Juan Enriquez over genomica en onze toekomst

Ik word verondersteld om jullie bang te maken omdat het over angst gaat, toch? Je moet echt bang zijn maar niet om de redenen waarom je denkt dat je het zou moeten. Je moet echt bang zijn dat - hier komt de eerste dia - dat je iets mistloopt. Want als je deze week zit na te denken over Irak, Bush en de aandelenmarkt, ga je een van onze grootste avonturen ooit mislopen. Hier gaat dit avontuur over. Dit is uitgekristalliseerd DNA. Elke vorm van leven op deze planeet - elk insect, elke bacterie, elke plant, ieder dier, ieder mens, iedere politicus - (Gelach) is gecodeerd door dat spul. Een enkel kristal DNA ziet er zo uit. We beginnen het nog maar net te begrijpen. Dit is ons meest spannende avontuur ooit. Het is het grootste project ooit om iets in kaart te brengen. Als je denkt dat het in kaart brengen van Amerika belangrijk was, of de landing op de maan of al die andere dingen, dan is het in kaart brengen van onszelf, van elke plant, elk insect en elke bacterie pas echt belangrijk. Het begint ons al veel te vertellen over de evolutie. (Gelach)

Het blijkt dat dit spul - en Richard Dawkins heeft erover geschreven - echt een rivier vanuit Eden is. De 3,2 miljard basenparen in elk van je cellen is werkelijk de geschiedenis van waar je de afgelopen miljarden jaren bent geweest. We konden dingen gaan dateren, de geneeskunde en de archeologie veranderen. Het blijkt dat ongeveer 700 jaar geleden, blanke Europeanen op een zeer significante wijze gingen afwijken van zwarte Afrikanen. Blanke Europeanen ondergingen de pest. De meesten overleefden dat niet, maar degenen die overleefden hadden een mutatie op de CCR5-receptor. Die mutatie werd doorgegeven aan hun kinderen omdat zij degenen waren die overleefden, hier was dus een grote bevolkingsdruk. Omdat er in Afrika niet zulke steden waren, had je daar niet die CCR5-bevolkingsdruk mutatie. We kunnen dat dateren op 700 jaar geleden. Dat is een van de redenen waarom AIDS zo hevig woedt in Afrika en veel minder in Europa. We beginnen deze kleine dingen ook te vinden voor malaria, voor sikkelcelziekte, voor kanker. Onszelf in kaart brengen is daarom het grootste avontuur dat we ooit zullen beleven. Vandaag, vrijdag, zou je een echt goede fles wijn moeten opentrekken en op deze twee mensen een toast uitbrengen. Omdat het vandaag 50 jaar geleden is dat Watson en Crick de structuur van DNA vonden. Een datum bijna net zo belangrijk als 12 februari, toen we voor het eerst onszelf in kaart hebben gebracht. Maar goed, daar komen we nog aan.

Ik wilde praten over de nieuwe dierentuin. Jullie hebben allemaal gehoord over DNA, wat het doet, maar enkele ontdekkingen zijn wel heel iets aparts want dit blijkt de meest voorkomende soort op de planeet te zijn. Als je denkt dat jij of kakkerlakken succesvol zijn, bedenk dan dat er tien biljoen biljoen Pleurococcussen bestaan. We wisten niet eens dat Pleurococcus bestond, wat deels de reden is waarom dit hele project om soorten in kaart brengen zo belangrijk is. Omdat we net beginnen te leren waar we vandaan komen en wat we zijn. We ontdekken amoeben als deze hier. Dit is Amoeba dubia. Amoeba dubia lijkt niet veel zaaks. Ieder van jullie heeft ongeveer 3,2 miljard basenparen die jullie maken tot wat je bent in de gen-code van elk van jullie cellen. Maar deze kleine amoebe die met honderden miljarden in water voorkomt, blijkt 620 miljard basenparen van gen-code te hebben. Dit kleine ding heeft een 200 keer zo groot genoom als het jouwe. Als je denkt aan efficiënte informatie-opslagmechanismen, dan zouden dat wel eens geen chips blijken te zijn. Misschien wel iets dat een beetje op die amoebe lijkt.

