How we're harnessing nature's hidden superpowers | Oded Shoseyov

Fordító: Maria Ruzsane Cseresnyes Lektor: Péter Pallós

Two hundred years of modern science.

A modern tudomány 200 éve.

We have to admit

Be kell valljuk,

that our performance is not great.

hogy teljesítményünk elég siralmas.

The machines we build continue to suffer from mechanical failures.

Gépeink állandóan mechanikai hibáktól szenvednek.

The houses we build do not survive severe earthquakes.

Azok a házak, amiket építünk, nem élnek túl egy komolyabb földrengést.

But we shouldn't be so critical of our scientists for a simple reason:

De nem kéne ilyen szigorúnak lenni tudósainkhoz, mert egyszerűen

they didn't have much time.

nem volt elég idejük.

Two hundred years is not a lot of time,

Kétszáz év nem nagy idő

while nature had three billion years

a természet hárommilliárd évéhez képest,

to perfect some of the most amazing materials,

ami alatt tökéletesre formált néhány csodálatos anyagot,

that we wish we had in our possession.

amiket mi is szeretnénk magunkénak tudni.

Remember, these materials carry a quality assurance

Gondoljuk meg, ezek az anyagok

of three billion years.

hárommilliárd év alatt bizonyítottak.

Take, for example, sequoia trees.

Vegyük például az óriás mamutfenyőt.

They carry hundreds of tons for hundreds of years

Tonnák százait hordozzák évszázadok óta.

in cold weather, in warm climates,

hidegben, melegben,

UV light.

UV-sugaraknak kitéve.

Yet, if you look at the structure by high-resolution electron microscopy,

Ha szerkezetüket nagy felbontású elektronmikroszkóp alatt vizsgáljuk,

and you ask yourself, what is it made of,

és megkérdezzük, miből is van,

surprisingly, it's made of sugar.

meglepetésünkre azt találjuk: cukorból.

Well, not exactly as we drink in our tea.

Persze nem egészen olyanból, amilyennel a teánkat isszuk.

It's actually a nanofiber called nanocrystalline cellulose.

Valójában ez egy nanokristályos cellulóznak nevezett nanoszál.

And this nanocrystalline cellulose is so strong, on a weight basis,

Ez a nanokristályos cellulóz olyan erős, hogy súlyához képest

it's about 10 times stronger than steel.

kb. 10-szer erősebb az acélnál.

Yet it's made of sugar.

Pedig cukorból van.

So scientists all over the world believe that nanocellulose

A világ tudósai meg vannak győződve róla, hogy ez a nanocellulóz

is going to be one of the most important materials for the entire industry.

az ipar egyik legfontosabb anyaga lesz.

But here's the problem:

De van egy kis baj:

say you want to buy a half a ton of nanocellulose

mondjuk, szívesen vennénk egy fél tonnát belőle,

to build a boat or an airplane.

hogy hajót vagy repülőt építsünk.

Well, you can Google, you can eBay, you can even Alibaba.

Nézhetjük a Google-t, az eBay-t, vagy akár az Alibabát.

You won't find it.

Nem találjuk.

Of course, you're going to find thousands of scientific papers --

Fogunk találni persze tudományos dolgozatot ezerszám,

great papers, where scientists are going to say this is a great material,

remek írásokat tudósok tollából, hogy ez milyen nagyszerű anyag,

there are lots of things we can do with it.

sok mindenre használható.

But no commercial source.

De beszerzési forrás nincs.

So we at the Hebrew University, together with our partners in Sweden,

Így a Héber Egyetemen elhatároztuk, hogy svédországi partnereinkkel közösen

decided to focus on the development of an industrial-scale process

olyan fejlesztésbe kezdünk, amelynek célja

a nanocellulóz előállítása ipari mennyiségben.

to produce this nanocellulose.

And, of course, we didn't want to cut trees.

Persze, nem akartunk fákat kivágni.

So we were looking for another source

Tehát másmilyen nyersanyagforrást

of raw material,

kerestünk, és találtunk is:

and we found one -- in fact, the sludge of the paper industry.

a papírgyártásban keletkező iszapot.

The reason: there is a lot of it.

