Craig Venter: On the verge of creating synthetic life

Tłumaczenie: Rysia Wand Korekta: Michał Graff

You know, I've talked about some of these projects before --

Miałem już okazję opowiadać

about the human genome and what that might mean,

o ludzkim genomie i jego znaczeniu,

and discovering new sets of genes.

oraz o odkrywaniu nowych zestawów genów.

We're actually starting at a new point:

Teraz zaczynamy w zupełnie nowym miejscu:

we've been digitizing biology,

ujmowaliśmy biologię w cyfrowe ramy,

and now we're trying to go from that digital code

a teraz próbujemy przejść z cyfrowego kodu

into a new phase of biology

do nowej fazy w biologii:

with designing and synthesizing life.

projektowania i syntetyzowania życia.

So, we've always been trying to ask big questions.

Próbowaliśmy zadawać ważne pytania:

"What is life?" is something that I think many biologists

"Czym jest życie?"

have been trying to understand

Biolodzy szukali odpowiedzi na to pytanie

at various levels.

na rozmaitych poziomach.

We've tried various approaches,

Próbowaliśmy różnych podejść,

paring it down to minimal components.

okrajaliśmy je do niezbędnych składowych.

We've been digitizing it now for almost 20 years;

Opisujemy je cyfrowo od prawie 20 lat.

when we sequenced the human genome,

Sekwencjonując ludzki genom,

it was going from the analog world of biology

przeszliśmy z analogowego świata biologii

into the digital world of the computer.

do cyfrowego świata komputerów.

Now we're trying to ask, "Can we regenerate life

Teraz staramy się odtworzyć życie,

or can we create new life

albo wykreować nowe życie

out of this digital universe?"

z tego cyfrowego wszechświata.

This is the map of a small organism,

Oto mapa małego organizmu,

Mycoplasma genitalium,

Mycoplasma genitalium,

that has the smallest genome for a species

który ma najmniejszy genom

that can self-replicate in the laboratory,

zdolny do samopowielania w laboratorium.

and we've been trying to just see if

Próbowaliśmy zobaczyć, czy jest możliwe

we can come up with an even smaller genome.

stworzenie jeszcze mniejszego genomu.

We're able to knock out on the order of 100 genes

Udało się nam usunąć 100 genów

out of the 500 or so that are here.

z około 500 tam obecnych.

When we look at its metabolic map,

Mapa metaboliczna

it's relatively simple

jest stosunkowo prosta

compared to ours --

w porównaniu z naszą.

trust me, this is simple --

To naprawdę proste.

but when we look at all the genes

Ale kiedy spojrzeć na wszystkie geny,

that we can knock out one at a time,

które można usunąć pojedynczo,

it's very unlikely that this would yield

jest wielce nieprawdopodobne,

a living cell.

że zaowocuje to żywą komórką.

So we decided the only way forward

Zdecydowaliśmy, że jedynym wyjściem

was to actually synthesize this chromosome

będzie zsyntetyzowanie chromosomu,

so we could vary the components

tak abyśmy mogli zmieniać komponenty,

to ask some of these most fundamental questions.

i dzięki temu zadać fundamentalne pytania.

And so we started down the road of:

Tak zaczęły się nasze zmagania:

can we synthesize a chromosome?

Czy potrafimy zsyntetyzować chromosom?

Can chemistry permit making

Czy chemia pozwala na zrobienie

these really large molecules

tych naprawdę dużych cząsteczek,

where we've never been before?

czego wcześniej nawet nie próbowaliśmy?

And if we do, can we boot up a chromosome?

Jeżeli tak, to czy potrafimy zainicjować chromosom?

A chromosome, by the way, is just a piece of inert chemical material.

Chromosom to kawałek materii chemicznej.

So, our pace of digitizing life has been increasing

Cyfrowe kodowanie życia

at an exponential pace.

rozwija się bardzo szybko.

Our ability to write the genetic code

Zdolność zapisu kodu genetycznego

has been moving pretty slowly

wzrasta dość powoli.

but has been increasing,

Krzywa byłaby wykładniczo rosnąca,

and our latest point would put it on, now, an exponential curve.

gdyby nanieść nasze ostatnie odkrycie.

We started this over 15 years ago.

Zaczęliśmy ponad 15 lat temu.

