Paul Rothemund: The astonishing promise of DNA folding

Translator: David J. Kreps Finnemann Reviewer: Eivind Tøstesen

So, people argue vigorously about the definition of life.

Folk diskuterer energisk om definitionen på liv.

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

De spørger om der bør være reproduktion i den, eller metabolisme eller evolution.

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

Og jeg kender ikke svaret på det, så det vil jeg ikke fortælle jer.

I will say that life involves computation.

Jeg vil sige at liv indeholder beregning.

So this is a computer program.

Så dette er et computerprogram.

Booted up in a cell, the program would execute,

Når programmet startes i en celle, vil det køres

and it could result in this person;

og det kunne resultere i denne person;

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

eller med en lille ændring, kunne det resultere i denne person;

or another small change, this person;

eller en anden lille ændring, denne person;

or with a larger change, this dog,

eller med en større ændring, denne hund,

or this tree, or this whale.

eller dette træ, eller denne hval.

So now, if you take this metaphor

Hvis man nu tager denne metafor

[of] genome as program seriously,

[om] genomet som program alvorligt,

you have to consider that Chris Anderson

så må man bemærke at Chris Anderson

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

er et computergenereret produkt, det samme er Jim Watson,

Craig Venter, as are all of us.

Craig Venter, og det er vi alle.

And in convincing yourself that this metaphor is true,

Og for at overbevise sig selv om at denne metafor er sand,

there are lots of similarities between genetic programs

er der mange ligheder mellem genetiske programmer

and computer programs that could help to convince you.

og computerprogrammer der kunne hjælpe med at overbevise en.

But one, to me, that's most compelling

Men en der er mest overbevisende for mig

is the peculiar sensitivity to small changes

er den særegne følsomhed overfor små forandringer

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

der kan lave store forandringer i den biologiske udvikling -- outputtet.

A small mutation can take a two-wing fly

En lille mutation kan tage en tovinget flue

and make it a four-wing fly.

og gøre den til en firevinget flue.

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

Eller det kan tage en flue og placere ben hvor antennerne bør være.

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

Eller hvis man er bekendt med "The Princess Bride,"

it could create a six-fingered man.

kunne det skabe en seksfingret mand.

Now, a hallmark of computer programs

Et kendetegn ved computerprogrammer

is just this kind of sensitivity to small changes.

er præcis denne slags følsomhed overfor små forandinger.

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

Hvis der står en dollar på ens bankkonto og man vender en enkelt bit,

you could end up with a thousand dollars.

kunne man ende med at have tusinde dollars.

So these small changes are things that I think

Disse små ændringer, er ting som jeg mener

that -- they indicate to us that a complicated computation

er -- de viser os at en kompliceret beregning

in development is underlying these amplified, large changes.

i biologisk udvikling ligger under disse forstørrede, store forandringer.

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

Alt dette indikerer at der er molekylære programmer der ligger bag biologien,

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

og det viser kraften i molekylære programmer -- det gør biologi.

And what I want to do is write molecular programs,

Og det jeg vil gøre er, at jeg vil skrive molekylære programmer,

potentially to build technology.

potentielt til at bygge teknologi.

And there are a lot of people doing this,

Og der er mange mennesker der gør dette,

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

mange syntetiske biologer gør dette, som Craig Venter.

And they concentrate on using cells.

Og de koncentrerer sig om at bruge celler.

They're cell-oriented.

De er celle-orienterede.

So my friends, molecular programmers, and I

Mine venner, molekylære programmører, og jeg

have a sort of biomolecule-centric approach.

har en slags biomolekyle-centreret tilgang.

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

Vi er interesserede i at bruge DNA, RNA, og protein,

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

og bygge nye sprog til at bygge ting op fra bunden,

using biomolecules,

ved hjælp af biomolekyler,

potentially having nothing to do with biology.

der potentielt ikke har noget at gøre med biologi.

So, these are all the machines in a cell.

Dette er alle maskinerne i en celle.

There's a camera.

Der er et kamera.

