Worum geht's bei der Genomik, und wie wird diese Revolution einfach alles verändern, was wir über die Welt, das Leben, uns selbst wissen und wie wir darüber denken?
What's happening in genomics, and how this revolution is about to change everything we know about the world, life, ourselves, and how we think about them.
Wer ›2001: Odyssee im Weltraum‹ gesehen hat, weiß, dass Arthur C. Clarke mit dem »bum, bum, bum, bum« und dem Monolithen ausdrücken wollte, dass wir an einem Wendepunkt in der Evolution unserer Art stehen. Es ging darum, Knochen als Werkzeug zu benutzen – will sagen: die Affen rennen rum und essen und treiben es miteinander und finden plötzlich heraus, dass sie Dinge herstellen können, wenn sie dazu ein Werkzeug benutzen. Das hat uns auf die nächste Stufe gebracht.
If you saw 2001: A Space Odyssey, and you heard the boom, boom, boom, boom, and you saw the monolith, you know, that was Arthur C. Clarke's representation that we were at a seminal moment in the evolution of our species. In this case, it was picking up bones and creating a tool, using it as a tool, which meant that apes just, sort of, running around and eating and doing each other figured out they can make things if they used a tool. And that moved us to the next level.
Speziell in den letzten 30 Jahren haben wir einen geradezu rasanten Fortschritt in Wissenschaft und Technologie gesehen, was uns noch mehr Wissen und Werkzeuge eingebracht hat. Es gab viele bahnbrechende Schritte. Es kamen die Kleinrechner in den 70ern und frühen 80ern, und wer hätte je gedacht, dass jeder von uns nicht nur einen Computer, sondern eher 20 daheim haben würden, und es ist nicht nur der PC, sondern in jedem Gerät – in der Waschmaschine, im Mobiltelefon, Man bewegt sich wohin: Das Auto hat zwölf Microprozessoren. Und dann erfinden wir das Internet und verbinden die Welt, machen sie flach.
And, you know, we in the last 30 years in particular have seen this acceleration in knowledge and technology, and technology has bred more knowledge and given us tools. And we've seen many seminal moments. We've seen the creation of small computers in the '70s and early '80s, and who would have thought back then that every single person would not have just one computer but probably 20, in your home, and in not just your P.C. but in every device -- in your washing machine, your cell phone. You're walking around; your car has 12 microprocessors. Then we go along and create the Internet and connect the world together; we flatten the world.
In der letzten Zeit hat sich sehr viel verändert, und wir haben uns selbst neue Werkzeuge geschaffen – sehr mächtige Werkzeuge – mit denen wir nach innen auf etwas schauen können, was wir alle gemein haben, und das ist das Genom.
We've seen so much change, and we've given ourselves these tools now -- these high-powered tools -- that are allowing us to turn the lens inward into something that is common to all of us, and that is a genome.
Wie geht's Ihrem Genom heute? Haben Sie in letzter Zeit mal dran gedacht? Oder was von gehört? Wahrscheinlich hört man heutzutage was über Genome.
How's your genome today? Have you thought about it lately? Heard about it, at least? You probably hear about genomes these days.
Ich erzähl Ihnen mal kurz, was ein Genom ist. Wenn man die Leute fragt: »Was bedeuten Megabyte, Megabit, Breitband?« sagen die ungern: »Ich weiß nicht so genau.« Ich erzähl es Ihnen. Sie haben schon einmal was von DNA gehört, vielleicht in Biologie. Ein Genom ist die Beschreibung der gesamten DNA in einem lebenden Organismus. DNA ist das, was allem Leben gemein ist. Egal, ob Sie eine Hefe sind; egal, ob Sie eine Maus sind; egal ob Sie eine Fliege sind – wir alle haben DNA. Die DNA ist in Worten angeordnet, den sogenannten Genen und Chromosomen
I thought I'd take a moment to tell you what a genome is. It's, sort of, like if you ask people, Well, what is a megabyte or megabit? And what is broadband? People never want to say, I really don't understand. So, I will tell you right off of the bat. You've heard of DNA; you probably studied a little bit in biology. A genome is really a description for all of the DNA that is in a living organism. And one thing that is common to all of life is DNA. It doesn't matter whether you're a yeast; it doesn't matter whether you're a mouse; doesn't matter whether you're a fly; we all have DNA. The DNA is organized in words, call them: genes and chromosomes.
