Paul Rothemund: The astonishing promise of DNA folding

Paul Rothemund DNA katlanmasını anlatıyor

Çeviri: Isil Arican Gözden geçirme: Sancak Gülgen

So, people argue vigorously about the definition of life.

İnsanlar hayatın tanımı konusunda tartışıyorlar.

They ask if it should have reproduction in it, or metabolism, or evolution.

Tanımın içinde üreme, metabolizma ya da evrim geçmeli mi sorusuna cevap arıyorlar.

And I don't know the answer to that, so I'm not going to tell you.

Buna verilecek cevabı bende bilmiyorum, o yüzden size söyleyemeyeceğim.

I will say that life involves computation.

Ben hayatın hesaplamayı içerdiğini söyleyeceğim.

So this is a computer program.

Bu bir bilgisayar programı.

Booted up in a cell, the program would execute,

Bir hücreye yüklendiğinde, bu program çalışır ve

and it could result in this person;

sonuçta bu kişi oluşabilir,

or with a small change, it could result in this person;

ya da küçük bir değişiklikle, bu kişiye oluşabilir --

or another small change, this person;

başka bir değişiklik -- ve bu kişi

or with a larger change, this dog,

ya da büyük bir değişiklik, bu köpek

or this tree, or this whale.

ya da bu ağaç, ya da balina oluşabilir.

So now, if you take this metaphor

Şimdi, eğer bu genomlarla ilgili benzetmeyi

[of] genome as program seriously,

ciddiye alırsanız,

you have to consider that Chris Anderson

Chris Anderson'un

is a computer-fabricated artifact, as is Jim Watson,

bir bilgisayar üretimi hata olduğunu söyleyebilirsiniz, aynı Jim Watson,

Craig Venter, as are all of us.

Craig Venter, veya bizler gibi.

And in convincing yourself that this metaphor is true,

Ve kendinizi bu benzetmenin doğru olduğuna inandırmak için,

there are lots of similarities between genetic programs

genetik programlar ve bilgisayar progamları arasında

and computer programs that could help to convince you.

sizi ikna edecek bir sürü benzerlik bulabilirsiniz.

But one, to me, that's most compelling

Ama bana göre en ilgi çekici olan

is the peculiar sensitivity to small changes

küçük değişikliklere bu kendine özgü hassaslık

that can make large changes in biological development -- the output.

ve bu hassaslığın son aşamada büyük biyolojik gelişimlere neden olması.

A small mutation can take a two-wing fly

Küçük bir mutasyon, iki kanatlı bir canlıyı alıp,

and make it a four-wing fly.

Onu dört kanatlı bir canlıya dönüştürebilir.

Or it could take a fly and put legs where its antennae should be.

Ya da bu canlıyı alıp bacaklarını, antenlerinin olması gereken yere koyabilir.

Or if you're familiar with "The Princess Bride,"

Ya da eğer "The Princess Bride" 'ı izlediyseniz,

it could create a six-fingered man.

oradaki gibi altı parmaklı bir adam da yaratabilir.

Now, a hallmark of computer programs

Şimdi, bilgisayar programlarının en başta gelen

is just this kind of sensitivity to small changes.

özelliği bu tip ufak değişikliklere olan hassasiyetidir.

If your bank account's one dollar, and you flip a single bit,

Eğer bir dolarlık banka hesabınızı alır ve bir bit'lik kısmını değiştirirseniz

you could end up with a thousand dollars.

1000 dolarınız olabilir.

So these small changes are things that I think

Bence, bu ufak değişiklikler bize

that -- they indicate to us that a complicated computation

bu artırılmış büyük değişikliklerin altında

in development is underlying these amplified, large changes.

gelişmekte olan karmaşık bir hesaplama olduğunu gösteriyor.

So now, all of this indicates that there are molecular programs underlying biology,

Bütün bunlar, biyoloji'nin temelinde yatan moleküler programlar olduğunu,

and it shows the power of molecular programs -- biology does.

biyolojinin bu moleküler programların gücünü gösteriğini işaret ediyor.

And what I want to do is write molecular programs,

Benim istediğim şey ise teknoloji üretme potasiyeli olan

potentially to build technology.

moleküler programlar yazmak.

And there are a lot of people doing this,

Bunu yapan pekçok kişi var,

a lot of synthetic biologists doing this, like Craig Venter.

Craig Venter gibi pekçok sentetik biyolog bunu yapıyor,

And they concentrate on using cells.

onlar hücreleri kullanma konusuna yoğunlaşmış durumdalar.

They're cell-oriented.

Hücre-kökenliler.

So my friends, molecular programmers, and I

Ben ve arkadaşlarım ise daha çok

have a sort of biomolecule-centric approach.

biyo-moleküler bir merkezli görüşe sahibiz.

