Paul Rothemund DNS-sel varázsol

Egy ősi és egyetemes felfogás szerint a szavaknak ereje van, léteznek varázsigék, és ha ki tudnánk mondani a megfelelő szavakat, akkor -- huss -- elindulna egy lavina, és elpusztítaná a hobbitokat, igaz? Ez nagyon vonzó gondolat, mert lusták vagyunk, mint a varázslótanonc, vagy mint a világ legnagyobb programozója. Szóval ez az ötlet nagyon tetszik nekünk. Tetszik a gondolat, hogy a szavak, amikor kiejtjük őket -- alig többek tiszta információnál, de elindítanak egy fizikai történést a való világban, ami segít elvégezni a munkánkat. És persze a sok programozható számítógép és robot mellett ezt elég könnyű elképzelni. Hányan értik, hogy miről beszélek? Emeljék fel a jobb kezüket! OK, Hányan nem értik, hogy miről beszélek? Emeljék fel a bal kezüket! Nagyszerű. Ez túl könnyű volt. Nagyon sebezhetőek a számítógépeik. Ez itt egy másfajta varázsige. Ez egy program, ami nullákból és egyesekből áll. Ki lehet mondani egy számítógépen. Valami ilyesmit csinál. A lényeg, hogy egy magas szintű nyelven tudjuk megírni. Egy számítógépes varázsló meg tudja írni. Le lehet fordítani -- nullákra és egyesekre -- és egy számítógép kimondja. És ez teszi a számítógépeket erőssé, ezek a magas szintű programnyelvek, amiket használni tudunk. Azért vagyok itt, hogy elmondjam, nincs szükség számítógépre a varázsigéhez. Valójában lehetséges molekuláris szinten, hogy információt kódolunk -- egy varázsigét vagy programot kódolunk molekulákból -- aztán a fizika közvetlenül le tudja fordítani az információt, és lefuttatja a programot. Ez történik a fehérjékben. Amikor ez az aminosav-szekvencia elhangzik atomokként, ezek a betűk elkezdenek ragadni egymáshoz. Az egész lebomlik egy háromdimenziós alakzattá, egy nano-géppé, ami DNS-t tud vágni. És az az érdekes, ha meg tudjuk változtatni a szekvenciát, megváltoztatjuk a háromdimenziós hajtogatást. Ezúttal egy DNS tűzőgépet kapunk. Ezek olyan molekuláris programok, amiket írni szeretnénk, de az a bökkenő, hogy nem ismerjük a fehérjék gépi nyelvét. Nincsen fordítónk a fehérjékhez. Olyan emberek egy növekvő csoportjához csatlakoztam, akik megpróbálnak molekuláris varázsigéket írni DNS-sel. Azért használunk DNS-t, mert olcsóbb. Könnyebb kezelni. Olyasmi, amit nagyon jól értünk. Annyira jól értjük, hogy úgy gondoljuk, tényleg tudunk programnyelvet írni DNS-re, és lehetnek molekuláris fordítóink. Szóval úgy gondoljuk, meg tudjuk csinálni. És az első kérdésem -- vagyis az egyik kérdésem -- az volt, hogy hogyan tudunk DNS-ből kívánt alakzatokat és mintákat létrehozni ? Úgy döntöttem, egyfajta DNS origamit fogok használni, ahol veszünk egy DNS fonalat, és összehajtogatjuk amilyen formába vagy mintába csak akarjuk. Itt egy alakzat. Egy évet töltöttem otthon, alsógatyában, és csak kódoltam, mint Linus [Torvalds], azon a korábbi képen. Ez a program fog egy alakzatot, kidob 250 DNS szekvenciát. Ezek a rövid DNS szekvenciák azok, amik bele fogják hajtogatni a hosszú fonalat abba az alakzatba, amit kapni szeretnénk. Küldünk egy e-mailt ezekkel a szekvenciákkal egy cégnek, és az történik -- a cég kimondja őket egy DNS-szintetizálón. Ez egy gép, kb. akkora, mint egy fénymásoló. És az történik, hogy fogják az e-mailt, és minden egyes betűjét behelyettesítik egy 30 atomos halmazzal -- mindegyik A, T, C és G betűt a DNS-ben. A megfelelő sorrendbe állítják őket, és visszaküldik FedEx-szel. Szóval kapunk 250 ilyet kis üvegekben. Összekeverem őket, hozzáadok egy kis sós vizet, és hozzáadom ezt a hosszú fonalat, amiről beszéltem, amit egy vírusból loptam. És az történik, hogy felmelegítjük ezt az egészet kb. forráspontig. Lehűtjük szobahőmérsékletre, és eközben azok a rövid fonalak a következőt teszik: mindegyik megköti a hosszú fonalat egy helyen, és aztán a második fele megköti azt a hosszú fonalat egy távoli helyen, és összehozza a hosszú fonálnak azt a két részét egymáshoz közel, hogy összeragadjanak. Tehát a végső hatása mind a 250 fonálnak az, hogy összehajtogatják a hosszú fonalat a kívánt alakzatba. Meg fogja közelíteni azt az alakzatot. Ezt a valóságban lombikban végezzük. Minden vízcseppben 50 milliárd van ezekből a kis fickókból. Megnézhetjük mikroszkóppal és látjuk őket a felszínen. És az az ügyes benne, hogy megváltoztathatjuk a szekvenciát, és megváltozik a varázsige. Csak megváltoztatjuk a tűzők sorrendjét. Csinálhatunk egy molekulát, ami így néz ki, és tudják, szeret lógni a barátaival. És a legtöbbjük elég jó. Ha ismét megváltoztatjuk a varázsigét, megint megváltozik a szekvencia. Nagyon szép 130 nanométeres háromszögeket kapunk. Ha újra megcsináljuk, bármilyen mintát kapunk. Szóval egy téglalapra ráfesthetjük Észak- és Dél-Amerika térképét, vagy a DNS szót. Szóval ez a DNS origami, ez egy módszer. Van sok más módja is, hogy molekulárisan varázsoljunk DNS-sel. Amit végül el szeretnénk érni az az, hogy megtanuljunk önszerveződést programozni, hogy bármit építhessünk. Olyan technológiai tárgyakat szeretnénk építeni, amelyek a világ javát szolgálhatják. Meg akarunk tanulni olyan biológiai tárgyakat építeni, mint az emberek, a bálnák vagy a fák. És ha el tudjuk érni az összetettségnek ezt a szintjét, hogyha a képességünk, hogy molekulákat programozzunk ilyen jó lesz, az lesz az igazi varázslat. Nagyon köszönöm. (Taps)