Als Watson und Crick in den 50ern erstmals diese wundervolle Doppelhelix entzifferten, die wir heute als das DNA-Molekül kennen – ein sehr langes, komplexes Molekül – begann unsere Reise zum Verständnis der DNA als Sprache, die unsere charakteristischen Eigenschaften bestimmt, was wir vererbt bekommen, welche Krankheiten wir bekommen können. Unterwegs haben wir herausgefunden, dass dieses Molekül schon sehr alt ist, dass die ganze DNA praktisch schon immer in unserem Körper steckt, seit unseren Anfängen als Kreaturen. Sie ist ein Geschichtsarchiv.
And when Watson and Crick in the '50s first decoded this beautiful double helix that we know as the DNA molecule -- very long, complicated molecule -- we then started on this journey to understand that inside of that DNA is a language that determines the characteristics, our traits, what we inherit, what diseases we may get. We've also along the way discovered that this is a very old molecule, that all of the DNA in your body has been around forever, since the beginning of us, of us as creatures. There is a historical archive.
In unserem Genom steckt sowohl die Geschichte unserer Art als auch die jedes Einzelnen von uns, wo wir herkommen, und sie reicht Tausende und Abertausende von Jahren zurück, und das fangen wir gerade zu verstehen an. Das Genom ist so etwas wie eine Betriebsanleitung. Es ist das Programm. Es ist der Code des Lebens. Das lässt uns funktionieren; das lässt jeden Organismus funktionieren. DNA ist ein sehr elegantes Molekül. Es ist lang und kompliziert. Man braucht nur zu wissen, dass es sich aus vier Buchstaben zusammensetzt: A, T, C, G; sie stehen für die Namen von chemischen Substanzen. Mit diesen vier Buchstaben kann man eine Sprache bilden, mit der man selbst komplizierteste Sachverhalte beschreiben kann. Allgemein fasst man sie zu Paaren zusammen, die dann die Worte bilden – die Basenpaare. Wenn man mal drüber nachdenkt: vier Buchstaben, oder die Bezeichner für vier Dinge, lassen uns funktionieren.
Living in your genome is the history of our species, and you as an individual human being, where you're from, going back thousands and thousands and thousands of years, and that's now starting to be understood. But also, the genome is really the instruction manual. It is the program. It is the code of life. It is what makes you function; it is what makes every organism function. DNA is a very elegant molecule. It's long and it's complicated. Really all you have to know about it is that there's four letters: A, T, C, G; they represent the name of a chemical. And with these four letters, you can create a language: a language that can describe anything, and very complicated things. You know, they are generally put together in pairs, creating a word or what we call base pairs. And you would, you know, when you think about it, four letters, or the representation of four things, makes us work.
Das hört sich nicht sehr naturgegeben an, aber lassen Sie mich mal zu etwas anderem wechseln: Computer. Sehen Sie auf diesen Bildschirm: man sieht Bilder und Wörter, aber tatsächlich besteht das alles aus Einsen und Nullen. Wahrscheinlich haben Sie irgendwann schon einmal davon gehört: Die Sprache der Technologie ist binär. Alles was im Digitalen abläuft, wird konvertiert, durch die Eins und die Null dargestellt. Wenn man also iTunes und seiner Lieblingsmusik lauscht, werden da ganz schnell viele Einsen und Nullen abgespielt. Man sieht diese Bilder – alles Einsen und Nullen. Man telefoniert mit dem Mobiltelefon, und wie von Zauberhand saust die Stimme als Folge von Einsen und Nullen durchs Netz. Was für komplexe und wunderbare Dinge man nur mit einer Eins und einer Null kreieren kann.
And that may not sound very intuitive, but let me flip over to something else you know about, and that's computers. Look at this screen here and, you know, you see pictures and you see words, but really all there are are ones and zeros. The language of technology is binary; you've probably heard that at some point in time. Everything that happens in digital is converted, or a representation, of a one and a zero. So, when you're listening to iTunes and your favorite music, that's really just a bunch of ones and zeros playing very quickly. When you're seeing these pictures, it's all ones and zeros, and when you're talking on your telephone, your cell phone, and it's going over the network, your voice is all being turned into ones and zeros and magically whizzed around. And look at all the complex things and wonderful things we've been able to create with just a one and a zero.
