Paul Rothemund: Casting spells with DNA

Μετάφραση: Chryssa Takahashi Επιμέλεια: Stefanos Reppas

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

Υπάρχει μια αρχαία και παγκόσμια αντίληψη ότι οι λέξεις έχουν δύναμη,

that spells exist,

ότι υπάρχουν ξόρκια και ότι αν εμείς μπορούσαμε να προφέρουμε μόνο τις σωστές λέξεις,

and that if we could only pronounce the right words,

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

στη συνέχεια -- φσουπ -- ξέρετε, μια χιονοστιβάδα θα έρθει

and wipe out the hobbits, right?

και θα εξαφανίσει τα χόμπιτ, σωστά; Αυτή είναι μια πολύ ελκυστική ιδέα

So this is a very attractive idea,

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

επειδή είμαστε πολύ τεμπέληδες, σαν τον μαθητευόμενο μάγο

or the world's greatest computer programmer.

ή τον σπουδαιότερο προγραμματιστή του κόσμου.

This idea has a lot of traction with us.

Και έτσι αυτή η ιδέα μας ελκύει πολύ.

We love the idea that words, when pronounced,

Αγαπάμε την ιδέα ότι τα λόγια, όταν προφέρονται --

are little more than pure information,

είναι κάτι περισσότερο από απλή πληροφορία,

but they evoke physical action in the real world

αλλά προκαλούν κάποια φυσική ενέργεια

that helps us do work.

στον πραγματικό κόσμο που μας βοηθά να εργαστούμε.

Και έτσι, φυσικά, με πολλούς προγραμματιζόμενους υπολογιστές

So, of course, with lots of programmable computers

and robots around,

και ρομπότ τριγύρω είναι εύκολο να το φανταστούμε.

this is an easy thing to picture.

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

Λοιπόν πόσοι από εσάς γνωρίζουν για τι πράγμα μιλάω;

Raise your right hand.

Σηκώστε το δεξί σας χέρι. Εντάξει. Πόσοι από εσάς

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

δεν ξέρουν για τι πράγμα μιλάω; Σήκωσε το αριστερό σας χέρι.

Raise your left hand.

Λοιπόν αυτό είναι φανταστικό. Παραήταν εύκολο.

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

You guys have very insecure computers, OK?

Έχετε πολύ ανασφαλείς υπολογιστές, εντάξει;

Τώρα λοιπόν, το θέμα είναι ότι αυτό είναι ένα διαφορετικό είδος ξόρκι.

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

This is a computer program made of zeros and ones.

Αυτό είναι ένα πρόγραμμα υπολογιστή φτιαγμένο από μηδενικά και άσους.

Μπορεί να το προφέρει ένας υπολογιστής. Κάνει κάτι σαν κι αυτό.

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

Το σημαντικό είναι ότι μπορούμε να το γράψουμε σε μια υψηλού επιπέδου γλώσσα.

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

Ένας μάγος των υπολογιστών μπορεί να το γράψει αυτό.

A computer magician can write this thing.

Αυτό μπορεί να μεταγλωττιστεί σε αυτό -- σε μηδενικά και άσους--

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

και να το προφέρει ένας υπολογιστής.

And that's what makes computers powerful,

Και αυτό είναι που κάνει τους υπολογιστές ισχυρούς:

these high-level languages that can be compiled.

αυτές οι γλώσσες υψηλού επιπέδου που μπορούν να μεταγλωττιστούν.

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

Και έτσι, είμαι εδώ για να σας πω, ότι δεν χρειάζεστε έναν υπολογιστή

to actually have a spell.

για να κάνετε ένα ξόρκι. Στην πραγματικότητα, αυτό που μπορείτε να κάνετε

In fact, what you can do at the molecular level

σε μοριακό επίπεδο είναι ότι εάν κωδικοποιήσετε πληροφορίες --

is that if you encode information --

you encode a spell or program as molecules --

κωδικοποιείτε έναν συλλαβισμό ή ένα πρόγραμμα ως μόρια --

then physics can actually directly interpret that information

έπειτα η φυσική μπορεί πράγματι να ερμηνεύσει κατευθείαν αυτή την πληροφορία

and run a program.

και να εκτελέσει ένα πρόγραμμα. Αυτό συμβαίνει στις πρωτεΐνες.

It's what happens in proteins.

When this amino-acid sequence gets pronounced as atoms,

Όταν αυτή η αλληλουχία αμινοξέων προφερθεί ως άτομα,

these little letters are sticky for each other.

