Paul Rothemund: The astonishing promise of DNA folding

Tłumaczenie: Krystian Aparta Korekta: Marcin Kasiak

So, people argue vigorously about the definition of life.

Trwają burzliwe dyskusje o definicji życia.

They ask if it should have reproduction in it, or metabolism, or evolution.

Czy uwzględnić w niej rozmnażanie, metabolizm, ewolucję?

And I don't know the answer to that, so I'm not going to tell you.

Nie znam odpowiedzi, ale uważam,

I will say that life involves computation.

że życie wiąże się z obliczeniami.

So this is a computer program.

To jest program komputerowy.

Booted up in a cell, the program would execute,

Jeśli uruchomilibyśmy go w komórce,

and it could result in this person;

rezultatem mogłaby być ta osoba,

or with a small change, it could result in this person;

a po niewielkich zmianach ta,

or another small change, this person;

po innej zmianie ta,

or with a larger change, this dog,

a po większej zmianie ten pies,

or this tree, or this whale.

drzewo czy wieloryb.

So now, if you take this metaphor

Biorąc na poważnie metaforę genomu jako programu,

[of] genome as program seriously,

Biorąc na poważnie metaforę genomu jako programu,

you have to consider that Chris Anderson

musimy założyć, że Chris Anderson

is a computer-fabricated artifact, as is Jim Watson,

to wytwór komputera, tak jak Jim Watson,

Craig Venter, as are all of us.

Craig Venter i wszyscy z nas.

And in convincing yourself that this metaphor is true,

Do tego, że to prawdziwa metafora,

there are lots of similarities between genetic programs

mogą przekonywać podobieństwa

and computer programs that could help to convince you.

programów genetycznych i komputerowych.

But one, to me, that's most compelling

Do mnie najbardziej przemawia

is the peculiar sensitivity to small changes

wyjątkowa podatność na małe zmiany,

that can make large changes in biological development -- the output.

które powodują ogromne zmiany w rozwoju biologicznym.

A small mutation can take a two-wing fly

Niewielka mutacja dodaje musze parę skrzydeł.

and make it a four-wing fly.

Niewielka mutacja dodaje musze parę skrzydeł.

Or it could take a fly and put legs where its antennae should be.

Może też wstawić nogi tam, gdzie powinny być czułki.

Or if you're familiar with "The Princess Bride,"

Albo jak w "Narzeczonej dla księcia"

it could create a six-fingered man.

dać człowiekowi sześć palców.

Now, a hallmark of computer programs

Ta podatność na małe zmiany

is just this kind of sensitivity to small changes.

to cecha charakterystyczna programów komputerowych.

If your bank account's one dollar, and you flip a single bit,

Po zmianie jednego bitu

you could end up with a thousand dollars.

z dolara na koncie robi się tysiąc.

So these small changes are things that I think

Uważam, że mając na uwadze rolę małych zmian

that -- they indicate to us that a complicated computation

możemy stwierdzić, że to złożone obliczenia

in development is underlying these amplified, large changes.

stoją za tymi wielkimi zmianami w rozwoju organizmu.

So now, all of this indicates that there are molecular programs underlying biology,

To wszystko pokazuje, że biologią sterują programy molekularne,

and it shows the power of molecular programs -- biology does.

a ich moc pokazuje się właśnie w biologii.

And what I want to do is write molecular programs,

A ja chcę pisać programy molekularne

potentially to build technology.

produkujące rozwiązania technologiczne.

And there are a lot of people doing this,

Zajmuje się tym wielu biologów syntetycznych, jak Craig Venter,

a lot of synthetic biologists doing this, like Craig Venter.

Zajmuje się tym wielu biologów syntetycznych, jak Craig Venter,

And they concentrate on using cells.

którzy skupiają się na komórkach.

They're cell-oriented.

którzy skupiają się na komórkach.

So my friends, molecular programmers, and I

My, programiści molekularni,

have a sort of biomolecule-centric approach.

koncentrujemy się na cząsteczkach.

We're interested in using DNA, RNA and protein,

Interesują nas DNA, RNA i białka

and building new languages for building things from the bottom up,

Budujemy nowe języki, konstruujemy od podstaw

using biomolecules,

za pomocą bio-cząsteczek,

potentially having nothing to do with biology.

które mogą mieć mało wspólnego z biologią.