Jetzt stocken wir das mal auf vier auf, dann haben wir ganz schön viel Komplexität, ganz schön viele Methoden, Mechanismen zu beschreiben. Was bedeutet das? Das menschliche Genom besteht aus 3,2 Milliarden Basenpaaren. Das ist eine ganze Menge. Die vielen möglichen Kombinationen machen aus Ihnen einen Menschen. Wenn man das binär schriebe, nur um mal eine Größenordnung anzugeben, wären wir kleiner als das Programm Microsoft Office. Es sind nämlich tatsächlich gar nicht so viele Daten, aber mindestens genauso viele Defekte. (Lachen)
Well, now you ramp that up to four, and you have a lot of complexity, a lot of ways to describe mechanisms. So, let's talk about what that means. So, if you look at a human genome, they consist of 3.2 billion of these base pairs. That's a lot. And they mix up in all different fashions, and that makes you a human being. If you convert that to binary, just to give you a little bit of sizing, we're actually smaller than the program Microsoft Office. It's not really all that much data. I will also tell you we're at least as buggy. (Laughter)
Das hier ist ein Defekt in meinem Genom, mit dem ich mich schon seit langer, langer Zeit rumschlage. Wenn Sie krank werden, ist das ein Defekt in Ihrem Genom. Viele der Krankheiten, mit denen wir uns schon lange rumgeschlagen haben, wie zum Beispiel Krebs, konnten wir nicht heilen, weil wir einfach nicht wussten, was da auf Genomebene abläuft. Wir fangen erst an, das zu verstehen.
This here is a bug in my genome that I have struggled with for a long, long time. When you get sick, it is a bug in your genome. In fact, many, many diseases we have struggled with for a long time, like cancer, we haven't been able to cure because we just don't understand how it works at the genomic level. We are starting to understand that.
Bisher haben wir versucht, eine Art ›Scheiß die Wand an‹- Pharmakologie zu betreiben, nach dem Motto: »Lasst uns Chemie draufwerfen, vielleicht klappt's ja.« Wenn man wirklich verstünde, warum aus einer normalen Zelle eine Krebszelle wird, was der Code dafür ist, welche Anweisungen genau sie das tun lassen, könnte man versuchen, eine Reparatur in Angriff zu nehmen. Für den Smalltalk bei Ihrem nächsten Abendessen mit einem köstlichen Wein:
So, up to this point we tried to fix it by using what I call shit-against-the-wall pharmacology, which means, well, let's just throw chemicals at it, and maybe it's going to make it work. But if you really understand why does a cell go from normal cell to cancer? What is the code? What are the exact instructions that are making it do that? then you can go about the process of trying to fix it and figure it out. So, for your next dinner over a great bottle of wine, here's a few factoids for you.
Wir haben etwa 24.000 Gene, die etwas tun, und etwa 100-, 120.000 andere, die nicht jeden Tag etwas zu tun haben, sondern das Zehntausende von Jahren zurückreichende Geschichtsarchiv darüber bilden, wie wir als Art mal funktioniert haben. Vielleicht auch interessant: eine Maus hat auch etwa so viele Gene.
We actually have about 24,000 genes that do things. We have about a hundred, 120,000 others that don't appear to function every day, but represent this archival history of how we used to work as a species going back tens of thousands of years. You might also be interested in knowing that a mouse has about the same amount of genes.
Unlängst haben sie Spätburgunder sequenziert, und der hat auch etwa 30.000 Gene. Die Anzahl der Gene stellt also nicht unbedingt die Komplexität oder die Evolutions-Ordnung einer speziellen Art dar. Jetzt schauen Sie sich mal an Ihrem Platz um: wir sehen alle verschieden aus. Ein Haufen attraktiver und hübscher Leute hier, mager, mollig, alle Rassen, alle Kulturen. Aber: genetisch sind wir zu 99,9 % gleich. Schon [ein Hundertstel] eines Prozentes macht die Unterschiede zwischen uns aus. Das ist nur eine winziges bisschen an Material, aber darin, wie es sich darstellt, liegen die Unterschieden zwischen den Menschen, und bei allen Arten.
