How designing brand-new enzymes could change the world | Adam Garske

72,833 views ・ 2020-02-11

TED


لطفا برای پخش فیلم روی زیرنویس انگلیسی زیر دوبار کلیک کنید.

00:00
Translator: Ivana Korom Reviewer: Krystian Aparta
0
0
7000
Translator: mohammad ali masoum Reviewer: Masoud Motamedifar
00:12
Growing up in central Wisconsin, I spent a lot of time outside.
1
12913
3103
به دلیل بزرگ شدن در ویسکانسین مرکزی، زمان زیادی را بیرون گذراندم.
00:16
In the spring, I'd smell the heady fragrance of lilacs.
2
16040
3047
در بهار، رایحه عطر زنبق را استشمام می‌کنم.
00:19
In the summer, I loved the electric glow of fireflies
3
19666
2665
در تابستان، من عاشق درخشش الکتریکی کرم‌های شب تاب شدم
00:22
as they would zip around on muggy nights.
4
22355
2174
وقتی که آنها شب‌های مه آلود دور هم جمع می‌شدند.
00:24
In the fall, the bogs were brimming with the bright red of cranberries.
5
24553
3476
در پاییز، باتلاق‌ها سرشار ازذغال اخته قرمز روشن بودند.
00:28
Even winter had its charms,
6
28776
1777
حتی زمستان جذابیت‌های خود را نیز داشت.
00:30
with the Christmassy bouquet emanating from pine trees.
7
30577
2572
با دسته گل‌های کریسمس که از درختان کاج نشات می‌گرفت.
00:33
For me, nature has always been a source of wonder and inspiration.
8
33173
3166
برای من، طبیعت همیشه منبع شگفتی و الهام بوده است.
00:37
As I went on to graduate school in chemistry, and in later years,
9
37292
3055
همانطور که من به تحصیلات تکمیلی شیمی رفتم و در سال‌های بعد،
00:40
I came to better understand the natural world in molecular detail.
10
40371
3126
به درک بهتر دنیای طبیعی با جزئیات مولکولی رسیدم.
00:43
All the things that I just mentioned,
11
43521
1770
تمام چیزهایی که من
00:45
from the scents of lilacs and pines
12
45315
2199
فقط از رایحه‌های شیرین زنبق و گلابی
00:47
to the bright red of cranberries and the glow of fireflies,
13
47538
2769
تا زغال اخته قرمز روشن و درخشش کرم‌های شب تاب ذکر کردم،
00:50
have at least one thing in common:
14
50331
1825
حداقل یک چیز مشترک دارند:
00:52
they're manufactured by enzymes.
15
52482
2133
آنها توسط آنزیم‌ها تولید می‌شوند.
00:55
As I said, I grew up in Wisconsin, so of course, I like cheese
16
55180
3150
همانطور که گفتم، من در ویسکانسین بزرگ شدم خب البته من پنیر دوست دارم
00:58
and the Green Bay Packers.
17
58354
1715
و تیم فوتبال گرین بی پکرز.
01:00
But let's talk about cheese for a minute.
18
60093
1968
اما بیایید یک دقیقه در مورد پنیر صحبت کنیم.
01:02
For at least the last 7,000 years,
19
62085
1627
برای حداقل ۷۰۰۰ سال گذشته،
01:03
humans have extracted a mixture of enzymes
20
63736
2278
انسان‌ها مخلوطی از آنزیم‌ها
01:06
from the stomachs of cows and sheep and goats
21
66038
2722
را از معده گاوها و گوسفندان و بزها استخراج کردند
01:08
and added it to milk.
22
68784
1214
و آن را به شیر اضافه کردند.
01:10
This causes the milk to curdle -- it's part of the cheese-making process.
23
70022
3429
این باعث می‌شود که شیر بریده شود -- این بخشی از فرآیند ساخت پنیر است.
01:13
The key enzyme in this mixture is called chymosin.
24
73475
2380
آنزیم کلیدی موجود در این مخلوط کیموزین نام دارد.
01:15
I want to show you how that works.
25
75879
1825
من می‌خواهم به شما نشان دهم که چگونه این کار می‌کند.
01:17
Right here, I've got two tubes,
26
77728
1898
درست اینجا، دو لوله دارم.
01:19
and I'm going to add chymosin to one of these.
27
79650
2206
و می‌خواهم کیموزین را به یکی از این آنها اضافه کنم.
01:21
Just a second here.
28
81880
1267
فقط یک ثانیه.
01:23
Now my son Anthony, who is eight years old,
29
83744
3462
پسرم آنتونی، که اکنون هشت سال دارد،
01:27
was very interested in helping me figure out a demo for the TED Talk,
30
87230
3278
علاقه زیادی داشت که به من کمک کند تا یک نسخه‌ی نمایشی برای TED Talk پیدا کند.
01:30
and so we were in the kitchen, we were slicing up pineapples,
31
90532
4120
و به همین دلیل در آشپزخانه بودیم، آناناس‌ها را خرد می‌کردیم،
01:34
extracting enzymes from red potatoes
32
94676
3934
و آنزیم‌ها را از سیب زمینی قرمز استخراج می‌کردیم
01:38
and doing all kinds of demos in the kitchen.
33
98634
2079
و در آشپزخانه انواع اجراها را انجام می‌دادیم.
