Υπάρχει μια αρχαία και παγκόσμια αντίληψη ότι οι λέξεις έχουν δύναμη, ότι υπάρχουν ξόρκια και ότι αν εμείς μπορούσαμε να προφέρουμε μόνο τις σωστές λέξεις, στη συνέχεια -- φσουπ -- ξέρετε, μια χιονοστιβάδα θα έρθει και θα εξαφανίσει τα χόμπιτ, σωστά; Αυτή είναι μια πολύ ελκυστική ιδέα επειδή είμαστε πολύ τεμπέληδες, σαν τον μαθητευόμενο μάγο ή τον σπουδαιότερο προγραμματιστή του κόσμου. Και έτσι αυτή η ιδέα μας ελκύει πολύ. Αγαπάμε την ιδέα ότι τα λόγια, όταν προφέρονται -- είναι κάτι περισσότερο από απλή πληροφορία, αλλά προκαλούν κάποια φυσική ενέργεια στον πραγματικό κόσμο που μας βοηθά να εργαστούμε. Και έτσι, φυσικά, με πολλούς προγραμματιζόμενους υπολογιστές και ρομπότ τριγύρω είναι εύκολο να το φανταστούμε. Λοιπόν πόσοι από εσάς γνωρίζουν για τι πράγμα μιλάω; Σηκώστε το δεξί σας χέρι. Εντάξει. Πόσοι από εσάς δεν ξέρουν για τι πράγμα μιλάω; Σήκωσε το αριστερό σας χέρι. Λοιπόν αυτό είναι φανταστικό. Παραήταν εύκολο. Έχετε πολύ ανασφαλείς υπολογιστές, εντάξει; Τώρα λοιπόν, το θέμα είναι ότι αυτό είναι ένα διαφορετικό είδος ξόρκι. Αυτό είναι ένα πρόγραμμα υπολογιστή φτιαγμένο από μηδενικά και άσους. Μπορεί να το προφέρει ένας υπολογιστής. Κάνει κάτι σαν κι αυτό. Το σημαντικό είναι ότι μπορούμε να το γράψουμε σε μια υψηλού επιπέδου γλώσσα. Ένας μάγος των υπολογιστών μπορεί να το γράψει αυτό. Αυτό μπορεί να μεταγλωττιστεί σε αυτό -- σε μηδενικά και άσους-- και να το προφέρει ένας υπολογιστής. Και αυτό είναι που κάνει τους υπολογιστές ισχυρούς: αυτές οι γλώσσες υψηλού επιπέδου που μπορούν να μεταγλωττιστούν. Και έτσι, είμαι εδώ για να σας πω, ότι δεν χρειάζεστε έναν υπολογιστή για να κάνετε ένα ξόρκι. Στην πραγματικότητα, αυτό που μπορείτε να κάνετε σε μοριακό επίπεδο είναι ότι εάν κωδικοποιήσετε πληροφορίες -- κωδικοποιείτε έναν συλλαβισμό ή ένα πρόγραμμα ως μόρια -- έπειτα η φυσική μπορεί πράγματι να ερμηνεύσει κατευθείαν αυτή την πληροφορία και να εκτελέσει ένα πρόγραμμα. Αυτό συμβαίνει στις πρωτεΐνες. Όταν αυτή η αλληλουχία αμινοξέων προφερθεί ως άτομα, αυτά τα μικρά γράμματα κολλάνε το ένα στο άλλο. Συμπτύσσονται σε ένα τρισδιάστατο σχήμα που μετατρέπεται σε μια νανομηχανή που πραγματικά κόβει το DNA. Και το ενδιαφέρον είναι ότι εάν αλλάξετε την ακολουθία, αλλάζετε την τρισδιάστατη αναδίπλωση. Στη θέση του θα έχετε μία συρραφή DNA. Αυτά είναι τα είδη των μοριακών προγραμμάτων που θέλουμε να είμαστε σε θέση να γράψουμε, αλλά το πρόβλημα είναι ότι δεν ξέρουμε τη γλώσσα μηχανής της πρωτεΐνης. Δεν έχουμε έναν μεταγλωττιστή για πρωτεΐνες. Έτσι πήρα μέρος σε μία αυξανόμενη ομάδα ανθρώπων που προσπαθούν να δημιουργήσουν μοριακούς συλλαβισμούς χρησιμοποιώντας DNA. Χρησιμοποιούμε DNA επειδή είναι φθηνότερο. Είναι πιο εύκολο να το χειριστείς. Είναι κάτι που το κατανοούμε πολύ καλά. Το κατανοούμε τόσο καλά που στην πραγματικότητα, θεωρούμε ότι μπορούμε να γράψουμε γλώσσες προγραμματισμού για DNA και να έχουμε μοριακούς μεταγλωττιστές. Έτσι λοιπόν, πιστεύουμε ότι μπορούμε να το κάνουμε. Και η πρώτη μου ερώτηση κάνοντας αυτό --
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.