They recently sequenced Pinot Noir, and it also has about 30,000 genes, so the number of genes you have may not necessarily represent the complexity or the evolutionary order of any particular species. Now, look around: just look next to your neighbor, look forward, look backward. We all look pretty different. A lot of very handsome and pretty people here, skinny, chubby, different races, cultures. We are all 99.9% genetically equal. It is one one-hundredth of one percent of genetic material that makes the difference between any one of us. That's a tiny amount of material, but the way that ultimately expresses itself is what makes changes in humans and in all species.
Wir können jetzt also Genome lesen. Das erste menschliche Genom brauchte zehn Jahre und drei Milliarden Dollar. Das hat damals Dr. Craig Venter gemacht. Dann wurde James Watsons Genom – einer der Gründer der DNA – für zwei Millionen Dollar und in nur zwei Monaten sequenziert. Bei Computern sind wir von großen Rechnern auf kleine gekommen, und sie werden laufend mächtiger und schneller – die gleiche Entwicklung haben wir beim Sequenzieren von Genen: menschliche Genome werden in den nächsten fünf Jahren für etwa 5000 Dollar in weniger als einer Stunde sequenziert.
So, we are now able to read genomes. The first human genome took 10 years, three billion dollars. It was done by Dr. Craig Venter. And then James Watson's -- one of the co-founders of DNA -- genome was done for two million dollars, and in just two months. And if you think about the computer industry and how we've gone from big computers to little ones and how they get more powerful and faster all the time, the same thing is happening with gene sequencing now: we are on the cusp of being able to sequence human genomes for about 5,000 dollars in about an hour or a half-hour; you will see that happen in the next five years.
Das bedeutet, dass man mit einer Plastikkarte rumlaufen kann, auf der das eigene Genom gespeichert ist. Wenn man dann Medizin kauft, kauft man keine Medizin für jedermann mehr. Man gibt dem Apotheker sein Genom, und der macht daraus eine maßgeschneiderte Medizin die besser ist als die heutigen – sie hat keinerlei Nebenwirkungen. Die Nebenwirkungen, ölige Rückstände und all das Zeug, von dem sie in der Werbung reden: Vergiss es. Das wird alles verschwinden.
And what that means is, you are going to walk around with your own personal genome on a smart card. It will be here. And when you buy medicine, you won't be buying a drug that's used for everybody. You will give your genome to the pharmacist, and your drug will be made for you and it will work much better than the ones that were -- you won't have side effects. All those side effects, you know, oily residue and, you know, whatever they say in those commercials: forget about that. They're going to make all that stuff go away.
Wie sieht ein Genom aus? So. – Es ist eine lange, lange Folge dieser Basenpaare. Das Genom einer Maus oder eines Menschen sieht ungefähr so aus, aber mittlerweile verstehen die Wissenschaftler, was die tun, und was sie bedeuten. Weil: Die Natur doppelt-klickt die ganze Zeit. Anders ausgedrückt: wenn man davon ausgeht, dass das hier eine Traubenpflanze ist, heißt das: bilde eine Wurzel, bilde einen Zweig, bilde eine Blüte. Bei einem Menschen könnte das heißen: produziere Blutzellen, mach Krebs. Für mich könnte das sein: Speichere jede Kalorie, die vorbei kommt – weil ich aus einer sehr kalten Gegend komme. Für meine Frau: Iss dreimal so viel und lege kein Gramm zu. Alles verborgen in diesem Code, und wir kommen ihm mit atemberaubenden Tempo auf den Grund.
What does a genome look like? Well, there it is. It is a long, long series of these base pairs. If you saw the genome for a mouse or for a human it would look no different than this, but what scientists are doing now is they're understanding what these do and what they mean. Because what Nature is doing is double-clicking all the time. In other words, the first couple of sentences here, assuming this is a grape plant: make a root, make a branch, create a blossom. In a human being, down in here it could be: make blood cells, start cancer. For me it may be: every calorie you consume, you conserve, because I come from a very cold climate. For my wife: eat three times as much and you never put on any weight. It's all hidden in this code, and it's starting to be understood at breakneck pace.
Jetzt lesen wir Genome wie das Buch des Lebens – was können wir damit anfangen? Viele Dinge. Einige sind richtig spannend, andere richtig gruselig. Ich erzähle Ihnen ein paar Sachen – wenn Sie mich dann ankotzen, könnte ich das verstehen. Wir können jetzt die Geschichte von Organismen verstehen.
