Paul Rothemund: Casting spells with DNA

מתרגם: Yifat Adler מבקר: Ido Dekkers

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

ישנו רעיון עתיק ואוניברסאלי שלמילים יש כוח,

that spells exist,

שקסמים קיימים, ושאם רק היינו יכולים לבטא את המילים הנכונות,

and that if we could only pronounce the right words,

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

אז, ווווווש! תגיע מפולת שלגים

and wipe out the hobbits, right?

שתחסל את ההוביטים. נכון? זהו רעיון מאוד מושך

So this is a very attractive idea,

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

כי אנחנו מאוד עצלנים, כמו שוליית הקוסם,

or the world's greatest computer programmer.

או מתכנת המחשבים הגדול בעולם.

This idea has a lot of traction with us.

אם כך, אנחנו מאוד אוהבים את הרעיון

We love the idea that words, when pronounced,

שמילים, כאשר מבטאים אותן -

are little more than pure information,

למרות שהן לא הרבה יותר מנתונים טהורים,

but they evoke physical action in the real world

מעוררות פעולה פיזית בעולם האמיתי

that helps us do work.

שמסייעת לנו לבצע את עבודתנו.

ומכיוון שאנו מוקפים במחשבים הניתנים לתכנות

So, of course, with lots of programmable computers

and robots around,

וברובוטים, קל לדמיין תמונה זו.

this is an easy thing to picture.

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

כמה מכם יודעים על מה אני מדבר?

Raise your right hand.

הרימו את יד ימין.

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

כמה מכם לא יודעים על מה אני מדבר? הרימו את יד שמאל.

Raise your left hand.

נהדר. זה היה קל מדי.

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

You guys have very insecure computers, OK?

המחשבים שלכם מאוד לא בטוחים.

אני מדבר על סוג שונה של קסם.

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

This is a computer program made of zeros and ones.

זוהי תוכנת מחשב הבנויה מאפסים ואחדים.

ניתן לבטא אותה על גבי מחשב. היא עושה משהו כמו זה.

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

הדבר החשוב הוא שניתן לכתוב אותה בשפה עילית.

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

קוסם מחשבים יכול לכתוב את הדבר הזה,

A computer magician can write this thing.

ואפשר להדר אותו לזה - אפסים ואחדים

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

כך שמחשב יכול לבטא אותו.

And that's what makes computers powerful,

מחשבים הם רבי עוצמה

these high-level languages that can be compiled.

בזכות השפות העיליות הניתנות להידור.

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

אבל, אתם לא זקוקים למחשב

to actually have a spell.

כדי להטיל קסמים. למעשה, אתם יכולים לפעול

In fact, what you can do at the molecular level

ברמה המולקולרית אם אתם מקודדים נתונים -

is that if you encode information --

you encode a spell or program as molecules --

אתם מקודדים קסם או תוכנית כמולקולות -

then physics can actually directly interpret that information

ואז הפיזיקה יכולה לפענח באופן ישיר את הנתונים האלה

and run a program.

ולהריץ את התוכנית. זה מה שקורה בחלבונים.

It's what happens in proteins.

When this amino-acid sequence gets pronounced as atoms,

כאשר הרצף הזה של חומצות אמינו מתבטא כאטומים,

these little letters are sticky for each other.

האותיות הקטנות נדבקות זו לזו,

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

ונוצרת צורה תלת-מימדית

that actually cuts DNA.

שהופכת לנאנו-מכונה שחותכת DNA.

The interesting thing is that if you change the sequence,

אם משנים את הרצף,

you change the three-dimensional folding.

הקיפול התלת-מימדי משתנה.

You get, now, a DNA stapler, instead.

ועכשיו מקבלים מהדק DNA.

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

זהו סוג התוכניות המולקולריות שאנו רוצים לדעת לכתוב,

The problem is, we don't know

אבל, אנחנו לא מכירים את שפת המכונה

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

של חלבונים; אין לנו מהדר לחלבונים.

So I've joined a growing band of people

אז הצטרפתי לחבורה הולכת וגדלה של אנשים

that try to make molecular spells using DNA.

שמנסה להטיל קסמים מולקולריים באמצעות DNA, שהוא זול יותר,

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

it's something we understand really well --

קל יותר לטפל בו, ואנחנו מבינים אותו היטב.

למעשה, אנחנו מבינים אותו כל כך לעומק שאנחנו חושבים שאנחנו יכולים

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

programming languages for DNA and have molecular compilers.

לכתוב שפות תכנות עבור DNA וליצור מהדרים מולקולריים.

So then, we think we can do that.