There's the solar panels of the cell,

Der er solcellerne i cellen,

some switches that turn your genes on and off,

nogle kontakter der tænder og slukker for ens gener,

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

dragerne i cellen, motorerne der bevæger ens muskler.

My little group of molecular programmers

Min lille gruppe af molekylære programmører

are trying to refashion all of these parts from DNA.

prøver at genopbygge alle disse dele fra DNA.

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

Vi er ikke DNA fanatikere, men DNA er det billigste,

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

det nemmeste at forstå og det nemmeste materiale at programmere.

And as other things become easier to use --

Og i takt med at andre ting bliver nemmere at bruge --

maybe protein -- we'll work with those.

måske protein -- vil vi arbejde med dem.

If we succeed, what will molecular programming look like?

Hvis vi lykkedes, hvordan vil molekylær programmering så se ud?

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

Man vil sidde foran sin computer.

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

Man designer noget der ligner en mobiltelefon,

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

og i et højniveausprog, beskriver man den mobiltelefon.

Then you're going to have a compiler

Så har man en kompilator

that's going to take that description

der tager den beskrivelse

and it's going to turn it into actual molecules

og forvandler det til faktiske molekyler

that can be sent to a synthesizer

der kan sendes til en synthesiser

and that synthesizer will pack those molecules into a seed.

og den synthesizer pakker de molekyler ind i et kim.

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

Og det der sker når man vander og fodrer kimet rigtigt er,

is it will do a developmental computation,

at det laver en udviklingsmæssig udregning,

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

en molekylær udregning, og den bygger en elektronisk computer.

And if I haven't revealed my prejudices already,

Og hvis jeg ikke har afsløret mine fordomme allerede,

I think that life has been about molecular computers

så tror jeg livet har handlet om molekylære computere

building electrochemical computers,

der bygger elektrokemiske computere,

building electronic computers,

der bygger elektroniske computere,

which together with electrochemical computers

der sammen med elektrokemiske computere

will build new molecular computers,

bygger nye molekylære computere,

which will build new electronic computers, and so forth.

der vil bygge nye elektroniske computere, og så videre.

And if you buy all of this,

Og hvis man tror på alt dette,

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

og man mener at livet handler om beregning, som jeg gør,

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

så ser man på de store spørgsmål gennem en computer forskers øjne.

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

Et stort spørgsmål er nu, hvordan ved en baby hvornår den skal holde op med at vokse?

And for molecular programming,

Og for molekylær programmering,

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

er spørgsmålet hvordan ens mobiltelefon ved hvornår den skal holde op med at vokse?

(Laughter)

(Latter)

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

Eller hvordan ved et computerprogram hvornår det skal holde op med at køre?

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

Eller mere til sagen, hvordan ved man om et program nogensinde stopper?

There are other questions like this, too.

Der er andre spørgsmål som dette også.

One of them is Craig Venter's question.

Et af dem er Craig Venters spørgsmål.

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

Det viser, tror jeg, at han i virkeligheden er computer forsker.

He asked, how big is the minimal genome

Han spurgte, hvor stort er det minimale genom

that will give me a functioning microorganism?

der giver mig en funktionerende mikroorganisme?

How few genes can I use?

Hvor få gener kan jeg bruge?

This is exactly analogous to the question,

Dette svarer præcist til spørgsmålet,

what's the smallest program I can write

hvad er det mindste program jeg kan skrive

that will act exactly like Microsoft Word?

der vil handle præcist som Microsoft Word?

(Laughter)

(Latter)

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

Og ligesom han skriver, I ved, bakterier der er mindre,

he's writing genomes that will work,

han skriver genomer der vil fungere,

we could write smaller programs

så kunne vi skrive mindre programmer

that would do what Microsoft Word does.

der gør det som Microsoft Word gør.

But for molecular programming, our question is,

Men til molekylær programmering, er vores spørgsmål,

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

hvor mange molekyler vi skal putte i det kim for at få en mobiltelefon?

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

Hvad er det mindste antal vi kan slippe afsted med?

Now, these are big questions in computer science.

Nu er dette store spørgsmål indenfor computervidenskaben.