We leren van het leven en hoe het leven werkt. Dit rare kleine ding: mensen vonden het niet nodig om monsters uit kernreactoren te verzamelen omdat dat gevaarlijk was en er, uiteraard, toch niets in zou leven. Totdat uiteindelijk iemand een microscoop pakte en naar het water keek rond de kernstaven. Daar vonden ze de kleine Deinococcus radiodurans, rustig rondzwemmend, terwijl zijn chromosomen elke dag zes, zeven keer uit elkaar werden geblazen maar ze weer herstelde. Het leeft onder straling van ongeveer 200 keer de sterkte die jou zou doden. Het zou je nu moeten duidelijk worden hoe divers, hoe belangrijk en hoe interessant deze reis in het leven is. Hoeveel verschillende levensvormen er zijn, en hoe verschillende levensvormen op heel verschillende plaatsen kunnen leven, misschien zelfs buiten deze planeet. Want als je kan leven in deze straling roept dat een hele reeks interessante vragen op.

Dit kleine dingetje: we wisten niet eens dat het bestond. We hadden moeten weten dat dit bestond want dit is de enige bacterie die je kunt zien met het blote oog. Dit ding is zo'n 0,75 millimeter groot. Het leeft in een diepe sleuf voor de kust van Namibië. Deze namibiensis is de grootste bacterie die we ooit hebben gezien. Ongeveer de grootte van een punt aan het einde van een zin. Drie jaar geleden wisten we nog niet dat dit ding bestond. We zijn net begonnen met deze reis in het leven van de nieuwe dierentuin.

Dit is pas echt een raar geval. Dit is Ferroplasma. Ferroplasma is interessant omdat het ijzer vreet, leeft in het equivalent van accuzuur en zwavelzuur uitscheidt. Als je aan vreemde levensvormen denkt, als je denkt aan wat er nodig is om te leven, blijkt dat dit een zeer efficiënte vorm van leven is. Ze noemen het een archaea. Archaea betekent 'de ouden'. Waarom ze oud zijn is omdat dit ding ontstond toen deze planeet bedekt was met dingen als zwavelzuur uit accu's, en het vrat al ijzer toen de aarde nog deel was van de gesmolten kern. Het zijn niet enkel honden, katten, walvissen en dolfijnen waarvoor je op deze kleine trip je moet interesseren.

Je zou moeten vrezen dat je dat niet doet, dat je aandacht schenkt aan tijdelijke zaken. George Bush bijvoorbeeld - hij is geen blijvertje, niet? Maar het leven wel. Of de mensen nu overleven of niet, deze dingen gaan door met leven op deze planeet of op andere planeten. Het begrijpen van de DNA-code is nog maar in zijn beginfase, en is echt het meest opwindende intellectuele avontuur waar we ooit in terecht zijn gekomen.

Je kan met dit spul vreemde dingen uithalen. Dit is een babygaur. Behoudsgroepen komen samen om uit te vinden hoe je een dier dat bijna uitgestorven is, kan fokken. Het kan niet op de natuurlijke manier, dus nemen ze een lepel, schrapen enkele cellen uit de bek van een volwassen gaur, coderen dit, nemen de cellen hiervan, brengen dit in de bevruchte eicel van een koe, herprogrammeren de eicel van de koe - andere gen-code. Als je dat doet, baart de koe een gaur. We experimenteren nu met bongo's, panda's, spiesbokken, Sumatraanse tijgers, en de Australiërs - goed van hen - spelen met deze dingen.

Het laatste van deze wezens stierf in september 1936. Dit zijn Tasmaanse tijgers. De laatst bekende stierf in de Hobart Zoo. Maar het blijkt naarmate we meer leren over gen-code en hoe soorten te herprogrammeren, we mogelijk in staat zijn om de genlacunes in beschadigd DNA te dichten. Als we dat leren doen, kunnen we een volledige streng DNA samenstellen. En als we dat doen en dit inbrengen in de bevruchte eicel van een wolf kunnen we het dier ter wereld brengen dat sinds 1936 niet meer op aarde liep. Dan kun je verder teruggaan en gaan nadenken over dodo's en nog andere soorten. Op andere plaatsen, zoals in Maryland, proberen ze te achterhalen wat de oorspronkelijke voorouder is. Elk van ons bevat onze gehele gen-code van waar we in de afgelopen miljard jaar zijn geweest. Omdat we uit dat spul zijn geëvolueerd, kun je die boom van het leven terugvouwen en naarmate je leert herprogrammeren, kan je misschien het leven schenken aan iets dat heel dicht bij het eerste primordiale slijm staat. Het komt allemaal van dingen die er zo uitzien.

