Paul Rothemund: Casting spells with DNA

Tłumaczenie: Małgorzata Ossowska Korekta: Dawid Madoń

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

Istnieje starożytne i powszechne przekonanie, że słowa mają moc,

that spells exist,

że zaklęcia istnieją i jeżeli tylko moglibyśmy wypowiedzieć odpowiednie słowa,

and that if we could only pronounce the right words,

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

wówczas szuuuuu! Lawina mogłaby zejść

and wipe out the hobbits, right?

i zmieść hobbitów, czyż nie tak? Sam pomysł jest bardzo atrakcyjny,

So this is a very attractive idea,

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

ponieważ jesteśmy strasznie leniwi, zupełnie jak uczeń czarnoksiężnika,

or the world's greatest computer programmer.

czy najlepszy programista świata.

This idea has a lot of traction with us.

Pomysł ten ma wiele wspólnego z nami.

We love the idea that words, when pronounced,

Uwielbiamy przekonanie, że słowa, kiedy są wymawiane --

are little more than pure information,

niosą więcej niż samą informację,

but they evoke physical action in the real world

że wywołują pewne fizyczne działanie

that helps us do work.

w realnym świecie, które ułatwia nam pracę.

Oczywiście dysponując całym mnóstwem komputerów

So, of course, with lots of programmable computers

and robots around,

i robotów, jest to dość łatwe do przedstawienia.

this is an easy thing to picture.

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

Czy ktokolwiek wie, o czym teraz mówię?

Raise your right hand.

Podnieście prawą rękę. Ok. Ilu z was,

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

nie ma pojęcia, o czym mówię? Podnieście lewą rękę. Ok.

Raise your left hand.

W porządku. Wspaniale. To było zbyt łatwe.

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

You guys have very insecure computers, OK?

Czyżbyście mieli kompletnie niezabezpieczone komputery?

Jednakże jest to zupełnie inny rodzaj zaklęcia.

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

This is a computer program made of zeros and ones.

Jest to program komputerowy składający się z ciągu zer i jedynek.

Zaklęcie to może być wypowiadane przez komputer. A wygląda to w następujący sposób.

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

Ważne jest, że zaklęcie możemy zapisać stosując język wysokiego poziomu,

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

a pisze je komputer czarodziej.

A computer magician can write this thing.

Następnie kod ten jest kompilowany do ciągu zero-jedynkowego --

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

odczytywanego przez komputer.

And that's what makes computers powerful,

I właśnie to czyni komputery potężnymi:

these high-level languages that can be compiled.

możliwość kompilacji języka wysokiego poziomu.

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

Chciałbym powiedzieć wam, że nie potrzebujemy komputera

to actually have a spell.

by móc wypowiedzieć zaklęcie. Faktem jest, że jeżeli

In fact, what you can do at the molecular level

na poziomie cząsteczkowym zakodujemy informację --

is that if you encode information --

you encode a spell or program as molecules --

zakodujemy zaklęcie lub program pod postacią cząsteczek --

then physics can actually directly interpret that information

to fizyka odczyta tę informację

and run a program.

i uruchomi program. Tak dzieje się właśnie w przypadku białek.

It's what happens in proteins.

When this amino-acid sequence gets pronounced as atoms,

Kiedy pokazana tutaj sekwencja aminokwasów zostanie odczytana jako atomy,

these little letters are sticky for each other.

wówczas te małe literki zostają naklejone na każdy z rozpoznanych aminokwasów.

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

Następuje ułożenie łańcucha aminokwasów w strukturę trójwymiarową,

that actually cuts DNA.

w nanomaszynę, która rozcina nić DNA.

The interesting thing is that if you change the sequence,

Ciekawe jest to, że jeżeli zmienimy kolejność aminokwasów,

you change the three-dimensional folding.

zmienimy również trójwymiarowe upakowanie DNA.

You get, now, a DNA stapler, instead.

Otrzymamy spinacz DNA. Są to swego rodzaju

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

programy cząsteczkowe, które chcielibyśmy bardzo móc tworzyć.

The problem is, we don't know

Problem polega jednak na tym, że nie znamy języka

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

maszynowego białek. W przypadku białek nie dysponujemy kompilatorem.

So I've joined a growing band of people

Dlatego też, dołączyłem do rosnącej grupy osób próbujących uzyskać

that try to make molecular spells using DNA.

cząsteczkowe zaklęcia z wykorzystaniem nici DNA. Użyliśmy DNA, ponieważ jest tanie,

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

it's something we understand really well --

łatwe w użyciu, jest czymś, co bardzo dobrze znamy.

Znaliśmy je tak dobrze, że sądziliśmy iż jesteśmy w stanie napisać

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

programming languages for DNA and have molecular compilers.

języki programowania z wykorzystaniem DNA, tak by stworzyć cząsteczkowy kompilator.

So then, we think we can do that.