These are all complexity questions,

Dette er alle spørgsmål om kompleksitet,

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

og computervidenskaben fortæller os at dette er meget svære spørgsmål.

Almost -- many of them are impossible.

Næsten -- mange af dem er umulige.

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

Men nogle opgaver kan vi begynde at svare på.

So, I'm going to start asking those questions

Jeg vil begynde med at stille de spørgsmål

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

for de DNA strukturer som jeg vil tale om nu.

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

Dette er normal DNA, det man ser på som normal DNA.

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

Det er dobbeltstrenget, det er en dobbeltspiral,

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

har A'erne, T'erne, C'erne og G'erne der danner par for at holde strengene sammen.

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

Og jeg vil nogle gange tegne det på denne måde,

just so I don't scare you.

bare så jeg ikke forskrækker jer.

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

Vi vil se på individuelle strenge og ikke tænke på dobbeltspiralen.

When we synthesize it, it comes single-stranded,

Når vi syntetiserer det, er det enkeltstrenget,

so we can take the blue strand in one tube

så vi kan putte den blå streng i et rør

and make an orange strand in the other tube,

og lave en orange streng i det andet rør,

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

og de er slaskede når de er enstrengede.

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

Man blander dem sammen og de skaber en stiv dobbelstreng.

Now for the last 25 years,

Men i løbet af de sidste 25 år,

Ned Seeman and a bunch of his descendants

har Ned Seeman og en flok af hans efterkommere

have worked very hard and made beautiful three-dimensional structures

arbejdet meget hårdt og lavet smukke tredimensionelle strukturer

using this kind of reaction of DNA strands coming together.

ved hjælp af denne slags reaktion af DNA strenge der kobles sammen.

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

Men mange af deres tilgange, omend elegante, tager lang tid.

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

De kan tage et par år, eller det kan være svært at designe.

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

Jeg fandt derfor på en ny metode for et par år siden

I call DNA origami

som jeg kalder DNA origami

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

der er så nem, at man kunne gøre det hjemme i ens køkken

and design the stuff on a laptop.

og designe tingene på ens laptop.

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

Men for at gøre det, har man brug for en lang, enkelt DNA streng,

which is technically very difficult to get.

hvilket teknisk set er meget svært at få fat på.

So, you can go to a natural source.

Så man kan bruge en naturlig kilde.

You can look in this computer-fabricated artifact,

Man kan se på dette computerfabrikerede produkt,

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

og han har et dobbeltstrenget genom -- det er ubrugeligt.

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

Man kigger i hans tarme. Der er milliarder af bakterier.

They're no good either.

De er også ubrugelige.

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

Igen dobbeltstrengede, men inden i dem, er de inficerede med en virus

that has a nice, long, single-stranded genome

der har et fint, langt, enkeltstrenget genom

that we can fold like a piece of paper.

som vi kan folde som et stykke papir.

And here's how we do it.

Og vi gør det på denne måde.

This is part of that genome.

Dette er en del af det genom.

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

Vi tilføjer en stak korte, syntetiske DNA'er som jeg kalder hæfteklammer.

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

Hver af dem har en venstre halvdel der binder sig til den lange streng på et sted,

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

og en højre halvdel der binder sig fast et andet sted,

and brings the long strand together like this.

og knytter den lange streng sammen på denne måde.

The net action of many of these on that long strand

Resultatet af mange af disse på den lange streng

is to fold it into something like a rectangle.

er at folde den om til noget der ligner en rektangel.

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

Nu kan vi ikke lave et filmklip af denne process,

but Shawn Douglas at Harvard

men Shawn Douglas ved Harvard

has made a nice visualization for us

har lavet en fin visualisering for os

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

der begynder med en lang streng og nogle korte strenge.

And what happens is that we mix these strands together.

Og det der sker er at vi blander disse strenge sammen.

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

Vi opvarmer dem, og vi tilføjer lidt salt,

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

vi opvarmer dem til næsten kogepunktet og nedkøler dem,

and as we cool them down,

og i takt med at vi nedkøler dem,

the short strands bind the long strands

binder de korte strenge de lange strenge

and start to form structure.

og man begynder at danne en struktur.

