At the break, I was asked by several people about my comments about the aging debate. And this will be my only comment on it. And that is, I understand that optimists greatly outlive pessimists. (Laughter)
בהפסקה נשאלתי ע"י מספר אנשים מהי תגובתי בנושא ההזדקנות, וזו תהיה תגובתי היחידה לנושא: להבנתי, אופטימיסטים חיים הרבה יותר מפסימיסטים. [צחוק]
What I'm going to tell you about in my 18 minutes is how we're about to switch from reading the genetic code to the first stages of beginning to write the code ourselves. It's only 10 years ago this month when we published the first sequence of a free-living organism, that of haemophilus influenzae. That took a genome project from 13 years down to four months. We can now do that same genome project in the order of two to eight hours. So in the last decade, a large number of genomes have been added: most human pathogens, a couple of plants, several insects and several mammals, including the human genome. Genomics at this stage of the thinking from a little over 10 years ago was, by the end of this year, we might have between three and five genomes sequenced; it's on the order of several hundred. We just got a grant from the Gordon and Betty Moore Foundation to sequence 130 genomes this year, as a side project from environmental organisms. So the rate of reading the genetic code has changed.
מה שאספר לכם ב-18 הדקות שהוקצבו לי הוא איך אנו עומדים לעבור מקריאת הקוד הגנטי לשלבים הראשונים של התחלת כתיבת הקוד בעצמנו. החודש מלאו רק 10 שנים לפרסום הרצף הראשון של אורגניזם שחי בטבע, והוא טפיל השפעת. זה קיצר את פרוייקט הגנום מ-13 שנה ל-4 חודשים. כעת באפשרותנו לבצע את אותו פרוייקט גנום בסדר גודל של 2 עד 8 שעות. כך שבעשור האחרון נוספו גנומים רבים: בעיקר מחוללי מחלות אנושיות, שני צמחים, כמה חרקים וכמה יונקים, כולל הגנום האנושי. בשלב הנוכחי שלו, חקר הגנים, לעומת המצב לפני מעט יותר מ-10 שנים, יהיה בסוף שנה זו במצב שבו אולי יהיו לנו בין 3 ל-5 גנים מרוצפים. כעת מדובר בסדר-גודל של כמה מאות. לאחרונה זכינו במילגה מ"מכון גורדון ובטי מור" לריצוף 130 גנומים, השנה, כפרוייקט צדדי, של אורגניזמים סביבתיים. כך שקצב קריאת הקוד הגנטי השתנה.
But as we look, what's out there, we've barely scratched the surface on what is available on this planet. Most people don't realize it, because they're invisible, but microbes make up about a half of the Earth's biomass, whereas all animals only make up about one one-thousandth of all the biomass. And maybe it's something that people in Oxford don't do very often, but if you ever make it to the sea, and you swallow a mouthful of seawater, keep in mind that each milliliter has about a million bacteria and on the order of 10 million viruses.
אך כשאנו מתבוננים סביב, הרי שבקושי גרדנו את פני-השטח של מה שיש בכוכב-הלכת הזה. רוב האנשים לא יודעים זאת, כי הם בלתי-נראים, אך החיידקים מהווים כמחצית הביו-מסה העולמית בעוד שכל בעלי-החיים מהווים רק כאלפית מכלל הביו-מסה. ואולי זה משהו שאנשי אוקספורד לא מרבים לעשות אך אם אי-פעם תגיעו לים ותלגמו מלוא הפה מי-ים, זיכרו שבכל אלפית הליטר יש כמיליון חיידקים וכעשרה מיליון נגיפים.
Less than 5,000 microbial species have been characterized as of two years ago, and so we decided to do something about it. And we started the Sorcerer II Expedition, where we were, as with great oceanographic expeditions, trying to sample the ocean every 200 miles. We started in Bermuda for our test project, then moved up to Halifax, working down the U.S. East Coast, the Caribbean Sea, the Panama Canal, through to the Galapagos, then across the Pacific, and we're in the process now of working our way across the Indian Ocean. It's very tough duty; we're doing this on a sailing vessel, in part to help excite young people about going into science. The experiments are incredibly simple. We just take seawater and we filter it, and we collect different size organisms on different filters, and then take their DNA back to our lab in Rockville, where we can sequence a hundred million letters of the genetic code every 24 hours. And with doing this, we've made some amazing discoveries.
