مائتي سنة من العلم الحديث علينا أن نعترف أنّ أدائنا ليس جيداً الآلات التي نصنعها لا تزال تعاني من أعطال ميكانيكية. البيوت التي نبنيها لا تتحمّل الزّلازل العنيفة. لكن لا ينبغي أن ننتقد علمائنا لسبب بسيط لم يكن لديهم الكثير من الوقت. مائتي سنة لا تكفي في حين أن الطبيعة امتلكت 3 مليارات سنة لإتقان أكثر المواد إذهالاً والتي نودّ لو كانت بحوزتنا تذكّر، هذه المواد تحمل ضمان للجودة عمره ثلاثة مليارات سنة.
Two hundred years of modern science. We have to admit that our performance is not great. The machines we build continue to suffer from mechanical failures. The houses we build do not survive severe earthquakes. But we shouldn't be so critical of our scientists for a simple reason: they didn't have much time. Two hundred years is not a lot of time, while nature had three billion years to perfect some of the most amazing materials, that we wish we had in our possession. Remember, these materials carry a quality assurance of three billion years.
خذ على سبيل المثال، أشجار السيكويا تحمل مئات الأطنان لمئات السنين مُتحمّلةً الطقس البارد والمناخات الدافئة والأشعة فوق البنفسجية. و اذا نظرت إلى بُنيتها بواسطة مجهر إلكتروني عالي الدقة، وسألت نفسك، مصنوعةٌ من ماذا؟ المفاجأة، أنّها مصنوعة من السكر حسناً، ليس تماماً كالذي نشربه في الشاي. إنه عبارة عن ألياف نانوية تسمّى نانوكريستالين سيلولوز وهذا النانوكريستالين سيلولوز قويّ جداً من حيث تحمّله للأوزان فهو أقوى من الفولاذ بعشر مرّات نعم, تلك الألياف مصنوعة من السكر
Take, for example, sequoia trees. They carry hundreds of tons for hundreds of years in cold weather, in warm climates, UV light. Yet, if you look at the structure by high-resolution electron microscopy, and you ask yourself, what is it made of, surprisingly, it's made of sugar. Well, not exactly as we drink in our tea. It's actually a nanofiber called nanocrystalline cellulose. And this nanocrystalline cellulose is so strong, on a weight basis, it's about 10 times stronger than steel. Yet it's made of sugar.
يؤمن العلماء في جميع أنحاء العالم أن النانوسيلولوز سيصبح واحداً من أهم المواد في جميع مجالات الصناعة ولكن هنا تكمن المشكلة لنقل أنك تريد شراء نصف طن من النانوسيلولوز لبناء قارب أو طائرة. حسناً، ستبحث في مواقع غوغل و إيباي و حتى موقع علي بابا لن تجده. بالطّبع، سوف تعثر على الآلاف من الأبحاث العلمية أبحاث عظيمة، يوضّح فيها العلماء عظَمة هذه المادة يمكننا فعل الكثير بهذه المادة لكن لا يوجد مصدر تجاري
So scientists all over the world believe that nanocellulose is going to be one of the most important materials for the entire industry. But here's the problem: say you want to buy a half a ton of nanocellulose to build a boat or an airplane. Well, you can Google, you can eBay, you can even Alibaba. You won't find it. Of course, you're going to find thousands of scientific papers -- great papers, where scientists are going to say this is a great material, there are lots of things we can do with it. But no commercial source.
لذلك نحن في الجامعة العبرية، سوياً مع شركائنا في السويد، قررنا أن نركّز على تطوير معيار صناعي من أجل إنتاج هذا النانوسيلولوز. وبالطيع، لم نُرِد قطع الأشجار. فبحثنا عن مصدر آخر للمواد الخام في الواقع, وجدنا واحداً وهو مخلّفات مصانع الورق السبب أنّ هناك الكثير منها أوروبا وحدها تنتج 11 مليون طن من هذه المادة سنوياً ما يعادل جبلاُ بارتفاع ثلاثة كيلومترات قاعدته ملعبٌ لكرة القدم. هذا الجبل يتم إنتاجه كلّ عام. برأي الجميع, إنها مشكلة بيئيّة وبالنسبة لنا، إنها منجم ذهب
So we at the Hebrew University, together with our partners in Sweden, decided to focus on the development of an industrial-scale process to produce this nanocellulose. And, of course, we didn't want to cut trees. So we were looking for another source of raw material, and we found one -- in fact, the sludge of the paper industry. The reason: there is a lot of it. Europe alone produces 11 million tons of that material annually. It's the equivalent of a mountain three kilometers high, sitting on a soccer field. And we produce this mountain every year. So for everybody, it's an environmental problem, and for us, it's a gold mine.