It took several stages, in fact,

Przebyliśmy przez kilka etapów.

starting with a bioethical review before we did the first experiments.

Rozpoczęliśmy od oceny bioetycznej

But it turns out synthesizing DNA

przed rozpoczęciem eksperymentów.

is very difficult.

Okazuje się, że synteza DNA jest bardzo trudna.

There are tens of thousands of machines around the world

Na świecie istnieją tysiące maszyn

that make small pieces of DNA --

produkujących krótkie odcinki DNA

30 to 50 letters in length --

długości 30 do 50 liter.

and it's a degenerate process, so the longer you make the piece,

Jest to głęboko degeneratywny proces:

the more errors there are.

im dłuższy odcinek, tym więcej błędów.

So we had to create a new method

Musieliśmy stworzyć nową metodę

for putting these little pieces together and correct all the errors.

składania części w całość i korekty błędów.

And this was our first attempt, starting with the digital information

Pierwsza próba rozpoczęła się od cyfrowej informacji

of the genome of phi X174.

z genomu Phi X 174.

It's a small virus that kills bacteria.

To maleńki wirus zabijający bakterie.

We designed the pieces, went through our error correction

Zaprojektowaliśmy fragmenty, poprawiliśmy błędy

and had a DNA molecule

i stworzyliśmy cząsteczkę DNA

of about 5,000 letters.

o długości około 5 tys. liter.

The exciting phase came when we took this piece of inert chemical

Najbardziej ekscytująca była chwila wprowadzenia

and put it in the bacteria,

obojętnego związku do wnętrza bakterii.

and the bacteria started to read this genetic code,

Bakteria zaczęła czytać kod genetyczny,

made the viral particles.

produkując cząsteczki wirusa.

The viral particles then were released from the cells

Następnie cząsteczki zostały uwolnione z komórek

and came back and killed the E. coli.

i zabiły bakterie E. coli.

I was talking to the oil industry recently

Rozmawiając z ludźmi z przemysłu naftowego

and I said they clearly understood that model.

powiedziałem, że na pewno rozumieją ten model.

(Laughter)

(Śmiech)

They laughed more than you guys are. (Laughter)

Oni śmiali się bardziej niż wy.

And so, we think this is a situation

Jest to sytuacja, w której

where the software can actually build its own hardware

oprogramowanie buduje swój własny sprzęt

in a biological system.

w systemie biologicznym.

But we wanted to go much larger:

Chcieliśmy jednak czegoś więcej.

we wanted to build the entire bacterial chromosome --

Chcieliśmy zbudować pełny chromosom bakterii.

it's over 580,000 letters of genetic code --

Ma on ponad 580 tys. liter kodu genetycznego.

so we thought we'd build them in cassettes the size of the viruses

Chcieliśmy go zbudować we fragmentach o rozmiarach wirusa.

so we could actually vary the cassettes

Umożliwia to swobodną wymianę elementów

to understand

celem zrozumienia

what the actual components of a living cell are.

składników żywej komórki.

Design is critical,

Projekt jest kluczowy

and if you're starting with digital information in the computer,

i jeżeli zaczynamy od danych w komputerze,

that digital information has to be really accurate.

muszą być one niezwykle dokładne.

When we first sequenced this genome in 1995,

Kiedy w 1995 r. sekwencjonowaliśmy ten genom,

the standard of accuracy was one error per 10,000 base pairs.

dokładność wynosiła 1 błąd na 10 tys. par zasad.

We actually found, on resequencing it,

Po ponownym sekwencjonowaniu

30 errors; had we used that original sequence,

odkryliśmy 30 błędów. Oryginalna sekwencja

it never would have been able to be booted up.

nigdy by nie działała.

Part of the design is designing pieces

Częścią projektu jest projektowanie odcinków

that are 50 letters long

o długości 50 liter,

that have to overlap with all the other 50-letter pieces

które muszą wzajemnie się nakładać,

to build smaller subunits

aby budować mniejsze podjednostki.

we have to design so they can go together.

Odcinki musiały do siebie pasować.

We design unique elements into this.

Zaprojektowaliśmy unikalne elementy.

You may have read that we put watermarks in.

Umieściliśmy znaki wodne.

Think of this:

Pomyślcie tylko:

we have a four-letter genetic code -- A, C, G and T.

mamy 4-literowy kod genetyczny: A, C, G, T.