01:40
And in the end, though,
34
100737
1159
اما در پایان، اگرچه،
01:41
we thought the chymosin demo was pretty cool.
35
101920
2166
ما فکر کردیم که نسخه آزمایشی کیموزین بسیار جالب بود
01:44
And so what's happening here
36
104110
1396
و بنابراین آنچه که در اینجا اتفاق می‌افتد
01:45
is the chymosin is swimming around in the milk,
37
105530
3999
این است که کیموزین در شیر غوطه می‌خورد.
01:49
and it's binding to a protein there called casein.
38
109553
3119
و به پروتئین کازئین متصل می‌شود.
01:52
What it does then is it clips the casein --
39
112696
2278
آنچه در ادامه داریم کلیپ‌های کازئین است --
01:54
it's like a molecular scissors.
40
114998
1802
این مانند یک قیچی مولکولی است
01:57
It's that clipping action that causes the milk to curdle.
41
117102
4039
این عمل قطع کردن است که باعث بسته شدن شیر می‌شود.
02:01
So here we are in the kitchen, working on this.
42
121165
2770
بنابراین در اینجا ما در آشپزخانه هستیم که روی این موضوع کار می کنیم.
02:04
OK.
43
124332
1174
خب.
02:05
So let me give this a quick zip.
44
125530
2134
خب بگذارید یک تکان سریع به این بدهم.
02:08
And then we'll set these to the side and let these simmer for a minute.
45
128180
3477
و سپس آنها را در کنار هم قرار می‌دهیم و فرصت می‌دهیم که یک دقیقه بجوشد.
02:11
OK.
46
131681
1150
خب.
02:15
If DNA is the blueprint of life,
47
135506
1579
اگر دی‌ان‌ای طرح زندگی است
02:17
enzymes are the laborers that carry out its instructions.
48
137109
2876
آنزیم‌ها کارگرانی هستند که دستورالعمل‌های آن را انجام می‌دهند.
02:20
An enzyme is a protein that's a catalyst,
49
140009
2046
آنزیم پروتئینی است که یک کاتالیزور است،
02:22
it speeds up or accelerates a chemical reaction,
50
142079
2819
واکنش شیمیایی را سرعت می‌بخشد یا آن را تسریع می‌کند،
02:24
just as the chymosin over here is accelerating the curdling of the milk.
51
144922
3476
دقیقاً همانطوری که کیموزین موجود در اینجا باعث تسریع در دلمه شدن شیر می‌شود.
02:28
But it's not just about cheese.
52
148914
1755
اما فقط مربوط به پنیر نیست.
02:30
While enzymes do play an important role in the foods that we eat,
53
150693
3317
در حالی که آنزیم‌ها نقش مهمی در غذاهایی که می خوریم، دارند،
02:34
they also are involved in everything from the health of an infant
54
154034
3444
اما در همه چیز از سلامت یک نوزاد
02:37
to attacking the biggest environmental challenges
55
157502
2310
تا حمله به بزرگترین چالش‌های زیست محیطی که امروزه داریم،
02:39
we have today.
56
159836
1150
نقش دارند.
02:41
The basic building blocks of enzymes are called amino acids.
57
161720
3373
بلوک‌های اساسی ساختاری آنزیم‌ها اسیدهای آمینه نامیده می‌شوند
02:45
There are 20 common amino acids,
58
165482
1572
۲۰ اسید آمینه رایج وجود دارد.
02:47
and we typically designate them with single-letter abbreviations,
59
167078
3357
و ما به طور معمول آنها را با اختصارات تک حرفی تعیین می‌کنیم،
02:50
so it's really an alphabet of amino acids.
60
170459
2428
بنابراین این واقعا یک الفبای اسیدهای آمینه است.
02:53
In an enzyme, these amino acids are strung together,
61
173236
2540
در یک آنزیم، این اسیدهای آمینه مانند
02:55
like pearls on a necklace.
62
175800
1439
مرواریدهایی روی گردنبند محکم به هم می‌چسبند.
02:57
And it's really the identity of the amino acids,
63
177263
2552
و این واقعاً هویت اسیدهای آمینه است،
02:59
which letters are in that necklace,
64
179839
1686
که حروف در آن گردنبند قرار دارند.
03:01
and in what order they are, what they spell out,
65
181549
2270
و به چه ترتیب هستند، چه هجی می‌کنند،
03:03
that gives an enzyme its unique properties and differentiates it from other enzymes.
66
183843
4083
آن به آنزیم خواص بی نظیری می‌دهد و آن را از دیگر آنزیم‌ها متمایز می‌کند.
03:07
Now, this string of amino acids,
67
187950
2316
اکنون، این رشته از اسیدهای آمینه،
03:10
this necklace,
68
190290
1166
این گردنبند،
03:11
folds up into a higher-order structure.
69
191480
1876
به ساختار مرتبه بالاتری می‌رسند.
03:13
And if you were to zoom in at the molecular level
70
193380
2308
و اگر در سطح مولکولی زوم می‌کردید
03:15
and take a look at chymosin, which is the enzyme working over here,
71
195712
3196
و به کیموزین نگاه کنید آنزیمی که در اینجا کار می‌کند،
03:18
you would see it looks like this.
72
198932
1613
می‌بینید که به نظر می‌رسد مانند این باشد.
