000
в този случай е репликация.
09:47
So since we can make some interesting
268
587260
2000
И така, понеже можем да направим някои интересни
09:49
protocells that we like, interesting colors and
269
589260
2000
протоклетки, които ни харесват, с интересни цветове и
09:51
interesting behaviors, and they're very easy
270
591260
2000
интересно поведение, и те са много лесни
09:53
to make, and they have interesting lifelike
271
593260
2000
за направа, и имат интересни животонаподобяващи
09:55
properties, perhaps these protocells have
272
595260
3000
свойства, може би тези протоклетки
09:58
something to tell us about the origin of life
273
598260
2000
могат да ни разкажат нещо за произхода на живота
10:00
on the Earth. Perhaps these represent an
274
600260
2000
на Земята. Може би те представляват
10:02
easily accessible step, one of the first steps
275
602260
2000
лесно достъпна стъпка, една от първите стъпки,
10:04
by which life got started on the early Earth.
276
604260
3000
чрез които животът започнал в древната Земя.
10:07
Certainly, there were molecules present on
277
607260
2000
Определено е имало молекули, присъстващи
10:09
the early Earth, but they wouldn't have been
278
609260
2000
в древната Земя, но те не са били
10:11
these pure compounds that we worked with
279
611260
2000
тези чисти съединения, с които работим
10:13
in the lab and I showed in these experiments.
280
613260
2000
в лабораторията, и които ви показах в тези експерименти.
10:15
Rather, they'd be a real complex mixture of
281
615260
2000
По-скоро, те били истински сложна смес от
10:17
all kinds of stuff, because
282
617260
2000
всякакви неща, защото
10:19
uncontrolled chemical reactions produce
283
619260
2000
неконтролирани химически реакции произвеждат
10:21
a diverse mixture of organic compounds.
284
621260
2000
разнообразна смес от органични съединения.
10:23
Think of it like a primordial ooze, okay?
285
623260
3000
Мислете си за това като първична тиня, нали?
10:26
And it's a pool that's too difficult to fully
286
626260
2000
И това е басейн, който е твърде трудно да бъде напълно
10:28
characterize, even by modern methods, and
287
628260
2000
характеризиран, дори от съвременни методи, и
10:30
the product looks brown, like this tar here
288
630260
2000
продуктът изглежда кафяв, като този катран тук
10:32
on the left. A pure compound
289
632260
2000
в ляво. Чисто съединение
10:34
is shown on the right, for contrast.
290
634260
2000
е показано в дясно, за сравнение.
10:36
So this is similar to what happens when you
291
636260
2000
Така че това е подобно на онова, което се случва, когато
10:38
take pure sugar crystals in your kitchen,
292
638260
2000
вземете чисти кристали захар в кухнята,
10:40
you put them in a pan, and you apply energy.
293
640260
2000
поставите ги в тиган и приложите енергия.
10:42
You turn up the heat, you start making
294
642260
2000
Когато увеличавате топлината, започвате
10:44
or breaking chemical bonds in the sugar,
295
644260
2000
да разрушавате химическите връзки в захарта,
10:46
forming a brownish caramel, right?
296
646260
2000
формирайки кафеникав карамел, нали?
10:48
If you let that go unregulated, you'll
297
648260
2000
Ако позволите това да продължи нерегулирано,
10:50
continue to make and break chemical bonds,
298
650260
2000
ще продължите да образувате и нарушавате химически връзки,
10:52
forming an even more diverse mixture of
299
652260
2000
формиращи дори по-разнообразна смес от
10:54
molecules that then forms this kind of black
300
654260
2000
молекули, които после образуват това черникаво
10:56
tarry stuff in your pan, right, that's
301
656260
2000
лепкаво вещество в тигана ви, нали, което
10:58
difficult to wash out. So that's what
302
658260
2000
е трудно за измиване. Та ето как
11:00
the origin of life would have looked like.
303
660260
2000
може да е изглеждал произхода на живота.
11:02
You needed to get life out of this junk that
304
662260
2000
Трябва да получите живот от този боклук, който
11:04
is present on the early Earth,
305
664260
2000
присъствал в древната Земя,
11:06
four, 4.5 billion years ago.
306
666260
2000
преди четири, 4,5 милиарда години.
11:08
So the challenge then is,
307
668260
2000
Така че предизвикателството е,
11:10
throw away all your pure chemicals in the lab,
308
670260
2000
да изхвърлите всички чисти химически вещества от лабораторията,
11:12
and try to make some protocells with lifelike
309
672260
2000
и да се опитате да направите протоклетки с животонаподобяващи
11:14
properties from this kind of primordial ooze.
