How we're harnessing nature's hidden superpowers | Oded Shoseyov

Переводчик: Vlad Garasyuta Редактор: Anna Kotova

Two hundred years of modern science.

Современной науке двести лет.

We have to admit

Мы должны признать,

that our performance is not great.

что наша эффективность не высока.

The machines we build continue to suffer from mechanical failures.

Создаваемые нами машины страдают от технических ошибок.

The houses we build do not survive severe earthquakes.

Построенные нами дома рушатся из-за землетрясений.

But we shouldn't be so critical of our scientists for a simple reason:

Но мы не должны критически относиться к нашим учёным по одной причине:

they didn't have much time.

у них не было достаточно времени.

Two hundred years is not a lot of time,

Двести лет — это маленький срок,

while nature had three billion years

ведь у природы было три миллиарда лет,

to perfect some of the most amazing materials,

чтобы совершенствовать те удивительные вещества,

that we wish we had in our possession.

которые мы бы хотели иметь в своём распоряжении.

Remember, these materials carry a quality assurance

Помните, эти вещества несут на себе гарантию качества

of three billion years.

сроком в три миллиарда лет.

Take, for example, sequoia trees.

Например, секвойи.

They carry hundreds of tons for hundreds of years

Эти громадины живут сотни лет

in cold weather, in warm climates,

в холодной погоде, в засушливом климате,

UV light.

при ультрафиолете.

Yet, if you look at the structure by high-resolution electron microscopy,

Если взглянуть на их структуру под электронным микроскопом

and you ask yourself, what is it made of,

и задаться вопросом, из чего же они сделаны,

surprisingly, it's made of sugar.

то ответ будет неожиданным — из сахара.

Well, not exactly as we drink in our tea.

Но не такого, который мы кладём в чай.

It's actually a nanofiber called nanocrystalline cellulose.

Это нановолокна, называемые нанокристаллической целлюлозой.

And this nanocrystalline cellulose is so strong, on a weight basis,

Эта нанокристаллическая целлюлоза

it's about 10 times stronger than steel.

в десять раз прочнее стали,

Yet it's made of sugar.

хотя и сделана из сахара.

So scientists all over the world believe that nanocellulose

Учёные всего мира считают,

что наноцеллюлоза станет одним из главных материалов для всей промышленности.

is going to be one of the most important materials for the entire industry.

But here's the problem:

Но есть и проблема.

say you want to buy a half a ton of nanocellulose

Скажем, вы хотите купить полтонны наноцеллюлозы,

to build a boat or an airplane.

чтобы построить корабль или самолёт.

Well, you can Google, you can eBay, you can even Alibaba.

Можете искать в Google, можете на eBay, можете даже попробовать Alibaba.

You won't find it.

Но вы не найдёте её.

Of course, you're going to find thousands of scientific papers --

Конечно, вы отыщете тысячи научных статей.

great papers, where scientists are going to say this is a great material,

Отличных статей, в которых учёные расхваливают это вещество,

there are lots of things we can do with it.

говорят, как много из него можно сделать.

But no commercial source.

Но никаких коммерческих источников.

So we at the Hebrew University, together with our partners in Sweden,

Мы в Еврейском университете вместе с коллегами из Швеции

decided to focus on the development of an industrial-scale process

решили сфокусироваться на разработке процесса промышленного масштаба

to produce this nanocellulose.

для производства наноцеллюлозы.

And, of course, we didn't want to cut trees.

Конечно же, мы не хотели рубить деревья.

So we were looking for another source

Мы начали искать альтернативный источник сырья.

of raw material,

and we found one -- in fact, the sludge of the paper industry.

И мы нашли его — отходы бумажной промышленности.

The reason: there is a lot of it.

Причина — их очень много.

Europe alone produces 11 million tons

Только в Европе этих отходов набирается 11 миллионов тонн ежегодно.

of that material annually.

It's the equivalent of a mountain three kilometers high,

Это эквивалентно трёхкилометровой горе

sitting on a soccer field.

с основанием с футбольное поле.

And we produce this mountain every year.

И мы производим такую гору каждый год.

So for everybody, it's an environmental problem,

И в то время как для всех это экологическая проблема,

and for us, it's a gold mine.

для нас это золотая жила.

So now, we are actually producing, on an industrial scale in Israel,

Сегодня мы производим наноцеллюлозу в промышленных масштабах в Израиле,

nanocellulose, and very soon, in Sweden.

а совсем скоро будем и в Швеции.

We can do a lot of things with the material.

Мы можем делать множество вещей с этим материалом.

For example,

Например, мы показали, что при добавлении лишь небольшого процента наноцеллюлозы

we have shown that by adding only a small percent of nanocellulose

into cotton fibers, the same as my shirt is made of,

в хлопковую ткань, например, в такую, из которой сделана моя рубашка,

it increases its strength dramatically.

