Craig Venter: On the verge of creating synthetic life

Tradutor: Geraldo Quintas Revisora: Sérgio Lopes

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

Sabem, já tenho falado de alguns destes projetos antes,

about the human genome and what that might mean,

sobre o genoma humano e o que isso poderá significar,

and discovering new sets of genes.

e a descoberta de novos conjuntos de genes.

We're actually starting at a new point:

Estamos a começar num ponto novo:

we've been digitizing biology,

temos estado a digitalizar a biologia.

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

e agora estamos a tentar partir desse código digital

into a new phase of biology

para uma nova fase da biologia,

with designing and synthesizing life.

desenhando e sintetizando vida.

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

Então, temos tentado sempre fazer perguntas importantes.

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

"O que é a vida?" é uma coisa

have been trying to understand

que creio que muitos biólogos têm tentado perceber

at various levels.

a vários níveis.

We've tried various approaches,

Temos tentado vários métodos,

paring it down to minimal components.

reduzindo-a aos componentes básicos.

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

Há quase 20 anos que a digitalizamos.

when we sequenced the human genome,

Quando sequenciámos o genoma humano,

it was going from the analog world of biology

passámos do mundo analógico da biologia

into the digital world of the computer.

para o mundo digital do computador.

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

Agora estamos a tentar perguntar: "Conseguiremos regenerar vida,

or can we create new life

"ou conseguiremos criar vida nova, a partir deste universo digital?"

out of this digital universe?"

This is the map of a small organism,

Este é o mapa de um organismo pequeno,

Mycoplasma genitalium,

Mycoplasma genitalium,

that has the smallest genome for a species

que possui o genoma mais pequeno de uma espécie

that can self-replicate in the laboratory,

que consegue multiplicar-se sozinho em laboratório.

and we've been trying to just see if

E temos tentado ver se conseguimos descobrir

we can come up with an even smaller genome.

um genoma ainda mais pequeno.

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

Conseguimos eliminar uns 100 genes

out of the 500 or so that are here.

dos 500 e tal presentes.

When we look at its metabolic map,

Mas quando olhamos para o seu mapa metabólico,

it's relatively simple

vemos que é relativamente simples em comparação com o nosso.

compared to ours --

trust me, this is simple --

Acreditem, isto é simples.

but when we look at all the genes

Mas quando olhamos para os genes todos

that we can knock out one at a time,

que podemos tirar um de cada vez

it's very unlikely that this would yield

é muito pouco provável que isto dê uma célula viva.

a living cell.

So we decided the only way forward

Então, decidimos que a única maneira de avançar

was to actually synthesize this chromosome

era sintetizar este cromossoma.

so we could vary the components

para que pudéssemos variar os componentes

to ask some of these most fundamental questions.

e fazer então algumas das perguntas mais fundamentais.

And so we started down the road of:

E assim começamos com perguntas do género:

can we synthesize a chromosome?

"Conseguiremos sintetizar um cromossoma?"

Can chemistry permit making

Permitirá a química criar estas moléculas bastante grandes

these really large molecules

where we've never been before?

onde nunca estivemos antes?

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

E, se conseguirmos, conseguiremos inicializar o cromossoma?

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

Já agora, um cromossoma não passa de um bocado de material químico inerte.

So, our pace of digitizing life has been increasing

O nosso ritmo de digitalizar vida tem vindo a aumentar

at an exponential pace.

a um ritmo exponencial.

Our ability to write the genetic code

A nossa capacidade de escrever o código genético

has been moving pretty slowly

tem avançado bastante lentamente,

but has been increasing,

mas tem aumentado.

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

E o nosso último resultado faz pensar que estaremos já numa curva exponencial.

We started this over 15 years ago.

Começámos tudo isto há 15 anos.

It took several stages, in fact,

Na realidade, foram precisas várias etapas,

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

a começar com um parecer bioético

antes de iniciarmos as primeiras experiências.

But it turns out synthesizing DNA

Mas acontece que sintetizar ADN é muito difícil.

is very difficult.

There are tens of thousands of machines around the world

Há dezenas de milhares de máquinas no mundo inteiro

that make small pieces of DNA --

que constroem pequenos bocados de ADN,

30 to 50 letters in length --

com um comprimentos de 30 a 50 letras,

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

e é um processo degenerativo,

quanto maior o bocado, mais erros existem.

the more errors there are.

So we had to create a new method

Então, tivemos de criar um novo método

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

para juntar todos estes pequenos bocados e corrigir todos os erros.

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

Esta foi a nossa primeira tentativa, começando com a informação digital

of the genome of phi X174.

do genoma do Phi X 174.

