Paul Rothemund: Casting spells with DNA

Traduttore: Mattia Belluco Revisore: Elena Montrasio

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

Esite un'antica credenza universale per cui le parole hanno potere,

that spells exist,

e gli incantesimi esistono, e se solo pronunciassimo le parole giuste,

and that if we could only pronounce the right words,

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

allora, whooosh! Arriverebbe una valanga

and wipe out the hobbits, right?

a spazzare via gli hobbit, giusto? E' un'idea molto seducente

So this is a very attractive idea,

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

perché noi siamo molto pigri, come l'apprendista stregone,

or the world's greatest computer programmer.

o il miglior programmatore di computer del mondo.

This idea has a lot of traction with us.

E questa idea esercita su di noi una forte attrazione.

We love the idea that words, when pronounced,

Amiamo l'idea che le parole, una volta pronunciate --

are little more than pure information,

siano un po' più di mera informazione,

but they evoke physical action in the real world

ma evochino un'azione concreta

that helps us do work.

nel mondo reale e ci aiutino nel lavoro.

Ovviamente, con la quantità di computer e di robot

So, of course, with lots of programmable computers

and robots around,

programmabili, questa è una cosa facile da immaginare.

this is an easy thing to picture.

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

Quanti di voi sanno di cosa sto parlando?

Raise your right hand.

Alzate la mano destra. OK. Quanti di voi

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

non sanno di cosa sto parlando? Alzate la sinistra. OK.

Raise your left hand.

Bene. Favoloso. Fin troppo facile.

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

You guys have very insecure computers, OK?

Voi avete dei computer molto insicuri!

Ora, questo è un tipo di magia differente.

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

This is a computer program made of zeros and ones.

E' un programma per computer fatto di zero e uno.

Può essere "pronunciato" su un computer. Così.

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

E possiamo scriverlo in un linguaggio di programmazione ad alto livello.

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

Un mago del computer può scrivere questa cosa.

A computer magician can write this thing.

Può essere compilata in una sequenza di zero e uno --

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

e 'pronunciata' da un computer.

And that's what makes computers powerful,

Questo rende i computer così potenti,

these high-level languages that can be compiled.

questi linguaggi di alto livello che si possono compilare.

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

Io voglio dirvi che non c'è bisogno di un computer

to actually have a spell.

per fare un incantesimo. Quello che si può fare

In fact, what you can do at the molecular level

a livello molecolare è che, codificando delle informazioni-

is that if you encode information --

you encode a spell or program as molecules --

si codifica una magia, un programma, in molecole -

then physics can actually directly interpret that information

poi la fisica interpreta direttamente tali informazioni

and run a program.

ed eseguire un programma. Ed è quello che succede nelle proteine.

It's what happens in proteins.

When this amino-acid sequence gets pronounced as atoms,

Quando la sequenza di aminoacidi viene 'pronunciata' in atomi,

these little letters are sticky for each other.

queste lettere si attaccano l'una all'altra.

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

Il tutto collassa in una forma tridimensionale che la trasforma

that actually cuts DNA.

in una nanomacchina che taglia il DNA.

The interesting thing is that if you change the sequence,

E la cosa interessante è che cambiando la sequenza,

you change the three-dimensional folding.

si modifica anche il ripiegamento tridimensionale.

You get, now, a DNA stapler, instead.

Ottenete una graffettatrice di DNA. Questi sono

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

i programmi molecolari che vogliamo poter scrivere,

The problem is, we don't know

ma non conosciamo il linguaggio della macchina delle

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

proteine; non abbiamo un compilatore per proteine.

So I've joined a growing band of people

Perciò mi sono unito a un gruppo che prova a fare

that try to make molecular spells using DNA.

magie molecolari con il DNA. Usiamo il DNA perché costa meno.

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

it's something we understand really well --

E' più facile da maneggiare. E lo capiamo molto bene.

Lo capiamo così bene che pensiamo di poter scrivere

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

programming languages for DNA and have molecular compilers.

linguaggi di programmazione per il DNA e avere compilatori molecolari.

So then, we think we can do that.