её прочность возрастает в разы́.

So this can be used for making amazing things,

Это можно использовать для производства удивительных вещей,

like super-fabrics for industrial and medical applications.

таких как суперткани для промышленных и медицинских применений.

But this is not the only thing.

Но это ещё не всё.

For example, self-standing, self-supporting structures,

Например, самостоятельные несущие конструкции

like the shelters that you can see now,

вроде тех навесов, что вы сейчас видите,

actually are now showcasing in the Venice Biennale for Architecture.

сегодня демонстрируются на Венецианской выставке архитектуры.

Nature actually didn't stop its wonders

Но чудеса природы не ограничиваются растительным миром.

in the plant kingdom.

Think about insects.

Подумайте о насекомых.

Cat fleas, for example,

Кошачьи блохи, например, умеют прыгать в сто раз выше своего роста.

have the ability to jump about a hundred times their height.

That's amazing.

Удивительно!

It's the equivalent of a person

Это равносильно тому, что человек,

standing in the middle of Liberty Island in New York,

стоящий в центре острова Свободы в Нью-Йорке,

and in a single jump,

за один прыжок

going to the top of the Statue of Liberty.

запрыгнул бы на вершину статуи Свободы.

I'm sure everybody would like to do that.

Несомненно, каждый хотел бы так уметь.

So the question is:

Вопрос в следующем:

How do cat fleas do it?

как блохи это делают?

It turns out, they make this wonderful material,

Оказывается, они создают замечательное вещество,

which is called resilin.

называемое «резилин».

In simple words, resilin, which is a protein,

Простыми словами,

белок резилин — самая эластичная резинка на Земле.

is the most elastic rubber on Earth.

You can stretch it,

Вы можете растягивать его,

you can squish it,

можете сжимать,

and it doesn't lose almost any energy to the environment.

и он не отдаст почти никакой энергии в окружающую среду.

When you release it -- snap!

Но когда вы его отпустите — бац!

It brings back all the energy.

Он отдаёт всю энергию назад.

So I'm sure everybody would like to have that material.

Я уверен, все хотели бы иметь такой материал.

But here's the problem:

Но есть проблема:

to catch cat fleas is difficult.

ловить блох довольно тяжело.

(Laughter)

(Смех)

Why? Because they are jumpy.

Почему? Потому что они прыгучие.

(Laughter)

(Смех)

But now, it's actually enough to catch one.

Сейчас достаточно поймать лишь одну.

Now we can extract its DNA

Сейчас мы можем извлечь ДНК блохи,

and read how cat fleas make the resilin,

чтобы узнать, как они производят резилин,

and clone it into a less-jumpy organism like a plant.

и клонировать его в какой-нибудь непрыгучий организм, например в растение.

So that's exactly what we did.

Это мы и сделали.

Now we have the ability to produce lots of resilin.

Сегодня у нас есть возможность производить большое количество резилина.

Well, my team decided to do something really cool at the university.

Моя команда в университете решила сделать нечто действительно крутое.

They decided to combine

Они решили объединить

the strongest material produced by the plant kingdom

самый прочный материал, производимый растениями,

with the most elastic material produced by the insect kingdom --

с самым эластичным материалом, производимым насекомыми, —

nanocellulose with resilin.

наноцеллюлозу и резилин.

And the result is amazing.

Результаты невероятны!

This material, in fact, is tough, elastic and transparent.

Получившееся вещество твёрдое, эластичное и прозрачное.

So there are lots of things that can be done with this material.

Оно может использоваться во многих сферах.

Например, в следующем поколении спортивной обуви,

For example, next-generation sport shoes,

so we can jump higher, run faster.

так что мы сможем прыгать выше, бежать быстрее.

And even touch screens for computers and smartphones,

И даже производить новые небьющиеся экраны для компьютеров и смартфонов.

that won't break.

Well, the problem is, we continue to implant

Проблема в том, что мы продолжаем имплантировать

synthetic implants in our body,

синтетические материалы в наше тело,

which we glue and screw into our body.

что-то вклеивать и вкручивать в себя.

And I'm going to say that this is not a good idea.

На мой взгляд, это плохая идея.

Why? Because they fail.

Почему? Потому что они подводят.

This synthetic material fails,

Синтетические материалы ломаются,

just like this plastic fork,

как эта пластиковая вилка,

that is not strong enough for its performance.

они недостаточно прочные.

But sometimes they are too strong,

Но иногда они излишне прочны,

and therefore their mechanical properties do not really fit

поэтому их механические характеристики

не подходят к окружающим их живым тканям.

their surrounding tissues.

But in fact, the reason is much more fundamental.

Но на самом деле причина более фундаментальна.