It's a small virus that kills bacteria.

É um pequeno vírus que destrói bactérias.

We designed the pieces, went through our error correction

Desenhámos os bocados, passou pela nossa correção de erros,

and had a DNA molecule

e tinha um molécula de ADN com cerca de 5 mil letras.

of about 5,000 letters.

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

A fase excitante foi quando pegámos neste bocado de químico inerte

and put it in the bacteria,

e o inserimos nas bactérias,

and the bacteria started to read this genetic code,

e as bactérias começaram a ler este código genético,

made the viral particles.

e construíram as partículas virais.

The viral particles then were released from the cells

As partículas virais foram depois libertadas pelas células,

and came back and killed the E. coli.

e voltaram para destruir o E. coli.

I was talking to the oil industry recently

Falei recentemente com a indústria petrolífera,

and I said they clearly understood that model.

e disse que eles compreendiam perfeitamente esse modelo.

(Laughter)

(Risos)

They laughed more than you guys are. (Laughter)

Eles ainda se riram mais do que vocês. (Risos)

And so, we think this is a situation

Pensamos que esta é uma situação

where the software can actually build its own hardware

em que o software é capaz de construir o seu próprio hardware

in a biological system.

num sistema biológico.

But we wanted to go much larger:

Mas quisemos apontar ainda mais alto.

we wanted to build the entire bacterial chromosome --

Quisemos construir todo o cromossoma bacteriano.

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

Tem mais de 580 mil letras de código genético.

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

Então pensámos em construí-los em cassetes do tamanho dos vírus,

so we could actually vary the cassettes

para que pudéssemos variar as cassetes

to understand

para compreender quais são os componentes de uma célula viva.

what the actual components of a living cell are.

Design is critical,

A fase de design é crítica,

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

e se começamos com informações digitais num computador,

that digital information has to be really accurate.

essas informações digitais têm de ser muito rigorosas.

When we first sequenced this genome in 1995,

Quando sequenciámos este genoma em 1995,

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

o standard de precisão era de um erro por cada 10 mil pares de bases.

We actually found, on resequencing it,

Quando o voltámos a sequenciar, encontrámos 30 erros.

30 errors; had we used that original sequence,

Se tivéssemos usado essa sequência original,

it never would have been able to be booted up.

nunca teria sido capaz de inicializar.

Part of the design is designing pieces

Parte do design é desenhar peças que têm 50 letras de comprimento

that are 50 letters long

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

que têm de se sobrepor a todas as outras peças de 50 letras

to build smaller subunits

de modo a construir subunidades mais pequenas,

we have to design so they can go together.

temos de desenhá-las para que se possam juntar.

We design unique elements into this.

Desenhamos elementos únicos neles.

You may have read that we put watermarks in.

Podem ter lido que pusemos marcas de água.

Think of this:

Pensem bem:

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

temos um código genético com quatro letras: A, C, G e T.

Triplets of those letters

Os codões dessas letras

code for roughly 20 amino acids,

codificam cerca de 20 aminoácidos

such that there's a single letter designation

— e há uma designação de uma letra só para cada aminoácido.

for each of the amino acids.

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

Então, podemos usar o código genético para escrever palavras,

sentences, thoughts.

frases, pensamentos.

Initially, all we did was autograph it.

Inicialmente, a única coisa que fizemos foi assinar.

Some people were disappointed there was not poetry.

Alguns ficaram desapontados por não haver poesia.

We designed these pieces so

Desenhámos estas peças para que as possamos digerir com enzimas.

we can just chew back with enzymes;

there are enzymes that repair them and put them together.

Há enzimas que os reparam e os unem.

And we started making pieces,

E começámos a criar bocados,

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

começando com bocados que tinham entre 5000 a 7000 letras,

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

unimo-los de modo a criar bocados com 24 mil letras,

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

e depois colocámos conjuntos desses, indo até aos 72 mil.

At each stage, we grew up these pieces in abundance

A cada passo, criámos destes bocados em abundância

so we could sequence them

para os podermos sequenciar

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

porque estamos a tentar criar um processo que seja extremamente sólido

that you can see in a minute.

— que poderão ver dentro de instantes.

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

Estamos a tentar chegar a um ponto de automatismo.

So, this looks like a basketball playoff.

Então, isto parece uma final de basquetebol.

When we get into these really large pieces

Quando chegámos aos bocados realmente grandes

over 100,000 base pairs,

— com mais de 100 mil pares de bases —

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

eles já não crescem facilmente dentro do E. coli.

it exhausts all the modern tools of molecular biology --

Isso esgota todas as ferramentas modernas da biologia molecular.

and so we turned to other mechanisms.

