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

Traduttore: Alessandro Conti Revisore: Angela Dettori

Two hundred years of modern science.

Duecento anni di scienza moderna.

We have to admit

Dobbiamo ammettere

that our performance is not great.

che i nostri risultati non sono eccezionali.

The machines we build continue to suffer from mechanical failures.

Le macchine che costruiamo hanno ancora problemi meccanici.

Le case che edifichiamo non resistono a forti terremoti.

The houses we build do not survive severe earthquakes.

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

Ma non dovremmo criticare i nostri scienziati

per una semplice ragione:

they didn't have much time.

non hanno avuto abbastanza tempo.

Duecento anni non sono molti,

Two hundred years is not a lot of time,

while nature had three billion years

dato che la natura ha avuto tre miliardi di anni

to perfect some of the most amazing materials,

per perfezionare alcuni tra i materiali più incredibili

that we wish we had in our possession.

che vorremmo avere a disposizione.

Remember, these materials carry a quality assurance

Ricordate, questi materiali hanno un marchio di qualità

of three billion years.

di ben tre miliardi di anni.

Take, for example, sequoia trees.

Considerate le sequoie, per esempio:

They carry hundreds of tons for hundreds of years

sostengono centinaia di tonnellate per secoli

in cold weather, in warm climates,

in climi freddi oppure caldi,

UV light.

o sotto i raggi UV.

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

Se però ne osserviamo la struttura

con microscopi elettronici ad alta risoluzione

chiedendoci di cosa siano fatte,

and you ask yourself, what is it made of,

surprisingly, it's made of sugar.

sorprendentemente, sono fatte di zucchero.

Well, not exactly as we drink in our tea.

Beh, non proprio quello che mettiamo nel tè.

It's actually a nanofiber called nanocrystalline cellulose.

Si tratta di una nanofibra chiamata "cellulosa nanocristallina".

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

Questa cellulosa nanocristallina è così resistente,

in relazione al peso,

it's about 10 times stronger than steel.

Eppure, è fatta di zucchero.

Yet it's made of sugar.

So scientists all over the world believe that nanocellulose

Quindi gli scienziati in tutto il mondo credono che la nanocellulosa

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

diventerà uno dei materiali più importanti a livello industriale.

But here's the problem:

Ma ecco il problema:

say you want to buy a half a ton of nanocellulose

diciamo che volete comprare mezza tonnellata di nanocellulosa

to build a boat or an airplane.

per costruire una nave o un aereo.

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

Cercate su Google, su eBay, o persino su Alibaba.

You won't find it.

Non la troverete.

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

Sicuramente troverete migliaia di articoli scientifici,

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

articoli stupendi, in cui gli scienziati dicono che è un gran materiale,

there are lots of things we can do with it.

con cui possiamo fare moltissime cose.

But no commercial source.

Ma nessuna fonte commerciale.

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

Così, all'Università Ebraica, insieme ai nostri partner in Svezia,

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

decidemmo di focalizzarci sullo sviluppo di un processo su scala industriale

to produce this nanocellulose.

per produrre questa nanocellulosa.

E, chiaramente, non volevamo tagliare alberi.

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

So we were looking for another source

Così cercammo un'altra fonte di materia prima,

of raw material,

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

e ne trovammo una: i rifiuti dell'industria cartaria.

The reason: there is a lot of it.

La ragione: la grande disponibilità.

Solo l'Europa produce annualmente 11 milioni di tonnellate

Europe alone produces 11 million tons

of that material annually.

di quel materiale.

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

È l'equivalente di una montagna alta tre chilometri

poggiata su un campo di calcio.

sitting on a soccer field.

E produciamo questa montagna ogni anno.

And we produce this mountain every year.

So for everybody, it's an environmental problem,

Quindi rappresenta un problema ambientale per tutti,

mentre per noi è una miniera d'oro.

and for us, it's a gold mine.

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

Adesso stiamo producendo nanocellulosa su scala industriale, in Israele,

nanocellulose, and very soon, in Sweden.

e a breve produrremo anche in Svezia.

We can do a lot of things with the material.

Possiamo fare molte cose con quel materiale.

For example,

Per esempio,

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

abbiamo dimostrato che, aggiungendo una piccola percentuale di nanocellulosa

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

alle fibre di cotone, come quelle di cui è fatta la mia maglia,

it increases its strength dramatically.

la loro resistenza aumenta sensibilmente.