So, what can we do with genomes now that we can read them, now that we're starting to have the book of life? Well, there's many things. Some are exciting. Some people will find very scary. I will tell you a couple of things that will probably make you want to projectile puke on me, but that's okay. So, you know, we now can learn the history of organisms.
Das ist ganz einfach: Man schabt sich an der Wange, schickt es ein, und kann damit seinen Stammbaum über Tausende von Jahren aufstellen. Wir kommen endlich dahinter, wie es funktioniert. Wir kommen zum Beispiel dahinter, warum sich unsere Arterien zusetzen, wie die Stärke in ein Getreidekorn kommt, warum Hefe Zucker abbaut und Kohlendioxid produziert. Wir können in großem Stil Probleme analysieren, was Krankheiten erzeugt, und wie wir sie heilen können. Weil wir all das jetzt verstehen, können wir es richten und besser machen.
You can do a very simple test: scrape your cheek; send it off. You can find out where your relatives come from; you can do your genealogy going back thousands of years. We can understand functionality. This is really important. We can understand, for example, why we create plaque in our arteries, what creates the starchiness inside of a grain, why does yeast metabolize sugar and produce carbon dioxide. We can also look at, at a grander scale, what creates problems, what creates disease, and how we may be able to fix them. Because we can understand this, we can fix them, make better organisms.
Das Wichtigste ist das Verständnis, dass uns Mutter Natur für uns einen eindrucksvollen Werkzeugkasten zusammengestellt hat. Ein Architekt viel besser und klüger als wir hat uns diese Werkzeuge gegeben, und jetzt können wir sie auch benutzen. Wir lesen nicht nur Genome, wir schreiben sie auch.
Most importantly, what we're learning is that Nature has provided us a spectacular toolbox. The toolbox exists. An architect far better and smarter than us has given us that toolbox, and we now have the ability to use it. We are now not just reading genomes; we are writing them.
Ich bin bei Synthetic Genomics. Wir haben das erste Genom für einen sehr primitiven Käfer namens Mycoplasma genitalium synthetisiert. Wer mal eine Harnwegsinfektion hatte, ist mit dem kleinen Kerl wahrscheinlich schon in Kontakt gekommen. Er ist wirklich einfach – hat nur 246 Gene – aber wir konnten ihn vollständig synthetisieren. Dann hat man also das Genom und fragt sich: »Wenn ich jetzt dieses synthetische Genom statt des alten reintue – lebt der dann einfach los?« Raten Sie mal. – Ja, macht er.
This company, Synthetic Genomics, I'm involved with, created the first full synthetic genome for a little bug, a very primitive creature called Mycoplasma genitalium. If you have a UTI, you've probably -- or ever had a UTI -- you've come in contact with this little bug. Very simple -- only has about 246 genes -- but we were able to completely synthesize that genome. Now, you have the genome and you say to yourself, So, if I plug this synthetic genome -- if I pull the old one out and plug it in -- does it just boot up and live? Well, guess what. It does.
Und nicht nur das: Wenn man das Genom hernimmt – das synthetische – und es in ein anderes Viech reinsetzt, zum Beispiel in Hefe, dann hat man aus der Hefe Mycoplasma gemacht. Es ist so, als ob man einen PC mit Mac OS Software hochfahren wollte. Ach nee, eher andersherum. Wenn man so will, ist das Schreiben des Genoms und das Einsetzen in einen anderen Organismus als ob die Software die Hardware ändert. Das ist sehr tiefgreifend.
Not only does it do that; if you took the genome -- that synthetic genome -- and you plugged it into a different critter, like yeast, you now turn that yeast into Mycoplasma. It's, sort of, like booting up a PC with a Mac O.S. software. Well, actually, you could do it the other way. So, you know, by being able to write a genome and plug it into an organism, the software, if you will, changes the hardware. And this is extremely profound.
Letztes Jahr haben Franzosen und Italiener sich zusammengetan und Spätburgunder sequenziert. Jetzt existiert das Genom für den kompletten Spätburgunderorganismus, und sie haben – mal wieder – etwa 29.000 Gene identifiziert. Sie haben die für Geschmacksrichtungen zuständige Region gefunden, aber man darf nicht vergessen, dass wir einen Rezeptor in unserem Genom, auf der Zunge, brauchen, damit wir sie auch schmecken können.