الآن، نحن نقوم بإنتاج النانوسيلولوز بمعايير صناعية في إسرائيل وقريباً جداً، في السويد. يمكننا أن نفعل الكثير من الأشياء مع المواد على سبيل المثال لقد أظهرنا أنّ إضافة نسبة صغيرة من النانوسيلولوز إلى ألياف القطن نفسها التي صُنع منها قميصي يزيد قوتها بشكل كبير فيمكن استخدامها لصنع أشياء مدهشة، مثل الأقمشة الفائقة للتطبيقات الصناعية والطبية ولكن هذا ليس الشيء الوحيد. مثلاً, المباني التي تقف وتدعم نفسها ذاتيّاً كالملاجئ التي تراها الآن، في الواقع هي معروضة الآن في معرض بينالي البندقية للعمارة.
So now, we are actually producing, on an industrial scale in Israel, nanocellulose, and very soon, in Sweden. We can do a lot of things with the material. For example, we have shown that by adding only a small percent of nanocellulose into cotton fibers, the same as my shirt is made of, it increases its strength dramatically. So this can be used for making amazing things, like super-fabrics for industrial and medical applications. But this is not the only thing. For example, self-standing, self-supporting structures, like the shelters that you can see now, actually are now showcasing in the Venice Biennale for Architecture.
عجائب الطبيعة في الواقع لم تتوقف عند المملكة النباتية فكروا في الحشرات. براغيث القطط ، على سبيل المثال لديهم القدرة على القفز مسافة تساوي مئة ضعف طولهم هذا رائع و هو ما يعادل شخصاً واقفاً في وسط جزيرة الحرية في نيويورك و بقفزة واحدة يصل إلى قمته أنا متأكد أن الجميع يرغب في فعل ذلك. لذا فإن السؤال هو: كيف تفعل براغيث القطط ذلك؟
Nature actually didn't stop its wonders in the plant kingdom. Think about insects. Cat fleas, for example, have the ability to jump about a hundred times their height. That's amazing. It's the equivalent of a person standing in the middle of Liberty Island in New York, and in a single jump, going to the top of the Statue of Liberty. I'm sure everybody would like to do that. So the question is: How do cat fleas do it?
إتّضح، أنهم يُنتجون هذه المادة المذهلة، التي تُدعى (ريزيلين) ببساطة, الريزيلين هو بروتين و هو المطاط الأكثر مرونة على الأرض. يمكنك مطّه يمكنك سحقه ولا يفقد أي طاقة تقريباً وعند تحريره, فجأة! فإنه يُعيد كل الطاقة. لذا أنا متأكد أن الجميع يرغب في الحصول على تلك المادة. لكن هنا تكمن المشكلة فمن الصعب القبض على براغيث القطط
It turns out, they make this wonderful material, which is called resilin. In simple words, resilin, which is a protein, is the most elastic rubber on Earth. You can stretch it, you can squish it, and it doesn't lose almost any energy to the environment. When you release it -- snap! It brings back all the energy. So I'm sure everybody would like to have that material. But here's the problem: to catch cat fleas is difficult.
(ضحك)
(Laughter)
لماذا؟ لأنهم يقفزون دائماً.
Why? Because they are jumpy.
(ضحك)
(Laughter)
ولكن الآن، يكفي القبض على واحد. الآن يمكننا إستخراج حمضهم النووي ومعرفة كيف تصنع براغيث القطط الريزيلين وإستنساخه عن طريق كائن حي أقل قفزاً مثل النبات هذا هو بالضبط ما فعلناه الآن لدينا القدرة على إنتاج الكثير من الريزيلين.
But now, it's actually enough to catch one. Now we can extract its DNA and read how cat fleas make the resilin, and clone it into a less-jumpy organism like a plant. So that's exactly what we did. Now we have the ability to produce lots of resilin.