Ebből sok van.

Europe alone produces 11 million tons

Csak Európa 11 millió tonnát

of that material annually.

állít elő belőle évente.

It's the equivalent of a mountain three kilometers high,

Ezt a mennyiséget úgy kell elképzelni, mint egy futballpálya területű

3 km magas hegyet.

sitting on a soccer field.

And we produce this mountain every year.

Évente keletkezik ekkora mennyiség.

So for everybody, it's an environmental problem,

Tehát másoknak környezeti gond,

and for us, it's a gold mine.

nekünk meg aranybánya.

So now, we are actually producing, on an industrial scale in Israel,

Így ma már a nanocellulózt tényleg ipari mennyiségben állítjuk elő Izraelben,

nanocellulose, and very soon, in Sweden.

és hamarosan már Svédországban is fogjuk.

We can do a lot of things with the material.

Sok mindenre jó ez az anyag.

For example,

Például megmutattuk,

we have shown that by adding only a small percent of nanocellulose

hogy csupán pár százaléknyi nanocellulózt adva

into cotton fibers, the same as my shirt is made of,

a pamutszálhoz – olyanhoz, mint amiből az ingem is van –,

it increases its strength dramatically.

az sokkal erősebb lesz,

So this can be used for making amazing things,

Ebből aztán remek dolgok készülhetnek:

like super-fabrics for industrial and medical applications.

szupertextil ipari és orvosi alkalmazásra.

But this is not the only thing.

De más is: pl. olyan szerkezetek,

For example, self-standing, self-supporting structures,

amelyek megállnak maguktól, mert olyan merevek

like the shelters that you can see now,

mint az itt látható kunyhók,

actually are now showcasing in the Venice Biennale for Architecture.

amelyeket épp most mutatnak be a Velencei Építészeti Biennálén.

Nature actually didn't stop its wonders

A természet csodái nem korlátozódnak

in the plant kingdom.

a növényvilágra.

Think about insects.

Gondoljunk csak a rovarokra!

Cat fleas, for example,

Pl. a macskabolhák képesek

have the ability to jump about a hundred times their height.

testmagasságuk százszorosára fölugrani.

That's amazing.

Ez elképesztő.

It's the equivalent of a person

Ez olyan, mintha valaki

standing in the middle of Liberty Island in New York,

New York Szabadság-szigetén állva

and in a single jump,

egyetlen ugrással

going to the top of the Statue of Liberty.

a Szabadságszobor tetején teremne.

I'm sure everybody would like to do that.

Szerintem ezt mindenki szívesen kipróbálná.

So the question is:

A kérdés,

How do cat fleas do it?

hogy miként képesek erre a macskabolhák?

It turns out, they make this wonderful material,

Kiderült, hogy ez egy csodálatos anyagnak,

which is called resilin.

a rezilinnek köszönhető.

In simple words, resilin, which is a protein,

A lényeg: a rezilin egy fehérje,

is the most elastic rubber on Earth.

a legrugalmasabb gumi a Földön.

You can stretch it,

Nyújtható,

you can squish it,

gyömöszölhető,

and it doesn't lose almost any energy to the environment.

és szinte semmi energiát nem veszít közben.

When you release it -- snap!

Amikor elengedjük, kirúgja magát,

It brings back all the energy.

visszatér belé minden energia.

So I'm sure everybody would like to have that material.

Szerintem mindenki örülne egy ilyen anyagnak.

But here's the problem:

De van egy kis gond:

to catch cat fleas is difficult.

nehéz elkapni egy macskabolhát.

(Laughter)

(Nevetés)

Why? Because they are jumpy.

Hogy miért? Mert ugrálós.

(Laughter)

(Nevetés)

But now, it's actually enough to catch one.

Nos, elég egyet elkapni.

Now we can extract its DNA

Ki tudjuk vonni a DNS-ét

and read how cat fleas make the resilin,

és kiolvasni, hogy miként állítja elő a rezilint,

and clone it into a less-jumpy organism like a plant.

bemásolni egy kevésbé ugrálós élőlénybe, mondjuk, egy növénybe.

So that's exactly what we did.

Pontosan ezt tettük mi is.

