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

מתרגם: Yuri Dulkin מבקר: Eran Givoni

Two hundred years of modern science.

מאתיים שנים של מדע מודרני.

We have to admit

חייבים להודות שהביצועים שלנו לא מי-יודע-מה.

that our performance is not great.

The machines we build continue to suffer from mechanical failures.

המכונות שאנחנו בונים ממשיכות לסבול מכשלים מכאניים.

The houses we build do not survive severe earthquakes.

הבתים שאנחנו בונים לא שורדים רעידות אדמה חזקות.

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

אבל איננו צריכים להיות ביקורתיים מדי כלפי המדענים שלנו, מסיבה פשוטה:

they didn't have much time.

לא היה להם הרבה זמן.

Two hundred years is not a lot of time,

מאתיים שנים אינן הרבה זמן:

while nature had three billion years

לרשותו של הטבע עמדו שלושה מיליארד שנים

to perfect some of the most amazing materials,

בכדי לשכלל כמה מהחומרים המדהימים ביותר

that we wish we had in our possession.

שהיינו רוצים שיהיו בידינו.

Remember, these materials carry a quality assurance

זכרו, לחומרים אלו נלווית הבטחת איכות

of three billion years.

של שלושה מיליארד שנים.

Take, for example, sequoia trees.

קחו, לדוגמא, עצי סקוויה.

They carry hundreds of tons for hundreds of years

הם נושאים מאות טונות לאורך מאות שנים

in cold weather, in warm climates,

במזג אוויר קר, באקלים חם,

UV light.

באור אולטרה סגול.

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

ועדיין, אם תסתכלו על המבנה שלהם במיקרוסקופ אלקטרונים ברזולוציה גבוהה,

and you ask yourself, what is it made of,

ותשאלו את עצמכם ממה הם עשויים,

surprisingly, it's made of sugar.

תופתעו לגלות שהם עשויים מסוכר.

Well, not exactly as we drink in our tea.

טוב, לא בדיוק כזה שאנחנו שמים בתה.

It's actually a nanofiber called nanocrystalline cellulose.

זה למעשה ננוסיב הקרוי צלולוז מיקרופיברילי.

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

והצלולוז המיקרופיברילי הזה כל כך חזק, בהשוואה למשקלו,

it's about 10 times stronger than steel.

שהוא חזק בערך פי 10 מפלדה.

Yet it's made of sugar.

עם זאת הוא עשוי מסוכר.

So scientists all over the world believe that nanocellulose

אז מדענים מכל העולם מאמינים שננוצלולוזה

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

תהפוך להיות אחד החומרים החשובים ביותר לתעשיה כולה.

But here's the problem:

אבל הנה הבעיה:

say you want to buy a half a ton of nanocellulose

נניח שאתם רוצים לקנות חצי טונה של ננוצלולוזה

to build a boat or an airplane.

בשביל לבנות סירה או מטוס.

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

אתם יכולים לחפש בגוגל, באי-ביי, ואפילו בעלי-באבא.

(צחוק)

You won't find it.

אתם לא תמצאו זאת.

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

תמצאו כמובן אלפי מאמרים מדעיים --

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

מאמרים מצוינים של מדענים שיספרו לכם איזה חומר מעולה זה,

there are lots of things we can do with it.

ושיש הרבה דברים שאפשר לעשות איתו.

But no commercial source.

אבל לא תמצאו שום מקור מסחרי.

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

אז אנחנו באוניברסיטה העברית, יחד עם השותפים שלנו בשוודיה,

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

החלטנו להתמקד בפיתוח של תהליך בקנה מידה תעשייתי

to produce this nanocellulose.

לייצור הננוצלולוזה הזו.

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

וכמובן שלא רצינו לחטוב עצים.

So we were looking for another source

אז חיפשנו מקור נוסף של חומר גלם,

of raw material,

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

ומצאנו כזה:

הבוצה של תעשיית הנייר.

The reason: there is a lot of it.

הסיבה: יש הרבה ממנה.

Europe alone produces 11 million tons

אירופה לבדה מייצרת 11 מיליון טונות

of that material annually.