03:20
It's all these strands and loops and helices and twists and turns,
73
200569
3111
این همه رشته‌ها و حلقه‌ها و مارپیچ‌ها و پیچ و تاب و چرخش،
03:23
and it has to be in just this conformation to work properly.
74
203704
2908
و باید در این ترکیب باشد تا به درستی ایفای نقش کند.
03:27
Nowadays, we can make enzymes in microbes,
75
207038
2730
امروزه می‌توانیم آنزیم‌ها را در میکروب‌ها سنتز کنیم.
03:29
and that can be like a bacteria or a yeast, for example.
76
209792
2835
و به عنوان مثال می‌تواند مانند باکتری یا مخمر باشد.
03:32
And the way we do this is we get a piece of DNA
77
212982
2429
و روش انجام این کار این است که ما یک قطعه DNA تهیه می‌کنیم
03:35
that codes for an enzyme that we're interested in,
78
215435
2365
که کدهای آنزیمی را که علاقه مند هستیم،
03:37
we insert that into the microbe,
79
217824
1563
آن را وارد میکروب می‌کنیم.
03:39
and we let the microbe use its own machinery, its own wherewithal,
80
219411
3460
و به میکروب اجازه می‌دهیم تا از ماشین‌های مخصوص خودش استفاده کند،
03:42
to produce that enzyme for us.
81
222895
2134
تا بتواند آن آنزیم را برای ما تولید کند.
03:45
So if you wanted chymosin, you wouldn't need a calf, nowadays --
82
225053
3407
پس اگر کیموزین نیاز داشتید، نیازی به گوساله ندارید، امروزه --
03:48
you could get this from a microbe.
83
228484
1714
و می‌توانید این مورد را از یک میکروب به دست آورید.
03:50
And what's even cooler, I think,
84
230222
1539
و حتی جالبتر، فکر می‌کنم،
03:51
is we can now dial in completely custom DNA sequences
85
231785
2492
اکنون می‌توانیم توالی‌های DNA کاملاً سفارشی
03:54
to make whatever enzymes we want,
86
234301
1587
برای سنتز هر آنزیمی که می‌خواهیم،
03:55
stuff that's not out there in nature.
87
235912
1820
چیزهایی که در طبیعت وجود ندارد.
03:57
And, to me, what's really the fun part
88
237756
1852
و برای من، آنچه در واقع بخش جالب است
03:59
is trying to design an enzyme for a new application,
89
239632
2651
سعی در طراحی آنزیم برای کاربرد جدید
04:02
arranging the atoms just so.
90
242307
2310
تنظیم اتم‌ها است،
04:05
The act of taking an enzyme from nature and playing with those amino acids,
91
245450
4120
عمل به دست آوردن آنزیم از طبیعت و بازی با آن اسیدهای آمینه،
04:09
tinkering with those letters,
92
249594
1412
که با آن حروف سرهم می‌شوند.
04:11
putting some letters in, taking some letters out,
93
251030
2341
چند حرف داخل آن قرار می‌گیرد، چند حرف از آن خارج می‌شود.
04:13
maybe rearranging them a little bit,
94
253395
1745
ممکن است کمی دوباره آنها را تغییر دهد،
04:15
is a little bit like finding a book
95
255164
1691
کمی شبیه به پیدا کردن کتاب
04:16
and editing a few chapters or changing the ending.
96
256879
3118
و ویرایش چند فصل یا تغییر برای پایان است.
04:20
In 2018, the Nobel prize in chemistry
97
260720
1976
در سال ۲۰۱۸ جایزه نوبل شیمی
04:22
was given for the development of this approach,
98
262720
2191
برای توسعه این رویکرد که به
04:24
which is known as directed evolution.
99
264935
2095
عنوان تکامل کارگردانی شناخته می‌شود اهدا شد.
04:27
Nowadays, we can harness the powers of directed evolution
100
267966
3833
امروزه، می‌توانیم قدرت تکامل جهت دهی را
04:31
to design enzymes for custom purposes,
101
271823
2087
برای طراحی آنزیم‌ها برای اهداف مشتری مهار کنیم
04:33
and one of these is designing enzymes for doing applications in new areas,
102
273934
4953
یکی از این موارد طراحی آنزیم‌ها برای انجام برنامه‌های کاربردی در مناطق جدید،
04:38
like laundry.
103
278911
1158
مانند لباسشویی است
04:40
So just as enzymes in your body
104
280093
1499
همانطور که آنزیم‌ها در بدن شما می‌توانند
04:41
can help you to break down the food that you eat,
105
281616
2620
به شما در هضم مواد غذایی که می‌خورید کمک کنند.
04:44
enzymes in your laundry detergent
106
284260
1596
آنزیم‌های موجود در شوینده‌های ماشین لباسشویی
04:45
can help you to break down the stains on your clothes.
107
285880
3229
می‌توانند به تجزیه لکه‌های لباس شما کمک کنند.
04:49
It turns out that about 90 percent of the energy
108
289515
2610
به نظر می‌رسد که حدود ۹۰ درصد از انرژی
04:52
that goes into doing the wash
109
292149
1477
که برای شستشو صرف می‌شود
04:53
is from water heating.
110
293650
1150
از گرم کردن آب است.
04:55
And that's for good reason --
111
295165
1426
و به همین دلیل
04:56
the warmer water helps to get your clothes clean.
112
296615
2332
آب گرم تر به تمیز کردن لباس شما کمک می‌کند.