Uważaliśmy, że możemy to zrobić. Moje pierwsze pytanie podczas pisania --

One of my first questions doing this was:

a właściwie to jedno z pierwszych- brzmiało: W jaki sposób można ułożyć

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

nić DNA w dowolny kształt lub wzór? Postanowiłem do tego celu użyć

I decided to use a type of DNA origami,

origami DNA; to metoda, w której nitkę DNA

where you take a long strand of DNA

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

zwijamy w dowolny kształt czy wzór.

So here's a shape.

A oto kształt. Właściwie to spędziłem w domu prawie rok,

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

siedząc w bieliźnie i kodując, zupełnie jak Linus [Torvalds], na poprzednim obrazku.

like Linus [Torvalds], in that picture before.

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

I tak program ten nabiera kształtu, aktualnie wyrzucając 250 krótkich sekwencji DNA.

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

Krótkie odcinki DNA, tak zwane spinacze służą do zwijania długiej nici

into this shape that we want to make.

w dowolny kształt, taki jaki chcemy uzyskać. Po prostu wysyłamy e-maila

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

zawierającego odpowiednie sekwencje do wykonawcy, a oto co następuje -

to a company,

and the company pronounces them on a DNA synthesizer,

wykonawca odczytuje je na syntezatorze DNA.

a machine about the size of a photocopier.

Syntezator DNA to maszyna rozmiarów mniej więcej ksera.

And they take your e-mail,

Kiedy nasz e-mail zostanie odebrany, każda zawarta w nim litera

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

zostaje zastąpiona klasterem składającym się z 30 atomów.

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

A, T, C czy G w cząsteczce DNA. Następnie klastery zostają ułożone w odpowiedniej kolejności

They string them up in the right sequence,

and then they send them back to you via FedEx.

odsyłane ”przesyłką kurierską” z powrotem do nas.

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

I tak otrzymujemy 250 krótkich odcinków DNA w probówkach.

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

Mieszamy je wszystkie razem w roztworze chlorku sodu

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

dodając wspomnianą wcześniej długą nić DNA,

that I've stolen from a virus.

skradzioną od wirusów. A oto co następuje.

And then what happens is,

you heat this whole thing up to about boiling.

Najpierw całość ogrzewamy do wrzenia, a następnie chłodzimy

You cool it down to room temperature,

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

do temperatury pokojowej. Spójrzmy,

co dzieje się ze spinaczami po ochłodzeniu roztworu.

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

Każdy taki spinacz łączy dwa oddalone

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

od siebie odcinki długiej nici,

and brings those two parts of the long strand

dzięki czemu odległe fragmenty DNA zbliżają się do siebie,

close together so they stick together.

tak by połączyć się.

So the net effect of all 250 of these strands

W efekcie 250 takich spinaczy umożliwia ułożenie

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

jednej długiej nici DNA w pożądany kształt.

It'll approximate that shape.

Może być to mniej więcej taki kształt. Eksperyment przeprowadzamy w probówkach.

We do this for real, in the test tube.

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

W jednej małej kropli wody mamy 50 miliardów takich „kolesi”.

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

Możemy spojrzeć pod mikroskop i je zobaczyć.

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

Świetne jest to, że jeżeli zmienimy kolejność

i zaklęcie, zmienimy również sposób ułożenia spinaczy.

just change the sequence of the staples,

you can make a molecule that looks like this.

Możemy zrobić cząsteczki wyglądające na przykład tak, i wiecie co?

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

On bardzo lubi spędzać czas ze swoimi „kumplami”.

A lot of them are actually pretty good.

Wielu z nich jest naprawdę dobrych.

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

Jeżeli znowu zmienimy zaklęcie, ponownie zmienimy kolejność.

you get really nice, 130-nanometer triangles.

I tak oto mamy bardzo ładny trójkąt wielkości 130 nanometrów. Jeżeli zrobimy to jeszcze raz,

If you do it again,

you can get arbitrary patterns.

otrzymamy inny wzór. Na przykład na prostokącie

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

możemy „namalować” kontynenty obu Ameryk, czy też słowo „DNA”.

or the words, "DNA."

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

Na tym właśnie polega origami DNA. Jest to jedna z możliwości. Istnieje wiele innych sposobów

There are many ways of casting molecular spells using DNA.

rzucania zaklęć z użyciem cząsteczki DNA

What we really want to do in the end

To czego chcielibyśmy się wreszcie nauczyć, to takiego sposobu programowania

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

samoorganizujących się struktur, byśmy mogli budować właściwie wszystko.

We want to be able to build technological artifacts

Chcielibyśmy mieć zdolność tworzenia artefaktów technologicznych,

that are maybe good for the world.

które być może byłyby użyteczne dla świata. Chcielibyśmy też nauczyć się

We want to learn how to build biological artifacts,

budowania artefaktów biologicznych, takich jak: ludzie, wieloryby, czy drzewa.

like people and whales and trees.

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

Pragniemy osiągnąć taki poziom zaawansowania,

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

żeby nasze możliwości programowania cząsteczek były tak dobre,

then that will truly be magic.

by naprawdę stały się magią. Dziękuję bardzo.

Thank you very much.

(Oklaski)

(Applause)