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.
Esite un'antica credenza universale per cui le parole hanno potere, e gli incantesimi esistono, e se solo pronunciassimo le parole giuste, allora, whooosh! Arriverebbe una valanga a spazzare via gli hobbit, giusto? E' un'idea molto seducente perché noi siamo molto pigri, come l'apprendista stregone, o il miglior programmatore di computer del mondo. E questa idea esercita su di noi una forte attrazione.
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.
Amiamo l'idea che le parole, una volta pronunciate -- siano un po' più di mera informazione, ma evochino un'azione concreta nel mondo reale e ci aiutino nel lavoro. Ovviamente, con la quantità di computer e di robot programmabili, questa è una cosa facile da immaginare. Quanti di voi sanno di cosa sto parlando?
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.
Alzate la mano destra. OK. Quanti di voi non sanno di cosa sto parlando? Alzate la sinistra. OK. Bene. Favoloso. Fin troppo facile. Voi avete dei computer molto insicuri! Ora, questo è un tipo di magia differente. E' un programma per computer fatto di zero e uno. Può essere "pronunciato" su un computer. Così. E possiamo scriverlo in un linguaggio di programmazione ad alto livello.
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.
Un mago del computer può scrivere questa cosa. Può essere compilata in una sequenza di zero e uno -- e 'pronunciata' da un computer. Questo rende i computer così potenti, questi linguaggi di alto livello che si possono compilare. Io voglio dirvi che non c'è bisogno di un computer per fare un incantesimo. Quello che si può fare a livello molecolare è che, codificando delle informazioni- si codifica una magia, un programma, in molecole - poi la fisica interpreta direttamente tali informazioni ed eseguire un programma. Ed è quello che succede nelle proteine.
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.
Quando la sequenza di aminoacidi viene 'pronunciata' in atomi, queste lettere si attaccano l'una all'altra. Il tutto collassa in una forma tridimensionale che la trasforma in una nanomacchina che taglia il DNA. E la cosa interessante è che cambiando la sequenza, si modifica anche il ripiegamento tridimensionale. Ottenete una graffettatrice di DNA. Questi sono i programmi molecolari che vogliamo poter scrivere, ma non conosciamo il linguaggio della macchina delle proteine; non abbiamo un compilatore per proteine.
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.
Perciò mi sono unito a un gruppo che prova a fare magie molecolari con il DNA. Usiamo il DNA perché costa meno. E' più facile da maneggiare. E lo capiamo molto bene. Lo capiamo così bene che pensiamo di poter scrivere linguaggi di programmazione per il DNA e avere compilatori molecolari. Pensiamo di poterci riuscire. E la mia prima domanda nel fare questo
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.
una delle domande - fu : Come si può creare una forma arbitraria o un modello dal DNA? E ho deciso di usare un tipo di origami di DNA, dove si prende un lungo spezzone di DNA e lo si ripiega in qualsiasi forma o nel pattern desiderato. Ecco una forma. Ho passato circa un anno in casa, in mutande, a scviere codici, come Linus [Torvalds] nella foto di prima. E il programma prende una forma, sputa fuori 250 sequenze di DNA. Queste brevi sequenze di DNA ripiegheranno gli spezzoni nella forma che vogliamo. Quindi, scrivete un'email con queste sequenze a un'azienda, e l'azienda le pronuncia su un sintetizzatore di DNA. E' una macchina grande come una fotocopiatrice. Prendono l' email e sostituiscono ogni lettera del vostro messaggio, con degli insiemi di 30 atomi, uno per ogni lettera, A,T,C e G nel DNA. Li ordinano nella sequenza corretta,
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.
e ve li rispediscono via FedEx. Poi riceverete per posta 250 di questi in piccole provette. Li mischio, aggiungo un po' di acqua salata, e poi aggiungo lo spezzone di cui vi parlavo, che ho rubato da un virus. E poi portate il tutto a ebollizione. Lasciate raffreddare fino a temperatura ambiente, e mentre lo fate questi piccoli spezzoni fanno quanto segue: ognuno si lega allo spezzone lungo in un punto, e poi c'e` una seconda metà che si lega allo spezzone in un punto lontano e avvicina i due punti dello spezzone in modo che questi si uniscano.
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.
L'effetto macroscopico dei 250 spezzoni è di ripiegare lo spezzone nella forma ricercata; simile a questa forma. Lo facciamo sul serio nella provetta. In ogni goccia d'acqua avete 50 miliardi di questi. Se guardate al microscopio li vedete su una superficie. E il bello è che se cambiate la sequenza e cambiate la magia, cambiate solo la sequenza delle graffette. Potete creare una molecola come questa, e sapete, a lui piace stare con gli amici. Molti di loro sono venuti davvero bene.
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."
Se cambiate ancora la magia, cambiate di nuovo la sequenza. Ottenete dei bei triangoli di 130 nanometri. Se lo fate di nuovo ottenete dei pattern arbitrari. Su un rettangolo potete dipingere pattern di Nord e Sud America, o la parola "DNA" E' origami con il DNA, ed è uno dei molti modi
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.
di fare magie molecolari utilizzando il DNA. Alla fine vogliamo capire come programmare l'auto assemblaggio per poter costruire qualsiasi cosa. Vogliamo poter costruire artefatti tecnologici che possano essere utili al mondo. Vogliamo imparare a costruire artefatti biologici, come persone, balene e alberi. E se riuscissimo a raggiungere un tale livello di complessità, se la nostra abilità di programmare molecole diventasse così grande, allora quello sarebbe veramente magico. Grazie mille.
Thank you very much.
(Applausi)
(Applause)