04:58
But what if you were able to do the wash in cold water instead?
113
298971
3027
اما اگر چه می‌شد می‌توانستید عوض آن در آب سرد شستشو انجام دهید؟
05:02
You certainly would save some money,
114
302022
1746
مطمئناً مقداری پول صرفه جویی می‌کنید.
05:03
and in addition to that,
115
303792
1175
و علاوه بر آن
05:04
according to some calculations done by Procter and Gamble,
116
304991
2729
طبق برخی محاسبات انجام شده توسط پراکتر و گمبل
05:07
if all households in the US were to do the laundry in cold water,
117
307744
3087
اگر تمام خانوارهای ایالات متحده شستشوی لباس را در آب سرد انجام دهند.
05:10
we would save the emissions of 32 metric tons of CO2 each year.
118
310855
5015
ما هرساله ۳۲ تن گازهای گلخانه‌ای کربن دی اکسید را ذخیره می‌کنیم.
05:15
That's a lot,
119
315894
1183
این بسیار است.
05:17
that's about the equivalent
120
317101
1316
که معادل
05:18
of the carbon dioxide emitted by 6.3 million cars.
121
318441
3175
دی اکسید کربنی است که توسط ۶.۳ میلیون اتومبیل ساطع می‌شود.
05:21
So, how would we go about designing an enzyme
122
321640
2356
پس، چگونه می‌توانیم به دنبال طراحی
05:24
to realize these changes?
123
324020
1318
آنزیمی برای تحقق این تغییرات باشیم؟
05:25
Enzymes didn't evolve to clean dirty laundry,
124
325362
2761
آنزیم‌ها برای تمیز کردن لباس‌های کثیف
05:28
much less in cold water.
125
328147
1600
بسیار کمتر در آب سرد تکامل نیافته‌اند.
05:30
But we can go to nature, and we can find a starting point.
126
330282
3065
اما می‌توانیم به طبیعت برویم و می‌توانیم نقطه شروع را پیدا کنیم.
05:33
We can find an enzyme that has some starting activity,
127
333371
2611
می‌توانیم آنزیمی پیدا کنیم که فعالیت اولیه خود را داشته باشد
05:36
some clay that we can work with.
128
336006
1681
مقداری خاک رس که می‌توانیم با آن کار کنیم.
05:37
So this is an example of such an enzyme, right here on the screen.
129
337711
3096
پس این نمونه‌ای از چنین آنزیمی است. درست روی صفحه نمایش.
05:40
And we can start playing with those amino acids, as I said,
130
340831
2857
و می‌توانیم با آن اسیدهای آمینه بازی را شروع کنیم. همانطور که گفتم،
05:43
putting some letters in, taking some letters out,
131
343712
2437
قرار دادن چند حروف، برداشتن چند حرف.
05:46
rearranging those.
132
346173
1167
برای تغییر مجدد آن‌ها
05:47
And in doing so, we can generate thousands of enzymes.
133
347364
3070
و با انجام این کار می‌توانیم هزاران آنزیم تولید کنیم.
05:50
And we can take those enzymes,
134
350458
2508
و می‌توانیم آن آنزیم‌ها را داشته باشیم.
05:52
and we can test them in little plates like this.
135
352990
2576
می‌توانیم آنها را در صفحات کوچکی مثل این تست کنیم.
05:56
So this plate that I'm holding in my hands
136
356339
2881
بنابراین این پلیت که من در دستان خود قرار می‌دهم
05:59
contains 96 wells,
137
359244
1611
حاوی ۹۶ چاهک است.
06:00
and in each well is a piece of fabric with a stain on it.
138
360879
4087
و در هر چاه یک تکه با لکه روی آن قرار دارد.
06:04
And we can measure how well each of these enzymes
139
364990
2341
و ما می‌توانیم اندازه بگیریم که هر یک از این آنزیم‌ها
06:07
are able to remove the stains from the pieces of fabric,
140
367355
2659
چگونه خوب قادر به حذف لکه‌ها از روی پارچه‌ها هستند
06:10
and in that way see how well it's working.
141
370038
2022
و از این طریق می‌بینیم که چقدر خوب کار می‌کند.
06:12
And we can do this using robotics,
142
372084
1723
و می توانیم این کار را با استفاده از روبات‌هایی
06:13
like you'll see in just a second on the screen.
143
373831
2514
انجام دهیم که شما فقط روی صفحه می‌بینید.
06:19
OK, so we do this, and it turns out
144
379427
2317
خب، پس، ما این را انجام می‌دهیم، و معلوم می‌شود
06:21
that some of the enzymes are sort of in the ballpark
145
381768
2452
که برخی از آنزیم ها به نوعی
06:24
of the starting enzyme.
146
384244
1190
آنزیم شروع کننده هستند.
06:25
That's nothing to write home about.
147
385458
1691
این چیزی برای نوشتن در خانه نیست.
06:27
Some are worse, so we get rid of those.
148
387173
2388
برخی بدتر هستند، بنابراین ما از شر آنها خلاص می‌شویم.
06:29
And then some are better.
149
389585
1325
و بعد بعضی بهتر هستند.
06:30
Those improved ones become our version 1.0s.
