هناك مفهوم قديم وعالمى أن للكلمات قوة، التي تتهجى الموجود، وإذا أستطعنا نطقها بالطريقة الصحيحة، عندها، وووش! تعلمون، سيأتي الإنهيار الجليدي ويقضي على الخوارق، صحيح؟ إذاً فهذه فكرة جذابة للغاية لأننا كسالى جداً، مثل الساحر المتدرب، أو أعظم مبرمج كمبيوتر في العالم. ولذا، لهذه الفكرة الكثير من الجذب معنا. نحن نحب فكرة أن الكلمات، عندما تنطق -- فانها فقط القليل من المعلومات الصرفة، إلا أنها تثير بعض الإجراءات المادية في العالم الحقيقي الذي يساعدنا على القيام بالعمل. ولذا، بالطبع، مع الكثير من الكمبيوترات المبرمجة والروبوتات في الجوار، هذا شئ سهل الإلتقاط. إذاً كم منكم هنا يعلمون عن ماذا أتحدث؟ أرفعوا اياديكم. حسناً، كم منكم لا يعلمون عن ماذا أتحدث؟ أرفعوا يدكم اليسرى. حسناً. صحيح. إذاً هذا عظيم. إذاً كان ذلك سهل للغاية. أنتم لديكم كمبيوترات غير مأمونة للغاية، حسناً؟ إذاً الآن، الأمر هو أن هذا نوع مختلف من التهجئة. ها هو برنامج كمبيوتر مصنوع من الصفر والواحد. ويمكن نطقه على الكمبيوتر. وهي يفعل شيئاً كهذا. الشئ المهم هو أنه يمكننا كتابة لغة عالية المستوى. مبرمج الكمبيوتر الساحر يمكنه كتابة هذا الشئ. ويمكن ترجمته لهذا -- الى أصفار وواحد -- ويمكن نطقه عبر الكمبيوتر. وهذا ما يجعل الكمبيوترات قوية: هذه اللغات العالية المستوى التي يمكن أن تتُرجم. ولذا، أنا هنا لأخبركم، أنكم لا تحتاجون للكمبيوتر لتحصلوا في الواقع على تهجئة. في الواقع، ما يمكنكم فعله في المستوى الجزيئي هو أنه يمكنكم ترميز المعلومات-- تقومون بالترميز لتهجئة أو برنامج كجزيئ -- عندئذ بمستطاع الفيزياء في الواقع تفسير تلك المعلومات وتشغيل البرنامج. وذلك ما يحدث في البروتينات. عندما تنتطق هذه السلسلة من الحمض الأميني كذرات، هذه الأحرف الصغيرة متلاصقة مع بعضها البعض. وتتجزأ لشكل ثلاثي الأبعاد الذي يحولها الى ماكينة نانو يمكنها في الواقع قطع الحمض النووي. والشئ المثير هو أنه يمكنكم تغيير التسلسل، تغيرون الإنطواء ثلاثي الأبعاد. تحصلون الآن على دباسة من الحمض النووي. هذه هي الأنواع من البرامج الجزيئية التي نرغب في المقدرة على كتابتها، لكن المشكلة هي، ليس لدينا لغة آلة للبروتينات. وليس لدينا مترجم للبروتينات. لذا فقد أنضممت لمجموعة من الناس تحاول إنشاء تهجئة جزيئية بإستخدام الحمض النووي. نحن نستخدم الحمض النووي لأنه أرخض. أصبح من السهل التعامل معه. وهو شئ نفهمه جيداً. نحن نفهمه جيداً، في الواقع، نحن نعتقد أنه يمكننا في الواقع كتابة لغة برمجة للحمض النووي والحصول على مترجمات جزيئية. حتى ذلك الحين ، كنا نعتقد أننا يمكن أن نفعل ذلك--
There's an ancient and universal concept that words have power, that spells exist, and that if we could only pronounce the right words, then -- whoosh! -- you know, an avalanche would come and wipe out the hobbits, right? So this is a very attractive idea, because we're very lazy, like the Sorcerer's Apprentice, or the world's greatest computer programmer. This idea has a lot of traction with us. We love the idea that words, when pronounced, are little more than pure information, but they evoke physical action in the real world that helps us do work. So, of course, with lots of programmable computers and robots around, this is an easy thing to picture. How many of you know what I'm talking about? Raise your right hand. How many don't know what I'm talking about? Raise your left hand. So that's great. So that was too easy. You guys have very insecure computers, OK? So now the thing is, this is a different kind of spell. This is a computer program made of zeros and ones. It can be pronounced on a computer, does something like this. The important thing is we can write it in a high-level language. A computer magician can