Então, virámo-nos a outros mecanismos.

We knew there's a mechanism called homologous recombination

Sabíamos que havia um mecanismo chamado recombinação homóloga,

that biology uses to repair DNA

que a biologia usa para reparar ADN,

that can put pieces together.

que consegue unir bocados.

Here's an example of it:

Este é um exemplo.

there's an organism called

Há um organismo chamado Deinococcus radiodurans

Deinococcus radiodurans

that can take three millions rads of radiation.

que consegue suportar três milhões de rads de radiação.

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

Podem ver no painel de cima, o seu cromossoma simplesmente explode.

Twelve to 24 hours later, it put it

12 a 24 horas mais tarde, foi reconstituído tal como era antes.

back together exactly as it was before.

We have thousands of organisms that can do this.

Temos milhares de organismos que conseguem fazer isto.

These organisms can be totally desiccated;

Estes organismos podem ser totalmente desidratados.

they can live in a vacuum.

Podem viver num vácuo.

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

Tenho a certeza absoluta que pode haver vida no espaço,

move around, find a new aqueous environment.

mover-se, encontrar um novo meio aquoso.

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

Na verdade, a NASA tem-nos mostrado que existe muito disto lá fora.

Here's an actual micrograph of the molecule we built

Aqui está um micrógrafo da molécula que construímos

using these processes, actually just using yeast mechanisms

utilizando estes processos — usando apenas mecanismos de leveduras

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

com o desenho certo das peças que lhes introduzimos.

yeast puts them together automatically.

A levedura junta-os automaticamente.

This is not an electron micrograph;

Este não é um micrógrafo eletrónico;

this is just a regular photomicrograph.

é apenas um fotomicrógrafo normal.

It's such a large molecule

É uma molécula de tal forma grande

we can see it with a light microscope.

que conseguimos vê-lo com um microscópio ótico.

These are pictures over about a six-second period.

Estas são fotografias tiradas a intervalos de 6 segundos.

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

Esta é a publicação que tínhamos ainda há pouco.

This is over 580,000 letters of genetic code;

Isto tem mais de 580 mil letras de código genético.

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

É a maior molécula de uma estrutura definida,

feita pelo Homem.

It's over 300 million molecular weight.

Tem um peso molecular de mais de 300 milhões.

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

Se fosse impresso a com letra de tamanho 10 sem espaçamento,

it takes 142 pages

seriam precisas 142 páginas

just to print this genetic code.

só para imprimir este código genético.

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

Como é que inicializamos um cromossoma? Como é que ativamos isto?

Obviously, with a virus it's pretty simple;

Obviamente, com um vírus é bastante simples.

it's much more complicated dealing with bacteria.

É muito mais complicado quando lidamos com bactérias.

It's also simpler when you go

É também mais simples quando entramos em seres eucariontes como nós:

into eukaryotes like ourselves:

you can just pop out the nucleus

basta tirar o núcleo e colocar lá outro,

and pop in another one,

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

e é isso que têm ouvido falar acerca da clonagem.

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

Com bactérias archaea, o cromossoma é integrado na célula,

but we recently showed that we can do a complete transplant

mas recentemente mostrámos

que conseguimos fazer um transplante completo

of a chromosome from one cell to another

de um cromossoma de uma célula para outra

and activate it.

e ativá-lo.

We purified a chromosome from one microbial species --

Purificámos um cromossoma de uma espécie microbiana.

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

Aproximadamente, estas duas são tão distintas como um homem e um rato.

we added a few extra genes

Juntámos mais uns genes extra

so we could select for this chromosome,

para podermos selecionar este cromossoma.

we digested it with enzymes

Digerimo-lo com enzimas para destruir toda a proteína.

to kill all the proteins,

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

E foi deslumbrante quando pusemos isto na célula

and you'll appreciate

— acho que apreciarão aqui os nossos gráficos sofisticados —

our very sophisticated graphics here.

(Risos)

The new chromosome went into the cell.

o cromossoma novo entrou na célula.

De facto, pensámos que isto seria o limite,

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

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

mas tentámos levar o processo um bocado mais adiante.

This is a major mechanism of evolution right here.

Este é um dos principais mecanismos da evolução que aqui vemos.

We find all kinds of species

Encontramos todo tipo de espécies

that have taken up a second chromosome

que têm absorvido um segundo cromossoma

or a third one from somewhere,

ou um terceiro de algures,

adding thousands of new traits

somando milhares de novas características, num segundo, a essa espécie.

in a second to that species.

So, people who think of evolution

As pessoas que pensam na evolução como um gene a mudar de cada vez

as just one gene changing at a time

have missed much of biology.

têm perdido muito da biologia.