So, these are all the machines in a cell.

Oto, jakie maszyny zawiera komórka.

There's a camera.

To aparat.

There's the solar panels of the cell,

To panele słoneczne,

some switches that turn your genes on and off,

włączniki genów,

the girders of the cell, motors that move your muscles.

rusztowanie komórki, maszyny poruszające mięśniami.

My little group of molecular programmers

Moja grupa programistów molekularnych

are trying to refashion all of these parts from DNA.

stara się odbudować te urządzenia za pomocą DNA.

We're not DNA zealots, but DNA is the cheapest,

Wybraliśmy DNA, bo to najtańszy

easiest to understand and easy to program material to do this.

i najłatwiejszy do zrozumienia i zaprogramowania materiał.

And as other things become easier to use --

Przerzucimy się na coś innego,

maybe protein -- we'll work with those.

jak białka, jeśli staną się łatwiejsze w użyciu.

If we succeed, what will molecular programming look like?

Czym będzie programowanie molekularne?

You're going to sit in front of your computer.

Będzie odbywało się na komputerze.

You're going to design something like a cell phone,

Zaprojektujemy na przykład telefon

and in a high-level language, you'll describe that cell phone.

i opiszemy w języku wysokiego poziomu.

Then you're going to have a compiler

Potem kompilator zmieni ten opis

that's going to take that description

Potem kompilator zmieni ten opis

and it's going to turn it into actual molecules

w cząsteczki, które można posłać do syntezatora,

that can be sent to a synthesizer

w cząsteczki, które można posłać do syntezatora,

and that synthesizer will pack those molecules into a seed.

który zrobi z nich nasionko.

And what happens if you water and feed that seed appropriately,

Jeśli zapewnimy mu składniki odżywcze i wodę,

is it will do a developmental computation,

przeprowadzi obliczenia molekularne

a molecular computation, and it'll build an electronic computer.

i zbuduje komputer elektroniczny.

And if I haven't revealed my prejudices already,

uważam że życie to budowanie przez komputery molekularne

I think that life has been about molecular computers

uważam że życie to budowanie przez komputery molekularne

building electrochemical computers,

komputerów elektrochemicznych,

building electronic computers,

które budują komputery elektroniczne,

which together with electrochemical computers

które przy pomocy elektrochemicznych

will build new molecular computers,

zbudują nowe komputery molekularne,

which will build new electronic computers, and so forth.

które zbudują nowe komputery elektroniczne itd.

And if you buy all of this,

Jeśli przekonuje was pogląd, że życie to obliczenia,

and you think life is about computation, as I do,

Jeśli przekonuje was pogląd, że życie to obliczenia,

then you look at big questions through the eyes of a computer scientist.

spoglądacie na wielkie pytania okiem informatyka.

So one big question is, how does a baby know when to stop growing?

Jednym z takich pytań jest "skąd płód wie, kiedy przestać rosnąć"?

And for molecular programming,

Programista molekularny pyta,

the question is how does your cell phone know when to stop growing?

kiedy przestanie rosnąć telefon.

(Laughter)

(Śmiech)

Or how does a computer program know when to stop running?

Albo skąd program wie, kiedy przestać działać?

Or more to the point, how do you know if a program will ever stop?

A co ważniejsze, jak stwierdzić, czy kiedyś się zatrzyma?

There are other questions like this, too.

Istnieją inne podobne pytania.

One of them is Craig Venter's question.

Jedno z nich zadał Craig Venter.

Turns out I think he's actually a computer scientist.

Chyba ma w sobie informatyka.

He asked, how big is the minimal genome

Zapytał, jak dalece można zmniejszyć genom,

that will give me a functioning microorganism?

który daje funkcjonujący mikroorganizm?

How few genes can I use?

Ile genów jest niezbędnych?

This is exactly analogous to the question,

Analogicznym pytaniem jest:

what's the smallest program I can write

"Jak bardzo mały program będzie działał jak MS Word?"

that will act exactly like Microsoft Word?

"Jak bardzo mały program będzie działał jak MS Word?"