The reason is that in nature,

Причина в том, что в природе

there is no one there

нет ничего такого,

that actually takes my head and screws it onto my neck,

что фактически вкручивает голову в шею

or takes my skin and glues it onto my body.

или приклеивает кожу к моему телу.

In nature, everything is self-assembled.

В природе всё едино.

So every living cell,

Каждая живая клетка,

whether coming from a plant, insect or human being,

будь то часть растения, насекомого или человека,

has a DNA that encodes for nanobio building blocks.

имеет структуру ДНК, которая кодирует нано-био строительные блоки.

Many times they are proteins.

В большинстве своём это белки́.

Other times, they are enzymes that make other materials,

Иногда это ферменты, которые создают другие вещества,

like polysaccharides, fatty acids.

такие как полисахариды, жирные кислоты.

And the common feature about all these materials

Основная особенность всех этих материалов в том,

is that they need no one.

что они не нуждаются ни в чём.

They recognize each other and self-assemble

Они распознают друг друга и объединяются в структуры —

into structures -- scaffolds on which cells are proliferating

особые каркасы, на которых разрастаются клетки,

to give tissues.

чтобы производить ткани.

They develop into organs, and together bring life.

Они развиваются в органы и вместе дают жизнь.

So we at the Hebrew University, about 10 years ago, decided to focus

10 лет назад мы в Еврейском университете решили сфокусироваться

on probably the most important biomaterial for humans,

на наиболее важном для людей биоматериале.

which is collagen.

На коллагене.

Why collagen?

Почему именно коллаген?

Because collagen accounts for about 25 percent of our dry weight.

Потому что он составляет около 25% от сухой массы тела.

We have nothing more than collagen, other than water, in our body.

В нашем теле лишь воды больше, чем коллагена.

So I always like to say,

Я всегда хотел сказать,

anyone who is in the replacement parts of human beings

что любой имплантат в человеческом теле

would like to have collagen.

должен содержать коллаген.

Admittedly, before we started our project,

Надо признать, перед тем, как мы начали наш проект,

there were already more than 1,000 medical implants

уже существовало более тысячи имплантатов,

made of collagen.

сделанных из коллагена.

You know, simple things like dermal fillers to reduce wrinkles,

Например, такие простые вещи, как кожные наполнители для уменьшения морщин,

augment lips,

увеличители губ

and other, more sophisticated medical implants, like heart valves.

и другие, более сложные, медицинские имплантаты, такие как сердечные клапаны.

So where is the problem?

В чём же проблема?

Well, the problem is the source.

А проблема в источнике.

The source of all that collagen

Источник всего коллагена —

is actually coming from dead bodies:

это фактически мёртвые тела:

dead pigs, dead cows

мёртвые свиньи и коровы,

and even human cadavers.

даже человеческие трупы.

So safety is a big issue.

Поэтому безопасность очень важна.

But it's not the only one.

Но это ещё не всё.

Also, the quality.

Важно ещё и качество.

Now here, I have a personal interest.

И здесь у меня есть персональный интерес.

This is my father, Zvi, in our winery in Israel.

Это мой отец, Цви, на нашей винодельне в Израиле.

A heart valve, very similar to the one that I showed you before,

Сердечный клапан, очень похожий на тот, что я вам показывал ранее,

seven years ago, was implanted in his body.

был ему имплантирован 7 лет назад.

Now, the scientific literature says that these heart valves start to fail

В научной литературе говорится, что такие сердечные клапаны начинают отказывать

10 years after the operation.

через 10 лет после операции.

No wonder:

Неудивительно,

they are made from old, used tissues,

ведь они сделаны из старых тканей,

just like this wall made of bricks that is falling apart.

как, например, эта разваливающаяся кирпичная стена.

Yeah, of course, I can take those bricks and build a new wall.

Конечно, я могу взять эти кирпичи и построить новую стену.

But it's not going to be the same.

Но она уже не будет той же.

So the US Food and Drug Administration

Управление по контролю за продуктами и лекарствами в США

made a notice already in 2007,

в 2007 году выпустило уведомление,

asking the companies to start to look for better alternatives.

в котором просило компании начать искать лучшие альтернативы.

So that's exactly what we did.

И вот что мы сделали.

We decided to clone all the five human genes responsible

Мы решили клонировать все пять человеческих генов,

ответственных за создание коллагена первого типа,

for making type I collagen in humans

into a transgenic tobacco plant.

в трансгенное растение табака.

So now, the plant has the ability to make human collagen brand new,

Теперь растение имеет возможность производить чистый человеческий коллаген,

untouched.

нетронутый.

This is amazing.

Это удивительно!

Actually, it's happening now.

Это происходит прямо сейчас.

Today in Israel, we grow it in 25,000 square meters of greenhouses

Сегодня в Израиле мы выращиваем его в теплицах на 25 000 квадратных метров

all over the country.