αυτά τα μικρά γράμματα κολλάνε το ένα στο άλλο.

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

Συμπτύσσονται σε ένα τρισδιάστατο σχήμα που μετατρέπεται σε

that actually cuts DNA.

μια νανομηχανή που πραγματικά κόβει το DNA.

The interesting thing is that if you change the sequence,

Και το ενδιαφέρον είναι ότι εάν αλλάξετε την ακολουθία,

you change the three-dimensional folding.

αλλάζετε την τρισδιάστατη αναδίπλωση.

You get, now, a DNA stapler, instead.

Στη θέση του θα έχετε μία συρραφή DNA. Αυτά είναι τα είδη

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

των μοριακών προγραμμάτων που θέλουμε να είμαστε σε θέση να γράψουμε,

The problem is, we don't know

αλλά το πρόβλημα είναι ότι δεν ξέρουμε τη γλώσσα μηχανής της

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

πρωτεΐνης. Δεν έχουμε έναν μεταγλωττιστή για πρωτεΐνες.

So I've joined a growing band of people

Έτσι πήρα μέρος σε μία αυξανόμενη ομάδα ανθρώπων που προσπαθούν να δημιουργήσουν

that try to make molecular spells using DNA.

μοριακούς συλλαβισμούς χρησιμοποιώντας DNA. Χρησιμοποιούμε DNA επειδή είναι φθηνότερο.

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

it's something we understand really well --

Είναι πιο εύκολο να το χειριστείς. Είναι κάτι που το κατανοούμε πολύ καλά.

Το κατανοούμε τόσο καλά που στην πραγματικότητα, θεωρούμε ότι μπορούμε να γράψουμε

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

programming languages for DNA and have molecular compilers.

γλώσσες προγραμματισμού για DNA και να έχουμε μοριακούς μεταγλωττιστές.

So then, we think we can do that.

Έτσι λοιπόν, πιστεύουμε ότι μπορούμε να το κάνουμε. Και η πρώτη μου ερώτηση κάνοντας αυτό --

One of my first questions doing this was:

ή μία από τις ερωτήσεις μου κάνοντας αυτό -- ήταν πώς μπορείς να κάνεις

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

ένα αυθαίρετο σχήμα ή μοτίβο από DNA; Και αποφάσισα να χρησιμοποιήσω

I decided to use a type of DNA origami,

ένα DNA τύπου Οριγκάμι, όπου παίρνεις μία μεγάλη ακολουθία DNA

where you take a long strand of DNA

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

και τη διπλώνεις σε οποιοδήποτε σχήμα ή μοτίβο θέλεις.

So here's a shape.

Να λοιπόν ένα σχήμα. Στην πραγματικότητα ξόδεψα περίπου ένα χρόνο στο σπίτι μου,

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

με τα εσώρουχα μου, γράφοντας κώδικα, όπως ο Λάινους [Τόρβαλντς], στην προηγούμενη εικόνα.

like Linus [Torvalds], in that picture before.

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

Και αυτό το πρόγραμμα παίρνει ένα σχήμα, βγάζοντας 250 αλληλουχίες DNA.

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

Αυτές οι σύντομες ακολουθίες DNA θα είναι αυτές που θα διπλώσουν την μεγάλη ακολουθία

into this shape that we want to make.

σε αυτό το σχήμα που θέλουμε να κάνουμε. Έτσι στέλνετε ένα μήνυμα ηλεκτρονικού ταχυδρομείου

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

με αυτές τις ακολουθίες σε μια εταιρεία, και αυτό που κάνει --

to a company,

and the company pronounces them on a DNA synthesizer,

η εταιρεία τις προφέρει σε ένα συνθεσάιζερ DNA.

a machine about the size of a photocopier.

Είναι ένα μηχάνημα περίπου στο μέγεθος ενός φωτοτυπικού. Και αυτό που συμβαίνει είναι ότι

And they take your e-mail,

παίρνουν το e-mail σας και κάθε γράμμα στο e-mail σας,

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

το αντικαθιστούν με μία συστάδα 30 ατόμων -- ένα για κάθε γράμμα,

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

A, T, C και G στο DNA. Τα βάζουν στην σειρά με την σωστή ακολουθία

They string them up in the right sequence,

and then they send them back to you via FedEx.

και στη συνέχεια σας τα επιστρέφουν μέσω FedEx.

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

Έτσι έχετε ταχυδρομικώς 250 από αυτά σε μικρά σωληνάκια.

