Paul Rothemund: Casting spells with DNA

Vertaald door: Rudolf Penninkhof Nagekeken door: Jan Willem Rozema

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

Er is een oud en universeel concept dat woorden macht hebben,

that spells exist,

dat spreuken bestaan en als we maar de juiste woorden zouden spreken,

and that if we could only pronounce the right words,

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

dan whooosh! Dan zou er een lawine komen

and wipe out the hobbits, right?

en de hobbits vernietigen, toch? Dus dit is een zeer aantrekkelijk idee

So this is a very attractive idea,

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

omdat we erg lui zijn, net als de tovenaarsleerling

or the world's greatest computer programmer.

of 's werelds grootste computerprogrammeur.

This idea has a lot of traction with us.

En ja, dit idee raakt ons.

We love the idea that words, when pronounced,

We houden van het idee dat woorden, wanneer uitgesproken --

are little more than pure information,

ze zijn slechts net iets meer dan pure informatie,

but they evoke physical action in the real world

maar ze roepen een fysieke actie op

that helps us do work.

in de echte wereld, waar we iets mee kunnen.

En ja, natuurlijk, met veel programmeerbare computers

So, of course, with lots of programmable computers

and robots around,

en robots, is dit makkelijk voor te stellen.

this is an easy thing to picture.

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

Dus hoe velen van jullie weten waar ik het over heb?

Raise your right hand.

Toon je rechterhand. Oké. Hoeveel van jullie

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

weten niet waar ik het over heb? Toon je linkerhand. Oké.

Raise your left hand.

Dat is geweldig. Dat was te makkelijk.

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

You guys have very insecure computers, OK?

Jullie hebben zeer onzekere computers, oké?

Dus nu, het punt is dat dit een ander soort betovering is.

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

This is a computer program made of zeros and ones.

Dit is een computerprogramma gemaakt van nullen en enen.

Het kan worden uitgesproken op een computer. Het doet iets als dit.

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

Het belangrijkste is dat we kunnen programmeren in een high-level taal.

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

Een computergoochelaar kan dit schrijven.

A computer magician can write this thing.

Het kan worden samengesteld -- in nullen en enen --

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

en uitgesproken door een computer.

And that's what makes computers powerful,

En dat maakt computers krachtig:

these high-level languages that can be compiled.

deze high-level talen die kunnen worden opgesteld.

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

En ja, ik ben hier om te vertellen, dat je geen computer nodig hebt

to actually have a spell.

om een spreuk uit te voeren. In feite, wat je kunt doen

In fact, what you can do at the molecular level

op moleculair niveau is dat als je informatie codeert--

is that if you encode information --

you encode a spell or program as molecules --

je codeert een spreuk of een programma als moleculen --

then physics can actually directly interpret that information

dan kan de natuurkunde die informatie direct interpreteren

and run a program.

en uitvoeren. Dat gebeurt ook in eiwitten.

It's what happens in proteins.

When this amino-acid sequence gets pronounced as atoms,

Wanneer de aminozuurvolgorde wordt uitgesproken als atomen,

these little letters are sticky for each other.

plakken deze kleine letters aan elkaar.

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

Het vouwt zich in een driedimensionale vorm die het verandert in

that actually cuts DNA.

een nanomachine die DNA knipt.

The interesting thing is that if you change the sequence,

En het interessante is dat als je de volgorde verandert,

you change the three-dimensional folding.

je het driedimensionale vouwen verandert.

You get, now, a DNA stapler, instead.

Je krijgt nu een DNA-nietmachine. Dit zijn het soort

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

moleculaire programma's die we willen schrijven,

The problem is, we don't know

maar het probleem is, we kennen niet de machinetaal van de

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

eiwitten; we hebben geen samensteller voor eiwitten.

So I've joined a growing band of people

Dus kwam ik bij een groeiende groep mensen die pogen

that try to make molecular spells using DNA.

moleculaire spreuken met DNA te maken. We gebruiken DNA, omdat het goedkoper is.

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

it's something we understand really well --

Het is gemakkelijker te hanteren. Het is iets dat we heel goed begrijpen

We begrijpen het zo goed dat we nu kunnen beginnen met maken van

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

programming languages for DNA and have molecular compilers.

programmeertalen voor DNA en we hebben moleculaire samenstellers.

So then, we think we can do that.

