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

Перекладач: Inna Feskova Утверджено: Khrystyna Romashko

Two hundred years of modern science.

Сучасній науці 200 років.

We have to admit

Нам потрібно погодитись,

that our performance is not great.

що наша ефективність не є чудовою

The machines we build continue to suffer from mechanical failures.

Сконструювані машини продовжують зазнавати механічних пошкоджень.

Збудовані будинки не витримують важких землетрусів.

The houses we build do not survive severe earthquakes.

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

Але ми не повинні критично ставитися до наших вчених з простої причини:

they didn't have much time.

вони не мали достатньо часу.

200 років - це не багато,

Two hundred years is not a lot of time,

while nature had three billion years

в той час, як у природи було 3 млрд. років,

to perfect some of the most amazing materials,

щоб вдосконалити деякі найдивовижніші матеріали,

that we wish we had in our possession.

якими ми хотіли б володіти.

Remember, these materials carry a quality assurance

Пам'ятайте, гарантія якості цих матеріалів

of three billion years.

становить 3 млрд. років.

Take, for example, sequoia trees.

Візьмемо, для прикладу, секвої.

They carry hundreds of tons for hundreds of years

Ці велетні живуть сотні років

in cold weather, in warm climates,

у холодній погоді, у теплому кліматі,

UV light.

при ультрафіолеті.

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

Якщо поглянути на їх структуру під електронним мікроскопом

і задатися питанням, з чого ж вони зроблені,

and you ask yourself, what is it made of,

surprisingly, it's made of sugar.

відповідь несподівана — із цукру.

Well, not exactly as we drink in our tea.

Ну, не з такого, який ми п'ємо у чаї.

It's actually a nanofiber called nanocrystalline cellulose.

Це нановолокно, так звана нанокристалічна целюлоза.

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

Ця нанокристалічна целюлоза настільки міцна,

it's about 10 times stronger than steel.

що в десять разів міцніша за сталь,

хоча і зроблена з цукру.

Yet it's made of sugar.

So scientists all over the world believe that nanocellulose

Вчені всього світу вважають,

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

що наноцелюлоза буде одним з набільш важливих матеріалів для промисловості.

But here's the problem:

Але є проблема.

say you want to buy a half a ton of nanocellulose

Скажімо, ви хочете купити півтонни наноцелюлози,

to build a boat or an airplane.

щоб побудувати корабель або літак.

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

Можете шукати в Google, можете на eBay, можете навіть на Alibaba.

You won't find it.

Ви не знайдете її.

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

Звичайно, ви знайдете тисячі наукових статей.

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

Чудових статей, в яких вчені вихвалюють цю речовину,

there are lots of things we can do with it.

та безліч речей, які можна зробити з неї.

But no commercial source.

Але ніяких комерційних джерел.

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

Ми в Єврейському університеті разом із колегами зі Швеції

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

вирішили сфокусуватися на розробці процесу промислового масштабу,

to produce this nanocellulose.

щоб виробляти наноцелюлозу.

Звичайно, ми не хотіли рубати дерева.

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

So we were looking for another source

Тому ми почали шукати альтернативне джерело

of raw material,

сировини,

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

і ми знайшли його — відходи паперової промисловості.

The reason: there is a lot of it.

Причина— їх дуже багато.

Тільки в Європі набирається 11 мільйонів тонн

Europe alone produces 11 million tons

of that material annually.

відходів щорічно.

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

Це еквівалентно трьохкілометровій горі

площею з футбольне поле.

sitting on a soccer field.

І ми виробляємо таку гору щороку.

And we produce this mountain every year.

So for everybody, it's an environmental problem,

Для всіх це екологічна проблема,

and for us, it's a gold mine.

а для нас це золота жила.

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

На даний час у промислових масштабах наноцелюлоза виробляється у Ізраїлі,

а незабаром і в Швеції.

nanocellulose, and very soon, in Sweden.

We can do a lot of things with the material.

Можна робити безліч речей з цього матеріалу.

For example,

Для прикладу,

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

ми довели, що, якщо додати лише трішки наноцелюлози

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

у бавовняну тканину, та, з якої зроблена моя сорочка,

it increases its strength dramatically.

її міцність різко зростає.

So this can be used for making amazing things,

Це можна використовувати для виробництва дивовижних речей,

like super-fabrics for industrial and medical applications.

