Paul Rothemund: Casting spells with DNA

پل روتموند با استفاده از دی ان ای طلسم میکند

Translator: Shahram Eatezadi Reviewer: Bidel Akbari

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

یک مفهوم قدیمی و جهانی وجود داره که میگه کلمات قدرت دارند.

that spells exist,

که طلسم ها وجود دارند، و اگه ما فقط بتونیم کلمات صحیح رو بگیم،

and that if we could only pronounce the right words,

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

بعد--ووووش--میدونید، یک بهمن میاد

and wipe out the hobbits, right?

و هابیتها (موجودات کوتوله شبیه به انسان) را از بین میبره، درسته؟ خب این یک ایده جالبیه

So this is a very attractive idea,

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

چراکه ما خیلی تنبلیم، مانند کارآموز فوتبال،

or the world's greatest computer programmer.

یا بزرگترین برنامه نویس کامپیوتر در دنیا.

This idea has a lot of traction with us.

و این ایده خیلی برای ما جذابه.

We love the idea that words, when pronounced,

ما این ایده را دوست داریم که کلمات، وقتی گفته میشن --

are little more than pure information,

اونها فقط کمی بیشتر از اطلاعات محض هستند،

but they evoke physical action in the real world

ولی اونها برخی اعمال فیزیکی را برمی انگیزند

that helps us do work.

در دنیای واقعی که بما کمک میکنه کار کنیم.

و البته با تعدادزیادی کامپیوترهای قابل برنامه ریزی

So, of course, with lots of programmable computers

and robots around,

و روباتهایی که اطراف ما هستند، تصور این [ایده] کار ساده ایه.

this is an easy thing to picture.

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

خب چندنفرازشما میدونید که من درمورد چه چیزی صحبت میکنم؟

Raise your right hand.

دست راستتونو بلند کنید.خب. چند نفرتون

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

نمیدونید من درمورد چه چیز صحبت میکنم؟ دست چپتونو بلند کنید.

Raise your left hand.

خیلی خوبه. خیلی ساده بود.

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

You guys have very insecure computers, OK?

شما کامپیوترهای خیلی نا امنی دارید، درسته؟

الان، مساله اینه که این یک نوع متفاوت از جادو طلسمه.

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

This is a computer program made of zeros and ones.

این یک برنامه کامپیوتریه که از صفر ویک ساخته شده.

اون میتونه توسط یک کامپیوتر خوانده بشه. یک کاری شبیه به این رو انجام میده.

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

مهم اینه که ما میتونیم اون رو بوسیله یک زبان سطح بالا بنویسیم.

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

یک جادوگر کامپیوتر میتونه اینو بنویسه.

A computer magician can write this thing.

اون میتونه به این تفسیر بشه --به صفرویک--

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

و بوسیله یک کامپیوتر خوانده شود.

And that's what makes computers powerful,

واین اون چیزیه که کامپیوتر رو قدرتمند میکنه.

these high-level languages that can be compiled.

این زبانهای سطح بالا که میتونند - به زبان ماشین - تبدیل شوند.

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

من اومدم به شما بگم، درواقع برای اینکه شما یک طلسم و جادو بسازید نیاز به کامپیوتر ندارید.

to actually have a spell.

که درواقع یک تلفظ داشته باشید.درواقع چیزی که میتوانید انجام دهید

In fact, what you can do at the molecular level

در واقع، کاری که میشه در سطح مولکولی کرد اینه که اگه شما اطلاعات را برمز دراورید--

is that if you encode information --

you encode a spell or program as molecules --

شما یک طلسم یا برنامه(نرم افزار) رو بصورت مولکول ها رمزگزاری میکنید --

then physics can actually directly interpret that information

بعد فیزیک میتونه عملا مستقیما اون اطلاعات را تفسیر

and run a program.

و یک برنامه را اجرا کنه. این چیزیه که در پروتئین ها اتفاق میافته.

It's what happens in proteins.

When this amino-acid sequence gets pronounced as atoms,

وققتی این ترتیب اسیدآمینه بعنوان اتمها تلفظ میشود

these little letters are sticky for each other.

این حروف کوچک برای همدیگه مانند چسب میشوند.