Triplets of those letters

Tryplety tych liter

code for roughly 20 amino acids,

kodują w przybliżeniu 20 aminokwasów,

such that there's a single letter designation

istnieje więc pojedyncze literowe oznaczenie

for each of the amino acids.

dla każdego z aminokwasów.

So we can use the genetic code to write out words,

Możemy użyć kodu genetycznego

sentences, thoughts.

do zapisania słów, zdań, myśli.

Initially, all we did was autograph it.

Początkowo tylko się podpisaliśmy.

Some people were disappointed there was not poetry.

Niektórych zawiódł brak poezji.

We designed these pieces so

Zaprojektowaliśmy te fragmenty tak,

we can just chew back with enzymes;

aby mogły wejść w reakcję z enzymami,

there are enzymes that repair them and put them together.

które je naprawiają i składają w całość.

And we started making pieces,

Rozpoczęliśmy produkcję odcinków

starting with pieces that were 5,000 to 7,000 letters,

o długości 5 - 7 tys. liter,

put those together to make 24,000-letter pieces,

które składaliśmy w odcinki 24 tys. liter,

then put sets of those going up to 72,000.

aby łączyć je w zestawy aż do 72 tys.

At each stage, we grew up these pieces in abundance

Na każdym etapie tworzyliśmy mnóstwo fragmentów,

so we could sequence them

aby móc je sekwencjonować.

because we're trying to create a process that's extremely robust

Staraliśmy się stworzyć niezwykle wydajny proces,

that you can see in a minute.

co za chwilę zobaczycie.

We're trying to get to the point of automation.

Chcemy dojść do automatyzacji.

So, this looks like a basketball playoff.

Jak w dogrywce koszykówki.

When we get into these really large pieces

Długie fragmenty DNA,

over 100,000 base pairs,

te ze 100 tys. par zasad,

they won't any longer grow readily in E. coli --

nie replikują się łatwo w E.coli.

it exhausts all the modern tools of molecular biology --

To granica znanej biologii molekularnej.

and so we turned to other mechanisms.

Zwróciliśmy się ku innym rozwiązaniom.

We knew there's a mechanism called homologous recombination

Istnieje mechanizm rekombinacji homologicznej,

that biology uses to repair DNA

który naprawia DNA,

that can put pieces together.

składa elementy razem.

Here's an example of it:

Oto przykład:

there's an organism called

Istnieje organizm zwany

Deinococcus radiodurans

Deinococcus radiodurans,

that can take three millions rads of radiation.

zdolny wytrzymać 3 mln radów promieniowania.

You can see in the top panel, its chromosome just gets blown apart.

U góry widać jego rozerwany chromosom.

Twelve to 24 hours later, it put it

W 12 do 24 godzin później

back together exactly as it was before.

wrócił do oryginalnego stanu.

We have thousands of organisms that can do this.

Tysiące organizmów to potrafią.

These organisms can be totally desiccated;

Można je całkowicie odwodnić,

they can live in a vacuum.

umieścić w próżni.

I am absolutely certain that life can exist in outer space,

Uważam życie w kosmosie za pewnik.

move around, find a new aqueous environment.

Organizmy odnajdują nowe środowiska wodne.

In fact, NASA has shown a lot of this is out there.

NASA pokazało, że jest tego tam sporo.

Here's an actual micrograph of the molecule we built

Oto mikrofotografia cząsteczki, którą zbudowaliśmy

using these processes, actually just using yeast mechanisms

za pomocą mechanizmów stosowanych przez drożdże.

with the right design of the pieces we put them in;

Wprowadzone drożdże automatycznie łączą

yeast puts them together automatically.

prawidłowo zaprojektowane części.

This is not an electron micrograph;

To nie jest mikrofotografia elektronowa,

this is just a regular photomicrograph.

tylko zwykła mikrofotografia.

It's such a large molecule

Cząsteczka jest na tyle duża,

we can see it with a light microscope.

że widać ją pod mikroskopem optycznym.

These are pictures over about a six-second period.

Te zdjęcia zrobiono w ciągu 6 sekund.

So, this is the publication we had just a short while ago.

Oto wydana przez nas niedawno publikacja.

This is over 580,000 letters of genetic code;

Ponad 580 tys. liter kodu genetycznego.

it's the largest molecule ever made by humans of a defined structure.