של החומר הזה מידי שנה.

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

זה מקביל להר בגובה שלושה קילומטרים,

sitting on a soccer field.

בשטח של מגרש כדורגל.

And we produce this mountain every year.

ואנחנו מייצרים את ההר הזה מדי שנה.

So for everybody, it's an environmental problem,

אז לכולם זו בעיה סביבתית,

and for us, it's a gold mine.

אך בשבילנו זהו מכרה זהב.

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

אז כיום, אנחנו למעשה מייצרים, בקנה מידה תעשייתי בישראל,

nanocellulose, and very soon, in Sweden.

ננוצלולוזה, ובקרוב, בשוודיה.

We can do a lot of things with the material.

אנחנו יכולים לעשות דברים רבים עם החומר.

For example,

לדוגמא,

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

הראינו שהוספה של אחוז קטן של ננוצלולוזה

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

לסיבי כותנה, זהים לאלו שמהם מיוצרת החולצה שלי,

it increases its strength dramatically.

מגדילה את הכוח שלהם באופן דרמטי.

So this can be used for making amazing things,

אז ניתן לנצל זאת ליצירת דברים נפלאים,

like super-fabrics for industrial and medical applications.

כגון בדי-על ליישומים תעשייתיים ורפואיים.

But this is not the only thing.

אבל זה לא הדבר היחיד.

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

לדוגמא, מבנים בעלי תמיכה עצמית

like the shelters that you can see now,

כמו המחסות שאותם אתם רואים עכשיו,

actually are now showcasing in the Venice Biennale for Architecture.

מוצגים למעשה כיום בתערוכת ארכיטקטורה דו-שנתית בוינה.

Nature actually didn't stop its wonders

הטבע לא הפסיק לייצר פלאים

in the plant kingdom.

בממלכת הצומח.

Think about insects.

חשבו על חרקים.

Cat fleas, for example,

פרעושי החתול, לדוגמא,

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

ניחנים ביכולת לקפוץ כמאה פעמים מעל לגובה שלהם

That's amazing.

זה מדהים.

It's the equivalent of a person

זה מקביל לאדם,

standing in the middle of Liberty Island in New York,

שעומד באמצע אי החירות בניו-יורק

and in a single jump,

ובקפיצה אחת,

going to the top of the Statue of Liberty.

מגיע לראש פסל החירות.

I'm sure everybody would like to do that.

אני בטוח שכולם היו רוצים לעשות את זה.

So the question is:

אז השאלה היא:

How do cat fleas do it?

איך פרעושי החתול עושים זאת?

It turns out, they make this wonderful material,

מסתבר שהם מפיקים חומר מופלא

which is called resilin.

בשם רזילין.

In simple words, resilin, which is a protein,

במלים פשוטות, הרזילין, שהוא חלבון,

is the most elastic rubber on Earth.

הוא הגומי האלסטי ביותר עלי אדמות.

You can stretch it,

אתם יכולים למתוח אותו,

you can squish it,

למחוץ אותו,

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

והוא לא מאבד כמעט אנרגיה לסביבה.

When you release it -- snap!

וכשאתם משחררים אותו -- סנאפ!

It brings back all the energy.

הוא מחזיר את כל האנרגיה.

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

אני בטוח שכולם היו רוצים את החומר הזה.

But here's the problem:

אבל הנה הבעיה:

to catch cat fleas is difficult.

קשה לתפוס פרעושי חתול.

(Laughter)

(צחוק)

Why? Because they are jumpy.

למה? כי הם קופצניים.

(Laughter)

(צחוק)

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

אבל למעשה מספיק לתפוס אחד.

Now we can extract its DNA

עכשיו אנחנו יכולים למצות את הדנ"א שלו

and read how cat fleas make the resilin,

לקרוא איך פרעושי החתול מפיקים רזילין,

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

ולשכפל אותו ליצור פחות קופצני, כמו צמח.

So that's exactly what we did.

וזה בדיוק מה שעשינו.

Now we have the ability to produce lots of resilin.