פחות מ-5,000 זני חיידקים אופיינו עד לפני שנתיים, אז החלטנו לעשות משהו בנוגע לכך, ושיגרנו את משלחת "המכשף 2", שבה ניסינו, ככל המשלחות האוקינוגרפיות הגדולות, לדגום את האוקינוס מידי 300 ק"מ. במיזם הבדיקה שלנו התחלנו בברמודה, עברנו להאליפקס, וירדנו לאורך החוף המזרחי של ארה"ב, הים הקאריבי, תעלת פנמה, לאיי גאלאפאגוס ולרוחב האוקיינוס השקט, וכעת אנו עושים את דרכנו באוקיינוס ההודי. זו משימה קשה מאד; אנו עושים זאת בספינת מפרש, חלקית, כדי להלהיב צעירים להיכנס לעולם המדע. הניסויים הם פשוטים להפליא. אנו פשוט לוקחים מי-ים ומסננים אותם אוספים אורגניזמים בגדלים שונים ובמסננות שונות. ואחר לוקחים את הדנ"א שלהם למעבדתנו ברוקוויל, שם ביכולתנו לרצף מאה מיליון אותיות של קוד גנטי מידי 24 שעות. וע"י כך הגענו לכמה תגליות מדהימות. למשל, הפיגמנטים החזותיים שבעינינו. בעבר חשבו
For example, it was thought that the visual pigments that are in our eyes -- there was only one or two organisms in the environment that had these same pigments. It turns out, almost every species in the upper parts of the ocean in warm parts of the world have these same photoreceptors, and use sunlight as the source of their energy and communication. From one site, from one barrel of seawater, we discovered 1.3 million new genes and as many as 50,000 new species.
שקיימים רק 1 או 2 אורגניזמים בעלי אותם פיגמנטים. הסתבר שכמעט לכל מין בחלקי האוקינוס העליונים שבאזורי העולם החמים, יש אותם קולטני-אור, והם משתמשים באור-שמש כמקור אנרגיה ותקשורת. במיכל אחד של מי-ים מאחד האתרים, גילינו 1.3 מיליון גנים חדשים ו-50,000 מינים חדשים.
We've extended this to the air now with a grant from the Sloan Foundation. We're measuring how many viruses and bacteria all of us are breathing in and out every day, particularly on airplanes or closed auditoriums. (Laughter) We filter through some simple apparatuses; we collect on the order of a billion microbes from just a day filtering on top of a building in New York City. And we're in the process of sequencing all that at the present time.
כעת הרחבנו זאת גם לאוויר הודות למימון של מכון "סלון". אנו מודדים כמה נגיפים וחיידקים כולנו שואפים ופולטים מידי יום, במיוחד במטוסים או באולמי-הרצאות סגורים. [צחוק] את הסינון אנו מבצעים במנגנונים פשוטים, אוספים סדר-גודל של מיליארד חיידקים מיום סינון אחד מעל ראש בניין בעיר ניו-יורק. ואנו כרגעבתהליך של ריצוף כל זה רק מבחינת איסוף המידע,
Just on the data collection side, just where we are through the Galapagos, we're finding that almost every 200 miles, we see tremendous diversity in the samples in the ocean. Some of these make logical sense, in terms of different temperature gradients. So this is a satellite photograph based on temperatures -- red being warm, blue being cold -- and we found there's a tremendous difference between the warm water samples and the cold water samples, in terms of abundant species. The other thing that surprised us quite a bit is these photoreceptors detect different wavelengths of light, and we can predict that based on their amino acid sequence. And these vary tremendously from region to region. Maybe not surprisingly, in the deep ocean, where it's mostly blue, the photoreceptors tend to see blue light. When there's a lot of chlorophyll around, they see a lot of green light. But they vary even more, possibly moving towards infrared and ultraviolet in the extremes.