There are enzymes called restriction enzymes

Há enzimas chamadas enzimas de restrição

that actually digest DNA.

que digerem o ADN.

The chromosome that was in the cell

O cromossoma que estava na célula não as tinha.

doesn't have one;

the chromosome we put in does.

Mas o cromossoma que introduzimos tem.

It got expressed and it recognized

Exprimiu-se e reconheceu

the other chromosome as foreign material,

o outro cromossoma como material estranho,

chewed it up, and so we ended up

digeriu-o, e acabámos apenas com a célula com o cromossoma novo.

just with a cell with the new chromosome.

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

Ficou azul por causa dos genes que lhe introduzimos.

And with a very short period of time,

Num curto espaço de tempo,

all the characteristics of one species were lost

perderam-se todas as características de uma espécie

and it converted totally into the new species

e converteu-se completamente na nova espécie,

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

com base no software novo que colocámos na célula.

All the proteins changed,

Todas as proteínas foram modificadas,

the membranes changed;

todas as membranas se alteraram.

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

Quando lemos o código genético, é exatamente o que tínhamos introduzido.

So, this may sound like genomic alchemy,

Então, isto pode parecer alquimia genómica,

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

mas conseguimos, movendo o software do ADN,

change things quite dramatically.

mudar as coisas desta forma drástica.

Now I've argued, this is not genesis;

Agora, isto não é génese,

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

isto é criar sobre 3500 milhões de anos de evolução,

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

e tenho defendido que estamos talvez prestes

create a new version of the Cambrian explosion,

a criar uma nova versão da explosão câmbrica

where there's massive new speciation

com a criação maciça de novas espécies,

com base neste desenho digital.

based on this digital design.

Why do this?

Porque é que fazemos isto?

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

É bastante óbvio em termos de algumas das necessidades.

We're about to go from six and a half

Estamos quase a passar de 6500 milhões

to nine billion people over the next 40 years.

para 9000 milhões de pessoas nos próximos 40 anos.

To put it in context for myself:

Para colocar isto em perspetiva para mim:

I was born in 1946.

Nasci em 1946.

There are now three people on the planet

Há hoje três pessoas no planeta por cada pessoa que existia em 1946.

for every one of us that existed in 1946;

[a partir daqui, não há som]

within 40 years, there'll be four.

dentro de 40 anos, existirão 4.

We have trouble feeding, providing fresh, clean water,

Temos dificuldades em alimentar, fornecer água potável,

medicines, fuel

medicamentos, combustível

for the six and a half billion.

para os 6500 milhões

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

Vai ser muito difícil fazê-lo para nove milhões.

We use over five billion tons of coal,

Usamos mais de 5 mil milhões de toneladas de carvão,

30 billion-plus barrels of oil --

mais de 30 mil milhões de barris de petróleo.

that's a hundred million barrels a day.

Isso dá 100 milhões de barris por dia.

When we try to think of biological processes

Quando tentamos pensar em processos biológicos

or any process to replace that,

ou qualquer processo que o substitua,

it's going to be a huge challenge.

vai ser um enorme desafio.

Then of course, there's all that

Depois, claro, existe todo o CO2 associado

CO2 from this material

that ends up in the atmosphere.

que vai acabar na atmosfera.

We now, from our discovery around the world,

Hoje, com as novas descobertas mundo fora,

have a database with about 20 million genes,

temos uma base de dados com mais de 20 milhões de genes,

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

e gostaria de pensar neles como os componentes de desenho para o futuro.

The electronics industry only had a dozen or so components,

A indústria eletrónica tinha apenas uma dúzia de componentes,

and look at the diversity that came out of that.

e reparem na diversidade que saiu daí.

We're limited here primarily

Aqui estamos limitados em primeiro lugar por uma realidade biológica

by a biological reality

and our imagination.

e pela nossa imaginação.

We now have techniques,

Temos agora técnicas,

because of these rapid methods of synthesis,

devido a estes métodos rápidos de síntese,

to do what we're calling combinatorial genomics.

para fazer aquilo a que chamamos genómica combinatória.

We have the ability now to build a large robot

Temos a capacidade de construir um enorme robô

that can make a million chromosomes a day.

que é capaz de fazer um milhão de cromossomas por dia.

When you think of processing these 20 million different genes

Quando pensamos em processar 20 milhões de genes diferentes,

or trying to optimize processes

ou em tentar otimizar processos

to produce octane or to produce pharmaceuticals,

de produção de octano ou de produtos farmacêuticos,

new vaccines,

de novas vacinas,

we can just with a small team,

podemos mudar, apenas com uma pequena equipa,

do more molecular biology

fazer mais biologia molecular do que nos últimos 20 anos de ciência.

than the last 20 years of all science.