Now we have the ability to produce lots of resilin.

Most már nagy mennyiségben tudunk rezilint előállítani.

Well, my team decided to do something really cool at the university.

Valami tényleg remek dolgot akartunk csinálni egyetemi csoportommal.

They decided to combine

Össze akartuk kombinálni

the strongest material produced by the plant kingdom

a növényvilág legerősebb amyagát

with the most elastic material produced by the insect kingdom --

a rovarok által előállított legrugalmasabbal:

nanocellulose with resilin.

a nanocellulózt a rezilinnel.

And the result is amazing.

Az eredmény elképesztő volt.

This material, in fact, is tough, elastic and transparent.

Ez az anyag erős, rugalmas és átlátszó,

So there are lots of things that can be done with this material.

Sok mindenre felhasználható.

For example, next-generation sport shoes,

Pl. a jövő sportcipőihez:

so we can jump higher, run faster.

hogy magasabbra ugorhassunk, gyorsabban futhassunk.

And even touch screens for computers and smartphones,

Vagy akár számítógépek, okostelefonok érintőképernyőjéhez,

that won't break.

hogy ne törjenek el.

Well, the problem is, we continue to implant

Az a baj, hogy folytatják szintetikus implantátumok

synthetic implants in our body,

beültetését az emberi testbe;

which we glue and screw into our body.

beragasztják vagy csavarral rögzítik őket.

And I'm going to say that this is not a good idea.

Az a véleményem, hogy ez nem jó.

Why? Because they fail.

Miért? Mert elromlanak.

This synthetic material fails,

A műanyag tönkremegy,

just like this plastic fork,

ahogy egy műanyag villa is.

that is not strong enough for its performance.

Nem elég erős ehhez az igénybevételhez.

But sometimes they are too strong,

Máskor meg túlságosan is az,

and therefore their mechanical properties do not really fit

ezért mechanikai tulajdonságai nem felelnek meg

their surrounding tissues.

az őt körülvevő szöveteknek.

But in fact, the reason is much more fundamental.

Az oka nagyon is alapvető:

The reason is that in nature,

A természetben

there is no one there

nincs senki,

that actually takes my head and screws it onto my neck,

aki a fejemet felcsavarná a nyakamra,

or takes my skin and glues it onto my body.

vagy a bőröm felragasztaná a testemre.

In nature, everything is self-assembled.

A természetben minden magától áll össze.

So every living cell,

Tehát minden élő sejtnek

whether coming from a plant, insect or human being,

– akár növényi, állati vagy emberi –

has a DNA that encodes for nanobio building blocks.

van DNS-e, amely kódolja a nanobio építő blokkokat.

Many times they are proteins.

Ezek sok esetben fehérjék,

Other times, they are enzymes that make other materials,

máskor enzimek, melyek más anyagot építenek,

like polysaccharides, fatty acids.

pl. poliszacharidokat vagy zsírsavakat.

And the common feature about all these materials

Mindezekben közös, hogy nincs szükség

is that they need no one.

hozzájuk ilyen valakikre.

They recognize each other and self-assemble

Ezek felismerik egymást, és maguktól struktúrákba szerveződnek,

into structures -- scaffolds on which cells are proliferating

olyan vázzá, amelyen a sejtek gyorsan szaporodnak,

to give tissues.

hogy szövetet képezzenek.

They develop into organs, and together bring life.

Szervekké fejlődnek, és együtt valami élőt hoznak létre.

So we at the Hebrew University, about 10 years ago, decided to focus

Kb. 10 éve elhatároztuk a Héber Egyetemen, hogy kutatásaink középpontjába

on probably the most important biomaterial for humans,

a kollagént állítjuk, ami talán a legfontosabb bioanyag

which is collagen.

az ember számára.

Why collagen?

Hogy miért a kollagént?

Because collagen accounts for about 25 percent of our dry weight.

Mert ez az anyag teszi ki száraz súlyunk 25 százalékát.

We have nothing more than collagen, other than water, in our body.

A víz után testünkben kollagénből van a legtöbb.

So I always like to say,

Szoktam mondani,

anyone who is in the replacement parts of human beings

hogy aki emberi alkatrészek pótlásában gondolkozik,

would like to have collagen.

az kollagénhez szeretne jutni.