We're interested in using DNA, RNA and protein,

Bizler DNA, RNA ve proteinlerle ilgileniyoruz

and building new languages for building things from the bottom up,

ve en temel yapı taşından birşeyler üretmek için yeni bir dil üretiyoruz,

using biomolecules,

bunu yaparken biyoloji ile çok ilgimiz yok,

potentially having nothing to do with biology.

biz biyo-moleküller kullanıyoruz.

So, these are all the machines in a cell.

Bu gördükleriniz bir hücrenin içindeki makinalar.

There's a camera.

Bu bir kamera.

There's the solar panels of the cell,

Bunlar hücrenin güneş panelleri,

some switches that turn your genes on and off,

genlerinizi açıp kapayan bazı düğmeler,

the girders of the cell, motors that move your muscles.

hücrelerin kirişleri, kaslarınızı hareket ettiren motorlar.

My little group of molecular programmers

Benim bir grup moleküler programcım

are trying to refashion all of these parts from DNA.

tüm bu yapıları tamamen DNA kullanarak yeniden üretmeye çalışıyor.

We're not DNA zealots, but DNA is the cheapest,

DNA fanatiği değiliz, ama DNA bunu yapmak için

easiest to understand and easy to program material to do this.

en ucuz, en kolay anlaşılır ve en kolay programlanabilir şey.

And as other things become easier to use --

Zaman içinde diğer maddelerin kullanımı kolaylaşırsa --

maybe protein -- we'll work with those.

mesela proteinin -- onlarla da çalışabiliriz.

If we succeed, what will molecular programming look like?

Eğer başarılı olursak, moleküler programlama neye benziyecek?

You're going to sit in front of your computer.

Bilgisayarınızın başına oturacaksınız.

You're going to design something like a cell phone,

Bir cep telefonu tasarlayacaksınız,

and in a high-level language, you'll describe that cell phone.

yüksek*seviyeli bir dil ile o cep telefonunu tanımlayacaksınız.

Then you're going to have a compiler

Daha sonra bu tanımı bir derleyiciye (compiler)

that's going to take that description

vereceksiniz ve o da bu tanımı

and it's going to turn it into actual molecules

gerçek moleküllere çevirecek, bu moleküller

that can be sent to a synthesizer

bir sentezleyiciye gönderilebilecek

and that synthesizer will pack those molecules into a seed.

ve bu sentezleyici o molekülleri bir tohuma yerleştirecek.

And what happens if you water and feed that seed appropriately,

Eğer bu tohumu düzgün sularsanız ve bakarsanız,

is it will do a developmental computation,

gelişimsel bir hesaplama ( computation),

a molecular computation, and it'll build an electronic computer.

bir moleküler hesaplama yapacak, ve elektronik bir bilgisayar kuracaktır.

And if I haven't revealed my prejudices already,

Henüz önyargılarımı açık etmediysem şimdi edeyim,

I think that life has been about molecular computers

bence yaşam moleküler bilgisayarların

building electrochemical computers,

elektrokimyasal bilgisayarlar kurması ve bunların

building electronic computers,

elektronik bilgisayarlar kurması ve bunların

which together with electrochemical computers

hep birlikte elektrokimyasal bilgisayarlar kurması,

will build new molecular computers,

ve onların yeni moleküler bilgisayarlar kurması

which will build new electronic computers, and so forth.

ve onların da yeni elektronik bilgisayarlar kurmasından ibaret. Böyle gidiyor.

And if you buy all of this,

Ve eğer bunlara inanacak olursanız,

and you think life is about computation, as I do,

yani tüm yaşamın bir nevi hesaplama olduğuna inanıyorsanız, ki ben inanıyorum,

then you look at big questions through the eyes of a computer scientist.

büyük sorulara bir bilgisayar bilimcinin gözüyle bakabilirsiniz.

So one big question is, how does a baby know when to stop growing?

En büyük sorulardan biri, bir bebek büyümesinin durması gerektiği zamanı nasıl bilir?

And for molecular programming,

Bir moleküler programcı için, bu soru

the question is how does your cell phone know when to stop growing?

cep telefonunuz ne zaman büyümesi gerektiğini nasıl bilir? şeklinde.

(Laughter)

(Gülüşmeler)

Or how does a computer program know when to stop running?

Ya da bir bilgisayar programı ne zaman durması gerektiğini nasıl bilir?

Or more to the point, how do you know if a program will ever stop?

Ya da daha konuya yakın olması için, bir programın bir gün duracağını nasıl bilirsiniz?

There are other questions like this, too.

Buna benzer başka sorular da var.

One of them is Craig Venter's question.

Bunlardan biri Craig Venter'in sorduğu bir soru.

Turns out I think he's actually a computer scientist.

Öyle görünüyor ki o aslında bir bilgisayar bilimci.

He asked, how big is the minimal genome

Sorusu şu: İşlevsel bir mikro-organizma ortaya çıkaracak

that will give me a functioning microorganism?

en küçük genomun büyüklüğü nedir?

How few genes can I use?

En az kaç gen kullanabilirim?