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

این بصورت یک شکل سه بعدی درمیاد که به یک برش دهنده نانویی که در واقع دی ان ای رو میبره تبدیل میشه.

that actually cuts DNA.

این بصورت یک شکل سه بعدی درمیاد که به یک برش دهنده نانویی که در واقع دی ان ای رو میبره تبدیل میشه.

The interesting thing is that if you change the sequence,

و چیز جالب اینه که اگه شما ترتیب را عوض کنید،

you change the three-dimensional folding.

درحققیقت این تاخوردگی سه بعدی را تغییر میدید.

You get, now, a DNA stapler, instead.

شما درواقع یک منگنه دی ان ای میسازید. اینها گونه هایی

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

از برنامه های مولکولی هستند که ما میخواهیم قادر به نوشتن اونها باشیم،

The problem is, we don't know

ولی مشکل اینه که ما زبان ماشین پروتیینها را بلد نیستیم.

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

ما مترجم ومفسری برای پروتئین ها نداریم.

So I've joined a growing band of people

درنتیجه من به گروه در حال رشد و پیشرفتی پیوستم که سعی در ساختن جادو و طلسم با استفاده از دی ان ای دارند.

that try to make molecular spells using DNA.

درنتیجه من به گروه در حال رشد و پیشرفتی پیوستم که سعی در ساختن جادو و طلسم با استفاده از دی ان ای دارند.

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

it's something we understand really well --

ما از دی ای ای استفاده میکنیم چون ارزون تره. راحت تر مدیریت میشه. چیزیه که ما واقعا خوب میفهمیم.

در واقع اونقدر اون رو خوب میفهمیم، که فکر میکنیم میتونیم

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

programming languages for DNA and have molecular compilers.

زبانهای برنامه نویسی برای دی ان ای بنویسیم و مفسرهای مولکولی برای این کار بوجود بیاریم.

So then, we think we can do that.

پس ما فکر میکنیم که میتوانیم این کار رو انجام بدیم. و اولین سوال من برای انجام دادن این کار --

One of my first questions doing this was:

یا یکی از سوال های من برای انجام این کار -- این بود که چطور میشه

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

یک شکل یا الگوی اختیاری با استفاده از دی ان ای ساخت؟ و من تصمیم به استفاده

I decided to use a type of DNA origami,

از یک نوع از اوریگامی دی ان ای گرفتم، که یه رشته بلند از دی ان ای رو میگیریم

where you take a long strand of DNA

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

و اونو به هرمدل یا شکلی که دلمون میخواد درمیاریم.

So here's a shape.

این یک نوعشه. من حدود یکسال توی خونم وقت گذاشتم،

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

و با لباس زیر برنامه مینوشتم، مثل لینوس [توروالدز] در تصویر قبلی.

like Linus [Torvalds], in that picture before.

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

و این برنامه یک شکل رو میگیره و 250 رشته از دی ان ای رو تولید میکنه.

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

این رشته های کوچک دی ان ای اونهایی هستند که میخوان رشته بلند رو تا کنند

into this shape that we want to make.

به این شکل که ما میخواهیم بسازیم. شما یک ایمیل به یک شرکت میفرستید

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

و داخل اون ایمیل این رشته ها رو براشون میفرستید، و کاری که اونها انجام میدن --

to a company,

and the company pronounces them on a DNA synthesizer,

اون شرکت اونها رو داخل یه دستگاه ترکیب کننده دی ان ای تلفظ میکنه.

a machine about the size of a photocopier.

اون یک ماشین به اندازه یک دستگاه فتوکپیه. واتفاقی که میفته

And they take your e-mail,

اینه که اونها ایمیلتونو میگیرند و هر حرفی در ایمیلتونو

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

با یک خوشه 30 اتمی جایگزین میکنند -- هرخوشه بجای هریک

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

از حروف C, T, A و G در دی ان ای. اونها این رشته را با ترتیب صحیح میسازند،

They string them up in the right sequence,

and then they send them back to you via FedEx.

و بعد اونارو بوسیله فدکس(شرکت حمل و نقل) بهتون برمیگردونند.