And it's just standard selection:

E é apenas selecionar.

we can select for viability,

Podemos selecionar para maior viabilidade,

chemical or fuel production,

para produzir químicos ou combustível,

vaccine production, etc.

para a produção de vacinas, etc.

This is a screen snapshot

Isto é uma captura de ecrã de software de design real

of some true design software

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

em que estamos a trabalhar para conseguirmos

and design species in the computer.

desenhar espécies no computador.

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

Sabem, nós não sabemos bem como sairá.

we know exactly what their genetic code looks like.

Nós sabemos exatamente como é o código genético.

We're focusing on now fourth-generation fuels.

Estamos a focar-nos em combustíveis de quarta geração.

You've seen recently, corn to ethanol

Viram recentemente que produzir etanol a partir do milho

is just a bad experiment.

foi uma má experiência.

We have second- and third-generation fuels

Temos combustíveis de segunda e terceira geração

that will be coming out relatively soon

que sairão dentro de relativamente pouco tempo

that are sugar, to much higher-value fuels

que são açúcares transformados em combustíveis de maior valor

like octane or different types of butanol.

como octano ou diferentes tipos de butanol.

But the only way we think that biology

Mas a única maneira que achamos

can have a major impact without

que a biologia pode ter um grande impacto

sem aumentar ainda mais o custo da comida e limitando a sua disponibilidade

further increasing the cost of food and limiting its availability

is if we start with CO2 as its feedstock,

é se começarmos com CO2 como matéria-prima.

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

Por isso, estamos a trabalhar em desenhar células para seguir este caminho,

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

e pensamos que teremos esses combustíveis de quarta geração

in about 18 months.

em cerca de 18 meses.

Sunlight and CO2 is one method ...

Sol e CO2 é um método...

(Applause)

(Aplauso)

but in our discovery around the world,

... mas nas nossas descobertas mundo fora,

we have all kinds of other methods.

temos muitos tipos de outros métodos.

This is an organism we described in 1996.

Este é um organismo que descrevemos em 1996.

It lives in the deep ocean,

Vive no oceano profundo,

about a mile and a half deep,

a cerca de 3 km de profundidade,

almost at boiling-water temperatures.

a temperaturas perto da ebulição da água.

It takes CO2 to methane

Transforma CO2 em metano

using molecular hydrogen as its energy source.

usando hidrogénio molecular como fonte de energia.

We're looking to see if we can take

Estamos a ver se conseguimos pegar em CO2 capturado,

captured CO2,

which can easily be piped to sites,

que pode ser facilmente canalizado a locais,

convert that CO2 back into fuel

converter esse CO2 de novo em combustível,

to drive this process.

para alimentar este processo.

So, in a short period of time,

Então, num curto período de tempo,

we think that we might be able to increase

pensamos que conseguiremos aumentar

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

a pergunta básica de "O que é a vida?"

We truly, you know,

Estamos, na verdade...

have modest goals

temos objetivos modestos

of replacing the whole petrol-chemical industry --

de substituir toda a indústria petroquímica.

(Laughter) (Applause)

(Risos)

(Aplausos)

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

Se não conseguimos fazer isso aqui naTED, onde é que conseguimos?

(Laughter)

(Risos)

become a major source of energy ...

Tornar-nos uma fonte importante de energia.

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

Mas também, estamos a trabalhar em usar essas mesmas ferramentas

to come up with instant sets of vaccines.

para produzir conjuntos instantâneos de vacinas.

You've seen this year with flu;

Viram este ano, com a gripe,

we're always a year behind and a dollar short

que estamos sempre um ano atrasados e com um dólar a menos

when it comes to the right vaccine.

quando se fala na vacina ideal.

I think that can be changed

Eu acho que isso pode ser alterado

by building combinatorial vaccines in advance.

construindo, antecipadamente, vacinas combinadas.

Here's what the future may begin to look like

Isto é o que o futuro começa a parecer

with changing, now, the evolutionary tree,

com a alteração, hoje em dia, da árvore evolutiva,

speeding up evolution

acelerar a evolução

with synthetic bacteria, Archaea

com bactérias sintéticas, archaea, e eventualmente eucariontes.

and, eventually, eukaryotes.

We're a ways away from improving people:

Ainda estamos longe de melhorarmos pessoas.

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

O nosso objetivo é apenas assegurarmos que teremos uma hipótese

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

de sobreviver o suficiente para conseguir isso mesmo.

Muito obrigado.

(Applause)

(Aplausos)