Craig Venter: A voyage of DNA, genes and the sea

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TED


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Traduttore: Emanuele Palescandolo Revisore: Demian Piazza
00:25
At the break, I was asked by several people
0
25000
2000
Durante l'intervallo alcune persone mi hanno chiesto
00:27
about my comments about the aging debate.
1
27000
3000
dei commenti riguardo al dibattito sull'invecchiamento.
00:30
And this will be my only comment on it.
2
30000
2000
E questo è il mio solo commento
00:32
And that is, I understand
3
32000
2000
Cioé, ho capito
00:34
that optimists greatly outlive pessimists.
4
34000
2000
che gli ottimisti sopravvivono di gran lunga ai pessimisti.
00:36
(Laughter)
5
36000
4000
(Risate)
00:41
What I'm going to tell you about in my 18 minutes is
6
41000
3000
Quello che vi racconterò nei miei 18 minuti è
00:44
how we're about to switch from reading the genetic code
7
44000
4000
di come stiamo per passare dalla lettura del codice genetico,
00:48
to the first stages of beginning
8
48000
2000
alle fasi inziali
00:50
to write the code ourselves.
9
50000
2000
del codice scritto da noi.
00:53
It's only 10 years ago this month
10
53000
2000
Questo mese sono appena dieci anni
00:55
when we published the first sequence
11
55000
2000
da quando noi pubblicammo la prima sequenza
00:57
of a free-living organism,
12
57000
2000
di un organismo vivente,
00:59
that of haemophilus influenzae.
13
59000
2000
ossia, dell'haemophilus influenzae.
01:01
That took a genome project
14
61000
2000
Il sequenziamento di un genoma fu ridotto
01:03
from 13 years down to four months.
15
63000
3000
da 13 anni a 4 mesi.
01:07
We can now do that same genome project
16
67000
2000
Ora lo stesso progetto genoma richiede
01:09
in the order of
17
69000
2000
un ordine di tempo
01:11
two to eight hours.
18
71000
2000
di due-otto ore.
01:13
So in the last decade, a large number of genomes have been added:
19
73000
3000
Nell'ultimo decennio, si sono aggiunti un numero enorme di genomi:
01:16
most human pathogens,
20
76000
3000
la maggior parte dei patogeni umani,
01:19
a couple of plants,
21
79000
2000
un paio di piante,
01:21
several insects and several mammals,
22
81000
3000
alcuni insetti e alcuni mammiferi,
01:24
including the human genome.
23
84000
3000
incluso il genoma umano.
01:27
Genomics at this stage of the thinking
24
87000
3000
A pensare con la genomica a quello stadio
01:30
from a little over 10 years ago
25
90000
2000
poco piu' di 10 anni fa
01:32
was, by the end of this year, we might have
26
92000
2000
avremmo avuto entro la fine dell'anno
01:34
between three and five genomes sequenced;
27
94000
3000
tra tre e cinque genomi sequenziati;
01:37
it's on the order of several hundred.
28
97000
3000
oggi siamo nell'ordine delle centinaia.
01:40
We just got a grant from the Gordon and Betty Moore Foundation
29
100000
3000
Abbiamo appena avuto un finanziamento della Fondazione Gordon and Betty Moore
01:43
to sequence 130 genomes this year,
30
103000
3000
per sequenziare 130 genomi questo anno,
01:46
as a side project from environmental organisms.
31
106000
4000
come progetto a parte dagli organismi naturali.
01:50
So the rate of reading the genetic code has changed.
32
110000
3000
Quindi il tasso di lettura del codice genetico è cambiato.
01:54
But as we look, what's out there,
33
114000
2000
Ma quando guardiamo cosa c'è là fuori,
01:56
we've barely scratched the surface
34
116000
2000
abbiamo appena graffiato la superficie
01:58
on what is available on this planet.
35
118000
4000
di quello che è presente sul pianeta.
02:02
Most people don't realize it, because they're invisible,
36
122000
3000
La maggior parte della gente non lo immagina, perche' è invisibile,
02:05
but microbes make up about a half of the Earth's biomass,
37
125000
4000
ma i microorganismi sono la metà della biomassa terrestre.
02:09
whereas all animals only make up about
38
129000
3000
mentre tutti gli animali sono all'incirca
02:12
one one-thousandth of all the biomass.
39
132000
2000
un millesimo di tutta la biomassa.
02:14
And maybe it's something that people in Oxford don't do very often,
40
134000
3000
Magari ad Oxford questo non fanno molto spesso
02:17
but if you ever make it to the sea,
41
137000
2000
ma se mai arrivate al mare,
02:19
and you swallow a mouthful of seawater,
42
139000
3000
e ingoiate una boccata di acqua marina,
02:22
keep in mind that each milliliter
43
142000
2000
tenete presente che ogni millilitro
02:24
has about a million bacteria
44
144000
2000
contiene circa un milione di batteri
02:26
and on the order of 10 million viruses.