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

Og man kan se en lille smule dobbeltspiral der.

When you look at DNA origami,

Når man ser på DNA origami,

you can see that what it really is,

kan man se at det, det i virkeligheden er,

even though you think it's complicated,

selvom man tror det er kompliceret,

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

en nogle dobbeltspiraler der er parallelle med hinanden,

and they're held together

og de holdes sammen

by places where short strands go along one helix

på steder hvor korte strenge følger en spiral

and then jump to another one.

og så hopper til en anden.

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

Der er en streng der snor sig på denne måde, følger spiralen og binder --

it jumps to another helix and comes back.

den hopper til den anden spiral og kommer tilbage.

That holds the long strand like this.

Det holder den lange streng på denne måde.

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

For at vise at vi kunne lave en hvilken som helst form eller mønster

that we wanted, I tried to make this shape.

som vi ville, prøvede jeg at lave denne form.

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

Jeg ville folde DNA til noget der går op over øjet,

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

ned over næsen, op ad næsen, rundt om panden,

back down and end in a little loop like this.

ned igen og ender i en lille sløjfe på denne måde.

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

Så, jeg tænkte, at hvis dette kunne fungere, kunne hvad som helst fungere.

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

Jeg fik computerprogrammet til at designe de korte hæfteklammer til at gøre dette.

I ordered them; they came by FedEx.

Jeg bestilte dem og de kom med FedEx.

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

Jeg blandede dem, opvarmede dem, nedkølede dem,

and I got 50 billion little smiley faces

og jeg fik 50 milliarder små smiley ansigter

floating around in a single drop of water.

der flød rundt i en enkelt dråbe vand.

And each one of these is just

Og hver af dem er kun

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

så bredt som en tusindedel af et menneske hår, ok?

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

De flyder alle rundt i denne opløsning, og for at se dem,

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

skal man putte dem på en overflade hvor de kan klæbe.

So, you pour them out onto a surface

Man hælder dem ud over en overflade

and they start to stick to that surface,

og de begynder at klæbe til den overflade,

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

og vi kan tage et billede ved hjælp af et atomic-force mikroskop.

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

Den har en nål, som nålen på en pladespiller,

that goes back and forth over the surface,

der går frem og tilbage over overfladen,

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

bumper op og ned, og føler højden på overfladen.

It feels the DNA origami.

Den føler DNA origamien.

There's the atomic-force microscope working

Der er atomic-force mikroskopet i aktion

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

og man kan se at landingen er lidt hård.

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

Når man zoomer ind, har de, I ved,

weak jaws that flip over their heads

svage kæber der slår op over deres hoveder

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

og nogle af deres næser bliver slået ud, men det er ret godt.

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

Man kan zoome ind og endda se den ekstra lille sløjfe,

this little nano-goatee.

dette lille nano-gedeskæg.

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

Det der er fedt ved dette er at alle kan gøre det.

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

Så jeg fik denne uopfordrede mail omkring et år efter jeg gjorde dette.

Anyone know what this is? What is it?

Nogen der ved hvad dette er? Hvad er det?

It's China, right?

Det er Kina, ikke?

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

Det der skette er, at en kandidatstuderende i Kina,

Lulu Qian, did a great job.

Lulu Qian, gjorde et fint stykke arbejde.

She wrote all her own software

Hun skrev al sin egen software

to design and built this DNA origami,

til at designe og bygge dette DNA origami,

a beautiful rendition of China, which even has Taiwan,

en smuk gengivelse af Kina, hvor Taiwan endda er med,

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

og man ser at Taiwan på en måde er i verdens korteste snor, ikke?

(Laughter)

(Latter)

So, this works really well

Så dette fungerer virkelig godt

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

og man kan lave mønstre lige så vel som former, okay?

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

Og man kan lave et kort over Nord-, Syd- og Centralamerika og stave DNA med DNA.