עכשיו יש לנו את היכולת לייצר הרבה רזילין.

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

הצוות שלי באוניברסיטה החליט לעשות משהו ממש מגניב.

They decided to combine

הם החליטו לשלב

the strongest material produced by the plant kingdom

את החומר החזק ביותר שמיוצר בממלכת הצומח

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

עם החומר האלסטי ביותר שמיוצר בממלכת החרקים --

nanocellulose with resilin.

ננוצלולוזה עם רזילין.

And the result is amazing.

והתוצאה מדהימה.

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

זהו חומר חזק, אלסטי ושקוף.

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

יש הרבה דברים שאפשר לעשות עם החומר הזה.

לדוגמא, נעלי ספורט מהדור הבא,

For example, next-generation sport shoes,

so we can jump higher, run faster.

כדי שנוכל לקפוץ גבוה יותר, לרוץ מהר יותר.

And even touch screens for computers and smartphones,

ואפילו מסכי מגע בלתי שבירים למחשבים ולטלפונים חכמים.

that won't break.

Well, the problem is, we continue to implant

טוב, הבעיה היא שאנחנו ממשיכים להשתיל

synthetic implants in our body,

שתלים סינטטיים בגוף שלנו,

which we glue and screw into our body.

אותם אנחנו מדביקים ומבריגים לגוף שלנו.

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

ואני טוען שזה איננו רעיון טוב.

Why? Because they fail.

למה? כי הם לא מוצלחים.

This synthetic material fails,

החומר הסינטטי הזה מתקלקל

just like this plastic fork,

בדיוק כמו המזלג הזה מפלסטיק,

that is not strong enough for its performance.

שאינו חזק מספיק לתפקיד שלו.

But sometimes they are too strong,

אבל לפעמים הם חזקים מדי

and therefore their mechanical properties do not really fit

ולכן התכונות המכאניות שלהם לא באמת מתאימות

their surrounding tissues.

לרקמות הסובבות אותן.

But in fact, the reason is much more fundamental.

אבל הסיבה היא הרבה יותר בסיסית.

The reason is that in nature,

הסיבה היא שבטבע,

there is no one there

אין מישהו

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

שלוקח את הראש שלי ומבריג אותו לצוואר שלי,

or takes my skin and glues it onto my body.

או לוקח את העור שלי ומדביק אותו לגוף שלי.

In nature, everything is self-assembled.

בטבע, הכל הוא בהרכבה עצמית.

So every living cell,

כך שכל תא חי,

whether coming from a plant, insect or human being,

בין אם הוא מגיע מצמח, מחרק או מאדם,

has a DNA that encodes for nanobio building blocks.

מכיל דנ"א שמתכנת אבני בנין ננו-ביולוגיות.

Many times they are proteins.

לרוב אלו חלבונים.

Other times, they are enzymes that make other materials,

במקרים אחרים, אלו אנזימים שמייצרים חומרים אחרים,

like polysaccharides, fatty acids.

כמו רב-סוכרים, חומצות שומן.

And the common feature about all these materials

והמאפיין המשותף לכל החומרים האלה

is that they need no one.

הוא שהם לא צריכים אף אחד.

They recognize each other and self-assemble

הם מזהים זה את זה ומרכיבים את עצמם

into structures -- scaffolds on which cells are proliferating

למבנים -- פיגומים שעליהם התאים מתרבים

to give tissues.

בכדי ליצור רקמות.

They develop into organs, and together bring life.

הם מתפתחים לאיברים, וביחד יוצרים חיים.

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

אז אנחנו באוניברסיטה העברית, לפני כעשר שנים, החלטנו להתמקד

on probably the most important biomaterial for humans,

במה שהוא כנראה החומר הביולוגי החשוב ביותר עבור בני אדם,

which is collagen.

הקולגן.

Why collagen?

למה קולגן?

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

כי הקולגן מהווה בערך 25% מהמשקל היבש שלנו.

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

אין בגופנו משהו יותר נפוץ מקולגן, מלבד מים.

So I always like to say,

אני תמיד נוהג לומר

anyone who is in the replacement parts of human beings

שכל מי שעוסק בחלפים עבור איברים אנושיים

would like to have collagen.