במקום בו אנו נמצאים באיי גאלאפאגוס, אנו מגלים שמידי 300 ק"מ כמעט יש הבדלים עצומים בין דגימות האוקיינוס. כמה מהן הגיוניות, לאור שינויי הטמפרטורה, זו תמונת לווין המבוססת על דרגות חום, כשאדום הוא חם, וכחול הוא קר -- וגילינו שיש הבדלים עצומים בין דגימות המים החמים לדגימות המים הקרים, מבחינת שפע המינים. הדבר השני שהפתיע אותנו לא-מעט הוא שקולטני אור אלה מזהים אורכים שונים של גלי-אור, וביכולתנו לחזות זאת על סמך רצפי חומצות האמינו שלהם. ואלה שונות מאד מאיזור לאיזור. אולי זה לא מפתיע, שבמעמקי הים, ששם בעיקר כחול, קולטני האור נוטים לראות אור כחול. היכן שיש הרבה כלורופיל, הם רואים הרבה אור ירוק. אך הגיוון גדול יותר, ייתכן שלכיוון התת-אדום והעל-סגול, בשוליים.
Just to try and get an assessment of what our gene repertoire was, we assembled all the data -- including all of ours thus far from the expedition, which represents more than half of all the gene data on the planet -- and it totaled around 29 million genes. And we tried to put these into gene families to see what these discoveries are: Are we just discovering new members of known families, or are we discovering new families? And it turns out we have about 50,000 major gene families, but every new sample we take in the environment adds in a linear fashion to these new families. So we're at the earliest stages of discovery about basic genes, components and life on this planet.
רק כדי לקבל הערכה של רפרטואר הגנים שלנו, חיברנו את כל הנתונים -- כולל המידע שהתקבל עד כה מהמשלחת, שמייצג יותר מחצי מכל נתוני הגנים בכוכב-הלכת -- וזה הסתכם בכ-29 מיליון גנים. אנו מנסים לחלק זאת למשפחות גנים, כדי לראות מה התגליות האלה: האם רק גילינו חברים חדשים במשפחות מוכרות, או שמא אנו מגלים משפחות חדשות? ומסתבר שיש לנו כ-50,000 משפחות גנים עיקריות. אך כל דגימה חדשה שאנו נוטלים מהסביבה מוסיפה בצורה קווית למספר המשפחות החדשות האלה. כך שאנו בשלבי הגילוי המוקדמים בקשר לרכיבי הגנים הבסיסיים והחיים בכוכב-הלכת הזה.
When we look at the so-called evolutionary tree, we're up on the upper right-hand corner with the animals. Of those roughly 29 million genes, we only have around 24,000 in our genome. And if you take all animals together, we probably share less than 30,000 and probably maybe a dozen or more thousand different gene families. I view that these genes are now not only the design components of evolution. And we think in a gene-centric view -- maybe going back to Richard Dawkins' ideas -- than in a genome-centric view, which are different constructs of these gene components.
כשאנו מתבוננים במה שמכונה "העץ האבולוציוני", אנו נמצאים בפינה הימנית העליונה יחד עם בעלי-החיים. מתוך כ-29 מיליון גנים האלה, יש לנו רק כ-24,000 בגנום שלנו. אם מחשיבים את כל בעלי החיים ביחד, יש לנו במשותף ודאי פחות מ-30,000, ואולי 12,000 או יותר משפחות גנים שונות. בעיני, גנים אלה הם לא רק רכיבי מבנה האבולוציה, ואנו חושבים מנקודת מבט של אנוכיות הגן -- אולי לפי רעיונותיו של ריצ'רד דוקינס -- שמנקודת מבט גנום-צנטרית, הננו מבנים שונים של רכיבי גנים אלה.
Synthetic DNA, the ability to synthesize DNA, has changed at sort of the same pace that DNA sequencing has over the last decade or two, and is getting very rapid and very cheap. Our first thought about synthetic genomics came when we sequenced the second genome back in 1995, and that from mycoplasma genitalium. And we have really nice T-shirts that say, you know, "I heart my genitalium." This is actually just a microorganism. But it has roughly 500 genes. Haemophilus had 1,800 genes. And we simply asked the question, if one species needs 800, another 500, is there a smaller set of genes that might comprise a minimal operating system?