Dit zijn bedrijven die vijf jaar geleden niet bestonden. Enorme faciliteiten ter grootte van voetbalvelden om gensequenties op te stellen. Sommige zijn van de staat. Sommige zijn privé. Het kostte ongeveer 5 miljard dollar om de eerste keer de sequentie van een menselijk wezen op te stellen. De tweede keer nog slechts een 3 miljoen dollar. Binnen de komende vijf tot acht jaar kunnen we een genoom hebben voor 1000 dollar. Dat betekent dat je hele gen-code op één cd zal kunnen. Erg saai. Het zal er zo uitzien. (Gelach) Het echt leuke hiervan is dat dit leven is. Laurie gaat het daar ook nog even over hebben. Want als je dit toevallig in je lichaam zou aantreffen, zit je in grote problemen want het is de broncode voor Ebola. Een van de dodelijkste ziekten bekend aan de mens. Maar planten en insecten werken op dezelfde manier. Ook deze appel. Zo'n appel kan je vergelijken met deze diskette. Omdat dit ding met enen en nullen codeert, en dit ding codeert met A, T, C en G's. Hij hangt daar aan een boom energie te absorberen. Op een mooie dag heeft hij genoeg energie om zijn taak uit te voeren en ploft hij naar beneden. Toch? (Gelach) Dan voert hij commando één uit dat er zo zou kunnen uitzien: AATCAGGGACCC en "maak een wortel" betekent. Volgende regel code: "maak een stam". Volgende regel van de code, TACGGGG: "maak een witte bloem, die bloeit in het voorjaar en zo ruikt". Naarmate je de code hebt en naarmate dat je ze kan lezen - overigens werd de eerste plant twee jaar geleden uitgelezen; de eerste mens werd twee jaar geleden uitgelezen; evenzo voor het eerste insect.

De eerste die we ooit hebben gelezen, was in 1995: een kleine bacterie genaamd, Haemophilus influenzae. Als je de broncode hebt kan je die wijzigen en levensvormen gaan herprogrammeren zodat dit kleine dingetje een vaccin wordt. Of dit dingetje start met de productie van biomaterialen. Daarom kweekt DuPont nu in maïs een vorm van polyester die aanvoelt als zijde. Dit verandert alle regels. Dit is leven, maar wij zijn het aan het herprogrammeren. Dit is hoe je eruit ziet. Dit is een van je chromosomen. Nu kan je uitvissen wat er precies op je chromosomen zit, wat de gen-code daarvan is, waarvoor die genen coderen, tegen welke beestjes ze coderen en dat kun je dan koppelen aan de literatuur. Als je dat kunt doen, kun je op het internet toegang hebben tot 's werelds grootste openbare bibliotheek, een bibliotheek van het leven. Je zal een aantal nogal rare dingen kunnen doen omdat op dezelfde manier zoals je deze appel kunt herprogrammeren, kan je in Cliff Tabin's lab op de Harvard Medical School, zien hoe hij kippenembryo's herprogrammeert om meer vleugels te krijgen. Waarom zou Cliff dat doen? Hij heeft niet eens een restaurant. (Gelach)

Hij doet dat omdat - net zoals toen je als kind met een hagedis speelde, je kon merken dat de staart er soms af viel, maar teruggroeide. Niet zo bij de mens: Eens je arm of been afgesneden, groeit die niet meer terug. Maar omdat elk van je cellen je gehele gen-code bevat, kan elke cel worden geherprogrammeerd als we doorgaan met het onderzoek van stamcellen en met het genomisch onderzoek dat verschillende lichaamsfuncties tot uitdrukking brengt. Als we leren hoe kippenvleugels groeien, en wat het programma is waarop die cellen differentiëren, is een van de dingen waartoe we in staat zullen zijn om de groei van ongedifferentieerde cellen te stoppen, oftewel kanker. Ook zullen we stamcellen leren herprogrammeren zodat ze bot, maag, huid, alvleesklier... gaan vormen. Je vraagt jezelf - en je kinderen - waarschijnlijk af hoelang het nog gaat duren voordat ze, waar ter wereld dit onderzoek doorgaat, ergens organen kunnen laten teruggroeien.