310
674260
3000
характеристики от този вид първоначална тиня.
11:17
So we're able to then see the self-assembly
311
677260
2000
Така че ние можем да видим само-асемблирането
11:19
of these oil droplet bodies again
312
679260
2000
на тези капчици масло отново,
11:21
that we've seen previously,
313
681260
2000
което видяхме преди,
11:23
and the black spots inside of there
314
683260
2000
и черните петна там вътре
11:25
represent this kind of black tar -- this diverse,
315
685260
2000
представляват нещо като черен катран -- този разнороден,
11:27
very complex, organic black tar.
316
687260
2000
много сложен, органичен черен катран.
11:29
And we put them into one of these
317
689260
2000
И ние ги поставихме в един от тези
11:31
experiments, as you've seen earlier, and then
318
691260
2000
експерименти, които видяхте по-рано, и после
11:33
we watch lively movement that comes out.
319
693260
2000
гледахме оживеното движение, което се породи.
11:35
They look really good, very nice movement,
320
695260
2000
Те изглеждат наистина добре, много добре се движат,
11:37
and also they appear to have some kind of
321
697260
2000
и също изглежда, че имат нещо като
11:39
behavior where they kind of circle
322
699260
2000
поведение, при което се обикалят
11:41
around each other and follow each other,
323
701260
3000
в кръг и се следват взаимно,
11:44
similar to what we've seen before -- but again,
324
704260
2000
подобно на онова, което видяхме преди -- но отново,
11:46
working with just primordial conditions,
325
706260
2000
работейки само с първични условия,
11:48
no pure chemicals.
326
708260
2000
без чисти химически вещества.
11:50
These are also, these tar-fueled protocells,
327
710260
2000
Тези също, тези работещи с катран протоклетки,
11:52
are also able to locate resources
328
712260
2000
също могат да намират ресурси
11:54
in their environment.
329
714260
1000
в тяхната среда.
11:55
I'm going to add some resource from the left,
330
715260
2000
Ще добавя малко ресурс от ляво,
11:57
here, that defuses into the system,
331
717260
2000
тук, който се разтваря в системата,
11:59
and you can see, they really like that.
332
719260
2000
и можете да видите, те наистина харесват това.
12:01
They become very energetic, and able
333
721260
2000
Те стават много енергични и способни
12:03
to find the resource in the environment,
334
723260
2000
да открият ресурса в обкръжаващата среда,
12:05
similar to what we saw before.
335
725260
2000
подобно на онова, което видяхме преди.
12:07
But again, these are done in these primordial
336
727260
2000
Но отново, това се извършва в тези първични
12:09
conditions, really messy conditions,
337
729260
2000
условия, наистина мръсни условия,
12:11
not sort of sterile laboratory conditions.
338
731260
2000
не в стерилни лабораторни условия.
12:13
These are very dirty little protocells,
339
733260
2000
Това са много мръсни малки протоклетки,
12:15
as a matter of fact. (Laughter)
340
735260
2000
всъщност. (Смях)
12:17
But they have lifelike properties, is the point.
341
737260
3000
Но те имат животонаподобяващи свойства, това е важно.
12:20
So, doing these artificial life experiments
342
740260
3000
И така, извършвайки тези експерименти с изкуствен живот,
12:23
helps us define a potential path between
343
743260
3000
ни помага да определим потенциалния път между
12:26
non-living and living systems.
344
746260
3000
неживите и живите системи.
12:29
And not only that, but it helps us
345
749260
2000
И не само това, но това ни помага
12:31
broaden our view of what life is
346
751260
2000
да разширим мнението си, за какво е живота
12:33
and what possible life there could be
347
753260
2000
и какъв възможен живот може да има
12:35
out there -- life that could be very different
348
755260
2000
някъде там -- живот, който може да бъде много по-различен
12:37
from life that we find here on Earth.
349
757260
3000
от живота, който откриваме тук на Земята.
12:40
And that leads me to the next
350
760260
2000
И това ме води към следващия
12:42
term, which is "weird life."
351
762260
2000
термин, който е "странен живот."
12:44
This is a term by Steve Benner.
352
764260
3000
Това е термин от Стив Бенър.