як-от: супертканини для промислових і медичних цілей.

Але це не єдина річ.

But this is not the only thing.

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

Наприклад, конструкції, які самостійно рухаються,

like the shelters that you can see now,

на зразок тих навісів, що ви зараз бачите,

actually are now showcasing in the Venice Biennale for Architecture.

сьогодні демонструються на Венеціанській виставці архітектури.

Nature actually didn't stop its wonders

Але природа не обмежується чудесами

in the plant kingdom.

рослинного світу.

Подумайте про комах.

Think about insects.

Cat fleas, for example,

Котячі блохи, наприклад,

вміють стрибати в сто разів вище свого росту.

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

That's amazing.

Це дивовижно.

It's the equivalent of a person

Це те саме, якби людина,

standing in the middle of Liberty Island in New York,

стоячи в центрі острову Свободи у Нью Йорку,

одним стрибком

and in a single jump,

going to the top of the Statue of Liberty.

опинилася на вершині статуї Свободи.

I'm sure everybody would like to do that.

Впевнений, що всі хотіли б зробити це.

So the question is:

Питання в наступному:

How do cat fleas do it?

як блохам це вдається?

It turns out, they make this wonderful material,

Виявляється, вони створюють чудову речовину,

which is called resilin.

так званий резилін.

In simple words, resilin, which is a protein,

Простими словами, резилін - це білок,

який є найбільш еластичною гумою на Землі.

is the most elastic rubber on Earth.

You can stretch it,

Ви можете розтягувати його,

you can squish it,

можете стискати,

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

і він не віддасть майже ніякої енергії в навколишнє середовище.

When you release it -- snap!

Але коли ви його відпустите - бац!

It brings back all the energy.

Він повертає всю енергію.

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

Впевнений, що всі хотіли б мати такий матеріал.

Але є проблема:

But here's the problem:

to catch cat fleas is difficult.

ловити бліх досить важко.

(Laughter)

(Сміх)

Why? Because they are jumpy.

Чому? Тому що вони стрибають.

(Laughter)

(Сміх)

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

Сьогодні вистачить спіймати лише одну.

Now we can extract its DNA

В даний час ми можемо отримати її ДНК

and read how cat fleas make the resilin,

і розшрифтувати, як вони виробляють резилін,

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

і клонувати його в який-небудь нестрибучий організм, наприклад, в рослину.

So that's exactly what we did.

Це ми і зробили.

Now we have the ability to produce lots of resilin.

Сьогодні у нас є можливість виробляти велику кількість резиліну.

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

Моя команда в університеті вирішила зробити щось дійсно круте.

They decided to combine

Вони вирішили об'єднати

найміцніший матеріал, вироблений рослинами,

the strongest material produced by the plant kingdom

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

з найеластичнішим матеріалом, виробленим комахами,

nanocellulose with resilin.

наноцелюлозу і резилін.

And the result is amazing.

Результати неймовірні!

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

Цей матеріал, по суті, є жорстким, еластичним і прозорим.

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

Є багато речей, які можуть бути зроблені з цьго матеріалу.

For example, next-generation sport shoes,

як-от, наступне покоління спортивного взуття,

so we can jump higher, run faster.

так що, ми зможемо стрибати вище, і бігти швидше.

And even touch screens for computers and smartphones,

І навіть сенсорні екрани для комп'ютерів і смартфонів,

that won't break.

які не розбиватимуться.

Well, the problem is, we continue to implant

Проблема в тому, що ми продовжуємо імплантувати

synthetic implants in our body,

синтетичні матеріали в наше тіло,

which we glue and screw into our body.

щось вклеюємо і вкручуємо в себе.

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

І я хочу сказати, що це погана ідея.

Why? Because they fail.

Чому? Тому що вони підводять.

Синтетика ламається,

This synthetic material fails,

just like this plastic fork,

як ця пластикова виделка,

that is not strong enough for its performance.

вони недостатньо міцні.

But sometimes they are too strong,

Але іноді вони занадто міцні,

тому їх механічні характеристики не підходять

and therefore their mechanical properties do not really fit

their surrounding tissues.

до оточуючих живих тканин.

But in fact, the reason is much more fundamental.

Але насправді причина більш фундаментальна.

The reason is that in nature,

Причина в тому, що в природі

there is no one there

немає нічого такого,

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

що фактично вкручує голову в шию

or takes my skin and glues it onto my body.