Dus dat kunnen we nu. En mijn eerste vraag hierin was:

One of my first questions doing this was:

Hoe maak je

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

een willekeurige vorm of patroon van DNA? Ik gebruik

I decided to use a type of DNA origami,

een soort van DNA-origami, een lange streng van DNA

where you take a long strand of DNA

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

en vouw het in elke vorm of patroon die je zou willen.

So here's a shape.

Dus hier is een vorm. Dit heeft me ongeveer een jaar gekost,

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

in mijn ondergoed, programmerend, zoals Linus [Torvalds], in dat beeld eerder.

like Linus [Torvalds], in that picture before.

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

En dit programma neemt een vorm en maakt 250 DNA-sequenties.

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

Deze korte DNA-sequenties vormen dan de lange keten

into this shape that we want to make.

in de vorm die we willen maken. Dus u stuurt een e-mail

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

met deze sequenties aan een bedrijf, en wat zij doen --

to a company,

and the company pronounces them on a DNA synthesizer,

het bedrijf maakt het DNA.

a machine about the size of a photocopier.

Met een machine zo groot als een kopieerapparaat. En wat er gebeurt is,

And they take your e-mail,

zij nemen je e-mail en elke letter in de e-mail

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

vervangen ze met een 30-atoom cluster, één voor elke letter,

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

A, T, C en G in het DNA. Ze zetten ze in de juiste volgorde,

They string them up in the right sequence,

and then they send them back to you via FedEx.

en dan sturen ze het terug via FedEx.

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

Dus krijg je 250 hiervan in de post in kleine buizen.

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

Ik meng ze samen, voeg een beetje zout water toe

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

en daarna voeg ik een lange streng toe waarover ik eerder vertelde,

that I've stolen from a virus.

die ik heb gestolen van een virus. En wat er dan gebeurt is,

And then what happens is,

you heat this whole thing up to about boiling.

je warmt dit hele ding tot het bijna kookt. Je laat het afkoelen

You cool it down to room temperature,

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

tot kamertemperatuur. Als je dat doet,

doen deze korte strengen het volgende:

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

ieder van hen bindt die lange streng op één plaats,

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

dan bindt de andere helft die lange streng

and brings those two parts of the long strand

op een andere plaats en brengt deze twee delen van de lange streng

close together so they stick together.

dicht bij elkaar, zodat ze aan elkaar vastkleven.

So the net effect of all 250 of these strands

En dus het netto-effect van alle 250 van deze gebieden

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

is dat de lange streng zich vouwt in de gewenste vorm.

It'll approximate that shape.

Het krijgt ongeveer die vorm. We doen dit al in reageerbuizen.

We do this for real, in the test tube.

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

In elke druppel water krijg je 50 miljard van deze vormpjes.

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

Je kunt ze met een microscoop bekijken op een oppervlak.

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

En het leuke is dat als je de volgorde verandert en

de spreuk aanpast, dan verander je de sequentie van de nietjes

just change the sequence of the staples,

you can make a molecule that looks like this.

Je kunt dan een molecuul maken die hierop lijkt,

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

en hij heeft graag vriendjes om zich heen.

A lot of them are actually pretty good.

Veel zijn best goed gelukt.

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

Met een andere spreuk verander je weer de vorm

you get really nice, 130-nanometer triangles.

Je krijgt mooie 130 nanometer driehoeken. Of bijvoorbeeld

If you do it again,

you can get arbitrary patterns.

willekeurige patronen. Dus op een rechthoek

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

maak je Noord-en Zuid-Amerika, of de woorden "DNA."

or the words, "DNA."

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

Dus dat is DNA-origami. Dat is één manier. Er zijn meer manieren

There are many ways of casting molecular spells using DNA.

om met DNA spreuken te maken.

What we really want to do in the end

Ons einddoel is te begrijpen hoe we zelf-assemblage

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

kunnen programmeren, zodat we alles kunnen maken, zie je?

We want to be able to build technological artifacts

We willen in staat zijn om technologische artefacten bouwen

that are maybe good for the world.

die misschien goed zijn voor de wereld. We willen leren

We want to learn how to build biological artifacts,

biologische artefacten te maken, zoals mensen en walvissen en bomen.

like people and whales and trees.

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

En als we zoiets ingewikkelds kunnen maken,

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

als onze vaardigheden zich zover ontwikkelen,

then that will truly be magic.

dan hebben we échte magie in handen. Hartelijk dank.

Thank you very much.

(Applaus)

(Applause)