45
146000
3000
e qualcosa come 10 milioni di virus.
02:29
Less than 5,000 microbial species
46
149000
3000
Meno di 5000 specie di microbi
02:32
have been characterized as of two years ago,
47
152000
2000
sono state caratterizate solo due anni fa,
02:34
and so we decided to do something about it.
48
154000
2000
così abbiamo deciso di fare qualcosa per rimediare.
02:36
And we started the Sorcerer II Expedition,
49
156000
3000
E abbiamo intrapreso la Spedizione Sorcerer II
02:39
where we were, as with great oceanographic expeditions,
50
159000
3000
dove abbiamo, come le grandi spedizioni ocenaografiche,
02:42
trying to sample the ocean every 200 miles.
51
162000
3000
cercato di campionare l'oceano ogni 200 miglia.
02:47
We started in Bermuda for our test project,
52
167000
2000
Per il progetto pilota abbiamo cominciato alle Bermuda
02:49
then moved up to Halifax,
53
169000
2000
Poi siamo saliti verso Halifax
02:51
working down the U.S. East Coast,
54
171000
2000
continuando verso la costa est degli USA
02:53
the Caribbean Sea, the Panama Canal,
55
173000
3000
il mare Caraibico, il canale di Panama,
02:58
through to the Galapagos, then across the Pacific,
56
178000
2000
per le Galapagos e poi attraverso il Pacifico
03:00
and we're in the process now of working our way
57
180000
2000
e ora è in corso la navigazione
03:02
across the Indian Ocean.
58
182000
2000
attraverso l'Oceano Indiano.
03:04
It's very tough duty; we're doing this on a sailing vessel,
59
184000
3000
E' un compito difficile; lo stiamo facendo con un vascello
03:07
in part to help excite young people
60
187000
2000
in parte per entusiasmare i giovani
03:09
about going into science.
61
189000
3000
che approcciano la scienza
03:12
The experiments are incredibly simple.
62
192000
2000
Gli esperimenti sono incredibilmente semplici.
03:14
We just take seawater and we filter it,
63
194000
3000
Si prende l'acqua di mare e la si filtra,
03:17
and we collect different size organisms on different filters,
64
197000
4000
e si raccolgono gli organismi in base ai filtri.
03:21
and then take their DNA back to our lab in Rockville,
65
201000
3000
Poi portiamo il loro DNA nel nostro laboratorio a Rockville,
03:24
where we can sequence a hundred million letters
66
204000
3000
dove sequenziamo centinaia di migliaia di lettere
03:27
of the genetic code every 24 hours.
67
207000
2000
del codice genetico ogni 24 ore.
03:29
And with doing this,
68
209000
2000
E facendo questo,
03:31
we've made some amazing discoveries.
69
211000
2000
abbiamo fatto delle incredibili scoperte.
03:33
For example, it was thought that the visual pigments
70
213000
2000
Per esempio, si credeva che i pigmenti visivi
03:35
that are in our eyes -- there was only one or two organisms
71
215000
2000
nei nostri occhi -- che ci fossero solo uno o due organismi
03:38
in the environment that had these same pigments.
72
218000
4000
nell'ambiente che li avessero come noi.
03:42
It turns out, almost every species
73
222000
2000
Invece, quasi tutte le specie
03:44
in the upper parts of the ocean
74
224000
2000
nella parte superiore dell'oceano
03:46
in warm parts of the world
75
226000
2000
nelle zone calde del pianeta
03:48
have these same photoreceptors,
76
228000
2000
hanno gli stessi fotorecettori,
03:50
and use sunlight as the source of their energy
77
230000
3000
e usano la luce del sole come fonte energetica
03:53
and communication.
78
233000
2000
e per la comunicazione.
03:55
From one site, from one barrel of seawater,
79
235000
3000
Da un unico sito, in un barile di acqua marina,
03:58
we discovered 1.3 million new genes
80
238000
3000
abbiamo scoperto 1,3 milioni di specie nuove
04:01
and as many as 50,000 new species.
81
241000
4000
e qualcosa come 50.000 specie nuove.
04:05
We've extended this to the air
82
245000
2000
Stiamo estendendo questo all'aria
04:07
now with a grant from the Sloan Foundation.
83
247000
3000
ora con un finanziamento della Fondazione Sloan.
04:10
We're measuring how many viruses and bacteria
84
250000
2000
Stiamo misurando quanti virus e batteri
04:12
all of us are breathing in and out every day,
85
252000
3000
tutti noi espiriamo ed inspiriamo ogni giorno,
04:15
particularly on airplanes
86
255000
2000
specialmente sugli aerei
04:17
or closed auditoriums.
87
257000
2000
o nei auditori chiusi.