ή μία από τις ερωτήσεις μου κάνοντας αυτό -- ήταν πώς μπορείς να κάνεις ένα αυθαίρετο σχήμα ή μοτίβο από DNA; Και αποφάσισα να χρησιμοποιήσω ένα DNA τύπου Οριγκάμι, όπου παίρνεις μία μεγάλη ακολουθία DNA και τη διπλώνεις σε οποιοδήποτε σχήμα ή μοτίβο θέλεις. Να λοιπόν ένα σχήμα. Στην πραγματικότητα ξόδεψα περίπου ένα χρόνο στο σπίτι μου, με τα εσώρουχα μου, γράφοντας κώδικα, όπως ο Λάινους [Τόρβαλντς], στην προηγούμενη εικόνα. Και αυτό το πρόγραμμα παίρνει ένα σχήμα, βγάζοντας 250 αλληλουχίες DNA. Αυτές οι σύντομες ακολουθίες DNA θα είναι αυτές που θα διπλώσουν την μεγάλη ακολουθία σε αυτό το σχήμα που θέλουμε να κάνουμε. Έτσι στέλνετε ένα μήνυμα ηλεκτρονικού ταχυδρομείου με αυτές τις ακολουθίες σε μια εταιρεία, και αυτό που κάνει -- η εταιρεία τις προφέρει σε ένα συνθεσάιζερ DNA. Είναι ένα μηχάνημα περίπου στο μέγεθος ενός φωτοτυπικού. Και αυτό που συμβαίνει είναι ότι παίρνουν το e-mail σας και κάθε γράμμα στο e-mail σας, το αντικαθιστούν με μία συστάδα 30 ατόμων -- ένα για κάθε γράμμα, A, T, C και G στο DNA. Τα βάζουν στην σειρά με την σωστή ακολουθία και στη συνέχεια σας τα επιστρέφουν μέσω FedEx. Έτσι έχετε ταχυδρομικώς 250 από αυτά σε μικρά σωληνάκια. Τα ανακατεύω όλα μαζί, προσθέτω λίγο αλατόνερο και στη συνέχεια προσθέτω αυτό την μακριά ακολουθία που σας έλεγα, που έχω κλέψει από έναν ιό. Και τότε αυτό που γίνεται είναι, το ζεσταίνουμε μέχρι να φτάσει περίπου στο σημείο βρασμού. Το κρυώνουμε σε θερμοκρασία δωματίου, και καθώς το κάνετε, αυτό που συμβαίνει στις μικρές ακολουθίες, γίνεται το εξής: κάθε ένα από αυτά συνδέει την μεγάλη ακολουθία σε μία θέση και στη συνέχεια έχει ένα δεύτερο μισό που συνδέει την μεγάλη ακολουθία σε ένα μακρινό μέρος και φέρνει τα δύο μέρη από την μεγάλη ακολουθία πιο κοντά ώστε να κολλήσουν μαζί. Και έτσι, το καθαρό αποτέλεσμα από όλες αυτές τις 250 ακολουθίες είναι να διπλώνουν την μεγάλη ακολουθία στο σχήμα που αναζητάτε. Θα προσεγγίσει αυτό το σχήμα. Το κάνουμε στην πραγματικότητα σε δοκιμαστικό σωλήνα. Σε κάθε μικρή σταγόνα νερού έχετε 50 δισεκατομμύρια από αυτά. Μπορείτε να κοιτάξετε με ένα μικροσκόπιο και να τα δείτε σε μια επιφάνεια. Και το ωραίο πράγμα είναι ότι, αν αλλάξετε την ακολουθία και αλλάξετε το συλλαβισμό, αλλάζετε την ακολουθία της συρραφής. Μπορείτε να κάνετε ένα μόριο που μοιάζει με αυτό και, ξέρετε, του αρέσει να κάνει παρέα με τους φίλους του, σωστά. Και πολλά από αυτά είναι πραγματικά πολύ καλά. Εάν αλλάξετε ξανά το συλλαβισμό, αλλάζετε πάλι την ακολουθία. Σχηματίζονται πολύ ωραία τρίγωνα 130 νανόμετρων. Εάν το κάνετε αυτό ξανά μπορείτε να βρείτε αυθαίρετα μοτίβα. Έτσι σε ένα ορθογώνιο μπορείτε να ζωγραφίσετε μοτίβα της Βόρειας και Νότιας Αμερικής ή τα αρχικά «DNA». Αυτό λοιπόν είναι το DΝΑ τύπου Οριγκάμι. Αυτός είναι ένας τρόπος. Υπάρχουν πολλοί τρόποι
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."
καλουπώματος μοριακών συλλαβισμών χρησιμοποιώντας DNA. Αυτό που θέλουμε να κάνουμε στο τέλος είναι να μάθουμε πώς να προγραμματίζουμε την αυτο-συναρμολόγηση έτσι ώστε να μπορούμε να χτίσουμε τα πάντα, σωστά; Θέλουμε να είμαστε σε θέση να χτίσουμε τεχνολογικά τεχνουργήματα που ίσως να είναι καλά για τον κόσμο. Θέλουμε να μάθουμε πώς να δημιουργήσουμε βιολογικά τεχνήματα, όπως οι άνθρωποι και οι φάλαινες και τα δέντρα. Και αν όντως μπορέσουμε να φτάσουμε σε αυτό το επίπεδο της πολυπλοκότητας, εάν η ικανότητά μας να προγραμματίσουμε μόρια γίνει τόσο καλή, τότε αυτό θα είναι πραγματικά μαγικό. Σας ευχαριστώ πολύ. (Χειροκρότημα)
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.