(Laughter)

(Śmiech)

And just as he's writing, you know, bacteria that will be smaller,

Craig pisze bakterie o małych genomach, które jednak działają,

he's writing genomes that will work,

Craig pisze bakterie o małych genomach, które jednak działają,

we could write smaller programs

a my piszemy jak najmniejsze programy

that would do what Microsoft Word does.

z funkcjami takimi jak MS Word.

But for molecular programming, our question is,

W programowaniu molekularnym pytamy,

how many molecules do we need to put in that seed to get a cell phone?

ile cząsteczek musi mieć nasionko, żeby wyrósł telefon?

What's the smallest number we can get away with?

Jaka jest najmniejsza liczba?

Now, these are big questions in computer science.

To "wielkie pytania" informatyki.

These are all complexity questions,

Informatyka uczy nas,

and computer science tells us that these are very hard questions.

że pytania o złożoność są trudne.

Almost -- many of them are impossible.

Na wiele nie ma odpowiedzi.

But for some tasks, we can start to answer them.

Ale znaleźliśmy odpowiedź w przypadku kilku zadań.

So, I'm going to start asking those questions

Zadam te pytania w kontekście struktur DNA.

for the DNA structures I'm going to talk about next.

Zadam te pytania w kontekście struktur DNA.

So, this is normal DNA, what you think of as normal DNA.

To zwykle uważamy za "normalne" DNA.

It's double-stranded, it's a double helix,

Są dwa łańcuchy, podwójna helisa,

has the As, Ts, Cs and Gs that pair to hold the strands together.

łączące łańcuchy pary zasad A, T, C i G.

And I'm going to draw it like this sometimes,

Ostrzegam, że czasami będę przedstawiał to tak.

just so I don't scare you.

Ostrzegam, że czasami będę przedstawiał to tak.

We want to look at individual strands and not think about the double helix.

Tutaj koncentrujemy się na łańcuchu, nie na helisie.

When we synthesize it, it comes single-stranded,

Syntezuje się pojedyncze łańcuchy.

so we can take the blue strand in one tube

W jednej próbówce mamy łańcuch niebieski,

and make an orange strand in the other tube,

w drugim barwiony na pomarańczowo.

and they're floppy when they're single-stranded.

Pojedyncze łańcuchy są wiotkie.

You mix them together and they make a rigid double helix.

Po złączeniu robi się sztywna podwójna helisa.

Now for the last 25 years,

Od 25 lat Ned Seeman i jego naśladowcy

Ned Seeman and a bunch of his descendants

Od 25 lat Ned Seeman i jego naśladowcy

have worked very hard and made beautiful three-dimensional structures

tworzą piękne, trójwymiarowe struktury

using this kind of reaction of DNA strands coming together.

za pomocą łączenia łańcuchów DNA.

But a lot of their approaches, though elegant, take a long time.

Ale ich rozwiązania są w większości długotrwałe.

They can take a couple of years, or it can be difficult to design.

Trwa to kilka lat, projektowanie bywa trudne.

So I came up with a new method a couple of years ago

Dlatego dwa lata temu opracowałem nową metodę,

I call DNA origami

czyli origami DNA.

that's so easy you could do it at home in your kitchen

Jest tak prosta, że projektować można w domu na laptopie.

and design the stuff on a laptop.

Jest tak prosta, że projektować można w domu na laptopie.

But to do it, you need a long, single strand of DNA,

Ale najpierw potrzebujemy długiego łańcucha DNA,

which is technically very difficult to get.

który niełatwo uzyskać.

So, you can go to a natural source.

Dlatego szukamy go w naturze.

You can look in this computer-fabricated artifact,

Ten wytwór komputera odpada,

and he's got a double-stranded genome -- that's no good.

bo ma podwójną helisę.

You look in his intestines. There are billions of bacteria.

A może miliardy bakterii w jego jelitach?

They're no good either.

Też na nic.

Double strand again, but inside them, they're infected with a virus

Znów podwójna helisa,

that has a nice, long, single-stranded genome

ale bakterie zakażone są wirusem o jednym łańcuchu DNA,

that we can fold like a piece of paper.

który można składać jak papier,

And here's how we do it.

a robi się to tak.

This is part of that genome.