04:19
(Laughter)
88
259000
3000
(Risate)
04:22
We filter through some simple apparatuses;
89
262000
2000
FIltriamo con dei semplici apparati;
04:24
we collect on the order of a billion microbes from just a day
90
264000
3000
raccogliamo circa un miliardo di microbi in un solo giorno
04:27
filtering on top of a building in New York City.
91
267000
4000
filtrando l'aria dalla cima di un palazzo a New York.
04:31
And we're in the process of sequencing all that
92
271000
2000
E stiamo sequenziando tutto questo
04:33
at the present time.
93
273000
2000
al momento.
04:35
Just on the data collection side,
94
275000
2000
Riguardo alla raccolta dei dati,
04:37
just where we are through the Galapagos,
95
277000
3000
stiamo analizzando le Galapagos,
04:40
we're finding that almost every 200 miles,
96
280000
2000
stiamo scoprendo che circa ogni 200 miglia
04:42
we see tremendous diversity
97
282000
2000
vediamo una diveristà enorme
04:44
in the samples in the ocean.
98
284000
2000
nei campioni dell'oceano.
04:47
Some of these make logical sense,
99
287000
2000
Alcune osservazioni sono logiche,
04:49
in terms of different temperature gradients.
100
289000
3000
in termini di gradienti di temperatura.
04:52
So this is a satellite photograph
101
292000
2000
Allora, questa è una foto dal satellite
04:54
based on temperatures -- red being warm,
102
294000
2000
basata sulle temperature -- rosso indica caldo,
04:56
blue being cold --
103
296000
3000
blu indica freddo --
04:59
and we found there's a tremendous difference between
104
299000
3000
e noi riscontriamo una differenza incredibile tra
05:02
the warm water samples and the cold water samples,
105
302000
2000
i campioni di acqua calda e quelli di acqua fredda,
05:04
in terms of abundant species.
106
304000
3000
in termini di abbondanza di specie.
05:07
The other thing that surprised us quite a bit
107
307000
2000
L'altra cosa che ci ha sorpreso abbastanza
05:09
is these photoreceptors detect different wavelengths of light,
108
309000
4000
è che questi recettori rilevano lunghezze d'onda luminose diverse,
05:13
and we can predict that based on their amino acid sequence.
109
313000
4000
e noi possiamo predirle in base alla sequenza proteica.
05:17
And these vary tremendously from region to region.
110
317000
3000
E questa varia enormemente da regione a regione.
05:20
Maybe not surprisingly,
111
320000
2000
Forse non sorprende,
05:22
in the deep ocean, where it's mostly blue,
112
322000
2000
che nelle profondità, dove il piu' è blu
05:24
the photoreceptors tend to see blue light.
113
324000
4000
i fotorecettori tendono a vedere la luce blu.
05:28
When there's a lot of chlorophyll around,
114
328000
2000
Quando c'è molta clorofilla intorno,
05:30
they see a lot of green light.
115
330000
2000
loro vedono molta luce verde.
05:32
But they vary even more,
116
332000
2000
Ma possono variare anche di piu',
05:34
possibly moving towards infrared and ultraviolet
117
334000
3000
forse avvicinandosi all'infrarosso e ultravioletto
05:37
in the extremes.
118
337000
2000
come estremi.
05:40
Just to try and get an assessment
119
340000
2000
Solo per provare ad avere una stima
05:42
of what our gene repertoire was,
120
342000
2000
di quale fosse il repertorio di geni,
05:44
we assembled all the data --
121
344000
2000
abbiamo assemblato tutti i dati --
05:46
including all of ours thus far from the expedition,
122
346000
3000
inclusi quelli di tutte le spedizioni fino ad ora
05:49
which represents more than half of all the gene data on the planet --
123
349000
3000
che rappresentano piu' della meta' di tutti i geni del pianeta --
05:52
and it totaled around 29 million genes.
124
352000
4000
e il totale ammonta a circa 29 milioni di geni.
05:56
And we tried to put these into gene families
125
356000
2000
Abbiamo provato a organizzare questi geni in famiglie
05:58
to see what these discoveries are:
126
358000
2000
per capire cosa stiamo scoprendo:
06:00
Are we just discovering new members of known families,
127
360000
3000
Stiamo scoprendo nuovi membri di famiglie già note
06:03
or are we discovering new families?
128
363000
2000
oppure stiamo scoprendo nuove famiglie?
06:05
And it turns out we have about 50,000
129
365000
2000
Ed è venuto fuori che abbiamo circa 50.000
06:07
major gene families,
130
367000
3000
maggiori famiglie geniche,
06:10
but every new sample we take in the environment
131
370000
3000
ma ogni nuovo campione prelevato dall'ambiente
06:13
adds in a linear fashion to these new families.
132
373000
3000
aggiunge dati in maniera lineare.