To największa sztuczna cząsteczka o określonej strukturze.

It's over 300 million molecular weight.

Ma ponad 300 mln jednostek masy cząsteczkowej.

If we printed it out at a 10 font with no spacing,

Wydruk czcionką o rozmiarze 10, bez spacji,

it takes 142 pages

zająłby 142 strony,

just to print this genetic code.

sam wydruk tego kodu.

Well, how do we boot up a chromosome? How do we activate this?

Jak pobudzić chromosom? Jak go aktywujemy?

Obviously, with a virus it's pretty simple;

W przypadku wirusa to dosyć proste.

it's much more complicated dealing with bacteria.

Gorzej z bakterią.

It's also simpler when you go

Jest to w miarę proste

into eukaryotes like ourselves:

u eukariotów takich jak my;

you can just pop out the nucleus

wystarczy wydobyć jądro

and pop in another one,

i zastąpić je innym,

and that's what you've all heard about with cloning.

co znacie jako klonowanie.

With bacteria and Archaea, the chromosome is integrated into the cell,

U bakterii i archeonów chromosom jest częscią komórki,

but we recently showed that we can do a complete transplant

ale zdołaliśmy dokonać transplantacji

of a chromosome from one cell to another

chromosomu z jednej komórki do drugiej,

and activate it.

łącznie z aktywacją.

We purified a chromosome from one microbial species --

Wyodrębniliśmy chromosom z jednego gatunku mikroba.

roughly, these two are as distant as human and mice --

Te gatunki są tak odmienne jak ludzie i myszy.

we added a few extra genes

Dodaliśmy kilka nadliczbowych genów,

so we could select for this chromosome,

żeby móc wyodrębnić ten chromosom,

we digested it with enzymes

wytrawiliśmy go enzymami,

to kill all the proteins,

żeby zabić wszystkie proteiny.

and it was pretty stunning when we put this in the cell --

Po wprowadzeniu do komórki

and you'll appreciate

stało się coś zdumiewającego.

our very sophisticated graphics here.

Podziwiajcie zaawansowaną grafikę.

The new chromosome went into the cell.

Nowy chromosom wniknął do komórki.

In fact, we thought this might be as far as it went,

Sądziliśmy, że na tym koniec,

but we tried to design the process a little bit further.

ale spróbowaliśmy proces nieco posunąć.

This is a major mechanism of evolution right here.

Mamy tu podstawowy mechanizm ewolucji.

We find all kinds of species

Różne rodzaje gatunków

that have taken up a second chromosome

dorobiły się drugiego chromosomu,

or a third one from somewhere,

albo i trzeciego,

adding thousands of new traits

dodając tysiące nowych cech

in a second to that species.

do danego gatunku w sekundę.

So, people who think of evolution

Ludzie, którzy sądzą, że ewolucja

as just one gene changing at a time

zmienia po jednym genie na raz,

have missed much of biology.

przegapili sporo z biologii.

There are enzymes called restriction enzymes

Istnieją tzw. enzymy restrykcyjne,

that actually digest DNA.

które trawią DNA.

The chromosome that was in the cell

Chromosom w tej komórce

doesn't have one;

takich nie ma.

the chromosome we put in does.

Chromosom wprowadzony przez nas je posiada.

It got expressed and it recognized

Został on wydzielony i rozpoznał

the other chromosome as foreign material,

w drugim chromosomie obcy materiał,

chewed it up, and so we ended up

przeżuł go, zostawiając nam

just with a cell with the new chromosome.

komórkę z nowym chromosomem.

It turned blue because of the genes we put in it.

Dodane przez nas geny zabarwiły ją na niebiesko.

And with a very short period of time,

W bardzo krótkim czasie

all the characteristics of one species were lost

wszystkie cechy jednego gatunku zanikły

and it converted totally into the new species

i komórka zmieniła się w nowy gatunek,

based on the new software that we put in the cell.

oparty na wprowadzonym oprogramowaniu.

All the proteins changed,

Zmieniły się proteiny,

the membranes changed;

zmieniły się membrany,

when we read the genetic code, it's exactly what we had transferred in.

kod genetyczny uległ zamierzonej zmianie.

