Craig Venter: On the verge of creating synthetic life

Translator: Anton Hikov Reviewer: MaYoMo com

You know, I've talked about some of these projects before --

Знаете ли, говорих за някои от тези проекти преди,

about the human genome and what that might mean,

за човешкия геном, и за това какво може да означава,

and discovering new sets of genes.

за откриването на нов набор от гени.

We're actually starting at a new point:

Всъщност започваме от ново място:

we've been digitizing biology,

дигитализирахме биологията

and now we're trying to go from that digital code

и сега се опитваме да преминем от този дигитален код

into a new phase of biology

към нов етап на биологията,

with designing and synthesizing life.

с проектирането и синтезиране на живот.

So, we've always been trying to ask big questions.

И така, винаги се опитваме да зададем големи въпроси:

"What is life?" is something that I think many biologists

"Какво е животът?" е нещо, което мисля, че много биолози

have been trying to understand

се опитват да разберат,

at various levels.

на различни нива.

We've tried various approaches,

Опитахме различни подходи,

paring it down to minimal components.

за да го намалим до минималните му компоненти.

We've been digitizing it now for almost 20 years;

Дигитализираме го повече от 20 години.

when we sequenced the human genome,

Когато разкодирахме човешкия геном,

it was going from the analog world of biology

преминахме от аналоговия свят на биологията

into the digital world of the computer.

до дигиталния свят на компютрите.

Now we're trying to ask, "Can we regenerate life

Сега се опитваме да разберем, дали може да рагенерираме живот,

or can we create new life

или да създадем нов живот

out of this digital universe?"

от този дигитален свят?

This is the map of a small organism,

Това е картата на малък организъм,

Mycoplasma genitalium,

Mycoplasma genitalium (Микоплазма гениталиум),

that has the smallest genome for a species

която има най-малкият геном за вид,

that can self-replicate in the laboratory,

който може да се самовъзпроизвежда в лаборатория.

and we've been trying to just see if

Опитваме се да открием, дали

we can come up with an even smaller genome.

може да измислим дори още по-малък геном.

We're able to knock out on the order of 100 genes

Може да елиминираме в порядъка на около 100 гена,

out of the 500 or so that are here.

от всичките около 500, които се намират тук.

When we look at its metabolic map,

Но когато погледнем в метаболичната му карта,

it's relatively simple

тя е доста по-проста,

compared to ours --

в сравнение с нашата.

trust me, this is simple --

Вярвайте ми, това е нещо просто.

but when we look at all the genes

Но когато погледнем всички гени,

that we can knock out one at a time,

които може да елиминираме един по един,

it's very unlikely that this would yield

то това е малко вероятно да даде

a living cell.

жива клетка.

So we decided the only way forward

И така, решихме, че единствения път напред е,

was to actually synthesize this chromosome

ако всъщност синтезираме този хромозом,

so we could vary the components

така че бихме могли да варираме компонентите му,

to ask some of these most fundamental questions.

за да запитаме един от тези най-основни въпроси.

And so we started down the road of:

И така започнахме с:

can we synthesize a chromosome?

"Може ли да синтезираме хромозом?"

Can chemistry permit making

Може ли химията да ни позволи да направим

these really large molecules

тези наистина големи молекули,

where we've never been before?

нещо, което не сме правили никога преди?

And if we do, can we boot up a chromosome?

И ако може да го направим, можем ли да активираме хромозома?

A chromosome, by the way, is just a piece of inert chemical material.

Хромозомът, между другото, е просто частица инертен химически материал.

So, our pace of digitizing life has been increasing

И така, темпа на дигитализиране на живота се увеличава

at an exponential pace.

експоненциално.

Our ability to write the genetic code

Способостта ни да записваме генетичен код

has been moving pretty slowly

прогресираше твърде бавно,

but has been increasing,

но започна да се увеличава.

and our latest point would put it on, now, an exponential curve.

Последната ни точка, би го поставила на експоненциална крива.

We started this over 15 years ago.

Започнахме това преди 15 години.

It took several stages, in fact,

Отне няколко етапа, на практика,

starting with a bioethical review before we did the first experiments.

започнахме с биоетичен преглед, преди да започнем с първите опити.