06:16
So we're at the earliest stages of discovery
133
376000
2000
Percio' noi siamo agli stadi iniziali della scoperta
06:18
about basic genes,
134
378000
3000
dei geni di base,
06:21
components and life on this planet.
135
381000
3000
componenti e vita di questo pianeta.
06:25
When we look at the so-called evolutionary tree,
136
385000
3000
Quando guardiamo il cosiddetto albero dell'evoluzione
06:28
we're up on the upper right-hand corner with the animals.
137
388000
4000
noi siamo nell'angolo in alto a destra con gli animali.
06:32
Of those roughly 29 million genes,
138
392000
4000
Dei circa 29 milioni di geni,
06:36
we only have around 24,000
139
396000
2000
noi ne abbiamo solo 24.000 circa
06:38
in our genome.
140
398000
2000
nel nostro genoma.
06:40
And if you take all animals together,
141
400000
2000
E se considerate tutti gli animali insieme,
06:42
we probably share less than 30,000
142
402000
3000
probabilmente ne condividiamo meno di 30.000
06:45
and probably maybe a dozen
143
405000
3000
e chissa' forse una dozzina
06:48
or more thousand different gene families.
144
408000
3000
o piu' di migliaia di famiglie geniche differenti.
06:52
I view that these genes are now
145
412000
2000
Ora capisco che questi geni sono
06:54
not only the design components of evolution.
146
414000
3000
non solo i componenti del design dell'evoluzione.
06:57
And we think in a gene-centric view --
147
417000
2000
E noi pensiamo con una visione gene-centrica
06:59
maybe going back to Richard Dawkins' ideas --
148
419000
3000
forse ricollegandoci alle idee di Richard Dawkins
07:02
than in a genome-centric view,
149
422000
2000
piuttosto che con una visione genoma-centrica,
07:04
which are different constructs of these gene components.
150
424000
4000
i quali sono assemblaggi differenti dei geni che li compongono.
07:09
Synthetic DNA, the ability to synthesize DNA,
151
429000
3000
Il DNA sintetico, la capacità di sintetizzare DNA,
07:12
has changed at sort of the same pace
152
432000
2000
è cambiata circa con lo stesso passo
07:14
that DNA sequencing has
153
434000
2000
del sequenziamento del DNA
07:16
over the last decade or two,
154
436000
2000
nell'ultimo decennio o due,
07:18
and is getting very rapid and very cheap.
155
438000
3000
e sta diventando molto veloce e molto economico.
07:21
Our first thought about synthetic genomics came
156
441000
2000
Il primo pensiero sul genoma sintetico ci venne
07:23
when we sequenced the second genome back in 1995,
157
443000
4000
quando sequenziammo il secondo genoma, nel 1995,
07:27
and that from mycoplasma genitalium.
158
447000
2000
e quello dal micoplasma genitalium.
07:29
And we have really nice T-shirts that say,
159
449000
3000
E abbiamo delle T-shirts carine che dicono,
07:32
you know, "I heart my genitalium."
160
452000
2000
capito, "Io amo il mio genitalium."
07:34
This is actually just a microorganism.
161
454000
3000
In realtà questo è solo un microorganismo.
07:38
But it has roughly 500 genes.
162
458000
4000
Ma ha circa 500 geni.
07:42
Haemophilus had 1,800 genes.
163
462000
2000
Haemophilus ha 1.800 geni.
07:44
And we simply asked the question,
164
464000
2000
Cosi' ci siamo semplicemente chiesti,
07:46
if one species needs 800, another 500,
165
466000
2000
se una specie ha bisogno di 800, un'altra di 500,
07:48
is there a smaller set of genes
166
468000
2000
c'è un set di geni piu' piccolo
07:50
that might comprise a minimal operating system?
167
470000
4000
che definisce un sistema operativo minimo?
07:54
So we started doing transposon mutagenesis.
168
474000
3000
Così abbiamo cominciato a fare la mutagenesi con trasposoni.
07:57
Transposons are just small pieces of DNA
169
477000
3000
I transposoni sono solo piccoli pezzi di DNA
08:00
that randomly insert in the genetic code.
170
480000
2000
che si inseriscono casualmente nel codice genetico.
08:02
And if they insert in the middle of the gene, they disrupt its function.
171
482000
3000
E se si inseriscono nel mezzo di un gene, ne annullano la funzione.
08:06
So we made a map of all the genes
172
486000
2000
Così abbiamo creato una mappa di tutti i geni
08:08
that could take transposon insertions
173
488000
2000
che potevano ricevere inserimento di transposoni
08:10
and we called those "non-essential genes."
174
490000
2000
e li abbiamo definiti "geni non-essenziali"
08:13
But it turns out the environment is very critical for this,
175
493000
3000
Ma è risultato che l'ambiente è critico
08:16
and you can only
176
496000
2000
e si puo' solo
08:18
define an essential or non-essential gene
177
498000
3000
definire un gene come essenziale o non
08:21
based on exactly what's in the environment.