So, this may sound like genomic alchemy,

Brzmi to jak genomiczna alchemia,

but we can, by moving the software of DNA around,

ale dzięki cyfrowemu oprogramowaniu DNA

change things quite dramatically.

potrafimy dokonywać dramatycznych zmian.

Now I've argued, this is not genesis;

Dowodzimy, że nie jest to geneza,

this is building on three and a half billion years of evolution.

tylko budowanie w oparciu o 3,5 mld lat ewolucji.

And I've argued that we're about to perhaps

Twierdzę, że być może jesteśmy blisko

create a new version of the Cambrian explosion,

stworzenia nowej wersji eksplozji kambryjskiej,

where there's massive new speciation

z masową specjacją

based on this digital design.

opartą na projektowaniu cyfrowym.

Why do this?

Dlaczego jest to potrzebne?

I think this is pretty obvious in terms of some of the needs.

Niektóre potrzeby wydają się oczywiste.

We're about to go from six and a half

Populacja wzrośnie z 6,5 mld

to nine billion people over the next 40 years.

do 9 mld w ciągu 40 lat.

To put it in context for myself:

Ujmując to w osobistym kontekście:

I was born in 1946.

Urodziłem się w 1946 r.

There are now three people on the planet

Na każdą istniejącą wówczas osobę

for every one of us that existed in 1946;

obecnie jest ich trzy,

within 40 years, there'll be four.

a w ciągu 40 lat będą cztery.

We have trouble feeding, providing fresh, clean water,

Mamy kłopot z zapewnieniem pożywienia,

medicines, fuel

świeżej, czystej wody, lekarstw, paliwa

for the six and a half billion.

dla 6,5 mld ludzi.

It's going to be a stretch to do it for nine.

Dla 9 mld będzie jeszcze trudniej.

We use over five billion tons of coal,

Zużywamy ponad 5 mld ton węgla,

30 billion-plus barrels of oil --

ponad 30 mld baryłek ropy,

that's a hundred million barrels a day.

czyli 100 mln baryłek dziennie.

When we try to think of biological processes

Jakiekolwiek biologiczne i inne procesy

or any process to replace that,

służące zaspokajaniu naszych potrzeb

it's going to be a huge challenge.

będą ogromnym wyzwaniem.

Then of course, there's all that

Do tego dochodzi

CO2 from this material

emisja dwutlenku węgla,

that ends up in the atmosphere.

który dostaje się do atmosfery.

We now, from our discovery around the world,

Z odkryć na świecie

have a database with about 20 million genes,

mamy bazę danych z 20 mln genów.

and I like to think of these as the design components of the future.

Są to komponenty projektowe przyszłości.

The electronics industry only had a dozen or so components,

Przemysł elektroniczny ma kilkanaście komponentów,

and look at the diversity that came out of that.

a spójrzcie na różnorodność produktów.

We're limited here primarily

Ogranicza nas zasadniczo

by a biological reality

biologiczna rzeczywistość

and our imagination.

i nasza własna wyobraźnia.

We now have techniques,

Dzięki metodom szybkiej syntezy

because of these rapid methods of synthesis,

mamy teraz techniki

to do what we're calling combinatorial genomics.

tzw. genomiki kombinatorycznej.

We have the ability now to build a large robot

Obecnie możemy zbudować duże urządzenie,

that can make a million chromosomes a day.

mogące produkować milion chromosomów dziennie.

When you think of processing these 20 million different genes

Co do przetwarzania 20 mln odmiennych genów,

or trying to optimize processes

optymalizacjj procesów produkcji oktanów,

to produce octane or to produce pharmaceuticals,

produkcji farmaceutyków,

new vaccines,

lub nowych szczepionek,

we can just with a small team,

mały zespół ludzi

do more molecular biology

może osiągnąć w biologii molekularnej więcej,

than the last 20 years of all science.

niż cała nauka z ostatnich 20 lat.

And it's just standard selection:

Mówię tu tylko o standardowym doborze.

we can select for viability,

Potrafimy dobierać według różnorodności,

chemical or fuel production,

produkcji chemikaliów lub paliw,

vaccine production, etc.

produkcji szczepionek itd.

This is a screen snapshot

Oto ilustracja

of some true design software

prawdziwego oprogramowania projektowego,

that we're working on to actually be able to sit down

które ma pomóc

and design species in the computer.

projektować gatunki komputerowo.