But it turns out synthesizing DNA

Но се оказа, че синтезирането на ДНК

is very difficult.

е доста трудно.

There are tens of thousands of machines around the world

Има десетки хиляди машини по света,

that make small pieces of DNA --

които правят малки частици от ДНК,

30 to 50 letters in length --

30 или 50 думи дълги,

and it's a degenerate process, so the longer you make the piece,

и това е дегенериран процес, така че колкото по-дълга е частта,

the more errors there are.

толкова повече грешки се правят.

So we had to create a new method

Така че, трябваше да създадем нов метод,

for putting these little pieces together and correct all the errors.

за да сглобим тези малки частици и да поправим всички грешки.

And this was our first attempt, starting with the digital information

И това беше първият ни опит, започвайки с дигиталната информация

of the genome of phi X174.

на генома на Phi X 174.

It's a small virus that kills bacteria.

Това е малък вирус, който убива бактерии.

We designed the pieces, went through our error correction

Проектирахме частите, преминахме през коригирането на грешки,

and had a DNA molecule

и получихме ДНК молекула

of about 5,000 letters.

с около 5000 гена.

The exciting phase came when we took this piece of inert chemical

Вълнуващата фаза дойде, когато вземахме тази част от инертен

and put it in the bacteria,

химически материал и я поставихме в бактерията,

and the bacteria started to read this genetic code,

и бактерията започна да чете този генетичен код,

made the viral particles.

и направи вирусните частици.

The viral particles then were released from the cells

Вирусните частици после бяха отделени от клетките,

and came back and killed the E. coli.

после се върнаха и убиха E. coli (Ешерихия коли).

I was talking to the oil industry recently

Говорих наскоро с хора от петролната индустрия

and I said they clearly understood that model.

и мисля, че те разбраха този модел доста добре.

(Laughter)

(Смях)

They laughed more than you guys are. (Laughter)

Те се смяха повече от вас.

And so, we think this is a situation

И така, ние мислим, че това е ситуация,

where the software can actually build its own hardware

при която софтуера всъщност може да построи хардуера си,

in a biological system.

в дадена биологична система.

But we wanted to go much larger:

Но ние искахме да отидем по-надалеч.

we wanted to build the entire bacterial chromosome --

Искахме да изградим цялата бактериална хромозома.

it's over 580,000 letters of genetic code --

Това са повече от 580 000 думи от генетичен код.

so we thought we'd build them in cassettes the size of the viruses

Така мислихме да ги направим в касети с големината на вируси,

so we could actually vary the cassettes

така че да можем да променяма касетите,

to understand

за да разберем,

what the actual components of a living cell are.

какви са действителните компоненти на жива клетка.

Design is critical,

Дизайнът е от решаващо значение,

and if you're starting with digital information in the computer,

и ако се започва с дигитална информация от компютър,

that digital information has to be really accurate.

то тази дигитална информация трябва да бъде наистина точна.

When we first sequenced this genome in 1995,

Когато секвентирахме за първи път този геном през 1995 г.,

the standard of accuracy was one error per 10,000 base pairs.

стандартът за точност беше една грешка на 10 000 базови двойки.

We actually found, on resequencing it,

В действителност окрихме, след като я секвентирахме отново,

30 errors; had we used that original sequence,

30 грешки. Ако бяхме използвали тази първоначална последователност,

it never would have been able to be booted up.

тя нямаше никога да се активира.

Part of the design is designing pieces

Част от проектирането е изработването на частици,

that are 50 letters long

които са с дължина от 50 букви,

that have to overlap with all the other 50-letter pieces

които трябва се припокриват с всички останали частици с дължина от 50 букви,

to build smaller subunits

за да построим по-малки подединици,

we have to design so they can go together.

които да проектираме, за да си пасват.

We design unique elements into this.

Ние създадохме уникални елементи в това.

You may have read that we put watermarks in.

Може да сте чели, че поставихме отличителни знаци вътре.

Think of this:

Помислете над това:

we have a four-letter genetic code -- A, C, G and T.

ние имаме четирибуквен генетичен код: А, Ц, Г и Т.

Triplets of those letters

Тройки от тази буква -- от тези букви,

code for roughly 20 amino acids,

кодират приблизително около 20 аминокиселини --

such that there's a single letter designation

само една буква обозначава

for each of the amino acids.