178
501000
3000
basandosi su quello che c'è esattamente nell'ambiente.
08:25
We also tried to take a more directly intellectual approach
179
505000
2000
Abbiamo anche provato un approccio piu' intellettuale
08:27
with the genomes of 13 related organisms,
180
507000
5000
con il genoma di 13 organismi correlati,
08:32
and we tried to compare all of those, to see what they had in common.
181
512000
3000
e abbiamo provato a compararli per vedere cosa avessero in comune.
08:36
And we got these overlapping circles. And we found only 173 genes
182
516000
4000
E abbiamo ottenuto queste intersezioni. E abbiamo trovato solo 173 geni
08:40
common to all 13 organisms.
183
520000
3000
comuni a tutti e 13 gli organismi.
08:43
The pool expanded a little bit if we ignored
184
523000
2000
L'insieme si potrebbe espandere se ignorassimo
08:45
one intracellular parasite;
185
525000
2000
un parassite intracellulare;
08:47
it expanded even more
186
527000
2000
si è espanso anche di più
08:49
when we looked at core sets of genes
187
529000
2000
quando abbiamo esaminato i set di geni centrali
08:51
of around 310 or so.
188
531000
2000
fino a 310 piu' o meno.
08:53
So we think that we can expand
189
533000
2000
Dunque noi pensiamo che possiamo ampliare
08:55
or contract genomes, depending on your point of view here,
190
535000
3000
o restringere i genomi, dipendentemente dal punto di vista,
08:58
to maybe 300 to 400 genes
191
538000
3000
fino a 300 forse o 400 geni
09:01
from the minimal of 500.
192
541000
2000
da un minimo di 500.
09:03
The only way to prove these ideas
193
543000
3000
L'unico modo per provare queste idee
09:06
was to construct an artificial chromosome with those genes in them,
194
546000
3000
era di assemblare un cromosoma artificiale con questi geni,
09:09
and we had to do this in a cassette-based fashion.
195
549000
3000
e lo abbiamo dovuto fare con un metodo a blocchi.
09:12
We found that synthesizing accurate DNA
196
552000
2000
Abbiamo scoperto che la sintesi precisa del DNA
09:14
in large pieces was extremely difficult.
197
554000
3000
in lunghi pezzi era estremamente difficile.
09:17
Ham Smith and Clyde Hutchison, my colleagues on this,
198
557000
3000
Ham Smith e Clyde Hutchison, i miei colleghi,
09:20
developed an exciting new method
199
560000
2000
hanno sviluppato un nuovo metodo molto eccitante
09:22
that allowed us to synthesize a 5,000-base pair virus
200
562000
3000
che ci ha permesso di sintetizzare un virus di 5000 paia di basi
09:25
in only a two-week period
201
565000
2000
in sole due settimane
09:27
that was 100 percent accurate,
202
567000
3000
con un'accuratezza del 100 per cento,
09:30
in terms of its sequence and its biology.
203
570000
2000
in termini di sequenza e biologia.
09:33
It was a quite exciting experiment -- when we just took the synthetic piece of DNA,
204
573000
4000
E' stato un esperimento piuttosto eccitante -- quando abbiamo preso il DNA sintetico
09:37
injected it in the bacteria and all of a sudden,
205
577000
2000
e lo abbiamo iniettato nei batteri e all'improvviso
09:39
that DNA started driving the production of the virus particles
206
579000
5000
il DNA a guidato la produzione delle particelle virali
09:44
that turned around and then killed the bacteria.
207
584000
3000
che si sono rivoltate contro i batteri uccidendoli.
09:47
This was not the first synthetic virus --
208
587000
2000
Questo non è il primo virus sintetico --
09:49
a polio virus had been made a year before --
209
589000
3000
un poliovirus fu sintetizzato un anno prima --
09:53
but it was only one ten-thousandth as active
210
593000
2000
ma un milionesimo di volte meno attivo
09:55
and it took three years to do.
211
595000
3000
e fu sintetizzato in 3 anni.
09:58
This is a cartoon of the structure of phi X 174.
212
598000
4000
Questa immagine rappresenta la struttura di Phi X-174.
10:02
This is a case where the software now builds its own hardware,
213
602000
4000
Questo è la scatola dove il software ora costruisce il suo hardware,
10:06
and that's the notions that we have with biology.
214
606000
4000
e questa è il concetto che abbiamo della biologia.
10:10
People immediately jump to concerns about biological warfare,
215
610000
4000
La gente si preoccupa immediatamente della guerra biologica,
10:14
and I had recent testimony before a Senate committee,
216
614000
4000
e ho recentemente testimoniato di fronte ad un comitato del Senato
10:18
and a special committee the U.S. government has set up
217
618000
2000
e il governo americano ha creato un comitato speciale
10:20
to review this area.