To część tego genomu.

We add a bunch of short, synthetic DNAs that I call staples.

Dodajemy syntetyczne DNA, tak zwane "zszywacze".

Each one has a left half that binds the long strand in one place,

Lewa strona wiąże się z łańcuchem w określonym miejscu,

and a right half that binds it in a different place,

prawa strona doczepia się do innego,

and brings the long strand together like this.

i tak łańcuch się składa.

The net action of many of these on that long strand

Takie spinacze składają łańcuch w prostokąt.

is to fold it into something like a rectangle.

Takie spinacze składają łańcuch w prostokąt.

Now, we can't actually take a movie of this process,

Tego procesu nie uchwyci kamera,

but Shawn Douglas at Harvard

ale Shawn Douglas z Harvarda

has made a nice visualization for us

przygotował nam fajną wizualizację,

that begins with a long strand and has some short strands in it.

w której widzimy łańcuch długi i trochę krótkich.

And what happens is that we mix these strands together.

Mieszamy te łańcuchy,

We heat them up, we add a little bit of salt,

podgrzewamy, dodajemy soli,

we heat them up to almost boiling and cool them down,

doprowadzamy blisko wrzenia i chłodzimy,

and as we cool them down,

a podczas chłodzenia krótkie łańcuchy wiążą długie,

the short strands bind the long strands

a podczas chłodzenia krótkie łańcuchy wiążą długie,

and start to form structure.

przez co powstaje struktura.

And you can see a little bit of double helix forming there.

Tu formuje się podwójna helisa.

When you look at DNA origami,

Na tym obrazie widać, że origami DNA

you can see that what it really is,

Na tym obrazie widać, że origami DNA

even though you think it's complicated,

to po prostu równolegle ułożone podwójne helisy,

is a bunch of double helices that are parallel to each other,

to po prostu równolegle ułożone podwójne helisy,

and they're held together

powiązane w miejscach, gdzie krótkie łańcuchy

by places where short strands go along one helix

powiązane w miejscach, gdzie krótkie łańcuchy

and then jump to another one.

łączą dwie helisy.

So there's a strand that goes like this, goes along one helix and binds --

Tu widzimy, jak krótki łańcuch zakręca wokół helisy,

it jumps to another helix and comes back.

łączy się z inną i wraca,

That holds the long strand like this.

co utrzymuje kształt długiego łańcucha.

Now, to show that we could make any shape or pattern

Aby pokazać, że można stworzyć dowolny kształt,

that we wanted, I tried to make this shape.

postanowiłem zrobić coś takiego.

I wanted to fold DNA into something that goes up over the eye,

Struktura DNA rysuje oko,

down the nose, up the nose, around the forehead,

okrąża nos, czoło,

back down and end in a little loop like this.

a na dole kończy się taką pętelką.

And so, I thought, if this could work, anything could work.

Stwierdziłem, że jeśli uda się to, wszystko jest możliwe.

So I had the computer program design the short staples to do this.

Program komputerowy zaprojektował zszywacze.

I ordered them; they came by FedEx.

Gotowe przywiózł kurier.

I mixed them up, heated them, cooled them down,

Zmieszałem, podgrzałem, schłodziłem

and I got 50 billion little smiley faces

i powstało 50 miliardów uśmieszków,

floating around in a single drop of water.

wypełniających kroplę wody.

And each one of these is just

Każdy z nich ma średnicę

one-thousandth the width of a human hair, OK?

równą jednej tysięcznej średnicy ludzkiego włosa.

So, they're all floating around in solution, and to look at them,

Żeby je obejrzeć, trzeba wydostać je z roztworu

you have to get them on a surface where they stick.

na powierzchnię, do której się przykleją.

So, you pour them out onto a surface

Kiedy już umieścimy je na powierzchni,

and they start to stick to that surface,

Kiedy już umieścimy je na powierzchni,

and we take a picture using an atomic-force microscope.

bada je mikroskop sił atomowych.

It's got a needle, like a record needle,

Jego igła, jak w gramofonie,

that goes back and forth over the surface,

śmiga tam i z powrotem,

bumps up and down, and feels the height of the first surface.

dotyka wybrzuszeń i bada powierzchnię.