або приклеює шкіру до мого тіла.

In nature, everything is self-assembled.

У природі все самоорганізовується.

So every living cell,

Кожна жива клітина,

whether coming from a plant, insect or human being,

неважливо чи рослини, чи комахи чи людини,

має структуру ДНК, що кодує нанобіо будівельні блоки.

has a DNA that encodes for nanobio building blocks.

Many times they are proteins.

Частіше це білки.

Other times, they are enzymes that make other materials,

Іноді це ферменти, які створюють інші речовини,

like polysaccharides, fatty acids.

такі як полісахариди, жирні кислоти.

And the common feature about all these materials

А спільною рисою для всіх матеріалів є те,

is that they need no one.

що вони не мають потреби ні в чому.

They recognize each other and self-assemble

Вони розпізнають один одного і об'єднуються в структури -

into structures -- scaffolds on which cells are proliferating

особливі каркаси, на яких розростаються клітки,

to give tissues.

щоб створювати тканини.

Вони розвиваються в органи і разом дають життя.

They develop into organs, and together bring life.

10 років тому в Єврейському університеті ми вирішили сфокусуватися

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

на найбільш важливому для людей біоматеріалі,

on probably the most important biomaterial for humans,

which is collagen.

колагені.

Чому колаген?

Why collagen?

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

Тому що він становить близько 25% сухої маси тіла.

У нашому тілі лише води більше, ніж колагену.

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

So I always like to say,

Як я завжди кажу,

anyone who is in the replacement parts of human beings

будь-який імплантат в людському тілі

would like to have collagen.

повинен містити колаген.

Admittedly, before we started our project,

Правда, перш ніж ми почали наш проект,

there were already more than 1,000 medical implants

вже існувало понад тисячу імплантатів,

made of collagen.

зроблених з колагену.

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

Наприклад, такі прості речі, як шкірні наповнювачі для зменшення зморшок,

augment lips,

для збільшення губ,

та інші, більш складні, медичні імплантати, такі як серцеві клапани.

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

So where is the problem?

У чому ж проблема?

А проблема в джерелі.

Well, the problem is the source.

The source of all that collagen

Джерело всього колагену

is actually coming from dead bodies:

це фактично мертві тіла:

dead pigs, dead cows

мертві свині і корови,

and even human cadavers.

і навіть людські трупи.

So safety is a big issue.

Тому безпека дуже важлива.

But it's not the only one.

Але це ще не все.

Also, the quality.

Ще якість.

Now here, I have a personal interest.

І тут у мене є власний інтерес.

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

Це мій батько, Цві, на нашій виноробні в Ізраїлі.

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

Серцевий клапан, дуже схожий до того, що я показав вам раніше,

seven years ago, was implanted in his body.

був йому імплантований 7 років тому.

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

У науковій літературі зазначається, що такі серцеві клапани починають відмовляти

через 10 років після операції.

10 years after the operation.

No wonder:

Не дивно,

they are made from old, used tissues,

адже вони зроблені зі старих тканин,

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

як, наприклад, ця цегляна стіна, що розвалюється.

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

Звичайно, я можу взяти ці цеглини і побудувати нову стіну.

But it's not going to be the same.

Але вона вже не буде такою самою.

So the US Food and Drug Administration

Управління з контролю за продуктами і ліками в США

зробило заяву вже в 2007 році,

made a notice already in 2007,

asking the companies to start to look for better alternatives.

в якій просило компанії почати шукати кращі альтернативи.

So that's exactly what we did.

І ось що ми зробили.

We decided to clone all the five human genes responsible

Ми вирішили клонувати всі п'ять людських генів,

for making type I collagen in humans

відповідальних за створення колагену першого типу,

into a transgenic tobacco plant.

в трансгенні рослини тютюну.

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

Тепер рослина має можливість виробляти чистий людський колаген,

untouched.

недоторканий.

This is amazing.

Це дивовижно!

Actually, it's happening now.

Насправді, це відбувається і тепер.

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

Сьогодні в Ізраїлі ми вирощуємо його в теплицях на 25 000 квадратних метрах

по всій країні.

all over the country.

The farmers receive small plantlets of tobacco.

Фермери отримують невеликі проростки тютюну.

