Paul Rothemund izvodi čarolije s DNK

Postoji drevni i univerzalni koncept da riječi imaju moć, da čarolije postoje, te ako bismo mogli izgovoriti prave riječi, onda - buuuum! Znate već, lavina bi nastala i uništila hobite, ne? To je, dakle, vrlo privlačna ideja zato što smo lijeni, kao čarobnjakov šegrt, ili najbolji računalni programer na svijetu. Stoga, ova ideja nam je iznimno privlačna. Obožavamo pomisao da riječi, kad ih se izgovori -- nisu samo čiste informacije, već da uzrokuju neku fizičku akciju u stvarnom svijetu koja nam pomaže u radu. Zato, dakako, uz velik broj računala i robota koje možemo programirati, to je vrlo lako zamisliti. Koliko vas zna o čemu govorim? Podignite desnu ruku. OK. Koliko vas ne zna o čemu govorim? Podignite lijevu ruku. OK. U redu. To je odlično. Ovo je bilo prelako. Vi svi imate slabu zaštitu na računalima, OK? Ovo je potpuno drugačija vrsta čarolije. Ovo je računalni program napravljen od nula i jedinica. Može se "izgovoriti" u računalu. Rezultat je nešto poput ovoga. Bitno je da ga možemo napisati u programskom jeziku visoke razine. Računalni čarobnjak može napisati ovakvo nešto. To se može prevesti u ovo -- u nule i jedinice -- i "izgovoriti" u računalu. I to je ono što čini računala moćnima: ovi jezici visoke razine koje je moguće prevesti. Dakle, želim vam reći da ne trebate računalo da biste imali čarolije. Zapravo, ono što možete napraviti na molekularnoj razini je da ako kodirate informacije -- kodirate čaroliju ili program, kao molekule -- tada fizika direktno prevodi te informacije i pokreće program. To je ono što se događa u proteinima. Kada se ovaj niz amino-kiselina "izgovori" pomoću atoma, ova mala slova su "ljepljiva" jedna za druge. Urušava se u trodimenzionalni oblik koji se pretvara u nano-stroj koji zapravo reže DNK. Ali zanimljiva stvar je da ako promjenite niz, mijenjate i trodimenzionalno savijanje. Sada dobijate DNK spajalicu. Takve molekularne programe želimo naučiti pisati, ali problem je što ne znamo strojni jezik proteina; nemamo prevoditelj za proteine. Zato sam se pridružio sve većoj skupini ljudi koji pokušavaju izvoditi molekularne čarolije pomoću DNK. Mi DNK koristimo zato što je jeftiniji, jednostavniji je za rukovanje. To je nešto što razumijemo stvarno dobro. Zapravo, razumijemo ga tako dobro, da mislimo da možemo napisati programske jezike za DNK i imati molekularne prevoditelje. Dakle, mi mislimo da to možemo. Kad sam počeo s ovim, moje prvo pitanje ili jedno od mojih pitanja -- bilo je: Kako možemo napraviti proizvoljan oblik ili uzorak pomoću DNK? Odlučio sam koristiti svojevrstan DNK origami, u kojem uzmete dugački dio DNK i savijete ga u oblik ili uzorak koji želite. Evo jedan oblik. Zapravo sam proveo godinu dana kod kuće, u donjem rublju i programirao kao Linus [Torvalds] na prethodnoj slici. Ovaj program poprimi oblik i "ispljune" 250 DNK sekvenci. Ove kratke DNK sekvence su ono što će saviti dugačku nit u oblik koji želimo napraviti. Dakle, pošaljete e-mail sa ovim sekvencama kompaniji koja onda "izgovori" tu sekvencu na DNK sintetizatoru. To je stroj velik poput foto-kopirnog uređaja. A ono što se dogodi jest da oni uzmu svako slovo iz vašeg emaila i zamjene ga za skupom od 30 atoma, jedan skup za svako slovo, A, T, C i G u DNK. Tada ih nanižu u odgovarajući niz i pošalju nazad poštom. Znači, dobijete ih 250 poštom, u malim epruvetama. Pomiješam ih, dodam malo slane vode, i tada dodam ovaj dugački niz o kojem sam vam govorio, a koji sam ukrao od jednog virusa. Sljedeće što se dogodi jest da sve to grijete do ključanja. Ohladite do sobne temperature, a za vrijeme hlađenja oni kratki nizovi čine sljedeću stvar: svaki od njih veže onaj dugački niz na jednom mjestu, a tada druga polovica veže taj dugački niz na udaljenom mjestu te ih približi jedan drugome i tako ih veže. Ukupan učinak svih 250 kratkih nizova jest da saviju dugački niz u oblik koji želite; napravit će aproksimaciju tog oblika. To stvarno činimo u epruvetama. U svakoj kapljici vode dobijete 50 milijardi ovih malih oblika. Možete pogledati kroz mikroskop i vidjeti ih na površini. Zgodno je da ako promjenite sekvencu i tako promijenite čaroliju, promjenit ćete i sekvencu spajalica. Možete napraviti molekulu koja izgleda ovako, a znate, on se voli družiti sa svojim prijateljima. A mnogi od njih su zapravo jako dobri. Ako još jednom promijenite čaroliju, opet mijenjate sekvencu. Dobijete stvarno lijepe 130 nanometarske trokute. Ako to učinite opet, možete dobiti proizvoljne oblike. Tako na pravokutniku možete slikati uzorke Sjeverne i Južne Amerike ili riječ "DNA". Dakle to je DNK origami. To je jedan način. Postoji mnogo načina za izvođenje molekularnih čarolija pomoću DNK. Ono što želimo na kraju naučiti jest kako programirati samo-spajanje tako da možemo graditi bilo što, zar ne? Žeimo biti u stanju graditi tehnološke artefakte koji mogu biti dobri za svijet. Želimo naučiti kako graditi biološke artefakte poput ljudi, kitova i drveća. A ako je slučaj da stvarno možemo doći do te razine kompleksnosti, ako naša mogućnost za programiranje molekula postane tako dobra, tada će to stvarno biti čarolija. Hvala lijepo. (pljesak)