So this can be used for making amazing things,

Quindi può essere usata per realizzare cose grandiose,

like super-fabrics for industrial and medical applications.

come supertessuti per l'utilizzo in campo industriale o medico.

Ma non solo.

But this is not the only thing.

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

Per esempio, strutture autonome ed autoportanti,

like the shelters that you can see now,

come i ripari che potete vedere adesso,

actually are now showcasing in the Venice Biennale for Architecture.

sono attualmente esposti alla Biennale di architettura di Venezia.

Nature actually didn't stop its wonders

In realtà le meraviglie della natura non si limitano

in the plant kingdom.

al regno vegetale.

Pensate agli insetti.

Think about insects.

Cat fleas, for example,

Le pulci dei gatti, per esempio,

hanno l'abilità di saltare per un'altezza di circa cento volte la loro.

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

That's amazing.

È incredibile.

It's the equivalent of a person

È come se una persona

standing in the middle of Liberty Island in New York,

che si trova al centro della Liberty Island di New York

raggiungesse con un solo salto

and in a single jump,

going to the top of the Statue of Liberty.

la cima della Statua della Libertà.

I'm sure everybody would like to do that.

Sono sicuro che piacerebbe a tutti.

So the question is:

Perciò la domanda è:

How do cat fleas do it?

come ci riescono le pulci?

It turns out, they make this wonderful material,

Loro producono un materiale eccezionale,

which is called resilin.

chiamato "resilina".

In simple words, resilin, which is a protein,

In parole povere, la resilina, che è una proteina,

è la gomma più elastica presente sulla Terra.

is the most elastic rubber on Earth.

You can stretch it,

Si può stirare,

you can squish it,

strizzare,

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

e non rilascia praticamente energia nell'ambiente.

When you release it -- snap!

Quando viene rilasciata — tac!

It brings back all the energy.

Riporta indietro tutta l'energia.

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

Sono sicuro che tutti vorrebbero avere quel materiale.

Ma il problema è questo:

But here's the problem:

to catch cat fleas is difficult.

acchiappare le pulci è difficile.

(Laughter)

(Risate)

Why? Because they are jumpy.

Perché? Perché saltano.

(Laughter)

(Risate)

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

Ma, per adesso, è sufficiente catturarne una.

Now we can extract its DNA

Ora possiamo estrarne il DNA,

and read how cat fleas make the resilin,

leggere come le pulci producono la relisina

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

e clonarla in un organismo meno saltellante, come una pianta.

So that's exactly what we did.

Ed è proprio ciò che abbiamo fatto.

Now we have the ability to produce lots of resilin.

Adesso siamo in grado di produrre grandi quantità di resilina.

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

Il mio team all'università ha voluto fare una cosa davvero fantastica.

They decided to combine

Hanno deciso di combinare

il materiale più resistente proveniente dal regno vegetale

the strongest material produced by the plant kingdom

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

col materiale più elastico prodotto nel regno degli insetti:

nanocellulose with resilin.

la nanocellulosa con resilina.

And the result is amazing.

E il risultato è sbalorditivo.

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

Questo materiale, infatti, è resistente, elastico e trasparente.

Quindi si possono fare molte cose con questo materiale.

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

Per esempio,

For example, next-generation sport shoes,

scarpe sportive di nuova generazione,

so we can jump higher, run faster.

con cui saltare più un alto o correre più velocemente.

And even touch screens for computers and smartphones,

O addirittura schermi tattili per computer e smartphone

that won't break.

che non si rompono.

Well, the problem is, we continue to implant

Beh, il problema è che continuiamo a impiantare

synthetic implants in our body,

impianti sintentici nel nostro corpo,

which we glue and screw into our body.

che attacchiamo e fissiamo al nostro corpo.

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

E vi dirò che questa non è proprio una buona idea.

Why? Because they fail.

Perché? Perché si guastano.

Il materiale sintentico si rompe

This synthetic material fails,

just like this plastic fork,

proprio come questa forchetta di plastica,

that is not strong enough for its performance.

che non è abbastanza solida per il suo compito.

But sometimes they are too strong,

Ma a volte sono troppo resistenti

e quindi le loro proprietà meccaniche non sono adatte

and therefore their mechanical properties do not really fit

their surrounding tissues.

ai tessuti che li circondano.

But in fact, the reason is much more fundamental.

Ma la ragione è di gran lunga più semplice.

The reason is that in nature,

La ragione è che, in natura,

there is no one there

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

non c'è nessuno che prenda la mia testa e me la fissi sul collo,

or takes my skin and glues it onto my body.

o prenda la mia pelle e me la attacchi al corpo.