This is exactly analogous to the question,

Bu soru, aynen şunun eşdeğeri,

what's the smallest program I can write

Microsoft Word'un birebir aynısı gibi çalışacak

that will act exactly like Microsoft Word?

yazılabilecek en küçük bilgisayar programı nedir?

(Laughter)

(Gülüşmeler)

And just as he's writing, you know, bacteria that will be smaller,

Ve bunu yazarken, biliyorsunuz, bakteriler daha da küçülecekler,

he's writing genomes that will work,

çalışacak genomlar yazıyor,

we could write smaller programs

biz de Microsft Wor'un yaptığını yapabilen

that would do what Microsoft Word does.

daha küşük programlar yazabiliriz.

But for molecular programming, our question is,

Ama moleküler programlama için, sorumuz şu,

how many molecules do we need to put in that seed to get a cell phone?

bu tohumu cep telefonune yerleştirmek için kaç moleküle ihtiyacımız var?

What's the smallest number we can get away with?

Elde edebileceğimiz en küşük rakam hangisi?

Now, these are big questions in computer science.

Bunlar, bilgisayar bilimlerinde ciddi sorular.

These are all complexity questions,

Tamam karmaşıklık sorunları ve

and computer science tells us that these are very hard questions.

bilgisayar bilimi, bize bunların zor sorular olduğunu söylüyor.

Almost -- many of them are impossible.

Hemen hemen tamamını imkansız.

But for some tasks, we can start to answer them.

Ama bazı görevler için cevap vermeye başlayabiliriz.

So, I'm going to start asking those questions

Bu nedenle, birazdan bahsedeceğim DNA yapıları için

for the DNA structures I'm going to talk about next.

bu soruları sormaya başlamak istiyorum.

So, this is normal DNA, what you think of as normal DNA.

Bu normal bir DNA, ya da normal DNA olarak düşündüğünüz yapı.

It's double-stranded, it's a double helix,

Çift iplikçikli, çift sarmallı.

has the As, Ts, Cs and Gs that pair to hold the strands together.

Üzerinde iki ipliği bir arada tutan A'lar, T'ler, C'ler ve G'ler var.

And I'm going to draw it like this sometimes,

Bunu sizi fazla korkutmamak için

just so I don't scare you.

bazen şu şekilde çizeceğim.

We want to look at individual strands and not think about the double helix.

Biz çift sarmalla ilgilenmeyeceğiz, ipliklere tek te bakmak istiyoruz.

When we synthesize it, it comes single-stranded,

Bunu sentezlediğimizde, önce tek iplikçik geliyor,

so we can take the blue strand in one tube

böylece bir tüpteki mavi iplikçikle

and make an orange strand in the other tube,

diper tüpte yaptığımız turuncu iplikçiği alıyoruz,

and they're floppy when they're single-stranded.

tek başlarına dururken daha esnekler.

You mix them together and they make a rigid double helix.

İkisini karıştırıyoruz, ve daha az esnek çift sarmal oluşturuyorlar.

Now for the last 25 years,

Son 25 yıldır

Ned Seeman and a bunch of his descendants

Ned Seeman ve bir grup takipçisi

have worked very hard and made beautiful three-dimensional structures

çok çalıştılar ve bu tip tek DNA iplikçiklerinin

using this kind of reaction of DNA strands coming together.

bir araya gelmesi reaksiyonunu kullanarak bir grup harika üçboyutlu yapılar oluşturdular.

But a lot of their approaches, though elegant, take a long time.

Ama pek çok yaklaşımları, çok mükemmel de olsa epey zaman aldı.

They can take a couple of years, or it can be difficult to design.

Bu birkaç yıl sürebilir, ya da tasarlaması çok zor olabilir.

So I came up with a new method a couple of years ago

Bu nedenle ben birkaç yıl önce yeni bir metod buldum.

I call DNA origami

Buna DNA origamisi diyorum,

that's so easy you could do it at home in your kitchen

yapması o kadar basit ki, evde mutfağınızda bile yapabilirsiniz,

and design the stuff on a laptop.

tasarımları da dizüstü bilgisayarınızda.

But to do it, you need a long, single strand of DNA,

Ama bunu yapmak için uzun bir tek DNA iplikçişinize ihtiyaç var,

which is technically very difficult to get.

ve bunu elde temek teknik olarak epey zor.

So, you can go to a natural source.

Bu nedenle doğal bir kaynağa gidebilirsiniz.

You can look in this computer-fabricated artifact,

Bu bilgisayar-tasarımı hata'ya bakabilirsiniz,

and he's got a double-stranded genome -- that's no good.

ama onun çift sarmallı genomu var, bu işinize yaramaz.

You look in his intestines. There are billions of bacteria.

Barsaklarına bakarsınız. Orada milyarlarca bakteri var.

They're no good either.

Onlar da işe yaramaz.

Double strand again, but inside them, they're infected with a virus

Onlar da çift sarmallı. Ama onların içinde, onları enfekte eden bir virüs var

that has a nice, long, single-stranded genome

bu virüs bir parça kağıt gibi katlayabileceğimiz

that we can fold like a piece of paper.

güzel, uzun ve tek iplikçikli bir genoma sahip.