And what's really neat about it --

Og det der er virkelig fedt ved dette --

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

jamen, faktisk, ser dette alt sammen ud som nanokunst,

but it turns out that nano-artwork

men det viser sig at nanokunst

is just what you need to make nano-circuits.

er lige det man har brug for for at lave nanokredsløb.

So, you can put circuit components on the staples,

Man kan sætte kredsløbskomponenter på hæfteklammerne,

like a light bulb and a light switch.

ligesom en pære og en lyskontakt.

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

Lad tingen samle sig, og man får en eller form for kredsløb.

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

Og så kan man måske vaske DNA'et væk og have det resterende kredsløb.

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

Dette er hvad nogle af mine kolleger ved Caltech gjorde.

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

De tog en DNA origami, organiserede nogle kulstof nanorør,

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

lavede en lille kontakt, det kan I se her, tilsluttede den,

tested it and showed that it is indeed a switch.

testede den og viste at det rigtignok er en kontakt.

Now, this is just a single switch

Dette er bare en enkelt kontakt

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

og man har brug for en halv milliard til en computer, så vi har lang vej igen.

But this is very promising

Men det er meget lovende

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

fordi origamien kan organisere dele der er bare en tiendedel i størrelse

of those in a normal computer.

af dem der er i en normal computer.

So it's very promising for making small computers.

Det er meget lovende for at lave små computere.

Now, I want to get back to that compiler.

Jeg vil tilbage til den kompilator.

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

DNA origami er bevis på at den kompiler faktisk fungerer.

So, you start with something in the computer.

Man begynder med noget i computeren.

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

Man får en højniveaubeskrivelse af computerprogrammet,

a high-level description of the origami.

en højniveaubeskrivelse af origamien.

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

Man kan kompilere det til molekyler, sende det til en syntesiser,

and it actually works.

og det fungerer faktisk.

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

Og det viser sig at et firma har lavet et fint program

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

der er meget bedre end min kode, som var temmelig grim,

and will allow us to do this in a nice,

og vil tillade os at gøre dette på en fin,

visual, computer-aided design way.

visuel, computer-assisteret design måde.

So, now you can say, all right,

Nu kan man sige, okay,

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

hvorfor er DNA origamien ikke slutningen på historien?

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

Man har en molekylær kompiler, man kan gøre hvad man vil.

The fact is that it does not scale.

Faktummet er at det ikke er skalerbart.

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

Så hvis man vil bygge et menneske fra DNA origami,

the problem is, you need a long strand

er problemet, at man har brug for en lang streng

that's 10 trillion trillion bases long.

der er 10 billioner billioner baser langt.

That's three light years' worth of DNA,

Det er tre lysårs DNA,

so we're not going to do this.

så det vil vi ikke gøre.

We're going to turn to another technology,

Vi vil vende os mod en anden teknologi,

called algorithmic self-assembly of tiles.

der hedder algoritmisk selvsamling af fliser.

It was started by Erik Winfree,

Det blev startet af Erik Winfree,

and what it does,

og det virker ved at,

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

det har fliser der er en hundrededel størrelse af DNA origami.

You zoom in, there are just four DNA strands

Man zoomer ind, der er bare fire DNA strenge

and they have little single-stranded bits on them

og de har små enkeltstrengede dele på sig

that can bind to other tiles, if they match.

der kan binde sig til andre fliser, hvis de matcher.

And we like to draw these tiles as little squares.

Og vi tegner gerne disse fliser som små kvadrater.

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

Og hvis man ser på deres klæbende ender, disse små DNA stumper,

you can see that they actually form a checkerboard pattern.

kan man se at de faktisk former et skakbrætmønster.

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

Disse fliser ville skabe et kompliceret, selvsamlende skakbræt.

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

Og pointen med dette er, hvis I ikke fangede den,

is that tiles are a kind of molecular program

er at fliserne på en måde er et molekylært program

and they can output patterns.

og de kan lave mønstre.

And a really amazing part of this is

Og en virkelig fantastisk del af dette er

that any computer program can be translated

at ethvert computerprogram kan oversættes

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

til et af disse fliseprogrammer -- for eksempel et der tæller.

