Paul Rothemund: Casting spells with DNA

Tradutor: Nuno Miranda Ribeiro Revisora: Jáfia Câmara

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

Há um conceito antigo e universal de que as palavras têm poder,

that spells exist,

os feitiços existem e, se soubermos pronunciar as palavras certas,

and that if we could only pronounce the right words,

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

então, zummm!

viria uma avalanche e dizimaria os "hobbits".

and wipe out the hobbits, right?

So this is a very attractive idea,

Esta é uma ideia muito cativante

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

porque somos preguiçosos, como o aprendiz de feiticeiro,

or the world's greatest computer programmer.

ou o maior programador de computadores do mundo.

This idea has a lot of traction with us.

Esta ideia exerce em nós grande atração.

We love the idea that words, when pronounced,

Adoramos a ideia de que as palavras, quando pronunciadas,

are little more than pure information,

são mais do que pura informação e evocam alguma ação física

but they evoke physical action in the real world

that helps us do work.

no mundo real que nos ajuda a trabalhar.

So, of course, with lots of programmable computers

Com um monte de computadores programáveis

and robots around,

e robôs à nossa volta, é algo fácil de imaginar.

this is an easy thing to picture.

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

Quem sabe do que é que estou a falar?

Raise your right hand.

Levantem a mão direita.

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

Quem não sabe do que é que estou a falar? Levantem a mão esquerda. Ok.

Raise your left hand.

Ótimo. Foi demasiado fácil.

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

You guys have very insecure computers, OK?

Vocês têm computadores muito inseguros, não é?

Agora, trata-se de um tipo diferente de feitiço.

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

This is a computer program made of zeros and ones.

Este é um programa feito de zeros e uns.

Pode ser "pronunciado" num computador. Faz algo como isto.

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

O importante é escrever numa linguagem de alto nível.

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

Um mago dos computadores consegue escrever isto.

A computer magician can write this thing.

Pode ser compilado nisto — zeros e uns —

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

e "pronunciado" por um computador.

And that's what makes computers powerful,

É o que torna os computadores poderosos:

these high-level languages that can be compiled.

estas linguagem de alto nível que podem ser compiladas.

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

Venho aqui dizer que não precisam de um computador

to actually have a spell.

para escrever um feitiço.

In fact, what you can do at the molecular level

A nível molecular, se codificarem informações,

is that if you encode information --

se codificarem um feitiço ou programa como moléculas,

you encode a spell or program as molecules --

then physics can actually directly interpret that information

a física pode interpretar diretamente essas informações

and run a program.

e correr um programa.

It's what happens in proteins.

É o que acontece com as proteínas.

When this amino-acid sequence gets pronounced as atoms,

Se esta sequência de aminoácidos for "pronunciada" como átomos,

these little letters are sticky for each other.

estas pequenas letras aqui colam-se umas às outras.

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

E colapsa numa forma tridimensional

que a transforma numa nano-máquina que corta ADN.

that actually cuts DNA.

The interesting thing is that if you change the sequence,

O interessante é que, se mudarmos a sequência,

you change the three-dimensional folding.

mudamos a forma como se dobra tridimensionalmente.

You get, now, a DNA stapler, instead.

Agora, temos um agrafador de ADN.

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

É o tipo de programas moleculares que queremos poder escrever.

The problem is, we don't know

O problema é que não sabemos a linguagem de máquina das proteínas;

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

não temos um compilador para proteínas.

So I've joined a growing band of people

Juntei-me a um grupo de pessoas que tentam criar

that try to make molecular spells using DNA.

feitiços moleculares usando ADN.

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

Usamos ADN porque é mais barato e mais fácil de manusear.

it's something we understand really well --

É uma coisa que compreendemos tão bem

que pensamos poder escrever linguagens de programação para ADN

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

programming languages for DNA and have molecular compilers.

e ter compiladores moleculares.

So then, we think we can do that.

Pensamos conseguir fazê-lo.

One of my first questions doing this was:

Uma das minhas perguntas ao fazê-lo, foi:

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

Como é que se faz uma forma ou padrão à escolha a partir de ADN?