And here's how we do it.

işte böyle yapıyoruz.

This is part of that genome.

Burası genom.

We add a bunch of short, synthetic DNAs that I call staples.

Buna bir sürü kısa sentetik DNA ekliyoruz, ben bunlara zımba ismini verdim.

Each one has a left half that binds the long strand in one place,

Her birinin sol tarafı uzun zincire bir noktadan tutunuyor,

and a right half that binds it in a different place,

sağ tarafı da başka bir yerinden turunuyor

and brings the long strand together like this.

be uzun zünciri bu şekilde bir araya topluyorlar.

The net action of many of these on that long strand

Bu zımbaların ortaya çıkardığı net hareket

is to fold it into something like a rectangle.

bu uzun zinciri bir dikdörtgen şeklinde katlamak.

Now, we can't actually take a movie of this process,

Bu sürecin filmini çekmemiz olası değil,

but Shawn Douglas at Harvard

ama Harvard'dan Shawn Douglas

has made a nice visualization for us

bizim için hoş bir animasyon yaptı

that begins with a long strand and has some short strands in it.

uzun tek zincirle ve baz ufak kısa zincirlerle başlıyor.

And what happens is that we mix these strands together.

Ve bunları karşıtırınca ne olacağını gösteriyor.

We heat them up, we add a little bit of salt,

Biraz ısıtıyoruz, biraz tuz ekliyoruz,

we heat them up to almost boiling and cool them down,

neredeyse kaynama noktasında yaklaştırıp tekrar soğutuyoruz,

and as we cool them down,

ve soğuturken

the short strands bind the long strands

kısa zincirler uzun zincire bağlanıyor

and start to form structure.

ve bir yapı oluşturmaya başlıyor

And you can see a little bit of double helix forming there.

şurada oluşmaya başlayan çift sarmalı görebilirsiniz.

When you look at DNA origami,

DNA origmisine baktığınızda,

you can see that what it really is,

aslında ne olduğunu görebilirsiniz,

even though you think it's complicated,

her ne kadar karmaşık olduğunu düşünseniz de,

is a bunch of double helices that are parallel to each other,

aslında birbirine paralel bir grup çift sarmaldan oluşuyor

and they're held together

kısa zincirlerin bir sarmal boyunca gidip

by places where short strands go along one helix

ve sonra bir başka noktaya atlaması sayesinde

and then jump to another one.

bir arada tutunuyorlar.

So there's a strand that goes like this, goes along one helix and binds --

İşte burada bir iplikçik var, böyle gidiyor, sarmal boyunca ve bağlanıyor--

it jumps to another helix and comes back.

sonra sıçrıyor ve başka bir sarmal oluşturıyor, sonra geri geliyor

That holds the long strand like this.

uzun zinciri bu şekilde tutuyor.

Now, to show that we could make any shape or pattern

Size herhangi bir şekilde bunu yapabileceğimizi

that we wanted, I tried to make this shape.

göstermek istedik, bu nedenle bu şekli yapmaya çalıştım.

I wanted to fold DNA into something that goes up over the eye,

DNA'yı gözün üzerine katlanacak, burunda aşağıya inecek

down the nose, up the nose, around the forehead,

kenarından dolanacak, alına çıkacak ve

back down and end in a little loop like this.

sonra tekrar aşağıya inecek ve bit halka oluşturacak şekilde katlamak istedim.

And so, I thought, if this could work, anything could work.

Düşündüm ki, bu olursa, her şey yapılabilir.

So I had the computer program design the short staples to do this.

Bu nedenle bilgisayar programına buna benzer kısa zımbalar tasarlattım.

I ordered them; they came by FedEx.

Bunları ısmarladım, FedEx ile bana geldiler.

I mixed them up, heated them, cooled them down,

Karıştırdım, ısıttım ve tekrar soğuttum,

and I got 50 billion little smiley faces

böylece 50 milyar smiley sahibi oldum.

floating around in a single drop of water.

Hepsi bi damla su içinde yüzüyorlar.

And each one of these is just

Ve her biri insan saç telinin

one-thousandth the width of a human hair, OK?

binde biri genişliğinde, tamam mı?

So, they're all floating around in solution, and to look at them,

İşte, hepsi bu sıvının içinde yüzüyorlar, onlara bakmak için

you have to get them on a surface where they stick.

yapışacakları bir yüzeye koymanız gerekir.

So, you pour them out onto a surface

Yani onları bir yüzeye dökerseniz

and they start to stick to that surface,

buraya yapışmaya başlarlar

and we take a picture using an atomic-force microscope.

ve atom mikroskobu ile bunların resimlerini çekebilirsiniz.

It's got a needle, like a record needle,

Mikroskobun üzerinde ufak bir iğne mevcut, pikap iğnesi gibi

that goes back and forth over the surface,

yüzeyde ileri geri gidiyor

bumps up and down, and feels the height of the first surface.

ve tümsek ve çukurlarda zıplayarak yüzeyin yüksekliğini algılıyor.