Admittedly, before we started our project,

Be kell valljam, mielőtt nekiláttunk projektünknek,

there were already more than 1,000 medical implants

már ezernél több, kollagénből készült

made of collagen.

orvosi implantátumunk volt.

You know, simple things like dermal fillers to reduce wrinkles,

Egyszerű dolgok is, mint kozmetikai töltőanyagok ráncfeltöltéshez,

augment lips,

az ajkak megnöveléséhez.

and other, more sophisticated medical implants, like heart valves.

és igényes orvosi implantátumok, mint a szívbillentyűk.

So where is the problem?

Hol van hát a nehézség?

Well, the problem is the source.

Hát a forrásnál.

The source of all that collagen

Az összes kollagént

is actually coming from dead bodies:

valójában holttestekből nyerik,

dead pigs, dead cows

elhullott disznókból, marhákból,

and even human cadavers.

sőt, emberi holttestekből.

So safety is a big issue.

A biztonság tehát fontos kérdés.

But it's not the only one.

de nem ez az egyetlen.

Also, the quality.

A minőség is az.

Now here, I have a personal interest.

Ebben személyesen is érintett vagyok.

This is my father, Zvi, in our winery in Israel.

Ez édesapám, Cvi, izraeli borászatunkban.

A heart valve, very similar to the one that I showed you before,

Hét évvel ezelőtt ültettek be neki egy szívbillentyűt,

seven years ago, was implanted in his body.

hasonlót ahhoz, amilyet az imént mutattam.

Now, the scientific literature says that these heart valves start to fail

Nos, a tudományos szakirodalom szerint 10 évvel a műtét után

10 years after the operation.

ezek a billentyűk kezdenek rosszul működni.

No wonder:

Nem csoda,

they are made from old, used tissues,

régi, használt szövetekből készültek,

just like this wall made of bricks that is falling apart.

és kezdenek szétesni, akár ez a téglafal.

Yeah, of course, I can take those bricks and build a new wall.

Persze a téglákból felépíthetek egy új falat.

But it's not going to be the same.

De az már nem ugyanaz lesz.

So the US Food and Drug Administration

Az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerfelügyelete

made a notice already in 2007,

kiadott egy felhívást 2007-ben,

asking the companies to start to look for better alternatives.

arra kérve a cégeket, hogy kezdjenek valami jobb alternatíva után kutatni.

So that's exactly what we did.

Pontosan ezt tettük: elhatároztuk,

We decided to clone all the five human genes responsible

hogy beültetjük az öt emberi gént, ami az I. típusú kollagént állítja elő

for making type I collagen in humans

az emberi szervezetben –

into a transgenic tobacco plant.

egy módosított génállományú dohányba.

So now, the plant has the ability to make human collagen brand new,

Így e növény vadonatúj emberi kollagént képes termelni,

untouched.

kiváló minőségűt.

This is amazing.

Ez csodálatos.

Actually, it's happening now.

Ez történik most.

Today in Israel, we grow it in 25,000 square meters of greenhouses

Ma Izraelben melegházban 25 000 négyzetméteren termeljük,

all over the country.

szerte az országban.

The farmers receive small plantlets of tobacco.

A farmerek kis dohánypalántákat kapnak.

It looks exactly like regular tobacco,

Pont úgy néznek ki, mint az igazi dohány,

except that they have five human genes.

csak van öt emberi génjük.

They're responsible for making type I collagen.

Ezek állítják elő az I. típusú kollagént.

We grow them for about 50 to 70 days,

Kb. 50-70 napig neveljük őket,

we harvest the leaves,

leszüreteljük a leveleket,

and then the leaves are transported by cooling trucks to the factory.

és hűtőkocsikban szállítjuk a gyártóhoz.

There, the process of extracting the collagen starts.

Itt kezdődik el a kollagén kivonása.

Now, if you ever made a pesto -- essentially, the same thing.

Ha már készítettek valaha pestót. hát alapjában ugyanúgy megy.

(Laughter)

(Nevetés)

You crush the leaves, you get the juice that contains the collagen.