всяка от аминокиселините.

So we can use the genetic code to write out words,

И така, може да използваме генетичния код за да пишем думи,

sentences, thoughts.

изречения, мисли.

Initially, all we did was autograph it.

Първоначално, това което направихме беше автограф.

Some people were disappointed there was not poetry.

Някои хора бяха разочаровани, че нямаше поезия.

We designed these pieces so

Ние създадохме тези частици така, че

we can just chew back with enzymes;

да ги манилулираме с ензими.

there are enzymes that repair them and put them together.

Има ензим, който може да ги поправи и да ги сглоби.

And we started making pieces,

И така започнахме да правим частици,

starting with pieces that were 5,000 to 7,000 letters,

започнахме с частици, които бяха от 5 до 7000 букви,

put those together to make 24,000-letter pieces,

нагодихме ги за да получим частици от 24 000 букви,

then put sets of those going up to 72,000.

после ги обединихме в групи, с големина до 72 000.

At each stage, we grew up these pieces in abundance

Във всеки етап, ние произвеждахме тези частици в изобилие,

so we could sequence them

за да може да ги секвентираме,

because we're trying to create a process that's extremely robust

понеже се опитвахме да създадем процес, който беше изключително стабилен,

that you can see in a minute.

което може да видите след минута.

We're trying to get to the point of automation.

Опитваме се да достигнем до ръба на автоматизацията.

So, this looks like a basketball playoff.

Това прилича на баскетболен плейоф.

When we get into these really large pieces

Когато се захванем с тези наистина големи частици --

over 100,000 base pairs,

над 100 000 базови двойки --

they won't any longer grow readily in E. coli --

те повече не растат лесно в Е. коли.

it exhausts all the modern tools of molecular biology --

Това изчерпва всички съвременни инструменти на молекулярната биология.

and so we turned to other mechanisms.

И така се обърнахме към други механизми.

We knew there's a mechanism called homologous recombination

Знаехме, че съществува механизъм наречен хомологична рекомбинация,

that biology uses to repair DNA

който биологията използва за да поправя ДНК,

that can put pieces together.

който може да сглоби отделни частици.

Here's an example of it:

Ето и пример за това.

there's an organism called

Това е организъм наречен

Deinococcus radiodurans

Deinococcus radiodurans (Деинококус радиодуранс),

that can take three millions rads of radiation.

който може да погълне до три милиона рада от радиация.

You can see in the top panel, its chromosome just gets blown apart.

Може да видите в горната част, негов хромозом се е разпаднал на части.

Twelve to 24 hours later, it put it

След 12 до 24 часа, го сглобява

back together exactly as it was before.

обратно както е бил преди.

We have thousands of organisms that can do this.

Има хиляди организми, които могат да направят това.

These organisms can be totally desiccated;

Тези организми могат да бъдат напълно обезводнени.

they can live in a vacuum.

Могат да живеят във вакуум.

I am absolutely certain that life can exist in outer space,

Напълно съм сигурен, че живот може да съществува в открития космос,

move around, find a new aqueous environment.

да се предвижва наоколо, и да открива нови водни среди.

In fact, NASA has shown a lot of this is out there.

В действителност НАСА показа, че много от това е там.

Here's an actual micrograph of the molecule we built

Ето и действителна микроснимка на молекулата, която изградихме,

using these processes, actually just using yeast mechanisms

използвайки тези процеси -- всъщност само използвайки дрождови механизми,

with the right design of the pieces we put them in;

с правилен дизайн на парчетата, в които ги поставихме.

yeast puts them together automatically.

Дрождите ги комбинират автоматично.

This is not an electron micrograph;

Това не е електронна микроснимка,

this is just a regular photomicrograph.

тове е нормална микроснимка.

It's such a large molecule

Просто молекулата е много голяма,

we can see it with a light microscope.

че може да я видим със светлинен микроскоп.

These are pictures over about a six-second period.

Това са снимки от приблизително шест-секундов период.

So, this is the publication we had just a short while ago.

Това е публикацията, която направихме наскоро.

This is over 580,000 letters of genetic code;

Това са над 580 000 думи от генетичен код.

it's the largest molecule ever made by humans of a defined structure.