It feels the DNA origami.

DNA origamisini hissedebiliyor.

There's the atomic-force microscope working

Burada atom mikroskobu çalışıyor

and you can see that the landing's a little rough.

ve biraz düzensiz olduğunu görebilirsiniz.

When you zoom in, they've got, you know,

Yakınlaştırırsanız, göreceksiniz,

weak jaws that flip over their heads

bazılarının çenesi bozuk, kafalarının üstünde

and some of their noses get punched out, but it's pretty good.

bazılarının burnu yumruk yemiş gibi, ama genelde iyi görünüyorlar.

You can zoom in and even see the extra little loop,

Hatta iyice yakınlaştırırsanız alttaki ufak halkayı bile görebilirsiniz,

this little nano-goatee.

bir nano-keçi-sakalı.

Now, what's great about this is anybody can do this.

Muhteşem olan şey şu, bunu herkes yapabilir.

And so, I got this in the mail about a year after I did this, unsolicited.

Bunu yaptıktan bir yıl kadar sonra postayla bu geldi, kendiliğinden.

Anyone know what this is? What is it?

Bunun ne olduğunu bilen var mı? Ne bu?

It's China, right?

Çin, değil mi?

So, what happened is, a graduate student in China,

Olan şu, Çin'deki bir doktora öğrencisi

Lulu Qian, did a great job.

Lulu Qian, süper bir iş yapmış.

She wrote all her own software

Tüm yazılımı da kendisi yapmış ve

to design and built this DNA origami,

bu DNA origamisini tasarlamış ve oluşturmuş,

a beautiful rendition of China, which even has Taiwan,

Çin'in çok güzel bir haritası, hatta Taiwan bile var,

and you can see it's sort of on the world's shortest leash, right?

üzerinde dünyanın en kısa ipini de görebiliyorsunuz değil mi?

(Laughter)

(Gülüşmeler)

So, this works really well

Yani, bu epey iyi çalışıyor

and you can make patterns as well as shapes, OK?

şekiller yapabildiğiniz gibi şablonlar da yapabilirsiniz

And you can make a map of the Americas and spell DNA with DNA.

Amerika haritası yapabilirsiniz, ya da DNA kullanarak DNA yazabilirsiniz.

And what's really neat about it --

Ama bunun en güzel tarafı --

well, actually, this all looks like nano-artwork,

aslında bu nano-sanat gibi bir şey,

but it turns out that nano-artwork

ama şu var ki, nano-sanat

is just what you need to make nano-circuits.

nano-devreler yapmak için gereken şey aslında.

So, you can put circuit components on the staples,

Zımbaların üzerine ufak devre bileşenleri koyabilirsiniz,

like a light bulb and a light switch.

mesela bir ampul ya da anahtar,

Let the thing assemble, and you'll get some kind of a circuit.

kendi kendine düzenlenmesini bekleyin, sonuçta elinizde bir tür devre olacaktır.

And then you can maybe wash the DNA away and have the circuit left over.

Daha sonra DNA'yı temizleyebilrseniz, elinizde devre kalacaktır.

So, this is what some colleagues of mine at Caltech did.

Caltech'deki bir grup meslektaşımın yaptığı da bu.

They took a DNA origami, organized some carbon nano-tubes,

Bir DNA origamisi aldılar, bazi karbon nano-tüpler düzenlediler,

made a little switch, you see here, wired it up,

udak bir anahtar yaptılar, burada görüyorsunuz, kablolanmış,

tested it and showed that it is indeed a switch.

test ettiler ve gösterdiler ki bu gerçekten de bir anahtar.

Now, this is just a single switch

Evet, bu tek bir anahtar,

and you need half a billion for a computer, so we have a long way to go.

ve bir bilgisayar yapmak için bundan yarım milyar lazım, yani gçdecek yolumuz epey uzun.

But this is very promising

Ama çok umut verici

because the origami can organize parts just one-tenth the size

çünkü origami yöntemi normal bir bilgisayara göre

of those in a normal computer.

onda-bir büyüklüğündeki parçaları bir araya getirmeye yarıyor.

So it's very promising for making small computers.

yani küçük bilgisayarlar yapmak için çok umut verici.

Now, I want to get back to that compiler.

Şimdi, bu derleyiciye geri dönmek istiyorum.

The DNA origami is a proof that that compiler actually works.

DNA origamisi ve derleyicinin gerçekten çalıştığının kanıtı,

So, you start with something in the computer.

yani bilgisayarın içindeki birşey ile başlıyorsunuz.

You get a high-level description of the computer program,

Bu programın üst-seviye tanımlamasını elde ediyorsunuz,

a high-level description of the origami.

orgami'nin üst-seviye tanımalması.

You can compile it to molecules, send it to a synthesizer,

Bunu moleküller kullanarak derleyebilir, bir sentezleyiciye gönderebilir

and it actually works.

ve çalışan birşey yaratabilirsiniz.