I decided to use a type of DNA origami,

Decidi usar uma espécie de origami de ADN, em que se pega numa longa cadeia de ADN

where you take a long strand of DNA

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

e se dobra em qualquer forma ou padrão que se queira.

So here's a shape.

Esta é uma forma.

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

Passei cerca de um ano em casa, em roupa interior, a programar.

like Linus [Torvalds], in that picture before.

como o Linus na imagem.

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

Este programa pega numa forma e cospe 250 sequências de ADN.

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

São estas curtas sequências de ADN que irão dobrar a longa cadeia

into this shape that we want to make.

nesta forma que queremos criar.

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

Enviamos um email com estas sequências a uma empresa

to a company,

que as pronuncia num sintetizador de ADN.

and the company pronounces them on a DNA synthesizer,

a machine about the size of a photocopier.

É uma máquina com o tamanho de uma fotocopiadora.

And they take your e-mail,

Eles pegam no nosso email e em cada letra do nosso email,

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

e substituem-nas por aglomerados de 30 átomos, um por cada letra,

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

A, T, C e G no ADN.

They string them up in the right sequence,

Ligam-nas à sequência certa e enviam-nas por FedEx.

and then they send them back to you via FedEx.

Recebemos 250 destes pelo correio em pequenos tubos.

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

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

Misturamos, juntamos um pouco de água salgada,

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

juntamos esta longa cadeia de que vos falei,

that I've stolen from a virus.

e que eu roubei a um vírus.

And then what happens is,

Aquecemos tudo quase até ferver.

you heat this whole thing up to about boiling.

You cool it down to room temperature,

Deixamos arrefecer à temperatura ambiente e, enquanto o fazemos,

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

aquelas pequenas cadeias fazem o seguinte:

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

cada uma dela mantém a cadeia longa no sítio,

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

e tem uma segunda parte que mantém aquela cadeia longa à distância

and brings those two parts of the long strand

e aproxima as duas partes da cadeia longa

close together so they stick together.

uma da outra, para que se colem.

So the net effect of all 250 of these strands

E o efeito em rede de todas estas 250 cadeias

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

é dobrar a cadeia longa na forma que queremos

It'll approximate that shape.

com uma forma aproximada.

We do this for real, in the test tube.

Fazemos isto no tubo de ensaio.

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

Em cada pequena gota de água temos 50 mil milhões destes.

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

Podem ver ao microscópio e sobre uma superfície.

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

O que é fixe é que, se mudarmos a sequência

e mudarmos o feitiço, mudamos apenas a sequência dos agrafos.

just change the sequence of the staples,

you can make a molecule that looks like this.

Podemos fazer uma molécula com este aspeto,

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

e, claro, ele gosta de sair com os amigos.

A lot of them are actually pretty good.

Muitos são, de facto, bastante bons.

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

Se mudarmos de novo o feitiço, mudamos de novo a sequência.

you get really nice, 130-nanometer triangles.

Conseguimos belos triângulos de 30 nanómetros.

If you do it again,

Se o fizermos de novo, conseguimos padrões à escolha.

you can get arbitrary patterns.

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

Num retângulo podemos pintar padrões da América do Norte ou do Sul,

or the words, "DNA."

ou as letras "ADN".

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

É isto o origami ADN. É uma maneira.

There are many ways of casting molecular spells using DNA.

Há muitas maneiras de lançar feitiços moleculares usando ADN.

What we really want to do in the end

O que queremos fazer, afinal, é aprender a programar a automontagem

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

para podermos construir tudo e mais alguma coisa.

We want to be able to build technological artifacts

Queremos poder construir artefactos tecnológicos

that are maybe good for the world.

que sejam bons para o mundo.

We want to learn how to build biological artifacts,

Queremos aprender a construir artefactos biológicos,

como pessoas e baleias e árvores.

like people and whales and trees.

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

Se conseguirmos atingir um tal nível de complexidade,

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

se a nossa capacidade de programar moléculas se tornar assim tão boa,

then that will truly be magic.

isso seria verdadeiramente magia.

Thank you very much.

Muito obrigado.

(Aplausos)

(Applause)