Това е най-голямата молекула, създадена някога от човек, на определена структура.

It's over 300 million molecular weight.

Тежи малко повече от 300 милиона молекулярни маси.

If we printed it out at a 10 font with no spacing,

Ако я отпечатаме с 10 точков шрифт без празни места,

it takes 142 pages

ще отнеме 142 страници,

just to print this genetic code.

само за отпечатването на този генетичен код.

Well, how do we boot up a chromosome? How do we activate this?

Как да задвижим хромозомът? Как да го активираме?

Obviously, with a virus it's pretty simple;

Очевидно, с вирусите е доста просто.

it's much more complicated dealing with bacteria.

Много по-сложно е, когато се занимаваме с бактерии.

It's also simpler when you go

Също така е по-просто, ако се занимавате

into eukaryotes like ourselves:

с еукариоти, като нас самите,

you can just pop out the nucleus

може просто да извадите ядрото

and pop in another one,

и да поставите друго,

and that's what you've all heard about with cloning.

и това се случва при клонирането, за което всички сте чували.

With bacteria and Archaea, the chromosome is integrated into the cell,

При бактерията archaea (археа), хромозомът е вграден в клетката,

but we recently showed that we can do a complete transplant

но ние показахме наскоро, че може да направим пълна трансплантация

of a chromosome from one cell to another

на хромозом от една на друга клетка,

and activate it.

и да го активираме.

We purified a chromosome from one microbial species --

Ние прочистихме хромозом от един микробен вид.

roughly, these two are as distant as human and mice --

Грубо казано, тези два вида се различават както човек и мишка.

we added a few extra genes

Добавихме няколко допълнителни гени,

so we could select for this chromosome,

за да може да селектираме този хромозом.

we digested it with enzymes

Усвоихме го с ензими,

to kill all the proteins,

за да убием всички протеини.

and it was pretty stunning when we put this in the cell --

Беше доста зашеметяващо, когато поставихме това в клетката --

and you'll appreciate

ще оцените

our very sophisticated graphics here.

нашите много сложните графики тук --

The new chromosome went into the cell.

новия хромозом влезе в клетката.

In fact, we thought this might be as far as it went,

В действителност, си мислихме, че можеше да стигнем само до там,

but we tried to design the process a little bit further.

но се опитахме да проектираме процеса и малко по-нататък.

This is a major mechanism of evolution right here.

Това тук е важен механизъм за еволюцията.

We find all kinds of species

Откриваме различни видове,

that have taken up a second chromosome

които са приели втори хромозом,

or a third one from somewhere,

или три отнякъде,

adding thousands of new traits

добавяйки хиляди нови черти,

in a second to that species.

за броени секунди към този вид.

So, people who think of evolution

Така че хората, които се мислят за еволюцията

as just one gene changing at a time

като просто един ген, променящ се във времето,

have missed much of biology.

са пропуснали доста от биологията.

There are enzymes called restriction enzymes

Има ензими наречени рестрикционни ензими,

that actually digest DNA.

които всъщност поглъщат ДНК.

The chromosome that was in the cell

Хромозомът, който беше в клетката

doesn't have one;

няма такъв.

the chromosome we put in does.

Клетката, в която поставихме хромозома, има.

It got expressed and it recognized

Стана изразен и разпозна

the other chromosome as foreign material,

другия хромозом като чужд материал,

chewed it up, and so we ended up

погълна го, и накрая се оказахме

just with a cell with the new chromosome.

само с клетката с новия хромозом.

It turned blue because of the genes we put in it.

Стана синя заради гена, който поставихме в нея.

And with a very short period of time,

И за много кратък период от време,

all the characteristics of one species were lost

всички характеристики на един вид бяха загубени,

and it converted totally into the new species

и тя се трансформира в напълно нов вид,

based on the new software that we put in the cell.

базиран на новия софтуер, който поставихме в клетката.

All the proteins changed,

Всички протеини се промениха,

the membranes changed;

мембраните се промениха --

when we read the genetic code, it's exactly what we had transferred in.

когато четем генетичния код, точно това бяхме трансферирали.

So, this may sound like genomic alchemy,

Това може да звучи като геномна алхимия,

but we can, by moving the software of DNA around,

но ние можем, чрез разместване на ДНК софтуера,

change things quite dramatically.