Hoe werkt dat? Als ieder van jullie een op de duizend verschilt van de persoon naast je met één op de duizend met slechts 3 procent code, wat betekent dat het slechts één op de duizend keer 3 procent is. Zeer kleine verschillen in de expressie en interpunctie kunnen een significant verschil maken. Pas dat eens toe op een eenvoudige verklarende zin. (Gelach) Toch? Dat is volkomen duidelijk. Mannen lezen deze zin, kijken dan naar die zin en ze lezen dit. Oke? Vrouwen kijken naar die zin en die is, oh-oh, verkeerd. Dit is de manier waarop hij moet worden gezien. (Gelach) Dat is wat je genen doen. Dat is waarom je van deze persoon hier voor één op de duizend afwijkt. Toch? Maar, weet je, hij ziet er redelijk goed uit, maar ... Ik hou ermee op. Je kan dit doen, zelfs zonder de interpunctie te veranderen. Je kan dit zien, toch? Zij kijken een beetje anders naar de wereld. Ze kijken naar dezelfde wereld en ze zeggen ... (Gelach) Dat is hoe dezelfde gen-code - daarom heb je 30.000 genen, muizen hebben 30.000 genen, echtgenoten hebben 30.000 genen. Muizen en mannen zijn hetzelfde. Vrouwen weten dat, maar toch. Je kan zeer kleine veranderingen in de gen-code aanbrengen en heel verschillende uitkomsten krijgen, zelfs met dezelfde reeks letters. Dat is wat jouw genen dagelijks aan het doen zijn. Dat is waarom de genen van iemand soms weinig hoeven te veranderen om kanker te krijgen.

Deze kleine chipjes van het formaat van een creditcard kunnen je op 60.000 genetische afwijkingen testen. Dat roept vragen op van privacy en verzekerbaarheid en meer van die dingen, maar het laat ons ook toe om ziekten op te sporen. Want als je een persoon die leukemie heeft door zoiets laat testen, dan blijkt het dat drie ziekten met volledig vergelijkbare klinische syndromen totaal verschillende ziekten zijn. Omdat bij ELKE vorm van leukemie, die set van genen daar - overmatig tot uitdrukking komt. Bij MLL is het de middelste set van genen en bij AML de onderste set van genen. Als een van die dingen in je lichaam tot uitdrukking komt, neem je Gleevec en je bent genezen. Maar in het andere geval, als het niet een van die types is - een zekere van deze types - neem dan geen Gleevec. Het zal je niet helpen. Hetzelfde met Receptin als je borstkanker hebt. Heb je geen HER-2-receptor neem dan geen Receptin. Dit verandert de aard van de geneeskunde. Verandert de voorspellingen van de geneeskunde. Verandert de manier waarop het geneesmiddel werkt.

Toen de meesten van ons naar de universiteit gingen was de grootste opslagplaats van kennis dit ding en het blijkt dat dit nu niet zo belangrijk meer is. De Amerikaanse Library of Congress, in termen van haar gedrukte volume van gegevens, bevat minder gegevens dan wat elke maand in zijn geheel uit een goed genomicabedrijf komt. Laat me dat nog eens zeggen: Eén enkel genomicabedrijf genereert samengevoegd meer gegevens per maand dan wat in de gedrukte collecties van de Library of Congress staat. Dit is wat de Amerikaanse economie aandrijft. Het is de wet van Moore. Jullie weten allen dat de prijs van computers elke 18 maanden halveert en hun rekenkracht verdubbelt, toch? Als je dat vergelijkt met de snelheid met dewelke genendata worden gedeponeerd bij GenBank, dan is dit Moore's Law: die blauwe lijn. Dit is op een log-schaal en dat betekent superexponentiële groei. Computers zullen nog sneller moeten groeien dan ze nu al doen, omdat er tot nog toe geen toepassingen waren die vereisten dat ze sneller groeiden dan de wet van Moore. Dit spul vereist dat wel.

Hier een interessante kaart. Gemaakt aan de Harvard Business School. Een van de echt interessante vragen is wie, als al deze gegevens gratis zijn, ze dan gebruikt? Dit is de grootste openbare bibliotheek ter wereld. Het blijkt dat er ongeveer 27 biljoen bits zich binnen de Verenigde Staten verplaatsen; ongeveer 4,6 biljoen gaan naar de Europese landen; circa 5,5 biljoen naar Japan; er is bijna geen communicatie tussen Japan, en niemand anders is onderlegd in dit spul. Het is gratis. Niemand leest het. Ze zijn bezig met de oorlog. Ze zijn bezig met Bush, ze zijn niet geïnteresseerd in leven. Zo ziet een nieuwe kaart van de wereld eruit. Dat is de genomisch geletterde wereld. Dat is een probleem. In feite is het geen genomisch geletterde wereld. Je kan dit opdelen in staten. Je kan staten zien stijgen en dalen wat aangaat hun vermogen om de taal van het leven te spreken, en je kunt New York en New Jersey van een klif zien storten en je kunt de nieuwe rijken van intelligentie zien opkomen. Je kan het opdelen in provincies, omdat het zekere provincies zijn. Om het nog meer specifiek te maken, gaat het eigenlijk om zekere postcodes. (Gelach)