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

درنتیجه شما 250 تا از اونا رو بشکل لوله های کوچک دریافت میکنید.

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

من اونهارو باهم مخلوط میکنم، کمی نمک و آب بهش اضافه میکنم،

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

و این رشته بلند را که دربارش بهتون میگفتم اضافه میکنم

that I've stolen from a virus.

رشته ای که از یک ویروس برگرفته ام. وبعد اتفاقی که میفته،

And then what happens is,

you heat this whole thing up to about boiling.

اینه که شما این مجموعه را تا حدود دمای جوش حرارت میدید. بعد سردش میکنید

You cool it down to room temperature,

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

تا حدود دمای اتاق (25 درجه سانتیگراد) و همانطورکه اینکار را میکنید،

اتفاقی که میفته اینه که اون رشته های کوتاه، اینکارها رو انجام میدهند:

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

هرکدومشون به جایی از رشته بلند متصل میشوند،

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

سپس یک نیمه دوم داره که به رشته بلند در یک فاصله دور متصل میشه،

and brings those two parts of the long strand

و اون دوقسمت از رشته بلند را

close together so they stick together.

به نزدیکی هم میاره، بنابراین اونها بهم میچسبند.

So the net effect of all 250 of these strands

اثر خالص و نهایی همه این 250 رشته اینه که این رشته بلند رو به شکلی که دارید میبینید تا کنند.

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

رشته بلند به صورتی که شما دنبالش هستید میباشد.

It'll approximate that shape.

اون تقریبا به اون شکل درخواهد آمد. ما این کار رو واقعا درلوله آزمایش انجام میدهیم.

We do this for real, in the test tube.

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

درهر قطره کوچک آب شما 50 میلیارد از اینها رو بدست میاورید.

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

شما میتونید با یک میکروسکوپ نگاه کنید اونها رو روی سطحی ببینید.

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

و جالب اینه که اگه شما ترتیب را عوض کنید

و جای اونها (اسم جادو) رو تغییر بدید درست مثل اینه که ترتیب این منگنه را نغییر دادید.

just change the sequence of the staples,

you can make a molecule that looks like this.

شما میتونید یک مولکول که شبیه این است را بسازید، و میدونید

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

که اون دوست داره با رفیقاش ول بگرده

A lot of them are actually pretty good.

و خیلی از اونها واقعا خوبند.

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

اگه شما جای اونا (اسم جادو) رو عوض کنید، ترتیبو دوباره عوض کردید.

you get really nice, 130-nanometer triangles.

شما یک مثلث 130 نانومتری قشنگ دارید. اگه دوباره اینکارو انجام بدید،

If you do it again,

you can get arbitrary patterns.

شما یک میتونید یک مدل اختیاری بسازید. بنابراین در یک مستطیل

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

میشه الگوی شمال و جنوب قاره امریکا، یا کلمات، "DNA"، رو بوجود آورد.

or the words, "DNA."

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

پس این اوریگامی دی ان ای است. اون یک راهشه. راههای زیادی

There are many ways of casting molecular spells using DNA.

برای جادو و طلسم کردن مولکولی با استفاده از دی ان ای وجود داره.

What we really want to do in the end

چیزی که ما واقعا میخواهیم درانتها انجام بدیم اینه که یاد بگیریم که چطور بصورت

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

خود-سرهمبندی برنامه نویسی کنیم که بتونیم هرچیزی را بسازیم، درسته؟

We want to be able to build technological artifacts

ما میخواهیم قادر به ساختن مصنوعات تکنولوژیکی باشیم

that are maybe good for the world.

که ممکنه برای جهان خوب باشند. میخواهیم یاد بگیریم

We want to learn how to build biological artifacts,

چگونه مصنوعات بیولوژیکی بسازیم، مانند مردم و نهنگها و درختان.

like people and whales and trees.

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

واگه مورد اینه که روزی بتونیم به این اندازه از پیچیدگی برسیم،

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

اگر توانایی ما برای برنامه ریزی مولکولها اونقدر خوب بشن،

then that will truly be magic.

پس اون حقیقتا جادویی خواهد بود. خیلی از شما متشکرم.

Thank you very much.

(تشویق حاضرین)

(Applause)