In nature, everything is self-assembled.

In natura, ogni cosa si autoassembla.

So every living cell,

Quindi ogni cellula vivente,

whether coming from a plant, insect or human being,

sia che provenga da una pianta, da un insetto o da un essere umano,

ha un DNA che codifica i mattoncini nanobiologici.

has a DNA that encodes for nanobio building blocks.

Many times they are proteins.

Spesso si tratta di proteine.

Other times, they are enzymes that make other materials,

In altri casi, sono enzimi che creano altri materiali,

like polysaccharides, fatty acids.

come polisaccaridi o acidi grassi.

And the common feature about all these materials

E la caratteristica comune di tutti questi materiali

is that they need no one.

è che non hanno bisogno di nulla.

They recognize each other and self-assemble

Si riconoscono a vicenda e si autoassemblano

into structures -- scaffolds on which cells are proliferating

in strutture — impalcature su cui le cellule proliferano

to give tissues.

e costruiscono tessuti

che si sviluppano in organi, e insieme creano la vita.

They develop into organs, and together bring life.

Così, all'Università Ebraica, circa 10 anni fa, ci focalizzammo

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

su quello che probabilmente

on probably the most important biomaterial for humans,

è il biomateriale più importante per l'uomo,

which is collagen.

cioè il collagene.

Perché il collagene?

Why collagen?

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

Perché il collagene costituisce circa il 25% del nostro peso secco.

Non abbiamo altro che collagene, oltre all'acqua, nel nostro corpo.

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

So I always like to say,

Mi piace dire sempre

anyone who is in the replacement parts of human beings

che a chiunque lavori nella sostituzione di parti del corpo umano

would like to have collagen.

piacerebbe avere del collagene.

Admittedly, before we started our project,

In effetti, prima che iniziassimo il progetto,

there were already more than 1,000 medical implants

c'erano già oltre 1.000 impianti medici

made of collagen.

fatti di collagene.

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

Cose semplici, come filler per la pelle per ridurre le rughe,

augment lips,

ingrossare le labbra,

e altri impianti, più sofisticati, come le valvole cardiache.

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

So where is the problem?

Allora, dov'è il problema?

Il problema è la provenienza.

Well, the problem is the source.

The source of all that collagen

Tutto quel collagene

is actually coming from dead bodies:

proviene da cadaveri:

dead pigs, dead cows

maiali, mucche,

and even human cadavers.

e persino cadaveri umani.

So safety is a big issue.

Quindi la sicurezza è un bel problema.

But it's not the only one.

Ma non il solo.

Also, the quality.

Anche la qualità lo è.

Now here, I have a personal interest.

In questo caso ho un interesse personale.

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

Questo è mio padre, Zvi, nella nostra azienda vinicola in Israele.

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

Sette anni fa fu impiantata nel suo corpo una valvola cardiaca,

seven years ago, was implanted in his body.

molto simile a quella che vi ho mostrato prima.

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

Ora, la letteratura scientifica dice che queste valvole iniziano a difettare

dopo 10 anni dall'operazione.

10 years after the operation.

No wonder:

Per forza!

they are made from old, used tissues,

Sono costituite da tessuti vecchi e usati,

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

proprio come questo muro di mattoni che sta venendo giù.

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

Ovviamente, posso prendere quei mattoni e costruire un nuovo muro,

But it's not going to be the same.

ma non sarà lo stesso.

So the US Food and Drug Administration

L'Agenzia Statunitense per gli Alimenti e i Medicinali

già nel 2007 pubblicò un avviso,

made a notice already in 2007,

asking the companies to start to look for better alternatives.

chiedendo alle aziende di iniziare a cercare alternative migliori.

So that's exactly what we did.

Ed è proprio quello che facemmo.

We decided to clone all the five human genes responsible

Decidemmo di clonare tutti e cinque i geni umani responsabili

for making type I collagen in humans

della produzione del collagene di tipo I nell'uomo

into a transgenic tobacco plant.

in una pianta di tabacco transgenica.

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

Ora, la pianta ha la capacità di generare collagene umano del tutto nuovo,

untouched.

incontaminato.

This is amazing.

È fantastico.

Actually, it's happening now.

E sta accadendo adesso.

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

Oggi, in Israele, lo produciamo in 25.000 metri quadri di serre

in tutto il paese.

all over the country.

The farmers receive small plantlets of tobacco.