150
390934
2635
آن‌هایی که بهبود یافته‌اند به نسخه ۱.۰ ما تبدیل می‌شوند
06:33
Those are the enzymes that we want to carry forward,
151
393593
2440
این آنزیم‌هایی هستند که می‌خواهیم آن را حمل کنیم،
06:36
and we can repeat this cycle again and again.
152
396037
2096
می‌توانیم این چرخه را دوباره و دوباره تکرار کنیم.
06:38
And it's the repetition of this cycle that lets us come up with a new enzyme,
153
398157
3779
و بعد از چندین چرخه از این که آنزیم جدیدی پیدا کردیم
06:41
something that can do what we want.
154
401960
1822
چیزی که می‌خواهیم انجام می‌شود.
06:43
And after several cycles of this,
155
403806
1588
و بعد از چندین چرخه
06:45
we did come up with something new.
156
405418
1650
ما با چیز جدیدی آمدیم.
06:47
So you can go to the supermarket today, and you can buy a laundry detergent
157
407092
3540
پس می‌توانید امروز به سوپر مارکت بروید، و می‌توانید یک شوینده خریداری کنید
06:50
that lets you do the wash in cold water because of enzymes like this here.
158
410656
3897
به شما امکان می‌دهد به خاطرآنزیم‌هایی مثل این شستشو را در آب سرد انجام دهید.
06:54
And I want to show you how this one works too.
159
414577
2460
و می‌خواهم به شما نشان دهم که چگونه این یکی هم کار می‌کند.
06:57
So I've got two more tubes here,
160
417061
2700
من دو لوله دیگر در اینجا دارم.
06:59
and these are both milk again.
161
419785
2400
و دوباره هر دو شیر هستند.
07:02
And let me show you,
162
422518
1151
و بگذارید به شما نشان دهم
07:03
I've got one that I'm going to add this enzyme to
163
423693
2317
یکی را دارم که می‌خواهم این آنزیم را به آن اضافه کنم
07:06
and one that I'm going to add some water to.
164
426034
2309
و دیگری که می‌خواهم مقداری آب به آن اضافه کنم.
07:08
And that's the control,
165
428367
1152
و این کنترل است.
07:09
so nothing should happen in that tube.
166
429543
1828
بنابراین هیچ اتفاقی نباید در آن لوله رخ دهد.
07:11
You might find it curious that I'm doing this with milk.
167
431395
3222
ممکن است کنجکاو شوید که من این کار را با شیر انجام می‌دهم.
07:14
But the reason that I'm doing this
168
434641
1642
اما دلیل اینکه من این کار را انجام می دهم
07:16
is because milk is just loaded with proteins,
169
436307
2889
این است که شیر تازه مملو از پروتئین‌ها است.
07:19
and it's very easy to see this enzyme working in a protein solution,
170
439220
3719
و دیدن کاراین آنزیم در یک محلول پروتئین بسیار آسان است.
07:22
because it's a master protein chopper,
171
442963
2638
زیرا این یک پروتئین اصلی است،
07:25
that's its job.
172
445625
1150
که کار آن است.
07:27
So let me get this in here.
173
447133
1800
خب اجازه دهید این را اینجا بریزم.
07:30
And you know, as I said, it's a master protein chopper
174
450323
3984
و می‌دانید، همان طور گفتم. این پروتئین اصلی انتقالی است.
07:34
and what you can do is you can extrapolate what it's doing in this milk
175
454331
3912
و کاری که می‌توانید انجام دهید این است که می‌توانید آنچه که در این شیر انجام می شود
07:38
to what it would be doing in your laundry.
176
458267
2016
به آنچه در لباسشویی شما انجام می دهد، استخراج کنید.
07:40
So this is kind of a way to visualize what would be happening.
177
460307
2979
بنابراین این نوعی روش برای تجسم آنچه اتفاق می‌افتد است.
07:43
OK, so those both went in.
178
463310
1734
خب، هر دو وارد می‌شوند.
07:46
And I'm going to give this a quick zip as well.
179
466081
4087
من می‌خواهم یک تکان سریع به این نیز بدهم.
07:55
OK, so we'll let these sit over here with the chymosin sample,
180
475017
3770
خب، اجازه می‌دهیم که اینها با نمونه کیموزین در اینجا قرار بگیرند.
07:58
so I'm going to come back to those toward the end.
181
478811
2381
بنابراین من قصد دارم اواخر کار سراغ آن‌ها بازگردم.
08:03
Well, what's on the horizon for enzyme design?
182
483152
2933
خوب چه چیزی در گستره طراحی آنزیم وجود دارد؟
08:06
Certainly, it will get it faster --
183
486109
1680
مطمئناً، این سرعتش را بیشتر خواهد کرد -
08:07
there are now approaches for evolving enzymes
184
487813
2111
اکنون رویکردهایی در مورد تکامل آنزیم‌ها وجود دارد
08:09
that allow researchers to go through far more samples
185
489948
2492
که به محققان اجازه می‌دهد نمونه‌های بسیار بیشتری را
08:12
than I just showed you.
186
492464
1620
از آنچه من به شما نشان داده ام، طی کنند.
08:14
And in addition to tinkering with natural enzymes,
187
494108
2386
و علاوه بر سرهم شدن با آنزیم‌های طبیعی
08:16
like we've been talking about,
188
496518
1432
مانند چیزی که راجع به آن صحبت کردیم.