write this thing. It can be compiled into zeros and ones and pronounced by a computer. And that's what makes computers powerful, these high-level languages that can be compiled. And so, I'm here to tell you, you don't need a computer to actually have a spell. In fact, what you can do at the molecular level is that if you encode information -- you encode a spell or program as molecules -- then physics can actually directly interpret that information and run a program. It's what happens in proteins. When this amino-acid sequence gets pronounced as atoms, these little letters are sticky for each other. It collapses into a three-dimensional shape that turns it into a nanomachine that actually cuts DNA. The interesting thing is that if you change the sequence, you change the three-dimensional folding. You get, now, a DNA stapler, instead. These are the kind of molecular programs we want to be able to write. The problem is, we don't know the machine language of proteins or have a compiler for proteins. So I've joined a growing band of people that try to make molecular spells using DNA. We use DNA because it's cheaper, it's easier to handle, it's something we understand really well -- so well, in fact, that we think we can actually write programming languages for DNA and have molecular compilers.
أو أحد أسئلتي لفعل هذا -- كانت: كيف يمكننا صنع أشكال إعتباطية أو أنماط من الحمض النووي؟ ولقد قررت أن أستخدم نوع أورغامي من الحمض النووي، حيث تأخذ ضفيرة طويلة من الحمض النووي وتثنيها الى أي شكل أو نمط ترغب فيه. إذاً ها هو شكل. في الواقع لقد قضيت حوالي السنة في بيتي، بملابسي الداخلية، أبرمج، مثل ليونس تورفالدس ، في تلك الصورة السابقة. وهذا البرنامج يأخذ شكلاً، مصنوع من 250 تسلسل حمض نووي. هذا التسلسل المختصر للحمض النوي هو ما سنقوم بثنيه لهذا الشكل الذي نريد تشكيله. إذاً تقوم بإرسال رسالة مع هذا التسلسل الى الشركة، وما ستفعله -- الشركة بتحضير النطق على مؤلف الحمض النووي. وهي آلة بحجم آلة النسخ. وما يحدث هو، إنها تأخذ الرسالة وكل حرف في رسالتك الإلكترونية، وتقوم بإستبدالها بكتلة 30 ذرة، واحدة لكل حرف، A, T, C, و G في الحمض النووي. ويقومون بجمعهم في التسلسل الصحيح، ويمكنهم إرسالها لكم مجدداً عبر فيديكس. وعليه تحصلون على 250 من هذه في البريد في أنابيب صغيرة. أقوم بخلطهم معاً، وأضيف القليل من الماء المالح، ثم أضيف هذا التسلسل الطويل الذي كنت أخبركم عنه، وقد سرقته من فيروس. ثم ما يحدث هو، تقوم بتسخين كل شئ الى درجة الغليان. ثم تبرده لدرجة حرارة الغرفة، وبينما تفعل ذلك، ما يحدث لتلك التسلالات القصيرة، إنها تقوم بالآتي: يشكل كل واحد منها خيطاً طويلاً في مكان واحد، بعد ذلك لديها شوط ثاني يقوم بتجميع هذا التسلسل الطويل في مكان بعيد، ويجمع الجزئين في تسلسل طويل قريب جداً، بحيث تلتصق ببعضها البعض. ولذا فأن التأثير الصافي لكل تلك ال 250 تسلسل هو تشكيل التسلسل الطويل الى الشكل الذي ترغب فيه. إنها تقريباً ذلك الشكل. نقوم بهذا حقاً في أنابيب الإختبار. في كل قطرة ماء تحصلون على 50 مليار من تلك الأشياء. يمكنكم النظر عبر المايكروسكوب ورؤيتهم على السطح. والشئ الأنيق هو أنك إذا غيرت التسلسل فإنه يغير التهجئة، تقوم أنت فقط بتغيير تسلسل الإملاء. يمكنك صنع جزيئ يبدو كهذا، و تعلمون، إنه يحب الإجتماع مع أصدقائه، حسناً. والكثير منهم في الواقع جيدين للغاية. وإذا غيّرت التهجئة مرة أخرى ، يمكنك تغيير التسلسل مجدداً. تحصولن على مثلثات حجمها 130 نانو متراً جميلة. إذا قمتم بفعلها مجدداً، يمكنكم الحصول على أنماط إعتباطية. إذاً على المستطيل يمكنكم رسم أنماط لأمريكا الشمالية والجنوبية، أو الحروف " DNA". إذاً فنوع أورغامي من الحمض النووي. هذه طريقة واحدة. هناك طرق أخرى،