12:47
This is used in reference to a report
353
767260
2000
Използва се във връзка с доклад
12:49
in 2007 by the National Research Council
354
769260
2000
от 2007 г. от Националния съвет за научни изследвания
12:51
in the United States, wherein
355
771260
2000
в Съединените щати, в който
12:53
they tried to understand how we can
356
773260
2000
те се опитват да разберат как можем да
12:55
look for life elsewhere in the universe, okay,
357
775260
2000
търсим живот другаде във Вселената, нали,
12:57
especially if that life is very different from life
358
777260
2000
особено, ако този живот е много по-различен от живота
12:59
on Earth. If we went to another planet and
359
779260
3000
на Земята. Ако отидем на друга планета и
13:02
we thought there might be life there,
360
782260
2000
решим, че може да има живот там,
13:04
how could we even recognize it as life?
361
784260
2000
как бихме могли дори да го разпознаем като живот?
13:06
Well, they came up with three very general
362
786260
2000
Ами, те излязоха с три много общи
13:08
criteria. First is -- and they're listed here.
363
788260
2000
критерии. Първият е -- и те са изброени тук.
13:10
The first is, the system has to be in
364
790260
2000
Първият е, системата трябва да бъде в
13:12
non-equilibrium. That means the system
365
792260
2000
липса на равновесие. Това означава, че системата
13:14
cannot be dead, in a matter of fact.
366
794260
1000
не може да бъде мъртва, в действителност.
13:15
Basically what that means is, you have
367
795260
2000
Общо казано, това означава, че имате
13:17
an input of energy into the system that life
368
797260
2000
приток на енергия в системата, която живите същества
13:19
can use and exploit to maintain itself.
369
799260
3000
могат да използват и експлоатират, за да се самоподдържат.
13:22
This is similar to having the Sun shining
370
802260
2000
Това е подобно на Слънцето да огрява
13:24
on the Earth, driving photosynthesis,
371
804260
2000
Земята, да подпомага фотосинтезата,
13:26
driving the ecosystem.
372
806260
2000
да задвижва екосистемата.
13:28
Without the Sun, there's likely to be
373
808260
2000
Без Слънцето, най-вероятно
13:30
no life on this planet.
374
810260
2000
няма да има живот на тази планета.
13:32
Secondly, life needs to be in liquid form,
375
812260
2000
Второ, животът трябва да бъде в течна форма,
13:34
so that means even if we had some
376
814260
2000
така че това означава, че дори ако имахме някои
13:36
interesting structures, interesting molecules
377
816260
2000
интересни структури, интересни молекули
13:38
together but they were frozen solid,
378
818260
2000
заедно, но те бяха твърдо замразени,
13:40
then this is not a good place for life.
379
820260
2000
тогава това не е добро място за живот.
13:42
And thirdly, we need to be able to make
380
822260
2000
И трето, трябва да можем да образуваме
13:44
and break chemical bonds. And again
381
824260
2000
и нарушаваме химически връзки. И отново,
13:46
this is important because life transforms
382
826260
2000
това е важно, понеже животът преобразува
13:48
resources from the environment into
383
828260
2000
ресурси от околната среда в
13:50
building blocks so it can maintain itself.
384
830260
2000
градивни елементи, така че може да се самоподдържа.
13:52
Now today, I told you about very strange
385
832260
2000
Днес ви разказах за много странни
13:54
and weird protocells -- some that contain clay,
386
834260
2000
и необикновени протоклетки -- някои, които съдържат глина,
13:56
some that have primordial ooze in them,
387
836260
3000
някои, които имат първична тиня в тях,
13:59
some that have basically oil
388
839260
2000
някои, които съдържат по същество масло,
14:01
instead of water inside of them.
389
841260
2000
вместо вода вътре в тях.
14:03
Most of these don't contain DNA,
390
843260
2000
Повечето от тях не съдържат ДНК,
14:05
but yet they have lifelike properties.
391
845260
2000
но въпреки това имат животоподобни свойства.
14:07
But these protocells satisfy
392
847260
3000
Но тези протоклетки отговарят
14:10
these general requirements of living systems.
393
850260
3000
на тези общи изисквания за живи системи.
14:13
So by making these chemical, artificial
394
853260
2000
Така че като правим тези химически
14:15
life experiments, we hope not only
395
855260
2000
експерименти с изкуствен живот, ние се надяваме, не само
14:17
to understand something fundamental
396
857260
2000
да разберем нещо фундаментално
14:19
about the origin of life and the existence
397
859260
2000
за произхода на живота и съществуването
14:21
of life on this planet, but also
398
861260
2000
на живота на тази планета, но също
14:23
what possible life there could be
399
863260
2000
какъв възможен живот може да има
14:25
out there in the universe. Thank you.
400
865260
3000
някъде във Вселената. Благодаря ви.
14:28
(Applause)
401
868260
4000
(Ръкопляскане)
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