حسناً، فريقي قرر أن يفعل شيئاً مميزاً في الجامعة. قرّروا الجمع بين أقوى المواد التي أنتجتها المملكة النباتية مع أكثر المواد المرنة التي أنتجتها مملكة الحشرات النانوسيليولز مع الريزيلين والنتيجة مذهلة في الواقع هذه المادة, قاسية ومرنة وشفافة. لذلك هناك الكثير من الأشياء التي يمكن أن تُصُنع بهذه المادة. مثلاً، الجيل القادم من الأحذية الرياضية سنستطيع أن نقفز مسافة أعلى ونجري بشكل أسرع وحتى شاشات اللمس لأجهزة الكمبيوتر والهواتف الذكية، و التي لن تنكسر
Well, my team decided to do something really cool at the university. They decided to combine the strongest material produced by the plant kingdom with the most elastic material produced by the insect kingdom -- nanocellulose with resilin. And the result is amazing. This material, in fact, is tough, elastic and transparent. So there are lots of things that can be done with this material. For example, next-generation sport shoes, so we can jump higher, run faster. And even touch screens for computers and smartphones, that won't break.
حسناً، المشكلة هي أننا نستمر في زرع أشياء اصطناعية في جسمنا ونضع الغراء والمسامير فيه وأريد أن أقول أن هذه ليست فكرة جيدة. لماذا؟ لأنها فاشلة هذه المواد الاصطناعية فاشلة تماماً مثل هذه الشوكة البلاستيكية ليست قوية بما يكفي لأداء عملها. وأحياناً كون قوية جداً، وبالتالي خصائصها الميكانيكة لا تتلائم مع الأنسجة المحيطة بها
Well, the problem is, we continue to implant synthetic implants in our body, which we glue and screw into our body. And I'm going to say that this is not a good idea. Why? Because they fail. This synthetic material fails, just like this plastic fork, that is not strong enough for its performance. But sometimes they are too strong, and therefore their mechanical properties do not really fit their surrounding tissues.
في الواقع، السبب يتعلق بأصل الجسم ففي الطبيعة لا يوجد أحد يأخذ رأسي ويثبّته في رقبتي بالمسامير أو يأخذ جلدي ويلصقه على جسدي. في الطبيعة، كل شيء مُجمّع ذاتياً. إذاً كلّ خليّة حيّة، سواء كانت قادمةً من نبات أو حشرة أو إنسان لديها حمض نووي يحوي الشيفرة الوراثية لصنع أجزائها المختلفة وهي بروتينات غالباً وفي أحيان أخرى، هي أنزيمات تصنع مواد أخرى مثل السكريات والأحماض الدهنية والميزة المشتركة بين جميع هذه المواد هي أنّهم لا يحتاجون أحداً فهم يجمّعون بعضهم البعض بشكل ذاتي في هياكل، على شكل سقالات تبدأ الخلايا بالتكاثر عليها لإعطاء الأنسجة حتى تتطور إلى أعضاء، وجنباً إلى جنب يشكلون الحياة.
But in fact, the reason is much more fundamental. The reason is that in nature, there is no one there that actually takes my head and screws it onto my neck, or takes my skin and glues it onto my body. In nature, everything is self-assembled. So every living cell, whether coming from a plant, insect or human being, has a DNA that encodes for nanobio building blocks. Many times they are proteins. Other times, they are enzymes that make other materials, like polysaccharides, fatty acids. And the common feature about all these materials is that they need no one. They recognize each other and self-assemble into structures -- scaffolds on which cells are proliferating to give tissues. They develop into organs, and together bring life.
لذلك نحن في الجامعة العبرية، قررنا منذ 10 أعوام أن نركّز على أهم مادة بيولوجية عند الإنسان، وهي الكولاجين. لماذا الكولاجين؟ لأن الكولاجين يشكل نحو 25 في المئة من وزننا الجاف. اذا استثنينا الماء, فليس لدينا شيء أكثر من الكولاجين في أجسامنا لذلك أحبّ أن أقول دائماً أنّ أيّ شخص يهتم باستبدال الأعضاء البشرية سيرغب بالحصول على الكولاجين.
So we at the Hebrew University, about 10 years ago, decided to focus on probably the most important biomaterial for humans, which is collagen. Why collagen? Because collagen accounts for about 25 percent of our dry weight. We have nothing more than collagen, other than water, in our body. So I always like to say, anyone who is in the replacement parts of human beings would like to have collagen.
