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.
Há um conceito antigo e universal de que as palavras têm poder, os feitiços existem e, se soubermos pronunciar as palavras certas, então, zummm! viria uma avalanche e dizimaria os "hobbits". Esta é uma ideia muito cativante porque somos preguiçosos, como o aprendiz de feiticeiro, ou o maior programador de computadores do mundo. Esta ideia exerce em nós grande atração.
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.
Adoramos a ideia de que as palavras, quando pronunciadas, são mais do que pura informação e evocam alguma ação física no mundo real que nos ajuda a trabalhar. Com um monte de computadores programáveis e robôs à nossa volta, é algo fácil de imaginar. Quem sabe do que é que estou a falar?
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.
Levantem a mão direita. Quem não sabe do que é que estou a falar? Levantem a mão esquerda. Ok. Ótimo. Foi demasiado fácil. Vocês têm computadores muito inseguros, não é? Agora, trata-se de um tipo diferente de feitiço. Este é um programa feito de zeros e uns. Pode ser "pronunciado" num computador. Faz algo como isto. O importante é escrever numa linguagem de alto nível.
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.
Um mago dos computadores consegue escrever isto. Pode ser compilado nisto — zeros e uns — e "pronunciado" por um computador. É o que torna os computadores poderosos: estas linguagem de alto nível que podem ser compiladas. Venho aqui dizer que não precisam de um computador para escrever um feitiço. A nível molecular, se codificarem informações, se codificarem um feitiço ou programa como moléculas, a física pode interpretar diretamente essas informações e correr um programa.
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.
É o que acontece com as proteínas. Se esta sequência de aminoácidos for "pronunciada" como átomos, estas pequenas letras aqui colam-se umas às outras. E colapsa numa forma tridimensional que a transforma numa nano-máquina que corta ADN. O interessante é que, se mudarmos a sequência, mudamos a forma como se dobra tridimensionalmente. Agora, temos um agrafador de ADN. É o tipo de programas moleculares que queremos poder escrever. O problema é que não sabemos a linguagem de máquina das proteínas; não temos um compilador para proteínas.
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.
Juntei-me a um grupo de pessoas que tentam criar feitiços moleculares usando ADN. Usamos ADN porque é mais barato e mais fácil de manusear. É uma coisa que compreendemos tão bem que pensamos poder escrever linguagens de programação para ADN e ter compiladores moleculares.
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.
Pensamos conseguir fazê-lo. Uma das minhas perguntas ao fazê-lo, foi: Como é que se faz uma forma ou padrão à escolha a partir de ADN? Decidi usar uma espécie de origami de ADN, em que se pega numa longa cadeia de ADN e se dobra em qualquer forma ou padrão que se queira. Esta é uma forma. Passei cerca de um ano em casa, em roupa interior, a programar. como o Linus na imagem. Este programa pega numa forma e cospe 250 sequências de ADN. São estas curtas sequências de ADN que irão dobrar a longa cadeia nesta forma que queremos criar. Enviamos um email com estas sequências a uma empresa que as pronuncia num sintetizador de ADN. É uma máquina com o tamanho de uma fotocopiadora. Eles pegam no nosso email e em cada letra do nosso email, e substituem-nas por aglomerados de 30 átomos, um por cada letra, A, T, C e G no ADN.
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.
Ligam-nas à sequência certa e enviam-nas por FedEx. Recebemos 250 destes pelo correio em pequenos tubos. Misturamos, juntamos um pouco de água salgada, juntamos esta longa cadeia de que vos falei, e que eu roubei a um vírus. Aquecemos tudo quase até ferver. Deixamos arrefecer à temperatura ambiente e, enquanto o fazemos, aquelas pequenas cadeias fazem o seguinte: cada uma dela mantém a cadeia longa no sítio, e tem uma segunda parte que mantém aquela cadeia longa à distância e aproxima as duas partes da cadeia longa uma da outra, para que se colem.
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.
E o efeito em rede de todas estas 250 cadeias é dobrar a cadeia longa na forma que queremos com uma forma aproximada. Fazemos isto no tubo de ensaio. Em cada pequena gota de água temos 50 mil milhões destes. Podem ver ao microscópio e sobre uma superfície. O que é fixe é que, se mudarmos a sequência e mudarmos o feitiço, mudamos apenas a sequência dos agrafos. Podemos fazer uma molécula com este aspeto, e, claro, ele gosta de sair com os amigos. Muitos são, de facto, bastante bons.
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 mudarmos de novo o feitiço, mudamos de novo a sequência. Conseguimos belos triângulos de 30 nanómetros. Se o fizermos de novo, conseguimos padrões à escolha. Num retângulo podemos pintar padrões da América do Norte ou do Sul, ou as letras "ADN".
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.
É isto o origami ADN. É uma maneira. Há muitas maneiras de lançar feitiços moleculares usando ADN. O que queremos fazer, afinal, é aprender a programar a automontagem para podermos construir tudo e mais alguma coisa. Queremos poder construir artefactos tecnológicos que sejam bons para o mundo. Queremos aprender a construir artefactos biológicos, como pessoas e baleias e árvores. Se conseguirmos atingir um tal nível de complexidade, se a nossa capacidade de programar moléculas se tornar assim tão boa, isso seria verdadeiramente magia.
Thank you very much.
Muito obrigado.
(Applause)
(Aplausos)