да променим доста драстично нещата.

Now I've argued, this is not genesis;

Сега, твърдя, че това не е генезиз --

this is building on three and a half billion years of evolution.

това е градене върху три и половина милиарда години от еволюция,

And I've argued that we're about to perhaps

и твърдя, че може би сме на път

create a new version of the Cambrian explosion,

да създадем нова версия на експлозията през Камбрия,

where there's massive new speciation

където има изобилие от нови видове,

based on this digital design.

базирани на този дигитален дизайн.

Why do this?

Защо да правим това?

I think this is pretty obvious in terms of some of the needs.

Мисля, че това е доста очевидно, в предвид на някои от нашите нужди.

We're about to go from six and a half

На път сме да станем от 6,5

to nine billion people over the next 40 years.

на 9 милиарда човека през следващите 40 години.

To put it in context for myself:

За да го поставя в перспектива с мен:

I was born in 1946.

роден съм през 1946.

There are now three people on the planet

В момента има 3 човека на планетата,

for every one of us that existed in 1946;

за всеки от нас, който съществуваше през 1946;

within 40 years, there'll be four.

до 40 години ще бъдат 4.

We have trouble feeding, providing fresh, clean water,

Имаме проблем с изхранването, подсигуряването на прясна, чиста вода,

medicines, fuel

лекарства, гориво

for the six and a half billion.

за 6,5 милиарда,

It's going to be a stretch to do it for nine.

ще е още по-трудно да се прави за 9.

We use over five billion tons of coal,

Използваме повече от 5 милиарда тона въглища,

30 billion-plus barrels of oil --

повече от 30 милиарда барела петрол.

that's a hundred million barrels a day.

Това прави сто милиона барела на ден.

When we try to think of biological processes

Когато си мислим за биологичните процеси,

or any process to replace that,

или който и да е процес, който ще замени това,

it's going to be a huge challenge.

ще бъде огромно предизвикателство.

Then of course, there's all that

После, разбира се, това е всичкия този

CO2 from this material

CO2 от този материал,

that ends up in the atmosphere.

който се озовава в атмосферата.

We now, from our discovery around the world,

Сега, благодарение на нашите открития по цял свят,

have a database with about 20 million genes,

разполагаме с база данни с около 20 милиона гени,

and I like to think of these as the design components of the future.

и ми се иска да си мисля за тях, като за дизайнерски компоненти за бъдещето.

The electronics industry only had a dozen or so components,

Електронната промишленост разполага само с дузина компоненти,

and look at the diversity that came out of that.

а погледнете в цялото това разнообразие, което произлезе от този проект.

We're limited here primarily

Тук сме ограничени предимно

by a biological reality

от биологичната действителност

and our imagination.

и от нашето въображение.

We now have techniques,

Сега разполагаме с техниките,

because of these rapid methods of synthesis,

заради тези бързи методи на синтезиране,

to do what we're calling combinatorial genomics.

да правим това, което се нарича комбинаторна генетика.

We have the ability now to build a large robot

Сега разполагаме с възможността да построим голям робот,

that can make a million chromosomes a day.

който може да направи един милион хромозоми на ден.

When you think of processing these 20 million different genes

Когато се замислите за обработването на тези 20 милиона различни гени,

or trying to optimize processes

или за опитите да се оптимизират процесите

to produce octane or to produce pharmaceuticals,

за производство на октан, или за производство на фармацевтични продукти,

new vaccines,

нови ваксини,

we can just with a small team,

може да променим, само с един малък екип,

do more molecular biology

да правим повече молекулярна биология,

than the last 20 years of all science.

отколкото през последните 20 години на всички науки.

And it's just standard selection:

И това е просто стандартна селекция.

we can select for viability,

Може да селектираме по жизнеспособност,

chemical or fuel production,

за производство на химикали или горива,

vaccine production, etc.

за производство на ваксини, и други.

This is a screen snapshot

Това е снимка на екрана,

of some true design software

на истински софтуер за дизайн,

that we're working on to actually be able to sit down

върху който работим, за да можем да седнем

and design species in the computer.

и да проектираме видове на компютъра.

You know, we don't know necessarily what it'll look like:

Знаете ли, нямаме представа как ще изглежда непременно.

we know exactly what their genetic code looks like.