אנחנו חושבים שאנחנו יכולים לעשות זאת, ואחת השאלות שלי הייתה:

One of my first questions doing this was:

איך אפשר ליצור

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

צורה או דפוס כלשהם מה-DNA? החלטתי להשתמש

I decided to use a type of DNA origami,

בסוג של אוריגמי של DNA בו לוקחים גדיל ארוך של DNA

where you take a long strand of DNA

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

ומקפלים אותו לצורה או לדפוס שרוצים בהם.

So here's a shape.

הנה צורה. למעשה, ביליתי שנה בבית,

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

בבגדי התחתונים, וקודדתי, כמו לינוס [טורבאלדס] בתמונה שראיתם קודם.

like Linus [Torvalds], in that picture before.

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

התוכנית הזאת לוקחת צורה, ופולטת 250 רצפים של DNA.

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

רצפי ה-DNA הקצרים האלה יקפלו את הגדיל הארוך

into this shape that we want to make.

לצורה המבוקשת. לאחר מכן, שולחים דוא"ל

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

עם הרצפים לחברה, והחברה מבטאת אותם

to a company,

and the company pronounces them on a DNA synthesizer,

בסינטיסייזר של DNA.

a machine about the size of a photocopier.

זוהי מכונה בערך בגודל של מכונת צילום.

And they take your e-mail,

הם לוקחים את הדוא"ל ומחליפים כל אות

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

באשכול של 30 אטומים, אשכול אחד עבור כל אות,

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

C, T, A ו-G ב-DNA. הם משרשרים אותם ברצף הנכון,

They string them up in the right sequence,

and then they send them back to you via FedEx.

ושולחים דרך פדקס.

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

מגיעים 250 רצפים במבחנות קטנות.

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

מערבבים אותם ביחד, מוסיפים קצת מי מלח,

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

ומוסיפים את הגדיל הארוך שסיפרתי לכם עליו,

that I've stolen from a virus.

אותו גנבתי מוירוס.

And then what happens is,

you heat this whole thing up to about boiling.

לאחר מכן, מחממים את כל העסק עד לרתיחה. מקררים אותו

You cool it down to room temperature,

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

לטמפרטורת החדר,

ואז הגדילים הקצרים עושים את הדבר הבא:

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

כל אחד מהם קושר את הגדיל הארוך במקום אחד,

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

והחצי השני שלו קושר את הגדיל הארוך

and brings those two parts of the long strand

במקום מרוחק, וכך שני חלקי הגדיל הארוך

close together so they stick together.

מתקרבים ונדבקים זה לזה.

So the net effect of all 250 of these strands

השילוב של 250 הגדילים האלה גורם

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

לקיפול של הגדיל הארוך לצורה בה רצינו;

It'll approximate that shape.

מתקבל קירוב של הצורה הזאת. אנחנו מבצעים זאת בפועל במבחנת הניסוי.

We do this for real, in the test tube.

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

בכל טיפת מים קטנה מקבלים 50 מיליארד מהחבר'ה האלה.

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

ניתן להסתכל עליהם במיקרוסקופ ולראות אותם על פני השטח.

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

מה שמגניב זה

שאם משנים את הרצף, ומשנים את הקסם - משנים את הרצף של המהדקים.

just change the sequence of the staples,

you can make a molecule that looks like this.

אפשר ליצור מולקולה שנראית כך,

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

והוא אוהב להסתובב עם החבר'ה שלו.

A lot of them are actually pretty good.

רובם די מוצלחים.

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

אם משנים שוב את הקסם, הרצף שוב משתנה,

you get really nice, 130-nanometer triangles.

ומקבלים משולשים חביבים ביותר בגודל 130 נאנו-מטר.

If you do it again,

you can get arbitrary patterns.

ניתן לקבל דפוסים שונים.

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

אפשר לצייר על מלבן דפוסים של צפון ודרום אמריקה, או את המילים "DNA".

or the words, "DNA."

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

זהו אוריגמי של DNA. זוהי דרך אחת. ישנן דרכים רבות

There are many ways of casting molecular spells using DNA.

להטיל קסמים מולקולריים באמצעות DNA.

What we really want to do in the end

המטרה האמיתית שלנו היא ללמוד איך לתכנת

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

הרכבה-עצמית כך שנוכל לבנות כל דבר.

We want to be able to build technological artifacts

אנחנו רוצים לדעת לבנות

that are maybe good for the world.

חפצים טכנולוגיים שיועילו לעולם.

We want to learn how to build biological artifacts,

אנחנו רוצים ללמוד לבנות חפצים ביולוגיים, כמו אנשים ולוויתנים ועצים.

like people and whales and trees.

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

ואם נוכל להגיע לרמת המורכבות הזאת,

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

אם היכולת שלנו לתכנת מולקולות תהיה כל כך טובה,

then that will truly be magic.

אז הקסם שלנו יהיה אמיתי. תודה רבה.

Thank you very much.

[מחיאות כפיים]

(Applause)