דנ"א מלאכותי, היכולת לסנתז דנ"א, השתנתה בערך באותו קצב בו השתנה ריצוף הדנ"א בעשור או שניים האחרונים, ונעשית מהירה וזולה מאד. המחשבה הראשונה שלנו לגבי גנומיקה מלאכותית עלתה כשריצפנו את הגנום השני ב-1995, של מיקופלזמה גניטליום, ויש לנו חולצות טי נחמדות עם הכתובת: "כואב לי בגניטליום". זהו רק מיקרואורגניזם. אך יש לו כ-500 גנים להמופילוס יש 1,800. ואנו פשוט שואלים, אם זן אחד זקוק ל-800 ואחר ל-500, מהי מערכת הגנים הקטנה ביותר שיכולה להוות מערכת הפעלה מזערית?
So we started doing transposon mutagenesis. Transposons are just small pieces of DNA that randomly insert in the genetic code. And if they insert in the middle of the gene, they disrupt its function. So we made a map of all the genes that could take transposon insertions and we called those "non-essential genes." But it turns out the environment is very critical for this, and you can only define an essential or non-essential gene based on exactly what's in the environment. We also tried to take a more directly intellectual approach with the genomes of 13 related organisms, and we tried to compare all of those, to see what they had in common. And we got these overlapping circles. And we found only 173 genes common to all 13 organisms. The pool expanded a little bit if we ignored one intracellular parasite; it expanded even more when we looked at core sets of genes of around 310 or so. So we think that we can expand or contract genomes, depending on your point of view here, to maybe 300 to 400 genes from the minimal of 500.
אז התחלנו לעשות מוטציות טרנספוזוניות. טרנספוזונים הן רק פיסות קטנות של דנ"א שמוחדרות אקראית לקוד הגנטי. ואם הן מוחדרות באמצע הגן, הן משבשות את תיפקודו. אז יצרנו מפה של כל הגנים שמסוגלים לקלוט החדרות של טרנספוזונים. אנו מכנים אותם "גנים לא-חיוניים". אך מתברר שלסביבה תפקיד מכריע מאד בכך, וניתן להגדיר גן כחיוני או כלא-חיוני רק על סמך מה שיש בדיוק בסביבה. ניסינו גם גישה אינטלקטואלית ישירה יותר עם הגנומים של 13 אורגניזמים הקשורים ביניהם. וניסינו להשוות ביניהם כדי לראות מה משותף להם, וקיבלנו את המעגלים החופפים האלה. מצאנו שרק 173 גנים משותפים לכל 13 האורגניזמים. המאגר גדל מעט, אם נתעלם מטפיל תוך-תאי אחד, ומתרחב אף יותר, אם בוחנים מערכי-ליבה של גנים של 310 בערך. כך שאנו סבורים שביכולתנו להרחיב או לכווץ גנומים, בהתאם לנקודת המבט, לכ-300 עד 400 גנים מתוך 500 הגנים המינימליים.
The only way to prove these ideas was to construct an artificial chromosome with those genes in them, and we had to do this in a cassette-based fashion. We found that synthesizing accurate DNA in large pieces was extremely difficult. Ham Smith and Clyde Hutchison, my colleagues on this, developed an exciting new method that allowed us to synthesize a 5,000-base pair virus in only a two-week period that was 100 percent accurate, in terms of its sequence and its biology. It was a quite exciting experiment -- when we just took the synthetic piece of DNA, injected it in the bacteria and all of a sudden, that DNA started driving the production of the virus particles that turned around and then killed the bacteria. This was not the first synthetic virus -- a polio virus had been made a year before -- but it was only one ten-thousandth as active and it took three years to do. This is a cartoon of the structure of phi X 174. This is a case where the software now builds its own hardware, and that's the notions that we have with biology.
הדרך היחידה להוכיח רעיונות אלה היתה לבנות כרומוזום מלאכותי עם גנים אלה בתוכו, ולעשות זאת בשיטת ה"קסטות" [רצף גנטי מודולרי]. גילינו שסינתוז מדויק של דנ"א בפיסות גדולות הוא קשה ביותר. עמיתי, האם סמית וקלייד האצ'ינסון, פיתחו שיטה חדשה ומלהיבה המאפשרת לנו לסתנז נגיף המבוסס על 5,000 צמדים בתוך שבועיים בלבד, שהיה מדויק ב-100% מבחינת הרצף והביולוגיה שלו. זה היה ניסוי מרגש למדי -- כשלקחנו את פיסת הדנ"א המלאכותית הזרקנו אותה לחיידק, ולפתע פתאום הדנ"א החל להפעיל את ייצור חלקי הנגיף שקם על יוצרו והרג את החיידק. זה לא היה הנגיף המלאכותי הראשון, שנה לפני כן יוצר נגיף פוליו -- אבל היה לו אפקט עשר-אלפיוני בלבד וייצורו ארך 3 שנים. זהו איור של מבנה ה"פאיקס 174". זהו מקרה בו התוכנה בונה את החומרה שלה, ואלו הרעיונות שיש לנו בנוגע לביולוגיה.