ישמח לאספקה של קולגן.

Admittedly, before we started our project,

יש להודות שלפני שהתחלנו את הפרויקט,

there were already more than 1,000 medical implants

היו כבר למעלה מ-1,000 שתלים רפואיים

made of collagen.

שעשויים מקולגן.

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

אתם יודעים, דברים פשוטים כמו מילויי עור להסרת קמטים,

augment lips,

מילוי שפתיים,

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

ושתלים רפואיים אחרים, יותר מתוחכמים, כגון שסתומים ללב.

So where is the problem?

אז איפה הבעיה?

Well, the problem is the source.

הבעיה היא המקור.

The source of all that collagen

המקור לכל הקולגן הזה

is actually coming from dead bodies:

הוא למעשה גופות:

dead pigs, dead cows

חזירים מתים, פרות מתות

and even human cadavers.

ואפילו גופות אנושיות.

So safety is a big issue.

ולכן בטיחות היא עניין רציני.

But it's not the only one.

אבל זו לא הבעיה היחידה.

Also, the quality.

יש גם בעיית איכות.

Now here, I have a personal interest.

ופה יש לי ענין אישי.

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

זהו אבא שלי, צבי, בכרם שלנו בישראל.

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

שסתום בלב, מאוד דומה לזה שהצגתי לכם לפני כן,

seven years ago, was implanted in his body.

הושתל בגופו לפני שבע שנים.

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

הספרות המדעית אומרת שהשסתומים האלו מתחילים להתקלקל

10 years after the operation.

כעשר שנים לאחר הניתוח.

No wonder:

וזה לא מפליא:

they are made from old, used tissues,

הם עשויים מרקמות ישנות ומשומשות,

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

בדיוק כמו החומה הזאת, שעשויה מלבנים מתפרקות.

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

נכון, אני יכול לקחת את הלבנים האלו ולבנות חומה חדשה.

But it's not going to be the same.

אבל היא לא תהיה זהה למקור.

So the US Food and Drug Administration

אז מינהל המזון והתרופות האמריקאי

made a notice already in 2007,

הודיע כבר ב-2007,

asking the companies to start to look for better alternatives.

שהוא מבקש מחברות לחפש אלטרנטיבות טובות יותר.

So that's exactly what we did.

וזה בדיוק מה שעשינו.

We decided to clone all the five human genes responsible

החלטנו לשכפל את כל חמשת הגנים האנושיים

האחראיים על ייצור קולגן מסוג איי בבני אדם

for making type I collagen in humans

into a transgenic tobacco plant.

בצמח טבק מהונדס גנטית.

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

אז עכשיו, לצמח יש יכולת לייצר קולגן אנושי

חדש לחלוטין, לא משומש.

untouched.

This is amazing.

זה מדהים.

Actually, it's happening now.

למעשה זה קורה עכשיו.

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

היום בישראל אנחנו מגדלים אותם בחממות בשטח של 25,000 מ"ר

all over the country.

בכל רחבי הארץ.

The farmers receive small plantlets of tobacco.

המגדלים מקבלים שתילים קטנים של טבק.

It looks exactly like regular tobacco,

הם נראים בדיוק כמו טבק רגיל,

except that they have five human genes.

מלבד זה שיש להם חמישה גנים אנושיים.

They're responsible for making type I collagen.

הם אחראים לייצור של קולגן מסוג איי.

We grow them for about 50 to 70 days,

אנחנו מגדלים אותם במשך 50-70 יום,

we harvest the leaves,

קוטפים את העלים,

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

ואז העלים מועברים במשאיות קירור למפעל.

There, the process of extracting the collagen starts.

שם מתחיל תהליך הפקת הקולגן.

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

אם אי פעם הכנתם רוטב פסטו -- בעקרון, זה אותו הדבר.