So, last year the French and Italians announced they got together and they went ahead and they sequenced Pinot Noir. The genomic sequence now exists for the entire Pinot Noir organism, and they identified, once again, about 29,000 genes. They have discovered pathways that create flavors, although it's very important to understand that those compounds that it's cranking out have to match a receptor in our genome, in our tongue, for us to understand and interpret those flavors.
Sie haben auch herausgefunden, dass da ganz schön was los ist, um auch Aroma zu produzieren. Sie haben Regionen für Anfälligkeiten gefunden. Jetzt kann man den vollständigen Code lesen und so dahinter kommen – und daran arbeiten sie weiter –, wie genau diese Pflanze funktioniert und wie sie tickt. Was macht man daraus? Wir wissen, dass wir ihn lesen, schreiben, ändern können, vielleicht sogar das Genom ganz neu schreiben. Also, was tun? Eines der Dinge, die man machen könnte, wäre ›Monsterburgunder‹. (Lachen)
They've also discovered that there's a heck of a lot of activity going on producing aroma as well. They've identified areas of vulnerability to disease. They now are understanding, and the work is going on, exactly how this plant works, and we have the capability to know, to read that entire code and understand how it ticks. So, then what do you do? Knowing that we can read it, knowing that we can write it, change it, maybe write its genome from scratch. So, what do you do? Well, one thing you could do is what some people might call Franken-Noir. (Laughter)
Wir können bessere Reben bauen. Ach ja, mal so nebenbei – falls Sie Stress wegen genetisch veränderter Organismen haben: es gibt weder hier noch sonstwo irgendeine Rebe, die nicht genetisch verändert ist. Sie wachsen nicht aus Samen, sie werden veredelt, sie würden alleine nicht überleben.
We can build a better vine. By the way, just so you know: you get stressed out about genetically modified organisms; there is not one single vine in this valley or anywhere that is not genetically modified. They're not grown from seeds; they're grafted into root stock; they would not exist in nature on their own.
Also kein Stress mit dem Zeug. Das haben wir schon immer gemacht. Wir könnten jetzt auf Robustheit abzielen, auf höhere Erträge, ohne die Anbaumethoden zu ändern, oder auf geringere Kosten. Wir könnten das Klimafenster deutlich erweitern, wir könnten Spätburgunder auf Long Island anbauen – verhüt's Gott. (Lachen)
So, don't worry about, don't stress about that stuff. We've been doing this forever. So, we could, you know, focus on disease resistance; we can go for higher yields without necessarily having dramatic farming techniques to do it, or costs. We could conceivably expand the climate window: we could make Pinot Noir grow maybe in Long Island, God forbid. (Laughter)
Man könnte sich viele Dinge vorstellen: bessere Geschmacksrichtungen und Aromas – mehr Himbeere, mehr Schoko hier oder dort? Ich sag' Ihnen eines: es wird gemacht werden. Aber es gibt da ein Ökosystem. Wir laufen nicht als kleine Organismen allein auf der Welt rum, sondern sind Teil eines großen Ökosystems.
We could produce better flavors and aromas. You want a little more raspberry, a little more chocolate here or there? All of these things could conceivably be done, and I will tell you I'd pretty much bet that it will be done. But there's an ecosystem here. In other words, we're not, sort of, unique little organisms running around; we are part of a big ecosystem.
Tatsächlich – tut mir leid, aber so ist es – wohnen in Ihrem Verdauungstrakt etwa zehn Pfund Mikroben, die Sie ganz schön in Ihrem Körper rumschicken. Unsere Meere und die Mikroben haben sich verbündet: die Zahl der bekannten Arten verdreifachte sich in den ersten drei Monaten nachdem Craig Venter begann, Meeresmikroben aus nur wenigen Metern Tiefe zu sequenzieren. Wir wissen heute, dass der Einfluss der Mikroben auf unser Klima und auf die Regulierung von CO2 und Sauerstoff größer ist als der der Pflanzen.
In fact -- I'm sorry to inform you -- that inside of your digestive tract is about 10 pounds of microbes which you're circulating through your body quite a bit. Our ocean's teaming with microbes; in fact, when Craig Venter went and sequenced the microbes in the ocean, in the first three months tripled the known species on the planet by discovering all-new microbes in the first 20 feet of water. We now understand that those microbes have more impact on our climate and regulating CO2 and oxygen than plants do, which we always thought oxygenate the atmosphere.