It feels the DNA origami.

Wyczuwa origami DNA.

There's the atomic-force microscope working

Tu widzimy, jak działa.

and you can see that the landing's a little rough.

Widzimy trochę uszkodzeń.

When you zoom in, they've got, you know,

Zbliżenie pokazuje żuchwy wiszące nad głowami,

weak jaws that flip over their heads

Zbliżenie pokazuje żuchwy wiszące nad głowami,

and some of their noses get punched out, but it's pretty good.

połamane nosy, ale ogólnie jest dobrze.

You can zoom in and even see the extra little loop,

Widać nawet pętelkę, czyli nano-bródkę.

this little nano-goatee.

Widać nawet pętelkę, czyli nano-bródkę.

Now, what's great about this is anybody can do this.

Świetne jest to, że każdy może to zrobić.

And so, I got this in the mail about a year after I did this, unsolicited.

Rok po tym dokonaniu dostałem coś takiego mailem.

Anyone know what this is? What is it?

Kto wie, co tu widzimy?

It's China, right?

Właśnie, Chiny.

So, what happened is, a graduate student in China,

Autorką jest magistrantka z Chin, Lulu Qian.

Lulu Qian, did a great job.

Autorką jest magistrantka z Chin, Lulu Qian.

She wrote all her own software

Sama napisała oprogramowanie,

to design and built this DNA origami,

które zaprojektowało i zbudowało

a beautiful rendition of China, which even has Taiwan,

ten piękny obraz Chin z DNA, razem z Tajwanem,

and you can see it's sort of on the world's shortest leash, right?

który jest na najkrótszej smyczy na świecie.

(Laughter)

(Śmiech)

So, this works really well

Więc technologia działa, można robić różne struktury.

and you can make patterns as well as shapes, OK?

Więc technologia działa, można robić różne struktury.

And you can make a map of the Americas and spell DNA with DNA.

Mamy tu mapę Ameryk i "DNA" napisane w DNA.

And what's really neat about it --

A bardzo fajne jest to,

well, actually, this all looks like nano-artwork,

że okazuje się, że nano-sztuka

but it turns out that nano-artwork

pozwala tworzyć nano-obwody.

is just what you need to make nano-circuits.

pozwala tworzyć nano-obwody.

So, you can put circuit components on the staples,

Do zszywaczy można wstawić

like a light bulb and a light switch.

elementy obwodu, jak żarówka i łącznik.

Let the thing assemble, and you'll get some kind of a circuit.

Po złożeniu otrzymamy jakiś obwód.

And then you can maybe wash the DNA away and have the circuit left over.

Potem można zmyć DNA i zostanie sam obwód.

So, this is what some colleagues of mine at Caltech did.

Tego dokonali koledzy z Caltech.

They took a DNA origami, organized some carbon nano-tubes,

Za pomocą origami DNA ułożyli nanorurki węglowe,

made a little switch, you see here, wired it up,

zrobili i podłączyli łącznik,

tested it and showed that it is indeed a switch.

a w testach wyszło, że łącznik działa.

Now, this is just a single switch

To tylko jeden łącznik,

and you need half a billion for a computer, so we have a long way to go.

a komputer potrzebuje miliarda, więc to nie koniec.

But this is very promising

Ale to bardzo obiecujące,

because the origami can organize parts just one-tenth the size

bo origami układa części wielkości jednej dziesiątej

of those in a normal computer.

tych w komputerze.

So it's very promising for making small computers.

Będzie można tworzyć bardzo małe komputery.

Now, I want to get back to that compiler.

Wróćmy do kwestii kompilatora.

The DNA origami is a proof that that compiler actually works.

Origami DNA to dowód, że kompilator działa.

So, you start with something in the computer.

Zaczynamy w komputerze,

You get a high-level description of the computer program,

od programu w języku wysokiego poziomu,

a high-level description of the origami.

opisującego origami.

You can compile it to molecules, send it to a synthesizer,

Kompilator prowadzi do cząsteczek, można je syntezować.

and it actually works.

Kompilator prowadzi do cząsteczek, można je syntezować.