по всей стране.

The farmers receive small plantlets of tobacco.

Фермеры получают небольшие проростки этого табака.

It looks exactly like regular tobacco,

Они выглядят также, как и обычный табак,

except that they have five human genes.

но содержат в себе пять генов человека.

They're responsible for making type I collagen.

Они ответственны за производство коллагена первого типа.

We grow them for about 50 to 70 days,

Их мы выращиваем в течение 50–70 дней,

we harvest the leaves,

затем собираем листья.

and then the leaves are transported by cooling trucks to the factory.

Затем листья транспортируются на фабрику в грузовиках-холодильниках.

There, the process of extracting the collagen starts.

И уже там начинается процесс получения коллагена.

Now, if you ever made a pesto -- essentially, the same thing.

Если вы когда-либо делали соус песто, то, по сути, процесс тот же самый.

(Laughter)

(Смех)

You crush the leaves, you get the juice that contains the collagen.

Вы давите листья, получаете сок, содержащий коллаген.

We concentrate the protein,

Мы концентрируем белок,

transfer the protein to clean rooms for the final purification,

транспортируем в чистые помещения для финальной очистки

and the end result is a collagen identical to what we have in our body --

и в результате получаем коллаген, идентичный тому, что есть в нашем теле, —

untouched, brand new

совершенно новый, нетронутый,

and from which we make different medical implants:

из которого мы можем делать медицинские имплантаты:

bone void fillers, for example,

например, наполнители для костных пустот

for severe bone fractures, spinal fusion.

для лечения тяжёлых переломов, операций на позвоночнике.

And more recently, even,

Относительно недавно

we've been able to launch into the market here in Europe

нам удалось запустить на рынок в Европе

a flowable gel that is used for diabetic foot ulcers,

текучий гель, используемый для лечения диабетических язв стопы.

that is now approved for use in the clinic.

Гель уже одобрен для использования в больницах.

This is not science fiction.

Всё это не научная фантастика.

This is happening now.

Это происходит прямо сейчас.

We are using plants to make medical implants

Мы используем растения для производства медицинских имплантатов

for replacement parts for human beings.

для восстановления частей тела человека.

In fact, more recently, we've been able to make collagen fibers

А относительно недавно мы смогли создать коллагеновые волокна,

which are six times stronger than the Achilles tendon.

которые в шесть раз прочнее ахиллова сухожилия.

That's amazing.

Это потрясающе!

Together with our partners from Ireland,

Вместе с нашими партнёрами в Ирландии

we thought about the next thing:

мы думаем над следующим шагом:

adding resilin to those fibers.

над добавлением резилина в эти волокна.

By doing that,

Сделав это,

we've been able to make a superfiber

мы сможем создать суперволокно,

which is about 380 percent tougher,

которое на 380% прочнее

and 300 percent more elastic.

и на 300% эластичнее.

So oddly enough, in the future,

В будущем, как ни странно,

when a patient is transplanted with artificial tendons or ligaments

когда пациенту пересадят искусственные сухожилия или связки,

made from these fibers,

сделанные из таких волокон,

we'll have better performance after the surgery

он будет более эффективен и производителен после операции,

than we had before the injury.

чем до травмы.

So what's for the future?

Так что же в будущем?

In the future, we believe we'll be able to make

Мы верим, что в будущем мы сможем создать

many nanobio building blocks that nature provided for us --

множество нано-био строительных блоков, которые природа предоставила нам:

collagen, nanocellulose, resilin and many more.

коллаген, наноцеллюлоза, резилин и множество других.

And that will enable us to make better machines perform better,

Это позволит нам создавать улучшенные, более эффективные механизмы

even the heart.

и даже сердце.

Now, this heart is not going to be the same

Это сердце не будет таким же,

as we can get from a donor.

как если бы мы получили его от донора.

It will be better.

Оно будет лучше.

It actually will perform better

На самом деле оно будет работать лучше

and will last longer.

и прослужит дольше.

My friend Zion Suliman once told me

Мой друг, Цион Сулиман, однажды сказал мне

a smart sentence.

одну умную фразу.

He said, "If you want a new idea,

Он сказал: «Если тебе нужна новая идея,

you should open an old book."

просто открой старую книгу».

And I'm going to say that the book was written.

И такая книга была написана.

It was written over three billion years

Написана эволюцией длиною в три миллиарда лет.

of evolution.

And the text is the DNA of life.

Текст этой книги — ДНК жизни.

All we have to do

Всё, что нам нужно,

is read this text,

это прочитать этот текст,

embrace nature's gift to us

принять дары природы

and start our progress from here.

и начать наш прогресс.

Thank you.

Спасибо за внимание.

(Applause)

(Аплодисменты)