Gli agricoltori ricevono piccole piantine di tabacco.

It looks exactly like regular tobacco,

Ha lo stesso aspetto del tabacco normale,

except that they have five human genes.

però ha cinque geni umani,

They're responsible for making type I collagen.

i quali sono responsabili della produzione del collagene di tipo I.

We grow them for about 50 to 70 days,

Lo coltiviamo per circa 50-70 giorni,

we harvest the leaves,

poi raccogliamo le foglie,

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

che sono poi trasportate alla fabbrica da camion dotati di celle frigo.

There, the process of extracting the collagen starts.

Lì, inizia il processo di estrazione del collagene.

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

Se avete mai fatto un pesto — è più o meno la stessa cosa.

(Risate)

(Laughter)

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

Si schiacciano le foglie e si ottiene il succo che contiene il collagene.

We concentrate the protein,

Concentriamo la proteina,

transfer the protein to clean rooms for the final purification,

la trasferiamo in ambienti puliti per la depurazione finale

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

e il risultato finale è un collagene identico a quello del nostro corpo —

untouched, brand new

incontaminato, del tutto nuovo,

and from which we make different medical implants:

e con il quale realizziamo diversi impianti medici:

bone void fillers, for example,

riempitivi di cavità ossee, ad esempio,

per gravi fratture osse o fusioni spinali.

for severe bone fractures, spinal fusion.

Inoltre, più recentemente

And more recently, even,

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

siamo riusciti a lanciare sul mercato europeo

a flowable gel that is used for diabetic foot ulcers,

un gel fluido usato per le ulcere da piede diabetico

that is now approved for use in the clinic.

che è stato ammesso all'uso clinico.

This is not science fiction.

Questa non è fantascienza.

This is happening now.

Sta accadendo proprio ora.

We are using plants to make medical implants

Stiamo usando piante per realizzare impianti medici

for replacement parts for human beings.

per sostituire parti degli esseri umani.

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

Recentemente, siamo riusciti a creare fibre di collagene

che sono sei volte più resistenti del tendine di Achille.

which are six times stronger than the Achilles tendon.

That's amazing.

È incredibile.

Insieme ai nostri partner in Irlanda

Together with our partners from Ireland,

abbiamo pensato anche al dopo:

we thought about the next thing:

aggiungere la resilina a quelle fibre.

adding resilin to those fibers.

By doing that,

Così facendo,

we've been able to make a superfiber

siamo riusciti a creare una superfibra

which is about 380 percent tougher,

che è circa il 380% più dura

and 300 percent more elastic.

e il 300% più elastica.

Così, curiosamente, in futuro,

So oddly enough, in the future,

when a patient is transplanted with artificial tendons or ligaments

quando a un paziente verranno trapiantati tendini o legamenti artificiali

made from these fibers,

fatti con queste fibre,

we'll have better performance after the surgery

dopo l'operazione le sue prestazioni saranno migliori

than we had before the injury.

di quelle anteriori all'incidente.

So what's for the future?

Cosa ci aspetta nel futuro?

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

In futuro, crediamo che saremo in grado di creare

many nanobio building blocks that nature provided for us --

molti mattoncini nanobiologici che la natura ci ha messo a disposizione:

collagene, nanocellulosa, resilina, e molti altri.

collagen, nanocellulose, resilin and many more.

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

E questo ci permetterà di creare macchine migliori con prestazioni migliori,

come nel caso del cuore.

even the heart.

Now, this heart is not going to be the same

Ora, questo cuore non sarà come quello

che possiamo avere da un donatore.

as we can get from a donor.

It will be better.

Sarà migliore.

It actually will perform better

Funzionerà davvero meglio

and will last longer.

e durerà di più.

My friend Zion Suliman once told me

Una volta, il mio amico Zion Suliman mi disse

a smart sentence.

una frase brillante.

He said, "If you want a new idea,

Disse: «Se vuoi una nuova idea,

you should open an old book."

devi aprire un libro vecchio».

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

E vi dirò che il libro è già stato scritto.

It was written over three billion years

È stato scritto in oltre tre miliardi di anni di evoluzione.

of evolution.

And the text is the DNA of life.

E il testo è il DNA della vita.

All we have to do

Tutto ciò che dobbiamo fare

is read this text,

è leggere questo testo,

cogliere il dono della natura per noi

embrace nature's gift to us

and start our progress from here.

e iniziare il nostro progresso da qui.

Thank you.

Grazie.

(Applause)

(Applausi)