People immediately jump to concerns about biological warfare, and I had recent testimony before a Senate committee, and a special committee the U.S. government has set up to review this area. And I think it's important to keep reality in mind, versus what happens with people's imaginations. Basically, any virus that's been sequenced today -- that genome can be made. And people immediately freak out about things about Ebola or smallpox, but the DNA from this organism is not infective. So even if somebody made the smallpox genome, that DNA itself would not cause infections. The real concern that security departments have is designer viruses. And there's only two countries, the U.S. and the former Soviet Union, that had major efforts on trying to create biological warfare agents. If that research is truly discontinued, there should be very little activity on the know-how to make designer viruses in the future.
אנשים מתחילים מיד לחשוש מפני לוחמה ביולוגית. לאחרונה העדתי בפני ועדה של הסנט, ולפני ועדה מיוחדת שהקימה ממשלת ארה"ב, כדי לסקור תחום זה. ולדעתי חשוב להיות מציאותיים, בניגוד למה שאנשים מדמיינים. ביסודו של דבר, כל נגיף שרוצף עד כה -- אותו גנום ניתן לייצור. ואנשים נבהלים מיד בגלל אבולה ואבעבועות שחורות, אבל הדנ"א מאורגניזם זה איננו מידבק. כך שאפילו אם מישהו מייצר את גנום האבעבועות השחורות, הדנ"א עצמו אינו יכול לגרום להדבקה. דאגתן הגדולה של סוכנויות הבטחון היא נגיפים מתוכנתים, ורק שתי ארצות גדולות, ארה"ב ובריה"מ לשעבר, עשו מאמצים גדולים לייצר גורמי מלחמה ביולוגיים. אם מחקר זה אכן הופסק אמורה להיות בעתיד פעילות מצומצמת מאד בכל הקשור לידע של ייצור נגיפים מתוכנתים.
I think single-cell organisms are possible within two years. And possibly eukaryotic cells, those that we have, are possible within a decade. So we're now making several dozen different constructs, because we can vary the cassettes and the genes that go into this artificial chromosome. The key is, how do you put all of the others? We start with these fragments, and then we have a homologous recombination system that reassembles those into a chromosome.
לדעתי, אורגניזמים חד-תאיים אפשריים בתוך שנתיים. ואולי גם תאים בעלי גרעין, אלו שיש לנו, ייתכנו בתוך עשור שנים. כרגע אנו מרכיבים כמה עשרות מבנים שונים, כי ביכולתנו לשנות את הקסטות ואת הגנים שייכנסו לתוך הכרומוזום המלאכותי. שאלת המפתח היא, איך להכניס את כל היתר? אנו מתחילים עם מקטעים אלה, אחר יש לנו מערכת הומולוגית לצירוף-מחדש שמרכיבה אותם מחדש לתוך כרומוזום.
This is derived from an organism, deinococcus radiodurans, that can take three million rads of radiation and not be killed. It reassembles its genome after this radiation burst in about 12 to 24 hours, after its chromosomes are literally blown apart. This organism is ubiquitous on the planet, and exists perhaps now in outer space due to all our travel there. This is a glass beaker after about half a million rads of radiation. The glass started to burn and crack, while the microbes sitting in the bottom just got happier and happier. Here's an actual picture of what happens: the top of this shows the genome after 1.7 million rads of radiation. The chromosome is literally blown apart. And here's that same DNA automatically reassembled 24 hours later. It's truly stunning that these organisms can do that, and we probably have thousands, if not tens of thousands, of different species on this planet that are capable of doing that. After these genomes are synthesized, the first step is just transplanting them into a cell without a genome.