It looks exactly like regular tobacco,

Вони виглядають так, як і звичайний тютюн,

except that they have five human genes.

але містять в собі п'ять генів людини.

They're responsible for making type I collagen.

Вони відповідальні за створення колагену I-го типу.

We grow them for about 50 to 70 days,

Ми вирощуємо їх протягом 50-70 днів,

we harvest the leaves,

потім збираємо листя,

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

а згодом листя транспортується на фабрику у вантажівках-холодильниках.

There, the process of extracting the collagen starts.

І вже там починається процес отримання колагену.

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

Якщо ви коли-небудь робили соус песто, то, по суті, процес такий самий.

(Сміх)

(Laughter)

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

Розчавивши листя, ви отримаєте сік, який містить колаген.

We concentrate the protein,

Ми концентруємо білок,

transfer the protein to clean rooms for the final purification,

переміщаємо в чисті приміщення для остаточного очищення,

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

і в результаті отримуємо колаген, ідентичний тому, що є в нашому тілі,

untouched, brand new

недоторканий, абсолютно новий,

and from which we make different medical implants:

з якого ми можемо робити різні медичні імплантати:

bone void fillers, for example,

наприклад, наповнювачі для кісткових порожнин

для лікування важких переломів та операцій на хребті.

for severe bone fractures, spinal fusion.

А зовсім недавно

And more recently, even,

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

нам навіть вдалося запустити на ринок в Європі

a flowable gel that is used for diabetic foot ulcers,

рідкий гель для лікування діабетичних виразок стопи.

that is now approved for use in the clinic.

Гель вже схвалений для використання в клініці.

This is not science fiction.

Все це не наукова фантастика.

This is happening now.

Це відбувається зараз.

We are using plants to make medical implants

Ми використовуємо рослини для виробництва медичних імплантатів

for replacement parts for human beings.

для відновлення частин тіла людини.

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

Насправді, зовсім недавно ми змогли створити колагенові волокна,

які в шість разів міцніші ахіллесового сухожилля.

which are six times stronger than the Achilles tendon.

That's amazing.

Це дивовижно!

Разом з нашими партнерами з Ірландії

Together with our partners from Ireland,

ми думали про наступну річ:

we thought about the next thing:

а якщо додати резилін в ці волокна.

adding resilin to those fibers.

By doing that,

Зробивши це,

we've been able to make a superfiber

ми зможемо створити суперволокно,

which is about 380 percent tougher,

яке на 380% міцніше,

and 300 percent more elastic.

і на 300% еластичніше.

В майбутньому, як не дивно,

So oddly enough, in the future,

when a patient is transplanted with artificial tendons or ligaments

коли пацієнтові пересадять штучні сухожилля або зв'язки,

made from these fibers,

зроблені з цих волокон,

we'll have better performance after the surgery

ми будемо мати кращий результат після операції,

than we had before the injury.

ніж ми мали до травми.

So what's for the future?

Так що ж в майбутньому?

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

Ми віримо, що в майбутньому ми зможемо створити

many nanobio building blocks that nature provided for us --

безліч нанобіо будівельних блоків, які природа надала нам:

колаген, наноцелюлоза, резилін і безліч інших.

collagen, nanocellulose, resilin and many more.

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

Це дозволить нам створювати покращені, більш ефективні механізми

і навіть серце.

even the heart.

Now, this heart is not going to be the same

Це серце не буде таким же,

як те, яке ми отримаємо від донора.

as we can get from a donor.

It will be better.

Воно буде кращим.

It actually will perform better

Насправді, воно буде працювати краще

and will last longer.

і служитиме довше.

My friend Zion Suliman once told me

Мій друг, Ціон Суліман, одного разу сказав мені

a smart sentence.

одну розумну річ.

He said, "If you want a new idea,

Він сказав: «Якщо тобі потрібна нова ідея,

you should open an old book."

просто відкрий стару книжку».

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

І я хочу сказати, що така книга була написана.

It was written over three billion years

Написана еволюцією

of evolution.

за 3 млрд. років.

And the text is the DNA of life.

Текст цієї книги - ДНК життя.

All we have to do

Все, що нам потрібно,

is read this text,

це прочитати цей текст,

прийняти дар природи для нас

embrace nature's gift to us

and start our progress from here.

і прогресувати, починаючи з цього часу

Thank you.

Дякую за увагу!

(Applause)

(Оплески)