So, you can come up with a set of tiles

Man kan finde på et sæt fliser

that when they come together, form a little binary counter

der, når de samler sig, skaber en lille binær tæller

rather than a checkerboard.

i stedet for et skakbræt.

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

Man kan læse de binære numre fem, seks og syv.

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

Og for at starte denne slags beregninger rigtigt op,

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

har man brug for en eller anden form for input, et slags kim.

You can use DNA origami for that.

Man kan bruge DNA origami til det.

You can encode the number 32

Man kan kode tallet 32

in the right-hand side of a DNA origami,

i den højre side af DNA origami,

and when you add those tiles that count,

og når man tilføjer de fliser der tæller,

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

begynder de at tælle -- de vil læse det 32

and they'll stop at 32.

og de stopper ved 32.

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

Det vi har gjort er at vi har fundet på en måde

to have a molecular program know when to stop going.

til at have et molekylært program der ved hvornår det skal stoppe med at vokse.

It knows when to stop growing because it can count.

Det ved hvornår det skal stoppe med at vokse fordi det kan tælle.

It knows how big it is.

Det ved hvor stort det er.

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

Det svarer på den slags første spørgsmål som jeg talte om.

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

Det fortæller os, dog, ikke hvordan babyer gør det.

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

Nu kan vi bruge denne tælling til at prøve at få gang i meget større ting

than DNA origami could otherwise.

end DNA origami ellers kunne.

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

Her er DNA origamien, og det vi kan gøre

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

er at vi kan skrive 32 på begge kanter af DNA origamien,

and we can now use our watering can

og vi kan nu bruge vores vandkande

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

og vande med fliser, og vi kan begynde at dyrke fliser ud fra det

and create a square.

og skabe et kvadrat.

The counter serves as a template

Tælleren virker som en skabelon

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

til at udfylde en kvadrat i midten af denne ting.

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

Det vi har gjort er at vi har haft succes med

in making something much bigger than a DNA origami

at lave noget der er meget større end en DNA origami

by combining DNA origami with tiles.

ved at kombinere DNA origami med fliser.

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

Og den fede ting ved dette er, at det også er reprogrammerbart.

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

Man kan bare ændre et par af DNA strengene i denne binære repræsentation

and you'll get 96 rather than 32.

og man får 96 i stedet for 32.

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

Og hvis man gør det, er origamien den samme størrelse,

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

men det resulterende kvadrat man får er tre gange større.

So, this sort of recapitulates

Dette opsummerer på en måde

what I was telling you about development.

det jeg fortalte jer om biologisk udvikling.

You have a very sensitive computer program

Man har et meget følsomt computerprogram

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

hvor små ændringer -- enkelte, små, bittesmå mutationer --

can take something that made one size square

kan tage noget der lavede kvadrater i en størrelse

and make something very much bigger.

og lave noget der er meget større.

Now, this -- using counting to compute

Dette at bruge tælling til at beregne

and build these kinds of things

og bygge denne slags ting

by this kind of developmental process

ved hjælp af denne slags udviklingsmæssige process

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

er noget der også har betydning for Craig Venters spørgsmål.

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

Man kan spørge, hvor mange DNA strenge er der brug for

to build a square of a given size?

for at bygge en firkant af en given størrelse?

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

Hvis vi ville lave en firkant i størrelsen 10, 100 eller 1.000,

if we used DNA origami alone,

hvis vi udelukkende brugte DNA origami,

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

skulle vi bruge et antal DNA strenge der er kvadratet

of the size of that square;

af størrelsen af den firkant;

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

så vi skulle bruge 100, 10.000 eller en million DNA strenge.

That's really not affordable.

Det har vi ikke råd til.

But if we use a little computation --

Men hvis vi bruger en lille smule beregning --

we use origami, plus some tiles that count --

vi bruger origami, plus nogle fliser der tæller --

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

så kan vi komme afsted med at bruge 100, 200 eller 300 DNA strenge.

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

Så vi kan reducere antallet af DNA strenge vi bruger eksponentielt,

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

hvis vi bruger tælling, hvis vi bruger en lille smule beregning.