זה נלקח מאורגניזם, דאינוקוקוס רדיודורנס, שיכול לספוג 3 מיליון ראד קרינה מבלי למות. הוא מרכיב מחדש את הגנום שלו אחרי פרץ קרינה זה תוך 12-24 שעות, לאחר שהכרומוזומים שלו פשוט התפוצצו. אורגניזם זה נמצא בכל מקום עלי-אדמות, וכעת אולי גם בחלל החיצון, עקב מסעותינו לשם. זהו מיכל זכוכית לאחר הקרנה בחצי מיליון ראד. הזכוכית החלה להישרף ולהיסדק, ושהחיידקים שישבו בקרקעית רק נהנו יותר ויותר. הנה תמונה אמיתית של מה שקרה. למעלה רואים את הגנום אחרי 1.7 מיליון ראד קרינה. הכרומוזום ממש התפרק לחתיכות. והנה אותו דנ"א שהורכב מעצמו 24 שעות לאחר מכן. ממש מדהים שאורגניזמים אלה יכולים לעשות זאת, ויש לנו אלפים, אם לא עשרות אלפי מינים שונים בכוכב הלכת הזה, שיכולים לעשות זאת. לאחר סינתוז הגנים האלה, השלב הראשון הוא רק לשתול אותם בתא נטול גנום.
So we think synthetic cells are going to have tremendous potential, not only for understanding the basis of biology but for hopefully environmental and society issues. For example, from the third organism we sequenced, Methanococcus jannaschii -- it lives in boiling water temperatures; its energy source is hydrogen and all its carbon comes from CO2 it captures back from the environment. So we know lots of different pathways, thousands of different organisms now that live off of CO2, and can capture that back. So instead of using carbon from oil for synthetic processes, we have the chance of using carbon and capturing it back from the atmosphere, converting that into biopolymers or other products. We have one organism that lives off of carbon monoxide, and we use as a reducing power to split water to produce hydrogen and oxygen. Also, there's numerous pathways that can be engineered metabolizing methane. And DuPont has a major program with Statoil in Norway to capture and convert the methane from the gas fields there into useful products.
אז נראה לנו שלתאים מלאכותיים יהיה פוטנציאל עצום, לא רק להבנת יסוד הביולוגיה, אלא נקווה שגם בנושאים סביבתיים וחברתיים. לדוגמה, מהאורגניזם השלישי שריצפנו, מטנוקוקוס ג'נסקי, שחי במים רותחים, מקור האנרגיה שלו הוא מימן, והפחמן שלו בא מפחמן דו-חמצני שהוא לוכד מהסביבה. אז אנו יודעים הרבה על כיוונים שונים, אלפי אורגניזמים שונים הניזונים מפחמן דו-חמצני, ויכולים לשוב וללכוד אותו. כך שבמקום להשתמש בפחם מנפט לתהליכים מלאכותיים, יש לנו הזדמנות להשתמש בפחם, ללכוד אותו בחזרה מהאטמוספרה, ולהמירו לביו-פולימרים או למוצרים אחרים. יש לנו אורגניזם אחד שחי על פחמן חד-חמצני ואנו משתמשים בו ככוח מחליש לפיצול מים לצורך הפקת מימן וחמצן. יש גם כיוונים רבים להנדסה גנטית, ע"י שינוי חילוף החומרים של מתאן. ול"דו-פונט" יש תכנית גדולה ב"סטאט-אויל" בנורבגיה ללכוד ולהמיר את המתאן משדות הגז שם, ולהפכו למוצרים שימושיים.
Within a short while, I think there's going to be a new field called "Combinatorial Genomics," because with these new synthesis capabilities, these vast gene array repertoires and the homologous recombination, we think we can design a robot to make maybe a million different chromosomes a day. And therefore, as with all biology, you get selection through screening, whether you're screening for hydrogen production, or chemical production, or just viability. To understand the role of these genes is going to be well within reach.