08:17
some scientists are now trying to design enzymes from scratch,
189
497974
2944
برخی از دانشمندان اکنون سعی در طراحی آنزیم از نشاسته
08:20
using machine learning, an approach from artificial intelligence,
190
500942
3740
با استفاده از ماشین یادگیری یک روش از هوش مصنوعی
08:24
to inform their enzyme designs.
191
504706
1958
برای آگاهی از طرح‌های آنزیمی خود هستند.
08:26
Still others are adding unnatural amino acids to the mix.
192
506688
4103
برخی دیگر اسیدهای آمینه غیرطبیعی را به این ترکیب اضافه می‌کنند.
08:30
We talked about the 20 natural amino acids,
193
510815
2215
ما در مورد ۲۰ اسید آمینه طبیعی،
08:33
the common amino acids, before --
194
513054
1583
اسیدهای آمینه رایج صحبت کردیم، قبلا --
08:34
they're adding unnatural amino acids
195
514661
1755
آنها در حال افزودن اسیدهای آمینه غیر طبیعی
08:36
to make enzymes with properties unlike those that could be found in nature.
196
516440
3610
برای ساختن آنزیم‌هایی با ویژگی‌های برخلاف آن‌هایی که در طبیعت یافت می شوند هستند.
08:40
That's a pretty neat area.
197
520074
1654
این منطقه بسیار مرتب است.
08:42
How will designed enzymes affect you in years to come?
198
522211
4637
چگونه آنزیم‌های طراحی شده در سال های بعد روی شما تأثیر می‌گذارد؟
08:46
Well, I want to focus on two areas:
199
526872
2000
خوب، من می‌خواهم به دو موضوع توجه کنم:
08:48
human health and the environment.
200
528896
2200
سلامت انسان و محیط زیست.
08:52
Some pharmaceutical companies
201
532142
1421
در حال حاضر برخی از شرکت‌های داروسازی
08:53
now have teams that are dedicated to designing enzymes
202
533587
3346
دارای تیم‌هایی هستند که برای طراحی کارآمدتر
08:56
to make drugs more efficiently and with fewer toxic catalysts.
203
536957
3868
و با داشتن کاتالیزور سمی کمتر، به طراحی آنزیم‌ها اختصاص یافته‌اند.
09:00
For example, Januvia,
204
540849
1596
به عنوان مثال، ژانوویا
09:02
which is a medication to treat type 2 diabetes,
205
542469
2238
که یک دارو برای درمان دیابت نوع ۲ است
09:04
is made partially with enzymes.
206
544731
1531
تا حدی از آنزیم‌ها ساخته می‌شود.
09:06
The number of drugs made with enzymes is sure to grow in the future.
207
546286
3344
مطمئناً تعداد داروهای ساخته شده با آنزیم‌ها در آینده رشد خواهد کرد.
09:10
In another area,
208
550536
1158
در یک منطقه دیگر،
09:11
there are certain disorders
209
551718
1286
اختلالات خاصی وجود دارد
09:13
in which a single enzyme in a person's body doesn't work properly.
210
553028
3119
که یک آنزیم منفرد در بدن فرد به درستی کار نمی‌کند.
09:16
An example of this is called phenylketonuria,
211
556171
2222
به عنوان مثال، فنیل کتونوریا
09:18
or PKU for short.
212
558417
1214
یا به اختصار PKU.
09:20
People with PKU are unable to properly metabolize or digest phenylalanine,
213
560180
4123
افراد مبتلا به PKU قادر به متابولیزه یا تجزیه مناسب فنیل آلانین نیستند،
09:24
which is one of the 20 common amino acids that we've been talking about.
214
564327
3634
این یکی از ۲۰ اسید آمینه رایج است که ما در مورد آن صحبت کردیم.
09:27
The consequence of ingesting phenylalanine for people with PKU
215
567985
3817
نتیجه مصرف فنیل آلانین در افراد مبتلا به PKU
09:31
is that they are subject to permanent intellectual disabilities,
216
571826
4531
این است که آنها در معرض ناتوانی ذهنی دائمی قرار دارند،
09:36
so it's a scary thing to have.
217
576381
1847
بنابراین این یک چیز ترسناک است.
09:38
Now, those of you with kids --
218
578252
1794
حالا، آن‌هایی که بچه دارند --
09:40
do you guys have kids, here, which ones have kids?
219
580070
2547
کسی اینجا بچه دارد؟ کدام یک بچه دارید؟
09:42
A lot of you.
220
582641
1158
بسیاری از شما.
09:43
So may be familiar with PKUs,
221
583823
1786
بنابراین ممکن است با PKU آشنا باشید،
09:45
because all infants in the US are required to be tested for PKU.
222
585633
4920
زیرا همه نوزادان در ایالات متحده باید برای PKU آزمایش شوند.
09:50
I remember when Anthony, my son, had his heel pricked to test for it.
223
590577
3364
به یاد می‌آورم وقتی آنتونی، پسرم، از پاشنه پایش برای آزمایش نمونه برداشتند.
09:54
The big challenge with this is: What do you eat?
224
594639
2580
چالش بزرگ با این مسئله این است: چه می‌خورید؟
09:57
Phenylalanine is in so many foods, it's incredibly hard to avoid.
225
597243
3500
فنیلل آلانین در بسیاری از غذاها وجود دارد که اجتناب از آن فوق العاده دشوار است.