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

Τα ανακατεύω όλα μαζί, προσθέτω λίγο αλατόνερο

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

και στη συνέχεια προσθέτω αυτό την μακριά ακολουθία που σας έλεγα,

that I've stolen from a virus.

που έχω κλέψει από έναν ιό. Και τότε αυτό που γίνεται είναι,

And then what happens is,

you heat this whole thing up to about boiling.

το ζεσταίνουμε μέχρι να φτάσει περίπου στο σημείο βρασμού. Το κρυώνουμε

You cool it down to room temperature,

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

σε θερμοκρασία δωματίου, και καθώς το κάνετε,

αυτό που συμβαίνει στις μικρές ακολουθίες, γίνεται το εξής:

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

κάθε ένα από αυτά συνδέει την μεγάλη ακολουθία σε μία θέση

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

και στη συνέχεια έχει ένα δεύτερο μισό που συνδέει την μεγάλη ακολουθία

and brings those two parts of the long strand

σε ένα μακρινό μέρος και φέρνει τα δύο μέρη από την μεγάλη ακολουθία

close together so they stick together.

πιο κοντά ώστε να κολλήσουν μαζί.

So the net effect of all 250 of these strands

Και έτσι, το καθαρό αποτέλεσμα από όλες αυτές τις 250 ακολουθίες είναι να διπλώνουν

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

την μεγάλη ακολουθία στο σχήμα που αναζητάτε.

It'll approximate that shape.

Θα προσεγγίσει αυτό το σχήμα. Το κάνουμε στην πραγματικότητα σε δοκιμαστικό σωλήνα.

We do this for real, in the test tube.

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

Σε κάθε μικρή σταγόνα νερού έχετε 50 δισεκατομμύρια από αυτά.

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

Μπορείτε να κοιτάξετε με ένα μικροσκόπιο και να τα δείτε σε μια επιφάνεια.

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

Και το ωραίο πράγμα είναι ότι, αν αλλάξετε την ακολουθία

και αλλάξετε το συλλαβισμό, αλλάζετε την ακολουθία της συρραφής.

just change the sequence of the staples,

you can make a molecule that looks like this.

Μπορείτε να κάνετε ένα μόριο που μοιάζει με αυτό και, ξέρετε,

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

του αρέσει να κάνει παρέα με τους φίλους του, σωστά.

A lot of them are actually pretty good.

Και πολλά από αυτά είναι πραγματικά πολύ καλά.

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

Εάν αλλάξετε ξανά το συλλαβισμό, αλλάζετε πάλι την ακολουθία.

you get really nice, 130-nanometer triangles.

Σχηματίζονται πολύ ωραία τρίγωνα 130 νανόμετρων. Εάν το κάνετε αυτό ξανά

If you do it again,

you can get arbitrary patterns.

μπορείτε να βρείτε αυθαίρετα μοτίβα. Έτσι σε ένα ορθογώνιο

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

μπορείτε να ζωγραφίσετε μοτίβα της Βόρειας και Νότιας Αμερικής ή τα αρχικά «DNA».

or the words, "DNA."

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

Αυτό λοιπόν είναι το DΝΑ τύπου Οριγκάμι. Αυτός είναι ένας τρόπος. Υπάρχουν πολλοί τρόποι

There are many ways of casting molecular spells using DNA.

καλουπώματος μοριακών συλλαβισμών χρησιμοποιώντας DNA.

What we really want to do in the end

Αυτό που θέλουμε να κάνουμε στο τέλος είναι να μάθουμε πώς να προγραμματίζουμε

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

την αυτο-συναρμολόγηση έτσι ώστε να μπορούμε να χτίσουμε τα πάντα, σωστά;

We want to be able to build technological artifacts

Θέλουμε να είμαστε σε θέση να χτίσουμε τεχνολογικά τεχνουργήματα

that are maybe good for the world.

που ίσως να είναι καλά για τον κόσμο. Θέλουμε να μάθουμε

We want to learn how to build biological artifacts,

πώς να δημιουργήσουμε βιολογικά τεχνήματα, όπως οι άνθρωποι και οι φάλαινες και τα δέντρα.

like people and whales and trees.

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

Και αν όντως μπορέσουμε να φτάσουμε σε αυτό το επίπεδο της πολυπλοκότητας,

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

εάν η ικανότητά μας να προγραμματίσουμε μόρια γίνει τόσο καλή,

then that will truly be magic.

τότε αυτό θα είναι πραγματικά μαγικό. Σας ευχαριστώ πολύ.

Thank you very much.

(Χειροκρότημα)

(Applause)