And it turns out that a company has made a nice program

W programie stworzonym niedawno przez pewną firmę,

that's much better than my code, which was kind of ugly,

lepszym niż mój brzydki kod,

and will allow us to do this in a nice,

robi się za pomocą miłego, wizualnego interfejsu.

visual, computer-aided design way.

robi się za pomocą miłego, wizualnego interfejsu.

So, now you can say, all right,

Ale dlaczego origami DNA nam nie wystarczy?

why isn't DNA origami the end of the story?

Ale dlaczego origami DNA nam nie wystarczy?

You have your molecular compiler, you can do whatever you want.

Mamy przecież komputer molekularny.

The fact is that it does not scale.

Otóż ograniczeniem jest skala.

So if you want to build a human from DNA origami,

Gdybyśmy chcieli ułożyć człowieka z origami DNA,

the problem is, you need a long strand

potrzebowalibyśmy łańcucha o 10 bilionach par.

that's 10 trillion trillion bases long.

potrzebowalibyśmy łańcucha o 10 bilionach par.

That's three light years' worth of DNA,

To długość trzech lat świetlnych,

so we're not going to do this.

więc nic z tego nie będzie.

We're going to turn to another technology,

Z pomocą przychodzi inna technologia,

called algorithmic self-assembly of tiles.

algorytmiczne samomontowanie płytek.

It was started by Erik Winfree,

Pomysłodawcą jest Erik Winfree.

and what it does,

Korzysta ona z płytek, które mierzą jedną setną origami DNA.

it has tiles that are a hundredth the size of a DNA origami.

Korzysta ona z płytek, które mierzą jedną setną origami DNA.

You zoom in, there are just four DNA strands

Mamy cztery łańcuchy DNA

and they have little single-stranded bits on them

z pojedynczymi zszywaczami,

that can bind to other tiles, if they match.

które łączą się z odpowiednimi płytkami.

And we like to draw these tiles as little squares.

Najłatwiej przedstawić te płytki jako kwadraty.

And if you look at their sticky ends, these little DNA bits,

Przyglądając się miejscom połączeń,

you can see that they actually form a checkerboard pattern.

widzimy, że tworzą razem układ szachownicy.

So, these tiles would make a complicated, self-assembling checkerboard.

Te płytki budują skomplikowaną szachownicę.

And the point of this, if you didn't catch that,

Jeśli to nie było jasne,

is that tiles are a kind of molecular program

płytki stanowią rodzaj programu molekularnego

and they can output patterns.

i produkują różne wzory.

And a really amazing part of this is

Fascynujące jest to,

that any computer program can be translated

że każdy program komputerowy

into one of these tile programs -- specifically, counting.

można przetłumaczyć na płytki, szczególnie obliczenia.

So, you can come up with a set of tiles

Możemy opracować zestaw płytek,

that when they come together, form a little binary counter

które razem utworzą mały licznik binarny,

rather than a checkerboard.

zamiast szachownicy.

So you can read off binary numbers five, six and seven.

Z tego odczytamy zapisane dwójkowo 5, 6 i 7.

And in order to get these kinds of computations started right,

Żeby odpowiednio rozpocząć takie obliczenia,

you need some kind of input, a kind of seed.

musimy mieć dane wejściowe.

You can use DNA origami for that.

Do tego może służyć origami DNA.

You can encode the number 32

Można zapisać numer 32

in the right-hand side of a DNA origami,

po prawej stronie origami DNA

and when you add those tiles that count,

a po dodaniu płytek odliczających

they will start to count -- they will read that 32

zacznie się odliczanie, liczba 32 zostanie odczytana

and they'll stop at 32.

i proces zatrzyma się na 32.

So, what we've done is we've figured out a way

Innymi słowy, rozwiązaliśmy problem tego,

to have a molecular program know when to stop going.

jak zatrzymać program molekularny.

It knows when to stop growing because it can count.

Program wie, gdzie się zatrzymać, bo potrafi odliczać.

It knows how big it is.

Program wie, gdzie się zatrzymać, bo potrafi odliczać.

So, that answers that sort of first question I was talking about.

To odpowiedź na pierwszy problem, o którym mówiłem.

It doesn't tell us how babies do it, however.

Ale ciągle nie wiemy, jak robi to płód.