בעוד זמן קצר יהיה לדעתי תחום חדש הקרוי גנומיקה שילובית, כי עם יכולות הסינתוז הללו, רפרטואר הגנים העצום והרחב הזה והמערכת ההומולוגית לצירוף-מחדש, אנו חושבים שנוכל לתכנן רובוט שייצר אולי מיליון כרומוזומים שונים מידי יום. ולכן, כמו בכל הביולוגיה, מקבלים ברירה באמצעות ניפוי, בין אם מנפים כדי לקבל מוצרי חמצן מוצרים כימיים, או סתם מוצרים ברי-קיימא, הבנת תפקיד הגנים האלה עתידה להיות בהחלט בהישג-יד.
We're trying to modify photosynthesis to produce hydrogen directly from sunlight. Photosynthesis is modulated by oxygen, and we have an oxygen-insensitive hydrogenase that we think will totally change this process. We're also combining cellulases, the enzymes that break down complex sugars into simple sugars and fermentation in the same cell for producing ethanol. Pharmaceutical production is already under way in major laboratories using microbes. The chemistry from compounds in the environment is orders of magnitude more complex than our best chemists can produce. I think future engineered species could be the source of food, hopefully a source of energy, environmental remediation and perhaps replacing the petrochemical industry.
אנו מנסים לשנות את הפוטוסינטזה כדי להפיק חמצן ישירות מאור השמש. הפוטוסינטזה מווסתת ע"י חמצן, ויש לנו הידרוגנזה רגישה לחמצן שלדעתנו תשנה לגמרי את התהליך הזה. אנו גם משלבים צלולוזות, האנזימים שמפרקים סוכרים מורכבים לסוכרים פשוטים, ויוצרים תסיסה באותו תא להפקת אתנול. ייצור התרופות כבר יצא לדרך במעבדות מרכזיות בעזרת חיידקים. הכימיה מתרכובות סביבתיות היא בסדרי-גודל מורכבים יותר מכפי שמיטב הכימאים שלנו יכולים להפיק. לדעתי זני העתיד המהונדסים יוכלו להיות מקור המזון, ונקווה שגם מקור האנרגיה, תיקון הסביבה, ואולי יחליפו את התעשייה הפטרו-כימית.
Let me just close with ethical and policy studies. We delayed the start of our experiments in 1999 until we completed a year-and-a-half bioethical review as to whether we should try and make an artificial species. Every major religion participated in this. It was actually a very strange study, because the various religious leaders were using their scriptures as law books, and they couldn't find anything in them prohibiting making life, so it must be OK. The only ultimate concerns were biological warfare aspects of this, but gave us the go ahead to start these experiments for the reasons we were doing them.
הבה אסיים במחקרים אתיים ופוליטיים. דחינו את תחילת ניסויינו ב-1999 עד שהשלמנו סקר ביו-אתי בן שנה וחצי בשאלה האם עלינו לנסות ליצור זנים מלאכותיים. כל הדתות הגדולות השתתפו בו. זה היה בעצם מחקר מוזר ביותר, כי ראשי הדתות נועצו בכתבי-הקודש כבספרי-חוקים, ולא יכלו למצוא בהם דבר שאוסר על בריאת חיים. אז זה כנראה בסדר. הדאגה הגדולה ביותר היתה רק היבטי הלוחמה הביולוגית של זה. אך הם נתנו לנו את ברכת הדרך להתחיל בניסויים אלה, מהסיבות שאנו עושים אותם.
Right now the Sloan Foundation has just funded a multi-institutional study on this, to work out what the risk and benefits to society are, and the rules that scientific teams such as my own should be using in this area, and we're trying to set good examples as we go forward. These are complex issues. Except for the threat of bio-terrorism, they're very simple issues in terms of, can we design things to produce clean energy, perhaps revolutionizing what developing countries can do and provide through various simple processes. Thank you very much.
כרגע, מכון "סלון", מימן מחקר רב-מוסדי על כך, לקביעת הסכנות והתועלת לחברה, והחוקים שהצוותים המדעיים כמו זה שלי, צריכים לנהוג לפיהם בתחום זה, ואנו מנסים להציב דוגמה טובה ככל שאנו מתקדמים. אלו נושאים סבוכים. נוסף על אימת הטרור הביולוגי, יש סוגיות פשוטות מאד כגון, האם ביכולתנו לתכנן דברים שיפיקו אנרגיה נקיה, ואולי ליצור מהפכה בכלכלת הארצות המתפתחות באמצעות כמה תהליכים פשוטים. תודה רבה לכם.