Összetörjük a leveleket, kinyerjük kollagéntartalmú levet,

We concentrate the protein,

Besűrítjük a fehérjét,

transfer the protein to clean rooms for the final purification,

és elszállítjuk a helyiségekbe, ahol a végső tisztítás történik.

and the end result is a collagen identical to what we have in our body --

A végeredmény pont olyan kollagén lesz, mint amilyen a testünkben van,

untouched, brand new

kiváló, vadonatúj.

and from which we make different medical implants:

Ebből különféle orvosi implantátumokat készítünk:

bone void fillers, for example,

pl. csontpótló töltőanyagot

for severe bone fractures, spinal fusion.

súlyos csonttörésekre, gerinc egyesítésére.

And more recently, even,

És egészen friss eredmény,

we've been able to launch into the market here in Europe

hogy be tudtunk törni az európai piacra

a flowable gel that is used for diabetic foot ulcers,

a diabéteszes lábfekély kezelésére való folyékony géllel;

that is now approved for use in the clinic.

ennek klinikai használata már engedélyezett.

This is not science fiction.

Ez nem sci-fi.

This is happening now.

Ez a mai valóság.

We are using plants to make medical implants

Növényeket használunk fel implantátumok előállításához,

for replacement parts for human beings.

emberi alkatrészek pótlására.

In fact, more recently, we've been able to make collagen fibers

Sőt, legújabban képesek vagyunk már kollagénszálakat is előállítani,

which are six times stronger than the Achilles tendon.

amelyek hatszor erősebbek, mint az Achilles-ín.

That's amazing.

Ez csodálatos.

Together with our partners from Ireland,

Írországi partnereinkkel

we thought about the next thing:

azon gondolkodunk,

adding resilin to those fibers.

hogy azokhoz a szálakhoz rezilint adjunk.

By doing that,

Ezzel képesek lennénk

we've been able to make a superfiber

olyan szuperszálat előállítani,

which is about 380 percent tougher,

amely 380 százalékkal erősebb,

and 300 percent more elastic.

és 300 százalékkal rugalmasabb.

So oddly enough, in the future,

Bármily furcsa, a jövőben

when a patient is transplanted with artificial tendons or ligaments

ha egy beteg olyan mesterséges ín-, vagy szalagimplantátumot kap majd,

made from these fibers,

amely ilyen anyagból készült.

we'll have better performance after the surgery

jobb teljesítményre lesz képes,

than we had before the injury.

mint sérülése előtt.

So what's for the future?

Mi tehát a jövő?

In the future, we believe we'll be able to make

Úgy gondoljuk, hogy a jövőben képesek leszünk

many nanobio building blocks that nature provided for us --

olyan nanobio építőblokkokat létrehozni, amilyeneket a természet nyújt nekünk,

collagen, nanocellulose, resilin and many more.

kollagént, nanocellulózt, rezilint és sok egyebet.

And that will enable us to make better machines perform better,

Ezekkel jobb szerkezeteket tudunk majd létrehozni, amik jobban teljesítenek.

even the heart.

Még akár szívet is.

Now, this heart is not going to be the same

Nos, ez a szív nem ugyanaz lesz,

as we can get from a donor.

mint ami egy donortól származik,

It will be better.

Jobb lesz annál.

It actually will perform better

Valóban jobban teljesít majd,

and will last longer.

és tovább tart.

My friend Zion Suliman once told me

Zion Suliman barátom egyszer azt mondta:

a smart sentence.

– ez bölcs mondás –

He said, "If you want a new idea,

"Ha új ötletet szeretnél,

you should open an old book."

nyiss ki egy régi könyvet."

And I'm going to say that the book was written.

Én meg azt mondom, hogy ez a könyv

It was written over three billion years

az evolúció 3 millió éve alatt

of evolution.

íródott.

And the text is the DNA of life.

A szövege pedig az élet DNS-e.

All we have to do

Nekünk mindössze

is read this text,

el kell olvasnunk a szövegét,

embrace nature's gift to us

magunkévá tenni a természet ajándékát,

and start our progress from here.

is innen kezdeni a fejlődést.

Thank you.

Köszönöm.

(Applause)

(Taps)