لا ننكر أنه وقبل بداية مشروعنا كان هناك بالفعل أكثر من 1000 عملية زرع طبية أساسها كان الكولاجين أشياء بسيطة مثل الحشو الجلدي للتخفيف من التجاعيد نفخ الشفاه وعمليات أكثر تطوراً مثل زرع صمامات القلب إذاً أين هي المشكلة؟ حسناً، المشكلة هي المصدر. إنّ كلّ ذلك الكولاجين بالواقع يأتي من الجثث الخنازير والأبقار الميتة وحتى الجثث البشرية. بالتالي فإنّ السلامة هي من أهم القضايا لكنها ليست الوحيدة. أيضاً، الجودة.
Admittedly, before we started our project, there were already more than 1,000 medical implants made of collagen. You know, simple things like dermal fillers to reduce wrinkles, augment lips, and other, more sophisticated medical implants, like heart valves. So where is the problem? Well, the problem is the source. The source of all that collagen is actually coming from dead bodies: dead pigs, dead cows and even human cadavers. So safety is a big issue. But it's not the only one. Also, the quality.
الآن هنا، لدي مصلحة شخصية. هذا هو والدي (زفي) في مصنعنا للخمر في إسرائيل صمام للقلب, مشابه للذي أريتكم إياه من قبل تم زرعه في جسمه منذ سبع سنوات الآن، الأبحاث العلمية تقول أن هذه الصمامات القلبية تبدأ بالتخرّب بعد عشرة أعوام من العملية لا عجب إنها مصنوعة من أنسجة قديمة ومستخدمة تماماً مثل هذا الجدار المصنوع من الطوب والذي يوشك على السقوط نعم، بالطبع، يمكنني أخذ تلك الطوب وبناء جدار جديد ولكنه لن يكون مثله. الهيئة الأمريكية للغذاء و الدواء أصدرت بياناً في عام 2007، طالبةً من الشركات أن تبحث عن بدائل أفضل.
Now here, I have a personal interest. This is my father, Zvi, in our winery in Israel. A heart valve, very similar to the one that I showed you before, seven years ago, was implanted in his body. Now, the scientific literature says that these heart valves start to fail 10 years after the operation. No wonder: they are made from old, used tissues, just like this wall made of bricks that is falling apart. Yeah, of course, I can take those bricks and build a new wall. But it's not going to be the same. So the US Food and Drug Administration made a notice already in 2007, asking the companies to start to look for better alternatives.
هذا بالضبط ما فعلناه. قررنا استنساخ الجينات البشرية الخمس المسؤولة عن تكوين النمط الأول من الكولاجين في نبات التبغ المعدل وراثياً. الآن، النبات لديه القدرة على صنع كولاجين بشري جديد كلّيّاً و طازج. هذا رائع في الواقع نحن نقوم بذلك حاليّاً اليوم في إسرائيل نزرعه في مساحة 25,000 متر مربع من البيوت البلاستيكية في جميع أنحاء البلاد. المزارعين يحصلون على شتلات صغيرة من التبغ. تبدو تماماً مثل التبغ العادي، باستثناء أن هذه الشتلات تملك خمسة جينات بشرية. مسؤولة عن صنع النمط الأول من الكولاجين. نزرع الشتلات لمدة 50-70 يوماً نحصد الأوراق وبعد ذلك يتم نقل الأوراق بشاحنات مُبرّدة إلى المصنع. هناك، تبدأ عملية استخراج الكولاجين.
So that's exactly what we did. We decided to clone all the five human genes responsible for making type I collagen in humans into a transgenic tobacco plant. So now, the plant has the ability to make human collagen brand new, untouched. This is amazing. Actually, it's happening now. Today in Israel, we grow it in 25,000 square meters of greenhouses all over the country. The farmers receive small plantlets of tobacco. It looks exactly like regular tobacco, except that they have five human genes. They're responsible for making type I collagen. We grow them for about 50 to 70 days, we harvest the leaves, and then the leaves are transported by cooling trucks to the factory. There, the process of extracting the collagen starts.
الآن، إذا صنعتَ من قبل صلصة البيستو فالأمر مشابه هنا
Now, if you ever made a pesto -- essentially, the same thing.