And so computation is some very powerful way

Så beregning er en meget kraftfuld måde

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

at reducere antallet af molekyler man har brug for at bygge noget på,

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

til at reducere størrelsen på det genom som man bygger.

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

Og til slut, går jeg tilbage til den på en eller anden måde skøre ide,

about computers building computers.

om computere der bygger computere.

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

Hvis man ser på firkanten man bygger med origami

and some counters growing off it,

og nogle tællere der vokser ud af den,

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

er mønsteret den har præcis det mønster man har brug for

to make a memory.

til at lave hukommelse.

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

Hvis man fæster nogle ledninger og kontakter til de fliser --

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

i stedet for til de simple strenge, fæster man dem til fliserne --

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

så vil de selv-samle de delvist komplicerede kredsløb,

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

de multiplekser kredsløb, som man har brug for til at adressere hukommelsen.

So you can actually make a complicated circuit

Man kan faktisk lave et kompliceret kredsløb

using a little bit of computation.

ved hjælp af en lille smule beregning.

It's a molecular computer building an electronic computer.

Det er en molekylær computer der bygger en elektronisk computer.

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

Hvis man spørger mig, hvor langt vi er kommet på denne vej?

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

Eksperimentelt er dette hvad vi har gjort det sidste år.

Here is a DNA origami rectangle,

Her er DNA origami rektanglet,

and here are some tiles growing from it.

og her er nogle fliser der vokser ud fra den.

And you can see how they count.

Og man kan se hvordan de tæller.

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

En, to, tre, fire, fem, seks, ni, 10, 11, 12, 17.

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

Den har altså nogle fejl, men den tæller i det mindste opad.

(Laughter)

(Latter)

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

Det viser sig, at vi faktisk fik denne ide for ni år siden,

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

og det er omkring tidskonstanten det tager

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

at gøre denne slags ting, så jeg tror vi gjorde store fremskridt.

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

Vi har ideer om hvordan man ordner disse fejl.

And I think in the next five or 10 years,

Og jeg tror at i løbet af de næste fem eller 10 år,

we'll make the kind of squares that I described

laver vi den slags firkanter som jeg beskrev

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

og måske endda nogle af de selv-samlende kredsløb.

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

Hvad vil jeg gerne have at I tager med jer fra dette foredrag?

I want you to remember that

Jeg vil gerne have, at I husker at

to create life's very diverse and complex forms,

for at skabe livets meget mangfoldige og komplekse former,

life uses computation to do that.

bruger livet beregning for at gøre det.

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

Og beregningerne som det bruger, det er molekylære beregninger,

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

og for at forstå dette og håndtere det bedre,

as Feynman said, you know,

som Feynman sagde, I ved,

we need to build something to understand it.

må vi bygge noget for at kunne forstå det.

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

Så vi kommer til at bruge molekyler og omforme dette,

rebuild everything from the bottom up,

genopbygge alt fra bunden,

using DNA in ways that nature never intended,

ved hjælp af DNA på måder som naturen aldrig havde tiltænkt,

using DNA origami,

ved hjælp af DNA origami,

and DNA origami to seed this algorithmic self-assembly.

og DNA origami til at lægge kimet til denne algoritmiske selv-samling.

You know, so this is all very cool,

I ved, dette er alt sammen rigtig fedt,

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

men det jeg gerne vil have I tager med jer fra dette foredrag,

hopefully from some of those big questions,

forhåbentlig fra nogle af disse store spørgsmål,

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

er at denne molekylære programmering ikke kun handler om at skabe gadgets.

It's not just making about --

Det handler ikke kun om at lave

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

selv-samlende mobiltelefoner og kredsløb.

What it's really about is taking computer science

Det det i virkeligheden handler om, er at tage computervidenskab

and looking at big questions in a new light,

og se på de store spørgsmål i et nyt lys,

asking new versions of those big questions

stille nye versioner af de store spørgsmål

and trying to understand how biology

og prøve at forstå hvordan biologi

can make such amazing things. Thank you.

kan lave sådanne utrolige ting. Tak.

(Applause)

(Bifald)