You know, we don't know necessarily what it'll look like:

Jeszcze nie wiemy, jak będą wyglądały,

we know exactly what their genetic code looks like.

ale znamy dokładnie ich kod genetyczny.

We're focusing on now fourth-generation fuels.

Skupiamy się teraz na paliwach czwartej generacji.

You've seen recently, corn to ethanol

Jak ostatnio widzieliśmy,

is just a bad experiment.

zamiana kukurydzy w etanol to niewypał.

We have second- and third-generation fuels

Paliw drugiej i trzeciej generacji

that will be coming out relatively soon

spodziewamy się już niebawem.

that are sugar, to much higher-value fuels

Są pochodnymi cukru i wydajnych paliw

like octane or different types of butanol.

jak oktany i różne rodzaje butanolu.

But the only way we think that biology

Jedynym sposobem, w jaki biologia

can have a major impact without

może mieć poważny wpływ

further increasing the cost of food and limiting its availability

bez podniesienia cen żywności,

is if we start with CO2 as its feedstock,

będzie traktowanie dwutlenku węgla jako surowca.

and so we're working with designing cells to go down this road.

W tym kierunku projektujemy komórki.

And we think we'll have the first fourth-generation fuels

Spodziewamy się czwartej generacji paliw

in about 18 months.

w ciągu 18 miesięcy.

Sunlight and CO2 is one method ...

Światło słoneczne i dwutlenek węgla to jedna metoda...

(Applause)

(Brawa)

but in our discovery around the world,

... ale w naszych odkryciach

we have all kinds of other methods.

mamy różne metody.

This is an organism we described in 1996.

Oto organizm, który opisaliśmy w 1996 r.

It lives in the deep ocean,

Żyje w głębi oceanu,

about a mile and a half deep,

ponad 2 kilometry pod powierzchnią,

almost at boiling-water temperatures.

w temperaturze bliskiej wrzenia.

It takes CO2 to methane

Zamienia dwutlenek węgla w metan,

using molecular hydrogen as its energy source.

czerpiąc energię z cząsteczek wodoru.

We're looking to see if we can take

Sprawdzamy, czy możliwe jest

captured CO2,

zastąpienie dwutlenku węgla,

which can easily be piped to sites,

który może być łatwo doprowadzony rurami,

convert that CO2 back into fuel

i przekształcenie go z powrotem w paliwo

to drive this process.

do napędzania tego procesu.

So, in a short period of time,

W krótkim czasie

we think that we might be able to increase

będziemy mogli lepiej zrozumieć

what the basic question is of "What is life?"

podstawowe pytanie "Czym jest życie".

We truly, you know,

Naprawdę mamy

have modest goals

skromne cele

of replacing the whole petrol-chemical industry --

zastąpienia całego przemysłu petrochemicznego...

(Laughter) (Applause)

(Śmiech) (Oklaski)

Yeah. If you can't do that at TED, where can you? --

Jeśli nie na konferencji TED, to gdzie?

(Laughter)

...używania sztucznych gatunków

become a major source of energy ...

jako głównych źródeł energii.

But also, we're now working on using these same tools

Używamy teraz tych samych narzędzi

to come up with instant sets of vaccines.

do tworzenia błyskawicznych zestawów szczepionek.

You've seen this year with flu;

Widzieliśmy to w przypadku grypy.

we're always a year behind and a dollar short

Zawsze jesteśmy o rok i o dolara do tyłu

when it comes to the right vaccine.

jeśli chodzi o właściwe szczepionki.

I think that can be changed

To da się zmienić

by building combinatorial vaccines in advance.

przez tworzenie złożonych szczepionek.

Here's what the future may begin to look like

Oto jak może wyglądać w przyszłości

with changing, now, the evolutionary tree,

ewolucyjne drzewo

speeding up evolution

i przyspieszona ewolucja

with synthetic bacteria, Archaea

syntetycznych bakterii, archeobakterii,

and, eventually, eukaryotes.

aż do eukariotów.

We're a ways away from improving people:

Daleko nam jeszcze do ulepszania ludzi:

our goal is just to make sure that we have a chance

Chcemy zapewnić sobie szansę doczekania chwili,

to survive long enough to maybe do that. Thank you very much.

gdy będzie to już możliwe. Dziękuję bardzo.

(Applause)

(Brawa)