So now, we can use this counting to try and get at much bigger things

Dzięki odliczaniu możemy robić większe rzeczy z origami DNA.

than DNA origami could otherwise.

Dzięki odliczaniu możemy robić większe rzeczy z origami DNA.

Here's the DNA origami, and what we can do

Mamy tu origami DNA.

is we can write 32 on both edges of the DNA origami,

Możemy zakodować "32" po obu stronach,

and we can now use our watering can

wziąć konewkę,

and water with tiles, and we can start growing tiles off of that

podlać je płytkami, żeby rosły następne,

and create a square.

i stworzyć kwadrat.

The counter serves as a template

Licznik to szablon, na podstawie którego

to fill in a square in the middle of this thing.

wypełniamy kwadrat środkowy.

So, what we've done is we've succeeded

W taki sposób zrobiliśmy z origami DNA coś większego,

in making something much bigger than a DNA origami

W taki sposób zrobiliśmy z origami DNA coś większego,

by combining DNA origami with tiles.

łącząc origami z płytkami.

And the neat thing about it is, is that it's also reprogrammable.

A to można przeprogramować.

You can just change a couple of the DNA strands in this binary representation

Po zmianie dwóch łańcuchów DNA w odwzorowaniu dwójkowym

and you'll get 96 rather than 32.

otrzymujemy 96, zamiast 32.

And if you do that, the origami's the same size,

Wtedy origami DNA ma ten sam rozmiar,

but the resulting square that you get is three times bigger.

ale powstały kwadrat jest trzykrotnie większy.

So, this sort of recapitulates

To idea rozwoju, o której mówiłem.

what I was telling you about development.

To idea rozwoju, o której mówiłem.

You have a very sensitive computer program

Zaczynamy od programu komputerowego,

where small changes -- single, tiny, little mutations --

podatnego na małe zmiany, mutacje,

can take something that made one size square

które z programu budującego kwadrat

and make something very much bigger.

robią coś, co tworzy coś znacznie większego.

Now, this -- using counting to compute

Wykorzystanie procesów obliczeniowych

and build these kinds of things

do tworzenia takich rzeczy

by this kind of developmental process

w opisanym procesie rozwoju

is something that also has bearing on Craig Venter's question.

jest istotne także w kontekście pytania Craiga Ventera.

So, you can ask, how many DNA strands are required

Można zapytać, ilu łańcuchów DNA

to build a square of a given size?

potrzeba na kwadrat danego rozmiaru?

If we wanted to make a square of size 10, 100 or 1,000,

Żeby stworzyć kwadrat o rozmiarze 10, 100 czy 1000,

if we used DNA origami alone,

używając tylko origami DNA,

we would require a number of DNA strands that's the square

potrzebowalibyśmy liczby łańcuchów równej kwadratowi

of the size of that square;

rozmiaru tego kwadratu,

so we'd need 100, 10,000 or a million DNA strands.

czyli 100, 10 000 lub miliona łańcuchów.

That's really not affordable.

Nie możemy sobie na to pozwolić.

But if we use a little computation --

Ale gdy podeprzemy się obliczeniami,

we use origami, plus some tiles that count --

dodając do origami płytki, które umożliwiają obliczenia,

then we can get away with using 100, 200 or 300 DNA strands.

wystarczy nam 100, 200 lub 300 łańcuchów DNA.

And so we can exponentially reduce the number of DNA strands we use,

Liczba potrzebnych łańcuchów spada wykładniczo,

if we use counting, if we use a little bit of computation.

jeśli wprowadzimy obliczenia.

And so computation is some very powerful way

Dodanie procesów obliczeniowych to skuteczny sposób

to reduce the number of molecules you need to build something,

na obniżenie liczby molekuł koniecznych,

to reduce the size of the genome that you're building.

by coś zbudować, zmniejszyć rozmiar tworzonego genomu.

And finally, I'm going to get back to that sort of crazy idea

Wrócę teraz do zwariowanego pomysłu

about computers building computers.

o komputerach budujących komputery.

If you look at the square that you build with the origami

Jeśli przyjrzymy się kwadratowi z origami,

and some counters growing off it,

z którego wyrastają liczniki,

the pattern that it has is exactly the pattern that you need

powstały wzór to układ potrzebny, by stworzyć pamięć.

to make a memory.

powstały wzór to układ potrzebny, by stworzyć pamięć.