(ضحك)
(Laughter)
تطحن الأوراق، وتحصل على العصير الذي يحوي الكولاجين. نقوم بتركيز البروتين، ننقل البروتين لغرفة نظيفة للتنقية النهائية، والنتيجة هي كولاجين مطابق للكولاجين في أجسامنا طازج و جديد كُلّياً ومنه نقوم بإنتاج الأنسجة المزروعة المختلفة المواد المالئة للعظم مثلاً لحالات كسور العظام الشديدة ودمج الفقرات من العمود الفقري وفي الآونة الأخيرة كنا قادرين على إطلاق مادة جديدة في السوق الأوروبية وهي مادة هلامية يتم إستخدامها لقرحة القدم السكرية والآن تمت الموافقة على استخدامها في العيادات
You crush the leaves, you get the juice that contains the collagen. We concentrate the protein, transfer the protein to clean rooms for the final purification, and the end result is a collagen identical to what we have in our body -- untouched, brand new and from which we make different medical implants: bone void fillers, for example, for severe bone fractures, spinal fusion. And more recently, even, we've been able to launch into the market here in Europe a flowable gel that is used for diabetic foot ulcers, that is now approved for use in the clinic.
هذا ليس خيالاً علمياً. هذا يحدث الآن نحن نستخدم النباتات لصنع الطعوم الطبية واستخدامها لاستبدال الأنسجة البشرية المتضررة في الآونة الأخيرة أصبحنا قادرين على صنع ألياف الكولاجين وهي أقوى بست مرّات من وتر آشيل هذا رائع.
This is not science fiction. This is happening now. We are using plants to make medical implants for replacement parts for human beings. In fact, more recently, we've been able to make collagen fibers which are six times stronger than the Achilles tendon. That's amazing.
جنباً إلى جنب مع شركائنا من أيرلندا فكرنا بالخطوة القادمة وهي إضافة الريزيلين لتلك الألياف. بفعل ذلك أصبحنا قادرين على صنع ألياف خارقة ألياف أكثر قوة بنسبة 380 في المئة، وأكثر مرونة بنسبة 300 في المئة ما يدعو للاستغراب أنّه في المستقبل عندما يتم زرع أوتار أو أربطة صناعية عند مريض مصنوعة من هذه الألياف سيكون الأداء بعد الجراحة أفضل من الأداء قبل حدوث الإصابة
Together with our partners from Ireland, we thought about the next thing: adding resilin to those fibers. By doing that, we've been able to make a superfiber which is about 380 percent tougher, and 300 percent more elastic. So oddly enough, in the future, when a patient is transplanted with artificial tendons or ligaments made from these fibers, we'll have better performance after the surgery than we had before the injury.
إذاً ماذا عن المستقبل؟ في المستقبل، نحن نؤمن بقدرتنا على إنتاج العديد من الجزيئات البيولوجية التي تقدمها لنا الطبيعة الكولاجين، النانوسيلولوز، الريزيلين وغيرها الكثير. والتي سوف تمكننا من صناعة آلات أفضل بأداء أفضل، حتى القلب. هذا القلب لن يكون نفسه كالذي نحصل عليه من أحد المتبرعين بل سيكون أفضل. في الواقع سوف يعطي أداءً أفضل وسيعيش لفترة أطول.
So what's for the future? In the future, we believe we'll be able to make many nanobio building blocks that nature provided for us -- collagen, nanocellulose, resilin and many more. And that will enable us to make better machines perform better, even the heart. Now, this heart is not going to be the same as we can get from a donor. It will be better. It actually will perform better and will last longer.
صديقي (صهيون سليمان) قال لي ذات مرة جملةً ذكيةً قال: "إذا كنت تريد فكرة جديدة، عليك بفتح كتاب قديم ". دعوني أقول لكم أن الكتاب مكتوب. وتمت كتابته خلال أكثر من ثلاثة مليارات سنة من التطور. والنص هو الحمض النووي كل ما علينا القيام به هو قراءة هذا النص، معانقة هدية الطبيعة لنا وسيبدأ تقدمنا من هنا.
My friend Zion Suliman once told me a smart sentence. He said, "If you want a new idea, you should open an old book." And I'm going to say that the book was written. It was written over three billion years of evolution. And the text is the DNA of life. All we have to do is read this text, embrace nature's gift to us and start our progress from here.
شكراً لكم
Thank you.
(تصفيق)
(Applause)