10:00
Now, Anthony has a nut allergy, and I thought that was tough,
226
600767
2921
آنتونی حساسیت به آجیل دارد، و من فکر می کردم که سخت بود.
10:03
but PKU's on another level of toughness.
227
603712
2460
اما PKU در سطح دیگری از مقاومت آن است.
10:06
However, new enzymes may soon enable PKU patients
228
606196
3127
با این حال، آنزیم های جدید به زودی ممکن است بیماران PKU را
10:09
to eat whatever they want.
229
609347
1794
قادر به خوردن هر آنچه می‌خواهند سازند.
10:11
Recently, the FDA approved an enzyme designed to treat PKU.
230
611165
4190
اخیراً سازمان غذا و دارو طرح آنزیمی را برای درمان PKU تصویب کرد.
10:15
This is big news for patients,
231
615379
1627
این یک خبر بزرگ برای بیماران است.
10:17
and it's actually very big news
232
617030
1492
و در واقع این خبر بسیار بزرگ
10:18
for the field of enzyme-replacement therapy more generally,
233
618546
2793
در زمینه آنزیم تراپی به طور کلی است.
10:21
because there are other targets out there where this would be a good approach.
234
621363
3912
زیرا اهداف دیگری در آنجا وجود دارد جایی که این روش خوبی خواهد بود.
10:26
So that was a little bit about health.
235
626726
1818
بنابراین این کمی در مورد سلامتی بود.
10:28
Now I'm going to move to the environment.
236
628568
2158
حالا می‌خواهم به محیط زیست برگردم.
10:31
When I read about the Great Pacific Garbage Patch --
237
631155
2690
وقتی در مورد زباله دان‌های بزرگ اقیانوس آرام -- می‌خوانم
10:33
by the way, that's, like, this huge island of plastic,
238
633869
3248
راستی، آن مثل، جزیره عظیم پلاستیکی است.
10:37
somewhere between California and Hawaii --
239
637141
2269
جایی بین کالیفرنیا و هاوایی --
10:39
and about microplastics pretty much everywhere,
240
639434
3248
و درباره میکروبلاستیک‌ها تقریباً زیاد در همه جا.
10:42
it's upsetting.
241
642706
1166
ناراحت کننده است.
10:43
Plastics aren't going away anytime soon.
242
643896
2022
پلاستیک‌ها به زودی از بین نمی‌روند
10:45
But enzymes may help us in this area as well.
243
645942
2532
اما آنزیم‌ها ممکن است به ما در این زمینه نیز کمک کنند.
10:48
Recently, bacteria producing plastic-degrading enzymes were discovered.
244
648498
3865
اخیراً باکتری‌های تولید کننده آنزیم‌های تخریب کننده پلاستیک کشف شدند.
10:52
Efforts are already underway to design improved versions
245
652387
2635
در حال حاضر تلاش‌هایی برای طراحی نسخه‌های بهبود یافته
10:55
of these enzymes.
246
655046
1150
این آنزیم‌ها انجام شده است.
10:56
At the same time, there are enzymes that have been discovered
247
656585
2865
هم زمان، آنزیم‌هایی وجود دارد که کشف شده‌اند
10:59
and that are being optimized
248
659474
1365
و بهینه سازی شده‌اند
11:00
to make non-petroleum-derived biodegradable plastics.
249
660863
3015
تا پلاستیک‌های زیست تخریب پذیر مشتق غیرنفتی تولید کنند.
11:05
Enzymes may also offer some help in capturing greenhouse gases,
250
665171
3674
آنزیم‌ها همچنین ممکن است در به دام انداختن گازهای گلخانه‌ای به شما کمک کنند.
11:08
such as carbon dioxide, methane and nitrous oxide.
251
668869
3643
مانند دی اکسید کربن، متان و اکسید نیتروژن.
11:12
Now, there is no doubt, these are major challenges,
252
672536
2412
اکنون، شکی نیست، این‌ها چالش‌های اساسی است.
11:14
and none of them are easy.
253
674972
1843
و هیچ یک از آن‌ها آسان نیست.
11:16
But our ability to harness enzymes may help us to tackle these in the future,
254
676839
4151
اما توانایی ما برای مهار آنزیم‌ها ممکن است به ما در مقابله با این‌ها کمک کند.
11:21
so I think that's another area to be looking forward.
255
681014
2516
فکر می‌کنم این منطقه دیگری باشد که باید به دنبال آن باشیم.
11:23
So now I'm going to get back to the demo --
256
683554
2007
خب اکنون قصد دارم به آزمایش برگردم --
11:25
this is the fun part.
257
685585
1214
این بخش سرگرم کننده است.
11:26
So we'll start with the chymosin samples.
258
686823
3413
پس با نمونه‌های کیموزین شروع خواهیم کرد.
11:31
So let me get these over here.
259
691863
1730
بگذارید این‌ها را اینجا بیاورم.
11:33
And you can see here,
260
693617
1405
و شما می‌توانید در اینجا شاهد باشید.
11:35
this is the one that got the water,
261
695046
1905
این همان کسی است که آب را دریافت کرده است،
11:36
so nothing should happen to this milk.
262
696975
1840
بنابراین هیچ اتفاقی نباید برای این شیر بیفتد
11:38
This is the one that got the chymosin.
263
698839
2151
این یکی است که کیموزین را دریافت کرده است.
11:41
So you can see that it totally clarified up here.