(Laughter)

(צחוק)

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

מועכים את העלים ומקבלים את המיץ שמכיל את הקולגן,

We concentrate the protein,

ממצים את החלבון

transfer the protein to clean rooms for the final purification,

ומעבירים את החלבון לחדרים נקיים, לתהליכים אחרונים של טיהור,

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

והתוצאה הסופית היא קולגן זהה לזה שיש בגוף שלנו --

untouched, brand new

לא משומש, חדש לחלוטין,

and from which we make different medical implants:

שממנו אנחנו מפיקים שתלים רפואיים:

bone void fillers, for example,

מילוי לחללים בעצמות, לדוגמא,

for severe bone fractures, spinal fusion.

לשברים חמורים, איחוי עמוד שדרה.

And more recently, even,

ואפילו, לא מזמן,

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

הצלחנו להוציא לשוק, פה באירופה,

a flowable gel that is used for diabetic foot ulcers,

ג'ל זורם שיכול לשמש לטיפול בכיבים סוכרתיים בכף הרגל,

that is now approved for use in the clinic.

שמאושר כיום לשימוש במרפאה.

This is not science fiction.

זה לא מדע בדיוני.

This is happening now.

זה קורה עכשיו.

We are using plants to make medical implants

אנחנו משתמשים בצמחים בשביל לייצר שתלים רפואיים

for replacement parts for human beings.

עבור חלקי חילוף לבני אדם.

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

למעשה, לאחרונה, הצלחנו לייצר סיבי קולגן

which are six times stronger than the Achilles tendon.

חזקים פי שש מגיד אכילס.

That's amazing.

וזה מדהים.

Together with our partners from Ireland,

ביחד עם השותפים שלנו מאירלנד,

we thought about the next thing:

חשבנו על הדבר הבא:

adding resilin to those fibers.

להוסיף רזילין לסיבים האלו.

By doing that,

על ידי כך,

we've been able to make a superfiber

הצלחנו לייצר סיב-על

which is about 380 percent tougher,

חזק בערך ב-380%,

and 300 percent more elastic.

ואלסטי יותר ב-300%.

So oddly enough, in the future,

מוזר לחשוב, אבל בעתיד,

when a patient is transplanted with artificial tendons or ligaments

כאשר במטופל יושתלו גידים או רצועות מלאכותיים

made from these fibers,

העשויים מהסיבים האלו,

we'll have better performance after the surgery

אנחנו נקבל ביצועים טובים יותר לאחר הניתוח

than we had before the injury.

מאשר לפני הפציעה.

So what's for the future?

אז מה יהיה בעתיד?

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

בעתיד, אנחנו מאמינים שנוכל לייצר

many nanobio building blocks that nature provided for us --

אבני בנין ננו-ביולוגיות רבות שהטבע מספק לנו --

collagen, nanocellulose, resilin and many more.

קולגן, ננוצלולוזה, רזילין ורבים אחרים.

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

וזה יאפשר לנו לייצר מכונות טובות יותר, שיתפקדו טוב יותר,

even the heart.

אפילו לב.

Now, this heart is not going to be the same

הלב הזה לא יהיה זהה

as we can get from a donor.

ללב שאפשר לקבל מתורם.

It will be better.

הוא יהיה טוב יותר.

It actually will perform better

הוא למעשה יתפקד טוב יותר

and will last longer.

וישרוד זמן רב יותר.

My friend Zion Suliman once told me

חברי ציון סולימן אמר לי פעם

a smart sentence.

משפט חכם.

He said, "If you want a new idea,

הוא אמר, "אם אתה רוצה רעיון חדש,

you should open an old book."

"אתה צריך לפתוח ספר ישן."

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

ואני אומר שהספר כבר נכתב.

It was written over three billion years

הוא נכתב במשך שלושה מיליארדי שנות אבולוציה.

of evolution.

And the text is the DNA of life.

והטקסט שלו הוא הדנ"א של החיים.

All we have to do

כל מה שאנחנו צריכים לעשות

is read this text,

הוא לקרוא את הטקסט הזה,

embrace nature's gift to us

לאמץ את המתנות של הטבע

and start our progress from here.

ולהתחיל להתקדם מכאן.

Thank you.

תודה רבה.

(Applause)

(מחיאות כפיים)