218
620000
2000
che si occupi di questa area.
10:22
And I think it's important to keep reality in mind,
219
622000
3000
E credo che sia importante tenere a mente la realtà,
10:25
versus what happens with people's imaginations.
220
625000
4000
rispetto a quello che succede con l'immaginazione delle persone.
10:29
Basically, any virus that's been sequenced today --
221
629000
3000
In pratica, di ogni virus sequenziato fino ad oggi --
10:32
that genome can be made.
222
632000
2000
il genoma si può fare.
10:34
And people immediately freak out about things about Ebola or smallpox,
223
634000
4000
E la gente si agita subito su cose come Ebola o vaiolo,
10:38
but the DNA from this organism is not infective.
224
638000
4000
ma il DNA proveniente da questi organismi non è infettivo.
10:42
So even if somebody made the smallpox genome,
225
642000
3000
Quindi anche se qualcuno produce il genoma del vaiolo,
10:45
that DNA itself would not cause infections.
226
645000
3000
il DNA in sè non causerà infezioni.
10:49
The real concern that security departments have
227
649000
3000
Il timore reale che ha il dipartimento di sicurezza
10:52
is designer viruses.
228
652000
2000
è il disegnatore di virus.
10:54
And there's only two countries, the U.S. and the former Soviet Union,
229
654000
4000
E ci sono solo due paesi, gli USA e quella che fu l' Unione Sovietica
10:58
that had major efforts
230
658000
2000
che si impegnarono maggiormente
11:00
on trying to create biological warfare agents.
231
660000
3000
nella creazione di agenti per la guerra biologica.
11:03
If that research is truly discontinued,
232
663000
3000
Se la ricerca e' davvero terminata,
11:06
there should be very little activity
233
666000
2000
ci dovrebbe essere una piccolissima attività
11:08
on the know-how to make designer viruses in the future.
234
668000
4000
sulla conoscenza di come disegnare virus in futuro.
11:12
I think single-cell organisms are possible within two years.
235
672000
4000
I credo che organismi unicellulari saranno possibili in un paio di anni.
11:16
And possibly eukaryotic cells,
236
676000
3000
E forse le cellule eucariotiche,
11:19
those that we have,
237
679000
2000
quelle che abbiamo noi,
11:21
are possible within a decade.
238
681000
2000
saranno possibili un decennio.
11:24
So we're now making several dozen different constructs,
239
684000
4000
Dunque, ora noi stiamo realizzando una dozzina di costrutti diversi
11:28
because we can vary the cassettes and the genes
240
688000
3000
perche' possiamo variare i blocchi e i geni
11:31
that go into this artificial chromosome.
241
691000
2000
che vanno in questo cromosoma artificiale.
11:33
The key is, how do you put all of the others?
242
693000
2000
Il punto cruciale è, come mettiamo tutti gli altri?
11:35
We start with these fragments,
243
695000
2000
Siamo partiti con questi frammenti,
11:37
and then we have a homologous recombination system
244
697000
3000
e poi abbiamo il sistema di ricombinazione omologa
11:40
that reassembles those into a chromosome.
245
700000
4000
che riassembla quelli in un cromosoma.
11:44
This is derived from an organism, deinococcus radiodurans,
246
704000
3000
Questo deriva da un organismo, deinococcus radiodurans,
11:47
that can take three million rads of radiation and not be killed.
247
707000
5000
che puo' ricevere 3 milioni di rad di radiazioni e non morire.
11:53
It reassembles its genome after this radiation burst
248
713000
4000
E' in grado di riassemblare il suo genoma dopo questo scoppio di radiazioni
11:57
in about 12 to 24 hours,
249
717000
2000
in 12-24 ore,
11:59
after its chromosomes are literally blown apart.
250
719000
3000
dopo che i suoi cromosomi sono letteralmente esplosi.
12:02
This organism is ubiquitous on the planet,
251
722000
2000
Questo organismo è onnipresente nel pianeta,
12:04
and exists perhaps now
252
724000
2000
e probabilmente ora esiste
12:06
in outer space due to all our travel there.
253
726000
3000
anche nello spazio a causa dei nostri viaggi.
12:10
This is a glass beaker after
254
730000
2000
Questo è un bicchiere di vetro dopo
12:12
about half a million rads of radiation.
255
732000
2000
circa mezzo milione di rad di radiazioni.
12:14
The glass started to burn and crack,
256
734000
2000
Il vetro ha cominciato a bruciare e a rompersi,
12:16
while the microbes sitting in the bottom
257
736000
2000
mentre i microbi adagiati sul fondo
12:18
just got happier and happier.
258
738000
2000
sono sempre più felici.
12:20
Here's an actual picture of what happens:
259
740000
2000
Questa e' un'immagine di quello che accade:
12:22
the top of this shows the genome
260
742000
2000
in alto si vede il genoma
12:24
after 1.7 million rads of radiation.