Wir finden mikrobielles Leben überall auf dem Planeten: in Eis, in Kohle, in Vulkanschloten, in Felsen – es ist einfach faszinierend. Wir haben auch entdeckt, dass bei den Pflanzen, soviel wir bis jetzt von ihnen und ihren Genomen zu verstehen begonnen haben, das Ökosystem, das sie umgibt, und die Mikroben, die in Ihren Wurzeln leben, mindestens genau so viel Einfluss auf die Charakteristik dieser Pflanzen haben wie das Stoffwechselsystem der Pflanzen selbst.
We find microbial life in every part of the planet: in ice, in coal, in rocks, in volcanic vents; it's an amazing thing. But we've also discovered, when it comes to plants, in plants, as much as we understand and are starting to understand their genomes, it is the ecosystem around them, it is the microbes that live in their root systems, that have just as much impact on the character of those plants as the metabolic pathways of the plants themselves.
Sieht man sich so ein Wurzelgeflecht näher an, findet man enorm viele verschiedene mikrobielle Kolonien. Für Weinbauern ist das nichts Neues, sie haben sich schon länger mit Wasser und Düngung beschäftigt. Das ist wieder so ein Fall meiner ›Scheiß die Wand an‹-Pharmakologie: Man weiß, gewisse Dünger sind für die Pflanze besser – also drauf damit. Man weiß nicht unbedingt genau, welche Organismen welche Geschmacksrichtungen und welche Charakteristika hervorbringen. Das können wir jetzt herausarbeiten. Alle reden über das Terroir, huldigen ihm: »Poh, tolles Terroir! Ganz was Besonderes – mein eines Stück Land da produziert Terroir wie nix.«
If you take a closer look at a root system, you will find there are many, many, many diverse microbial colonies. This is not big news to viticulturists; they have been, you know, concerned with water and fertilization. And, again, this is, sort of, my notion of shit-against-the-wall pharmacology: you know certain fertilizers make the plant more healthy so you put more in. You don't necessarily know with granularity exactly what organisms are providing what flavors and what characteristics. We can start to figure that out. We all talk about terroir; we worship terroir; we say, Wow, is my terroir great! It's so special. I've got this piece of land and it creates terroir like you wouldn't believe.
Wir argumentieren und debattieren darüber – wir schieben es aufs Klima, auf den Boden, auf dies und das. Jetzt können wir herausfinden, was Terroir ist. Es wartet nur darauf, sequenziert zu werden. Da leben Tausende von Mikroben. Ihre 1.000 oder 2.000 Gene sind viel einfacher sequenzierbar als die des Menschen.
Well, you know, we really, we argue and debate about it -- we say it's climate, it's soil, it's this. Well, guess what? We can figure out what the heck terroir is. It's in there, waiting to be sequenced. There are thousands of microbes there. They're easy to sequence: unlike a human, they, you know, have a thousand, two thousand genes; we can figure out what they are.
Wir müssen nur ein bisschen graben, Proben nehmen, die Käfer finden, sie sequenzieren und in Bezug zu den gewünschten Charakteristika setzen – das ist nur eine große Datenbank – und dann zu düngen. Dann verstehen wir, was Terroir ausmacht. Einige Leute werden fragen: »Um Himmels Willen, spielen wir nicht Gott, wenn wir Organismen entwickeln?« Die Leute haben James Watson immer gefragt – der ist nicht immer politisch korrekt – (Lachen) – sie fragten ihn also: »Spielen Sie da nicht Gott?« Er gab die beste Antwort auf diese Frage: »Tja, irgendjemand muss es ja tun.« (Lachen)
All we have to do is go around and sample, dig into the ground, find those bugs, sequence them, correlate them to the kinds of characteristics we like and don't like -- that's just a big database -- and then fertilize. And then we understand what is terroir. So, some people will say, Oh, my God, are we playing God? Are we now, if we engineer organisms, are we playing God? And, you know, people would always ask James Watson -- he's not always the most politically correct guy ... (Laughter) ... and they would say, "Are, you know, are you playing God?" And he had the best answer I ever heard to this question: "Well, somebody has to." (Laughter)
Ich betrachte mich selbst als spirituellen Menschen, nur ohne den organisierten Religionsanteil, und ich glaube nicht, dass es irgendetwas Unnatürliches gibt. Ich glaube nicht, dass Chemikalien unnatürlich sind. Auch wenn Sie es zum Kotzen finden: Wir erfinden einfach keine Moleküle, Zusammensetzungen – sie sind schon im Universum. Wir ordnen Dinge neu, wir ändern an ihnen rum, aber wir erschaffen nichts Unnatürliches.