And it turns out that a company has made a nice program

Bir firma benim yazdığım aslında biraz da çirkin olan koddan

that's much better than my code, which was kind of ugly,

çok daha güzel bir program yaptı,

and will allow us to do this in a nice,

bu program, bize bu tasarımları

visual, computer-aided design way.

bilgisayar destekli görsel bir şekilde yapma imkanı sağlıyor.

So, now you can say, all right,

Şimdi şöyle diyebilirsiniz, tamam,

why isn't DNA origami the end of the story?

bu DNA origami olayı neden hikayenin sonu değil?

You have your molecular compiler, you can do whatever you want.

Elinizde moleküler derleyici var, ne isterseniz yapabilirsiniz.

The fact is that it does not scale.

Gerçek şu ki, ölçeklenebilir değil.

So if you want to build a human from DNA origami,

Yani eğer orgiami tekniğini kullanarak insan DNA'yı yapmak isterseniz,

the problem is, you need a long strand

sorun şu ki, çok uzun bir iplikçike ihtiyacınız var,

that's 10 trillion trillion bases long.

iplikçik 10 trilyon baz uzunluğunda olmalı.

That's three light years' worth of DNA,

Yani üç ışık yılı değerinde DNA,

so we're not going to do this.

bu nedenle bunu yapamayacağız.

We're going to turn to another technology,

Yerine, bir başka teknolojiye geçeceğiz

called algorithmic self-assembly of tiles.

buna "kendinden kurulan algoritmik karolar" deniyor.

It was started by Erik Winfree,

Bunu başlatan Erik Winfree,

and what it does,

yaptığı şu,

it has tiles that are a hundredth the size of a DNA origami.

içinde DNA origamisinin yüzde bir boyutunda karolar var.

You zoom in, there are just four DNA strands

Eğer yakınlaşırsanız, sadece dört DNA iplikçiğiolduğunu göreceksiniz

and they have little single-stranded bits on them

üzerlerinde de kendi ufak tek sarmallı parçacıkları var,

that can bind to other tiles, if they match.

uygun olan diğer karolara bağlanabilirler.

And we like to draw these tiles as little squares.

Bu karoları kare çeklinde çizmeyi seviyoruz.

And if you look at their sticky ends, these little DNA bits,

Eğer yapışkan uç noktalarına, uçtaki DNA parçacıklarına bakarsanız,

you can see that they actually form a checkerboard pattern.

bir nevi satran. tahtasına benzediklerini görürsünüz.

So, these tiles would make a complicated, self-assembling checkerboard.

Bu karolar, kompleks, kendi kendine düzenlenen bir satranç tahtası oluşturuyorlar.

And the point of this, if you didn't catch that,

Eğer fark etmediyseniz, bunun önemi

is that tiles are a kind of molecular program

bu karoların bir nevi moleküler program olması

and they can output patterns.

ve çıktı olarak şablon verebilmeleri.

And a really amazing part of this is

Ve geçekten inanılmaz olan nokta şu ki

that any computer program can be translated

herhangi bir bilgisayar programı

into one of these tile programs -- specifically, counting.

bu karo programlarından herhangi birine tercüme edilebilir-- özellikle de sayma.

So, you can come up with a set of tiles

Yani, bir araya geldiklerinde bir satranç tahtası değil de

that when they come together, form a little binary counter

ikilik düzende (binary) sayı sayan bir yapı

rather than a checkerboard.

oluşturabilirler.

So you can read off binary numbers five, six and seven.

Yani ikilik düzende beş, altı ve yediyi okuyabilirsiniz

And in order to get these kinds of computations started right,

Bu hesaplamaları doğru bir şekilde başlatmak için

you need some kind of input, a kind of seed.

bir nevi girdiye (input), bir tohuma ihtiyacınız var.

You can use DNA origami for that.

Bunun için DNA origamisini kullanabilirsiniz.

You can encode the number 32

DNA origamisinin sağ tarafında

in the right-hand side of a DNA origami,

32 rakamını kodlarsınız

and when you add those tiles that count,

bu karoları eklediğinizde

they will start to count -- they will read that 32

hesaplamaya başlayacak, 32'ye gelecek

and they'll stop at 32.

ve 32'de duracaklar.

So, what we've done is we've figured out a way

Bu şekilde, bir nevi, moleküler bir programın

to have a molecular program know when to stop going.

zamanı gelince durmasını sağlayan bir yol bulmuş olduk.

It knows when to stop growing because it can count.

ne zaman çoğalmayı bırakacağını biliyor çünkü sayı sayabiliyor.

It knows how big it is.

Ne kadar büyük olduğunu biliyor.

So, that answers that sort of first question I was talking about.

Bu, en başta sorduğum soruyu bir şekilde yanıtlıyor.

It doesn't tell us how babies do it, however.

Ama bunu bebeklerin nasıl yaptığını tam söylemiyor.