261
744000
3000
dopo 1,7 milioni di rads di radiazioni.
12:27
The chromosome is literally blown apart.
262
747000
2000
I cromosomi sono letteralmente esplosi.
12:29
And here's that same DNA automatically reassembled
263
749000
4000
E qui c'e' lo stesso DNA automaticamente riassemblato
12:33
24 hours later.
264
753000
2000
24 ore piu' tardi.
12:35
It's truly stunning that these organisms can do that,
265
755000
3000
E' veramente impressionante che questi organismi possono fare cio'
12:38
and we probably have thousands,
266
758000
2000
e probabilmente ci sono migliaia,
12:40
if not tens of thousands, of different species
267
760000
2000
se non decine di migliaia di specie diverse
12:42
on this planet that are capable of doing that.
268
762000
3000
su questo pianeta capaci di fare questo.
12:45
After these genomes are synthesized,
269
765000
2000
Dopo che questi genomi sono sintetizzati,
12:47
the first step is just transplanting them
270
767000
2000
il primo passo e' di trapiantarli
12:49
into a cell without a genome.
271
769000
4000
in una cellula senza genoma.
12:53
So we think synthetic cells are going to have tremendous potential,
272
773000
4000
Noi crediamo che le cellule sintetiche avranno un potenziale incredibile
12:57
not only for understanding the basis of biology
273
777000
3000
non solo per comprendere la biologia di base
13:00
but for hopefully environmental and society issues.
274
780000
3000
ma, si spera, anche per i problemi dell'ambiente e della societa'.
13:03
For example, from the third organism we sequenced,
275
783000
3000
Ad esempio, il terzo microorganismo sequenziato da noi,
13:06
Methanococcus jannaschii -- it lives in boiling water temperatures;
276
786000
4000
Methanococcus jannaschii: vive alla temperatura di bollimento dell'acqua,
13:10
its energy source is hydrogen
277
790000
2000
la sua sorgente di energia e' l'idrogeno
13:12
and all its carbon comes from CO2 it captures back from the environment.
278
792000
5000
e tutto il suo carbonio viene dalla CO2 che recupera dall'ambiente.
13:17
So we know lots of different pathways,
279
797000
2000
Dunque, noi conosciamo diverse vie,
13:19
thousands of different organisms now
280
799000
3000
migliaia di organismi diversi ora
13:22
that live off of CO2,
281
802000
2000
che vivono di CO2,
13:24
and can capture that back.
282
804000
2000
e la possono recuperare.
13:26
So instead of using carbon from oil
283
806000
3000
Quindi invece di usare carbonio dal petrolio
13:29
for synthetic processes,
284
809000
2000
per processi di sintesi,
13:31
we have the chance of using carbon
285
811000
3000
abbiamo l'opportunita' di usare carbonio
13:34
and capturing it back from the atmosphere,
286
814000
3000
e ricatturarlo dall'atmosfera,
13:37
converting that into biopolymers
287
817000
2000
convertendolo in biopolimeri
13:39
or other products.
288
819000
2000
o altri prodotti.
13:41
We have one organism that lives off of carbon monoxide,
289
821000
3000
Esiste un microorganismo che vive di monossido di carbonio,
13:44
and we use as a reducing power
290
824000
2000
e lo usiamo come potere riducente
13:46
to split water to produce hydrogen and oxygen.
291
826000
4000
per dissociare l'acqua e produrre idogeno e ossigeno.
13:50
Also, there's numerous pathways
292
830000
2000
Inoltre, ci sono molte vie
13:52
that can be engineered metabolizing methane.
293
832000
4000
che si possono ingegnerizzare per metabolizzare metano.
13:56
And DuPont has a major program with Statoil in Norway
294
836000
4000
E DuPont gestisce un importante programma con Statoil in Norvegia
14:00
to capture and convert the methane
295
840000
2000
per catturare e convertire il metano
14:02
from the gas fields there into useful products.
296
842000
4000
dai giacimenti in prodotti utili.
14:06
Within a short while, I think there's going to be a new field
297
846000
2000
In poco tempo, credo che si creera' un nuovo campo
14:08
called "Combinatorial Genomics,"
298
848000
2000
chiamato Genomica Combinatoriale,
14:10
because with these new synthesis capabilities,
299
850000
3000
perche' con queste nuove capacita' di sintesi,
14:13
these vast gene array repertoires
300
853000
3000
questo sconfinato repertorio di geni
14:16
and the homologous recombination,
301
856000
2000
e la ricombinazione omologa,
14:18
we think we can design a robot to make
302
858000
2000
noi crediamo di poter disegnare un robot per fare
14:20
maybe a million different chromosomes a day.
303
860000
3000
forse un milione di cromosomi differenti al giorno.