I consider myself a very spiritual person, and without, you know, the organized religion part, and I will tell you: I don't believe there's anything unnatural. I don't believe that chemicals are unnatural. I told you I'm going to make some of you puke. It's very simple: we don't invent molecules, compounds. They're here. They're in the universe. We reorganize things, we change them around, but we don't make anything unnatural.
Die Folgen können schlecht sein – wenn wir uns oder die Erde vergiften – aber das ist nur die Folge eines von uns gemachten Fehlers. Jetzt hat uns Mutter Natur einen Werkzeugkasten gegeben, und die Werkzeuge in diesem Kasten sind sehr mächtig. Ob Sie's glauben oder nicht: es gibt Mikroben, die Benzin machen. Es gibt – nochmal zur Hefe: das sind chemische Fabriken. Die ausgeklügelsten chemischen Fabriken schenkt uns Mutter Natur, und die können wir jetzt benutzen. Es gibt da auch Regeln.
Now, we can create bad impacts -- we can poison ourselves; we can poison the Earth -- but that's just a natural outcome of a mistake we made. So, what's happening today is, Nature is presenting us with a toolbox, and we find that this toolbox is very extensive. There are microbes out there that actually make gasoline, believe it or not. There are microbes, you know -- go back to yeast. These are chemical factories; the most sophisticated chemical factories are provided by Nature, and we now can use those. There also is a set of rules.
Die Natur wird nicht zulassen – wir könnten eine Traube entwerfen, aber die kann keine Babys produzieren. Die Natur hat ein paar Regeln aufgestellt. Wir lernen diese Regeln gerade erst, aber wir können sie nicht verletzen. Ich frage Sie: Wenn wir alle Krankheiten heilen oder gar ausradieren könnten, weil wir jetzt wissen wie’s geht, wenn wir Hunger durch nahrhafte, gesunde, aber völlig anspruchslose Pflanzen ausrotten könnten, wenn wir genug saubere Energie produzieren könnten – in den Laboren von Synthetic Genomics haben wir Einzeller, die nehmen Kohlendioxid auf und verwandeln es in ein Molekül, das Benzin sehr ähnlich ist. Kohlendioxid – das Zeug, das wir loswerden wollen – nicht Zucker, nicht irgendetwas, sondern Kohlendioxid, ein bisschen Sonnenlicht, und heraus kommt ein hoch raffiniertes Lipid. Wir könnten unsere Energieprobleme lösen, CO2 reduzieren, die Meere sauber bekommen, besseren Wein machen. Wenn wir all das könnten – würden wir es auch tun? Ich glaube, die Antwort ist ganz einfach: mit den Werkzeugen der Natur, die wir jetzt verstehen, zu arbeiten ist der nächste Schritt in der Evolution des Menschen.
Nature will not allow you to -- we could engineer a grape plant, but guess what. We can't make the grape plant produce babies. Nature has put a set of rules out there. We can work within the rules; we can't break the rules; we're just learning what the rules are. I just ask the question, if you could cure all disease -- if you could make disease go away, because we understand how it actually works, if we could end hunger by being able to create nutritious, healthy plants that grow in very hard-to-grow environments, if we could create clean and plentiful energy -- we, right in the labs at Synthetic Genomics, have single-celled organisms that are taking carbon dioxide and producing a molecule very similar to gasoline. So, carbon dioxide -- the stuff we want to get rid of -- not sugar, not anything. Carbon dioxide, a little bit of sunlight, you end up with a lipid that is highly refined. We could solve our energy problems; we can reduce CO2,; we could clean up our oceans; we could make better wine. If we could, would we? Well, you know, I think the answer is very simple: working with Nature, working with this tool set that we now understand, is the next step in humankind's evolution.
Ich kann Ihnen nur raten: bleiben Sie noch 20 Jahre gesund, dann können Sie 150 oder sogar 300 werden.
And all I can tell you is, stay healthy for 20 years. If you can stay healthy for 20 years, you'll see 150, maybe 300.
Vielen Dank.
Thank you.