So now, we can use this counting to try and get at much bigger things

Artık, bu sayı saymayı kullanarak çok ama çok daha büyük şeyler elde edebiliriz.

than DNA origami could otherwise.

bunu DNA orgamisi yapamaz.

Here's the DNA origami, and what we can do

İşte DNA origamisi, çunu yapabiliriz,

is we can write 32 on both edges of the DNA origami,

DNA origamisinin dört bir yanına 32 yazabiliriz

and we can now use our watering can

ve sulama cihazımızı kullanarak

and water with tiles, and we can start growing tiles off of that

karoları sulayabilir ve bu şekilde bir kare oluşturacak

and create a square.

yeni karolar oluşturabiliriz.

The counter serves as a template

Sayaç bir nevi şablon görevi görüyor

to fill in a square in the middle of this thing.

ortadaki bu karenin içini doldurmaya yarıyor.

So, what we've done is we've succeeded

Yaptığımız şey şu, DNA origamisi ve karoları

in making something much bigger than a DNA origami

birleştirerek, tek başına DNA origaminin yapamayacağı kadar büyük

by combining DNA origami with tiles.

bir şey yapmayı başardık.

And the neat thing about it is, is that it's also reprogrammable.

Bunun güzel yanı, tekrar programlanabilir olması.

You can just change a couple of the DNA strands in this binary representation

İkilik düzendeki birkaç DNA kodunu değiştirebilirsiniz, ve

and you'll get 96 rather than 32.

96 yerine 32 elde edersiniz.

And if you do that, the origami's the same size,

Eğer bunu aynı biyiklikteki origamilere yapacak olursanız

but the resulting square that you get is three times bigger.

sonuşta elde edeceğiniz kare üç kat daha büyük olacaktır.

So, this sort of recapitulates

Bu durum, size daha önce bahsettiğim

what I was telling you about development.

gelişme ile ilgili konuyu bir kez daha gösteriyor.

You have a very sensitive computer program

Elinizde çok hassas bir bilgisayar programı var,

where small changes -- single, tiny, little mutations --

küçük değişiklikler -- ufacık, minicik mutasyonlar--

can take something that made one size square

bir boy kare üreten bir şeyi alabilir ve

and make something very much bigger.

onu olduğundan çok ama çok daha büyük bir hale getirebilir.

Now, this -- using counting to compute

Bu tip şeyleri üretmek ve hesaplamak için

and build these kinds of things

sayı saymak, ve bu tip

by this kind of developmental process

geliştirici süreçler kullanmak

is something that also has bearing on Craig Venter's question.

aynı zamanda Craig Venter'in sorusu ile da alakalı.

So, you can ask, how many DNA strands are required

Kendinize sorabilirsiniz, bahsedilen büyüklükte

to build a square of a given size?

bir kareyi kurmak için kaç DNA iplikçiği gerekiyor?

If we wanted to make a square of size 10, 100 or 1,000,

10, 100, ya da 1,000 büyüklüğünde bir kare yapmak istersek

if we used DNA origami alone,

eğer tek başına DNA origamisi kullanıyorsak

we would require a number of DNA strands that's the square

isteiğimiz sayının karesi kadar DNS iplikçikliği

of the size of that square;

kullanmamız lazım.

so we'd need 100, 10,000 or a million DNA strands.

Yani 100, 10.000 ya da bir milyon DNA iplikçiği.

That's really not affordable.

Bu altından kalkılacak bir şey değil.

But if we use a little computation --

Ama eğer biraz hesaplama yaparsak --

we use origami, plus some tiles that count --

orgiami kullanır ve bu buna ilaveten sayı sayacak kareler de eklersek--

then we can get away with using 100, 200 or 300 DNA strands.

100, 200 ya da 300 DNA iplikçiği kullanmamız yeterli olacaktır.

And so we can exponentially reduce the number of DNA strands we use,

yani eğer sayma tekniğini kullanırsak, çok az hesaplama yapsak bile

if we use counting, if we use a little bit of computation.

kullanmamız gerekn DNA iplikçik sayısını anlamlı ölçüde azaltabiliriz.

And so computation is some very powerful way

Yani hesaplama, birşey üretmeye çalışıyorsanız

to reduce the number of molecules you need to build something,

ihtiyacınız olan molekül sayısını azaltmak için,

to reduce the size of the genome that you're building.

yaratmaya çalıştığınız genomun boyutunu küçültmek için çok önemli bir yöntem.

And finally, I'm going to get back to that sort of crazy idea

Son olarak, daha önce bahsettiğim bilgisayarların bilgisayar üretmesi

about computers building computers.

ile ilgili olan çılgın fikre geri dönmek istiyorum.

If you look at the square that you build with the origami

Eğer origami kullanarak yarattığınız kareye

and some counters growing off it,

ucundan çıkan sayıcılara bakacak olursanız

the pattern that it has is exactly the pattern that you need

bu yapı aynen hafıza yapmak için ihtiyacınız olan

to make a memory.

yapının birebir aynısıdır.