So if you affix some wires and switches to those tiles --

Więc jeśli dołączymy przewody i łączniki do płytek,

rather than to the staple strands, you affix them to the tiles --

zamiast łączyć je z łańcuchami,

then they'll self-assemble the somewhat complicated circuits,

samoczynne zmontują się złożone obwody,

the demultiplexer circuits, that you need to address this memory.

demultiplekser konieczny do dostępu do pamięci.

So you can actually make a complicated circuit

Tak skomplikowany obwód

using a little bit of computation.

powstaje dzięki obliczeniom.

It's a molecular computer building an electronic computer.

Komputer molekularny buduje elektroniczny.

Now, you ask me, how far have we gotten down this path?

Jak daleko zaszliśmy?

Experimentally, this is what we've done in the last year.

Oto, czego dokonaliśmy w zeszłym roku.

Here is a DNA origami rectangle,

To prostokąt z origami DNA,

and here are some tiles growing from it.

wyrastają z niego płytki.

And you can see how they count.

Widać, jak liczą.

One, two, three, four, five, six, nine, 10, 11, 12, 17.

Raz, dwa, trzy, cztery, pięć, sześć, dziewięć, 10, 11, 12, 17.

So it's got some errors, but at least it counts up.

Są błędy, ale przynajmniej liczby rosną.

(Laughter)

(Śmiech)

So, it turns out we actually had this idea nine years ago,

Sam pomysł powstał dziewięć lat temu.

and that's about the time constant for how long it takes

Widać, ile to zajmuje czasu, więc uważam,

to do these kinds of things, so I think we made a lot of progress.

że to wielki postęp.

We've got ideas about how to fix these errors.

Już myślimy, jak naprawić błędy.

And I think in the next five or 10 years,

Myślę, że w ciągu 5-10 lat

we'll make the kind of squares that I described

zrobimy kwadraty, które opisałem,

and maybe even get to some of those self-assembled circuits.

a może nawet samo-montujące się obwody.

So now, what do I want you to take away from this talk?

Jaki jest najważniejszy przekaz tej prelekcji?

I want you to remember that

Chciałbym, żebyście zapamiętali,

to create life's very diverse and complex forms,

że różnorodne i złożone formy życia

life uses computation to do that.

powstają dzięki obliczeniom.

And the computations that it uses, they're molecular computations,

Jeśli odbywają się one w komputerach molekularnych,

and in order to understand this and get a better handle on it,

chcemy zbadać ten proces, a jak mówi Feynman,

as Feynman said, you know,

chcemy zbadać ten proces, a jak mówi Feynman,

we need to build something to understand it.

żeby coś zrozumieć, trzeba to zbudować.

And so we are going to use molecules and refashion this thing,

Wykorzystamy cząsteczki, odtworzymy ten mechanizm,

rebuild everything from the bottom up,

zbudujemy od podstaw,

using DNA in ways that nature never intended,

używając DNA zupełnie inaczej, niż chce przyroda,

using DNA origami,

używając origami DNA

and DNA origami to seed this algorithmic self-assembly.

jako podstawy algorytmicznego samo-montażu.

You know, so this is all very cool,

To wszystko wygląda fajnie,

but what I'd like you to take from the talk,

ale jak sugerują opisane "wielkie pytania",

hopefully from some of those big questions,

ale jak sugerują opisane "wielkie pytania",

is that this molecular programming isn't just about making gadgets.

w programowaniu molekularnym nie chodzi o gadżeciarstwo.

It's not just making about --

Nie chodzi tylko o budowanie telefonów i obwodów.

it's making self-assembled cell phones and circuits.

Nie chodzi tylko o budowanie telefonów i obwodów.

What it's really about is taking computer science

To nowa informatyka,

and looking at big questions in a new light,

nowe spojrzenie na wielkie pytania,

asking new versions of those big questions

zadawanie ich w nowej wersji

and trying to understand how biology

i próba zrozumienia, jak biologia

can make such amazing things. Thank you.

tworzy tyle wspaniałości. Dziękuję.

(Applause)

(Brawa)