So then, we think we can do that. One of my first questions doing this was: How can you make an arbitrary shape or pattern out of DNA? I decided to use a type of DNA origami, where you take a long strand of DNA and fold it into whatever shape or pattern you might want. So here's a shape. I actually spent about a year in my home in my underwear, coding, like Linus [Torvalds], in that picture before. This program takes a shape and spits out 250 DNA sequences. These short DNA sequences are what are going to fold the long strand into this shape that we want to make. So you send an e-mail with these sequences in it to a company, and the company pronounces them on a DNA synthesizer, a machine about the size of a photocopier. And they take your e-mail, and every letter in your e-mail, they replace with a 30-atom cluster -- one for each letter, A, T, C and G in DNA. They string them up in the right sequence, and then they send them back to you via FedEx. So you get 250 of these in the mail in little tubes. I mix them together, add a little bit of salt water, and then add this long strand I was telling you about, that I've stolen from a virus. And then what happens is, you heat this whole thing up to about boiling. You cool it down to room temperature, and as you do, those short strands do the following thing: each one of them binds that long strand in one place, and then has a second half that binds that long strand in a distant place, and brings those two parts of the long strand close together so they stick together. So the net effect of all 250 of these strands is to fold the long strand into the shape you're looking for. It'll approximate that shape. We do this for real, in the test tube. In each little drop of water, you get 50 billion of these guys. With a microscope, you can see them on a surface. The neat thing is if you change the sequence and change the spell, just change the sequence of the staples, you can make a molecule that looks like this. And, you know, he likes to hang out with his buddies. A lot of them are actually pretty good. If you change the spell again, you change the sequence again, you get really nice, 130-nanometer triangles. If you do it again, you can get arbitrary patterns. So on a rectangle, you can paint patterns of North and South America, or the words, "DNA."
للحصول على تهجئة بإستخدام الحمض النووي. ما نريد فعله حقاً في النهاية هو أن نتعلم كيفية برمجة التجميع الذاتي بحيث يمكننا بناء أي شئ، صحيح؟ نريد أن نقدر على بناء تحف تكنلوجية التي قد تكون جيدة للعالم. نرغب في تعلم كيفية بناء تحف بيولوجية، مثل الناس والحيتان والأشجار. واذا كان الحال أننا يمكن أن تصل إلى هذا المستوى من التعقيد، إذا كانت مقدرتنا على برمجة الجزيئات تصل لذلك المستوى الجيد، عندها ستكون حقيقة سحر. شكراً جزيلاً لكم. (تصفيق)
So that's DNA origami. That's one way. There are many ways of casting molecular spells using DNA. What we really want to do in the end is learn how to program self-assembly so we can build anything, right? We want to be able to build technological artifacts that are maybe good for the world. We want to learn how to build biological artifacts, like people and whales and trees. And if it's the case that we can reach that level of complexity, if our ability to program molecules gets to be that good, then that will truly be magic. Thank you very much.