Знаем как точно ще изглежда техния генетичен код.

We're focusing on now fourth-generation fuels.

Сега се съсредоточаваме върху четвърто поколение горива.

You've seen recently, corn to ethanol

Видяхте наскоро, че царевицата, превърната в етанол

is just a bad experiment.

е просто един лош експеримент.

We have second- and third-generation fuels

Имаме второ и трето поколение горива,

that will be coming out relatively soon

които ще се появят относително скоро,

that are sugar, to much higher-value fuels

които са захар, преобразуван в горива с по-голяма стойност,

like octane or different types of butanol.

като октан или различни видове бутанол.

But the only way we think that biology

Но единствения начин по който мислим, че биологията

can have a major impact without

може да окаже голямо въздействие без

further increasing the cost of food and limiting its availability

по-нататък да се увеличава цената на горивата, и без да се ограничава достъпността е,

is if we start with CO2 as its feedstock,

ако започнем с CO2 като изходна суровина,

and so we're working with designing cells to go down this road.

и така работим над проектирането на клетки, които да правят това.

And we think we'll have the first fourth-generation fuels

Мислим, че ще имаме първите горива от четвърто поколение

in about 18 months.

след около 18 месеца.

Sunlight and CO2 is one method ...

Слънцето и CO2 са един метод --

(Applause)

(Ръкопляскане)

but in our discovery around the world,

-- но в нашите открития по целия свят,

we have all kinds of other methods.

ние имаме всякакви други методи.

This is an organism we described in 1996.

Това е организъм, който описахме през 1996.

It lives in the deep ocean,

Той живее в дълбоката част на океана,

about a mile and a half deep,

на почти 2,4 километра дълбочина,

almost at boiling-water temperatures.

при почти вряща температура на водата.

It takes CO2 to methane

Той преобразува CO2 в метан,

using molecular hydrogen as its energy source.

като използва молекулярен водород като енергиен източник.

We're looking to see if we can take

Опитваме се да открием, дали може да вземем

captured CO2,

прихванат CO2,

which can easily be piped to sites,

който може да бъде пренесен лесно до определени места,

convert that CO2 back into fuel

и да преобразуваме CO2 отново в гориво,

to drive this process.

за да подхраним този процес.

So, in a short period of time,

И така скоро,

we think that we might be able to increase

мисля, че може да увеличим нашето знание,

what the basic question is of "What is life?"

в основния въпрос, за това "Какво е животът?"

We truly, you know,

Наистина, знаете ли --

have modest goals

имаме скроми цели,

of replacing the whole petrol-chemical industry --

да заменим цялата нефтохимическа индустрия.

(Laughter) (Applause)

(Смях) (Ръкопляскане)

Yeah. If you can't do that at TED, where can you? --

Да, ако не може да го постигнете в TED, къде другате може да го сторите?

(Laughter)

(Смях)

become a major source of energy ...

Да се превърнат в основен източник на енергия.

But also, we're now working on using these same tools

Но също така, ние работим над използването на тези същите инструменти,

to come up with instant sets of vaccines.

за да добием мигновен набор от ваксини.

You've seen this year with flu;

Видяхте тази година с грипа,

we're always a year behind and a dollar short

че сме винаги година назад, и с един долар по-малко,

when it comes to the right vaccine.

когато става дума за правилната ваксина.

I think that can be changed

Мисля, че това може да се промени,

by building combinatorial vaccines in advance.

като се изградят предварително комбинаторни ваксини.

Here's what the future may begin to look like

Ето как може да започне да изглежда бъдещето,

with changing, now, the evolutionary tree,

с променящо се сега, еволюционно дърво,

speeding up evolution

ускоряване на еволюцията

with synthetic bacteria, Archaea

със синтетични бактерии, археа,

and, eventually, eukaryotes.

и в последствие еукариоти.

We're a ways away from improving people:

Ние сме още далеч от подобряване на хората.

our goal is just to make sure that we have a chance

Нашата цел е само да се уверим, че имаме шанс

to survive long enough to maybe do that. Thank you very much.

да оцелеем достатъчно дълго за да направим това. Много ви благодаря.

(Applause)

(Ръкопляскане)