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.
Er is een oud en universeel concept dat woorden macht hebben, dat spreuken bestaan en als we maar de juiste woorden zouden spreken, dan whooosh! Dan zou er een lawine komen en de hobbits vernietigen, toch? Dus dit is een zeer aantrekkelijk idee omdat we erg lui zijn, net als de tovenaarsleerling of 's werelds grootste computerprogrammeur. En ja, dit idee raakt ons.
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.
We houden van het idee dat woorden, wanneer uitgesproken -- ze zijn slechts net iets meer dan pure informatie, maar ze roepen een fysieke actie op in de echte wereld, waar we iets mee kunnen. En ja, natuurlijk, met veel programmeerbare computers en robots, is dit makkelijk voor te stellen. Dus hoe velen van jullie weten waar ik het over heb?
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.
Toon je rechterhand. Oké. Hoeveel van jullie weten niet waar ik het over heb? Toon je linkerhand. Oké. Dat is geweldig. Dat was te makkelijk. Jullie hebben zeer onzekere computers, oké? Dus nu, het punt is dat dit een ander soort betovering is. Dit is een computerprogramma gemaakt van nullen en enen. Het kan worden uitgesproken op een computer. Het doet iets als dit. Het belangrijkste is dat we kunnen programmeren in een high-level taal.
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.
Een computergoochelaar kan dit schrijven. Het kan worden samengesteld -- in nullen en enen -- en uitgesproken door een computer. En dat maakt computers krachtig: deze high-level talen die kunnen worden opgesteld. En ja, ik ben hier om te vertellen, dat je geen computer nodig hebt om een spreuk uit te voeren. In feite, wat je kunt doen op moleculair niveau is dat als je informatie codeert-- je codeert een spreuk of een programma als moleculen -- dan kan de natuurkunde die informatie direct interpreteren en uitvoeren. Dat gebeurt ook in eiwitten.
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.
Wanneer de aminozuurvolgorde wordt uitgesproken als atomen, plakken deze kleine letters aan elkaar. Het vouwt zich in een driedimensionale vorm die het verandert in een nanomachine die DNA knipt. En het interessante is dat als je de volgorde verandert, je het driedimensionale vouwen verandert. Je krijgt nu een DNA-nietmachine. Dit zijn het soort moleculaire programma's die we willen schrijven, maar het probleem is, we kennen niet de machinetaal van de eiwitten; we hebben geen samensteller voor eiwitten.
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.
Dus kwam ik bij een groeiende groep mensen die pogen moleculaire spreuken met DNA te maken. We gebruiken DNA, omdat het goedkoper is. Het is gemakkelijker te hanteren. Het is iets dat we heel goed begrijpen We begrijpen het zo goed dat we nu kunnen beginnen met maken van programmeertalen voor DNA en we hebben moleculaire samenstellers. Dus dat kunnen we nu. En mijn eerste vraag hierin was:
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.
Hoe maak je een willekeurige vorm of patroon van DNA? Ik gebruik een soort van DNA-origami, een lange streng van DNA en vouw het in elke vorm of patroon die je zou willen. Dus hier is een vorm. Dit heeft me ongeveer een jaar gekost, in mijn ondergoed, programmerend, zoals Linus [Torvalds], in dat beeld eerder. En dit programma neemt een vorm en maakt 250 DNA-sequenties. Deze korte DNA-sequenties vormen dan de lange keten in de vorm die we willen maken. Dus u stuurt een e-mail met deze sequenties aan een bedrijf, en wat zij doen -- het bedrijf maakt het DNA. Met een machine zo groot als een kopieerapparaat. En wat er gebeurt is, zij nemen je e-mail en elke letter in de e-mail vervangen ze met een 30-atoom cluster, één voor elke letter, A, T, C en G in het DNA. Ze zetten ze in de juiste volgorde,
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.
en dan sturen ze het terug via FedEx. Dus krijg je 250 hiervan in de post in kleine buizen. Ik meng ze samen, voeg een beetje zout water toe en daarna voeg ik een lange streng toe waarover ik eerder vertelde, die ik heb gestolen van een virus. En wat er dan gebeurt is, je warmt dit hele ding tot het bijna kookt. Je laat het afkoelen tot kamertemperatuur. Als je dat doet, doen deze korte strengen het volgende: ieder van hen bindt die lange streng op één plaats, dan bindt de andere helft die lange streng op een andere plaats en brengt deze twee delen van de lange streng dicht bij elkaar, zodat ze aan elkaar vastkleven.
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.
En dus het netto-effect van alle 250 van deze gebieden is dat de lange streng zich vouwt in de gewenste vorm. Het krijgt ongeveer die vorm. We doen dit al in reageerbuizen. In elke druppel water krijg je 50 miljard van deze vormpjes. Je kunt ze met een microscoop bekijken op een oppervlak. En het leuke is dat als je de volgorde verandert en de spreuk aanpast, dan verander je de sequentie van de nietjes Je kunt dan een molecuul maken die hierop lijkt, en hij heeft graag vriendjes om zich heen. Veel zijn best goed gelukt.
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."
Met een andere spreuk verander je weer de vorm Je krijgt mooie 130 nanometer driehoeken. Of bijvoorbeeld willekeurige patronen. Dus op een rechthoek maak je Noord-en Zuid-Amerika, of de woorden "DNA." Dus dat is DNA-origami. Dat is één manier. Er zijn meer manieren
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.
om met DNA spreuken te maken. Ons einddoel is te begrijpen hoe we zelf-assemblage kunnen programmeren, zodat we alles kunnen maken, zie je? We willen in staat zijn om technologische artefacten bouwen die misschien goed zijn voor de wereld. We willen leren biologische artefacten te maken, zoals mensen en walvissen en bomen. En als we zoiets ingewikkelds kunnen maken, als onze vaardigheden zich zover ontwikkelen, dan hebben we échte magie in handen. Hartelijk dank.
Thank you very much.
(Applaus)
(Applause)