14:24
And therefore, as with all biology,
304
864000
2000
Quindi, come per la biologia in genere,
14:26
you get selection through screening,
305
866000
3000
ottiene la selezione tramite test,
14:29
whether you're screening for hydrogen production,
306
869000
2000
che tu sia testando la produzione di idrogeno,
14:31
or chemical production, or just viability.
307
871000
3000
o produzione chimica, o solo sopravvivenza.
14:34
To understand the role of these genes
308
874000
2000
Capire il ruolo di questi geni
14:36
is going to be well within reach.
309
876000
2000
sara' ha portata di mano.
14:38
We're trying to modify photosynthesis
310
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3000
Stiamo cercando di modificare la fotosintesi
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to produce hydrogen directly from sunlight.
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per produrre idrogeno direttamente dalla luce solare.
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Photosynthesis is modulated by oxygen,
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3000
La fotosintesi e' modulata dall'ossigeno,
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and we have an oxygen-insensitive hydrogenase
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887000
3000
e noi abbiamo una idrogenasi resistente all'ossigeno
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that we think will totally change this process.
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5000
che pensiamo cambiera' completamente il processo.
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We're also combining cellulases,
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Stiamo anche combinando cellulasi,
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the enzymes that break down complex sugars into simple sugars
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gli enzimi che scompongono zuccheri complessi in semplici
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and fermentation in the same cell
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3000
e la fermentazione nelle stesse cellule
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for producing ethanol.
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per la produzione di etanolo.
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Pharmaceutical production is already under way
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La produzione farmaceutica si sta gia' avviando
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in major laboratories
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nei laboratori piu' grandi
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using microbes.
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2000
usando microbi.
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The chemistry from compounds in the environment
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3000
La chimica dei composti naturali
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is orders of magnitude more complex
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e di ordini di magnitudine piu' complessa
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than our best chemists can produce.
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2000
di quella che il nostro chimico migliore possa produrre.
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I think future engineered species
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2000
Penso che le specie ingegnerizzate del futuro
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could be the source of food,
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potranno essere la sorgente di cibo,
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hopefully a source of energy,
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2000
speriamo la sorgente di energia,
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environmental remediation
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3000
e rimdedi per l'ambiente
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and perhaps
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929000
2000
e forse
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replacing the petrochemical industry.
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931000
2000
sostituiranno l'industria petrolchimica.
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Let me just close with ethical and policy studies.
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933000
3000
Fatemi chiudere con degli studi etici e politici.
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We delayed the start of our experiments in 1999
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4000
I nostri esperimenti nel 1999 sono iniziati in ritardo,
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until we completed a year-and-a-half bioethical review
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3000
al completamento della indagine bioetica di un anno e mezzo,
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as to whether we should try and make an artificial species.
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944000
4000
sulla possibilità di provare a generare una specie artificiale.
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Every major religion participated in this.
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3000
Tutte le maggiori religioni hanno partecipato.
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It was actually a very strange study,
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951000
2000
In realta' fu uno studio molto strano,
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because the various religious leaders were using their scriptures as law books,
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953000
5000
perche' i vari leader religiosi usavano le scritture come libri di legge
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and they couldn't find anything in them prohibiting making life,
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958000
3000
e non vi trovavano nulla che proibisse di creare la vita,
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so it must be OK. The only ultimate concerns
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3000
quindi dovrebbe essere OK. La sola maggiore preoccupazione
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were biological warfare aspects of this,
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964000
3000
erano gli aspetti della guerra bilogica,
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but gave us the go ahead to start these experiments
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968000
3000
ma ci hanno dato l'OK per cominciare gli esperimenti
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for the reasons we were doing them.
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971000
2000
per gli scopi per cui li stiamo facendo.
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Right now the Sloan Foundation has just funded
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2000
Proprio ora la Fondazione Sloan ha finanziato
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a multi-institutional study on this,
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975000
3000
uno studio multi-istituzionale,
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to work out what the risk and benefits to society are,
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per capire quali siano i rischi e i benefici per la societa',
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and the rules that scientific teams such as my own
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e le regole che i team scientifici come il mio
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should be using in this area,
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dovrebbero usare in questo campo,
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and we're trying to set good examples as we go forward.
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e noi cerchiamo di dare il buon esempio mentre continuiamo.
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These are complex issues.
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Questi problemi sono complicati.
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Except for the threat of bio-terrorism,
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Tranne che per la minaccia del bio-terrorismo,
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they're very simple issues in terms of,
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sono problemi semplici, in questi termini,
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can we design things to produce clean energy,
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possiamo disegnare qualcosa che produca energia pulita,
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perhaps revolutionizing
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1000000
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forse rivoluzionando
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what developing countries can do
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quello che i paesi in via di sviluppo possono fare
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and provide through various simple processes.
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e fornire tramite diversi processi semplici.
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Thank you very much.
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1008000
2000
Mille grazie.
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