Pensiamo di poterci riuscire. E la mia prima domanda nel fare questo

One of my first questions doing this was:

una delle domande - fu : Come si può creare

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

una forma arbitraria o un modello dal DNA? E ho deciso di usare

I decided to use a type of DNA origami,

un tipo di origami di DNA, dove si prende un lungo spezzone di DNA

where you take a long strand of DNA

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

e lo si ripiega in qualsiasi forma o nel pattern desiderato.

So here's a shape.

Ecco una forma. Ho passato circa un anno in casa,

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

in mutande, a scviere codici, come Linus [Torvalds] nella foto di prima.

like Linus [Torvalds], in that picture before.

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

E il programma prende una forma, sputa fuori 250 sequenze di DNA.

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

Queste brevi sequenze di DNA ripiegheranno gli spezzoni

into this shape that we want to make.

nella forma che vogliamo. Quindi, scrivete un'email

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

con queste sequenze a un'azienda,

to a company,

and the company pronounces them on a DNA synthesizer,

e l'azienda le pronuncia su un sintetizzatore di DNA.

a machine about the size of a photocopier.

E' una macchina grande come una fotocopiatrice.

And they take your e-mail,

Prendono l' email e sostituiscono ogni lettera del vostro messaggio,

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

con degli insiemi di 30 atomi, uno per ogni lettera,

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

A,T,C e G nel DNA. Li ordinano nella sequenza corretta,

They string them up in the right sequence,

and then they send them back to you via FedEx.

e ve li rispediscono via FedEx.

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

Poi riceverete per posta 250 di questi in piccole provette.

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

Li mischio, aggiungo un po' di acqua salata,

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

e poi aggiungo lo spezzone di cui vi parlavo,

that I've stolen from a virus.

che ho rubato da un virus. E poi

And then what happens is,

you heat this whole thing up to about boiling.

portate il tutto a ebollizione. Lasciate raffreddare

You cool it down to room temperature,

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

fino a temperatura ambiente, e mentre lo fate

questi piccoli spezzoni fanno quanto segue:

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

ognuno si lega allo spezzone lungo in un punto,

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

e poi c'e` una seconda metà che si lega allo spezzone

and brings those two parts of the long strand

in un punto lontano e avvicina i due punti dello spezzone

close together so they stick together.

in modo che questi si uniscano.

So the net effect of all 250 of these strands

L'effetto macroscopico dei 250 spezzoni è di ripiegare

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

lo spezzone nella forma ricercata;

It'll approximate that shape.

simile a questa forma. Lo facciamo sul serio nella provetta.

We do this for real, in the test tube.

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

In ogni goccia d'acqua avete 50 miliardi di questi.

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

Se guardate al microscopio li vedete su una superficie.

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

E il bello è che se cambiate la sequenza

e cambiate la magia, cambiate solo la sequenza delle graffette.

just change the sequence of the staples,

you can make a molecule that looks like this.

Potete creare una molecola come questa, e sapete,

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

a lui piace stare con gli amici.

A lot of them are actually pretty good.

Molti di loro sono venuti davvero bene.

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

Se cambiate ancora la magia, cambiate di nuovo la sequenza.

you get really nice, 130-nanometer triangles.

Ottenete dei bei triangoli di 130 nanometri. Se lo fate di nuovo

If you do it again,

you can get arbitrary patterns.

ottenete dei pattern arbitrari. Su un rettangolo

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

potete dipingere pattern di Nord e Sud America, o la parola "DNA"

or the words, "DNA."

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

E' origami con il DNA, ed è uno dei molti modi

There are many ways of casting molecular spells using DNA.

di fare magie molecolari utilizzando il DNA.

What we really want to do in the end

Alla fine vogliamo capire come programmare

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

l'auto assemblaggio per poter costruire qualsiasi cosa.

We want to be able to build technological artifacts

Vogliamo poter costruire artefatti tecnologici

that are maybe good for the world.

che possano essere utili al mondo. Vogliamo imparare

We want to learn how to build biological artifacts,

a costruire artefatti biologici, come persone, balene e alberi.

like people and whales and trees.

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

E se riuscissimo a raggiungere un tale livello di complessità,

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

se la nostra abilità di programmare molecole diventasse così grande,

then that will truly be magic.

allora quello sarebbe veramente magico. Grazie mille.

Thank you very much.

(Applausi)

(Applause)