So if you affix some wires and switches to those tiles --

Bu karolara zımba iplikçikleri yerine

rather than to the staple strands, you affix them to the tiles --

bazı kablolar ve anahtarlar iliştirecek olursanız

then they'll self-assemble the somewhat complicated circuits,

kendi kendilerine düzenlenerek bir tür karmaşık devreler oluşturacaklardır --

the demultiplexer circuits, that you need to address this memory.

bu hafızada olması gereken çoklayıcı devreleri oluştururlar.

So you can actually make a complicated circuit

Yani aslında, biraz hesaplama ile

using a little bit of computation.

gerçekten de oldukça karmaşık bir devre yapabilirsiniz.

It's a molecular computer building an electronic computer.

Bu moleküler bir bilgisayarın, elektronşk bir bilgisayar yapması.

Now, you ask me, how far have we gotten down this path?

Şimdi bana ,"henüz bu noktaya ulaşabildik mi?" diye sorabilirsiniz.

Experimentally, this is what we've done in the last year.

Deneysel olarak, geçen yıl yaptığımız şey bu.

Here is a DNA origami rectangle,

Bu bir DNA origami dikdörtgeni,

and here are some tiles growing from it.

ve burada ondan bazı karolar ürüyor.

And you can see how they count.

Nasıl saydıklarını görebilirisniz.

One, two, three, four, five, six, nine, 10, 11, 12, 17.

Bir, iki, üç, dört, beş, altı, dokuz, 10, 11, 12, 17.

So it's got some errors, but at least it counts up.

Arada hatalar var, ama en azından büyüterek saymayı biliyor.

(Laughter)

(Gülüşmeler)

So, it turns out we actually had this idea nine years ago,

Bu fikir ilk defa dokuz yıl önce aklımıza geldi,

and that's about the time constant for how long it takes

bu tip şeyleri yapabilmek için gereken zaman dilimi de

to do these kinds of things, so I think we made a lot of progress.

aşağı yukarı bu kadar, bence büyük bir aşama kaydettik.

We've got ideas about how to fix these errors.

Bu hataları nasıl düzeltmemiz gerektiği konusunda bazı fikirlerimiz var.

And I think in the next five or 10 years,

Ve sanırım önümüzdeki beş ila 10 yıl içinde

we'll make the kind of squares that I described

bahsettiğim tipteki karelerden yapıyor ve hatta belki de

and maybe even get to some of those self-assembled circuits.

bahsettiğim kendi kendine kurulan devrelerden bazılarını üretebilmiş olacağız.

So now, what do I want you to take away from this talk?

Peki şimdi, bu konuşmadan almak istediğiniz ana fikir ne?

I want you to remember that

Şunu anımsamanızı istiyorum

to create life's very diverse and complex forms,

yaşayan karmaşık ve çeşitli canlıların oluşumunda

life uses computation to do that.

hayat da hesaplama kullanıyor.

And the computations that it uses, they're molecular computations,

Yaptığı hesaplamalar, moleküler hesaplamalar,

and in order to understand this and get a better handle on it,

Feynman'ın da dediği gibi, bunu anlayabilmek

as Feynman said, you know,

ve daha iyi kavrayabilmek için,

we need to build something to understand it.

bunu anlamamıza yarayan bir şey yaratıyor olmalıyız.

And so we are going to use molecules and refashion this thing,

Bu nedenle moleküller kullanacağız ve bunu tekrar tasarlayarak

rebuild everything from the bottom up,

herleyi en baştan yeniden yaratacağız,

using DNA in ways that nature never intended,

DNA'yı doğanın hiç amaçlamadığı şekillerde kullanarak yapacağız bunu.

using DNA origami,

DNA orgamilerini kullanarak

and DNA origami to seed this algorithmic self-assembly.

ve DNA origamiyi bu algoritmik kendinden-kurulan sistemler için bir tohum olarak kullanarak.

You know, so this is all very cool,

Biliyorsunuz, bunların hepsi müthiş şeyler,

but what I'd like you to take from the talk,

ama sizin bu konuşmadan edindiğiniz fikrin

hopefully from some of those big questions,

bu büyük soruların bir kısmını yanıtlamasını umut ederim,

is that this molecular programming isn't just about making gadgets.

bu molküler programlama, sadece cihazlar yapmakla ilgili birley değil.

It's not just making about --

Sadece kendinden-kurulan cep telefonları ya da

it's making self-assembled cell phones and circuits.

devreler üretmekle ilgili birşey de değil.

What it's really about is taking computer science

Gerçekte, aslında bilgisayar bilimi aracılığıyla

and looking at big questions in a new light,

büyük sorulara yeni bir ışık altında bakabilmek,

asking new versions of those big questions

bu büyük soruların yeni versiyornlarını sorabilmek

and trying to understand how biology

ve biyolojinin böyle müthiş şeyleri nasıl yapabildiğini

can make such amazing things. Thank you.

anlamaya çalışmakla ilgili. Teşekkürler.

(Applause)

(Alkış)