264
701014
2627
بنابراین می‌بینید که کاملاً شفاف است.
11:43
There's all this curdled stuff, that's cheese,
265
703665
2175
در همه این مواد پنیر وجود دارد، این پنیر است.
11:45
we just made cheese in the last few minutes.
266
705864
2283
ما فقط ظرف چند لحظه پیش پنیر درست کردیم.
11:48
So this is that reaction
267
708171
1153
بنابراین این همان واکنشی است
11:49
that people have been doing for thousands and thousands of years.
268
709348
3316
که مردم برای هزاران سال انجام داده‌اند.
11:52
I'm thinking about doing this one at our next Kids to Work Day demo
269
712688
3163
فکر می‌کنم که این کار را کودکان و نوجوانان نسل بعد ما برای کار روزانه انجام دهند.
11:55
but they can be a tough crowd, so we'll see.
270
715875
2068
اما آن‌ها می‌توانند یک جمعیت سخت باشند، پس خواهیم دید.
11:57
(Laughter)
271
717967
1039
11:59
And then the other one I want to look at is this one.
272
719030
3309
(خنده حضار)
و نمونه دیگر که می‌خواهم نگاه کنم این یکی است.
12:02
So this is the enzyme for doing your laundry.
273
722363
3960
خب این آنزیمی است برای لباسشویی شما.
12:06
And you can see that it's different than the one that has the water added.
274
726347
3508
و می‌بینید که متفاوت از آن چیزی است که آب اضافه کرده است.
12:09
It's kind of clarifying,
275
729879
1216
این نوعی روشن شدن است.
12:11
and that's just what you want for an enzyme in your laundry,
276
731119
2815
آن چیزی است که شما از آنزیم برای لباسشویی انتظار دارید.
12:13
because you want to be able to have an enzyme
277
733958
2183
زیرا می‌خواهید آنزیمی داشته باشید
12:16
that can be a protein chowhound, just chew them up,
278
736165
2952
که می‌تواند پروتئین تجزیه کنننده باشد فقط آنها را تجزیه می‌کند.
12:19
because you're going to get different protein stains on your clothes,
279
739141
3256
چون می‌خواهید لکه‌های پروتئینی مختلفی را روی لباستان ازبین ببرید.
12:22
like chocolate milk or grass stains, for example,
280
742421
2313
به عنوان مثال، شیر کاکائو یا لکه‌های چمن
12:24
and something like this is going to help you get them off.
281
744758
2794
و چیزی شبیه این به شما کمک می‌کند آنها را پاک کنید.
12:27
And this is also going to be the thing that allows you
282
747576
2589
و این هم چیزی است که به شما امکان می‌دهد
12:30
to do the wash in cold water, reduce your carbon footprint
283
750189
2772
شستشو را در آب سرد انجام دهید، انتشار کربن را کاهش دهید
12:32
and save you some money.
284
752985
1259
و یاعث صرفه‌جویی برایتان شود.
12:36
Well, we've come a long way,
285
756713
1595
خب، ما با در نظر گرفتن این سفر
12:38
considering this 7,000-year journey from enzymes in cheese making
286
758332
4746
۷۰۰۰ ساله از آنزیم‌ها درساخت پنیر تا امروز
12:43
to the present day and enzyme design.
287
763102
2253
و طراحی آنزیم راه زیادی را طی کرده‌ایم.
12:45
We're really at a creative crossroads,
288
765689
1881
واقعاً در یک چهارراه خلاقانه هستیم.
12:47
and with enzymes, can edit what nature wrote
289
767594
4262
و با آنزیم‌ها می‌توانیم آنچه طبیعت نوشت
12:51
or write our own stories with amino acids.
290
771880
2533
یا داستان‌های ما با آمینو اسید می‌نویسند را ویرایش کنیم
12:54
So next time you're outdoors on a muggy night
291
774880
3161
پس دفعه بعد که در یک شب مه آلود بیرون از خانه هستید
12:58
and you see a firefly,
292
778065
1413
و کرم شب تاب را مشاهده می‌کنید
12:59
I hope you think of enzymes.
293
779502
1634
امیدوارم که به آنزیم‌ها فکر کنید
13:01
They're doing amazing things for us today.
294
781160
2373
آن‌ها امروزه کارهای شگفت انگیزی را برای ما انجام می‌دهند.
13:03
And by design,
295
783557
1603
و به لطف طراحی
13:05
they could be doing even more amazing things tomorrow.
296
785184
2530
امروز می‌توانند حتی بیشتر از کارهای خارق العاده انجام دهند.
13:07
Thank you.
297
787738
1151
سپاسگزارم.
13:08
(Applause)
298
788913
2031
(تشویق)
درباره این وب سایت

این سایت ویدیوهای یوتیوب را به شما معرفی می کند که برای یادگیری زبان انگلیسی مفید هستند. دروس انگلیسی را خواهید دید که توسط معلمان درجه یک از سراسر جهان تدریس می شود. روی زیرنویس انگلیسی نمایش داده شده در هر صفحه ویدیو دوبار کلیک کنید تا ویدیو از آنجا پخش شود. زیرنویس‌ها با پخش ویدیو همگام می‌شوند. اگر نظر یا درخواستی دارید، لطفا با استفاده از این فرم تماس با ما تماس بگیرید.

https://forms.gle/WvT1wiN1qDtmnspy7