Je wilt weten waar het leven gebeurt? In Zuid-Californië gebeurt het op 92121. Dat is het. De driehoek tussen Salk, Scripps, UCSD, en het heet Torrey Pines Road. Dat betekent dat je geen groot land moet zijn om succesvol te worden; je hebt niet eens veel mensen nodig; en het betekent dat je het grootste deel van de rijkdom van een land kunt verplaatsen in drie tot vier zorgvuldig uitgekozen 747's.

Hetzelfde in Massachusetts. Ziet er meer verspreid uit, maar - oh, tussen haakjes, die met dezelfde kleur grenzen aan elkaar. Wat is het netto-effect ervan? In een agrarische samenleving was het verschil tussen de de rijkste en de armste, de meest productieve en de minst productieve, vijf tegen één. Waarom? Omdat in de landbouw, als je 10 kinderen had, een beetje eerder uit bed was en een beetje harder werkte, je gemiddeld ongeveer vijf keer meer welvaart kon produceren dan je buurman. In een kennismaatschappij is die verhouding nu 427 tot 1 geworden. Het maakt echt wat uit of je geletterd bent, niet alleen in lezen en schrijven, in Engels, Frans en Duits, maar ook in Microsoft, Linux en Apple. Binnenkort zal het erom gaan of je geletterd bent in de code van het leven. Als er iets is wat je moet vrezen, is het dat je de bal uit het oog verliest. Omdat het echt uitmaakt wie het leven spreken kan. Dat is de reden waarom landen stijgen en dalen.

Het blijkt dat als je teruggaat naar 1870 Australië per persoon de meest productieve natie op aarde was. Nieuw-Zeeland kwam daarna. Dan ongeveer in 1950 de VS, en dan Zwitserland in 1973, en daarna weer de VS aan de top - ze versloegen hun chocolade en koekoeksklokken. Vandaag, natuurlijk, weten jullie allen dat de meest productieve natie op aarde Luxemburg is. Ze produceert ongeveer een derde meer welvaart per persoon per jaar dan Amerika. Een kleine, niet aan zee grenzende staat. Geen olie. Geen diamanten. Geen natuurlijke hulpbronnen. Gewoon slimme mensen die bits heen en weer schuiven. Andere regels.

Hier zijn differentiële productiviteitssnelheden. Hier staat hoeveel mensen er nodig zijn om één Amerikaans patent te produceren. Ongeveer 3.000 Amerikanen, 6.000 Koreanen, 14.000 Britten, 790.000 Argentijnen. Wil je weten waarom Argentinië crasht? Het heeft niets te maken met de inflatie. Het heeft niets te maken met privatisering. Je kan een Harvard opgeleide Ivy League econoom, de leiding geven over Argentinië. Hij helpt het land nog steeds naar de haaien omdat hij niet begrijpt hoe de regels zijn veranderd. Oh, ja, en je hebt ongeveer 5,6 miljoen Indiërs nodig. Nou, kijk wat er gebeurt met India. India en China stonden in voor 40 procent van de wereldeconomie tijdens de Industriële Revolutie, en staan nu op ongeveer 4,8 procent. Twee miljard mensen. Een derde van de wereldbevolking produceert 5 procent van de rijkdom omdat ze deze verandering niet meekregen. Zij bleven hun mensen als lijfeigenen behandelen in plaats van als aandeelhouders van een gemeenschappelijk project. Ze konden hun opgeleide mensen niet aan zich binden. Ze hebben hun bedrijven niet aangewakkerd. Ze deden geen beursintroducties. Silicon Valley wel. Daarom zeggen ze dat Silicon Valley door IC's wordt aangedreven. Geen geïntegreerde schakelingen: Indiërs en Chinezen. (Gelach)

Hier is wat er gebeurt in de wereld. In 1950, toen ze werd opgericht, telde de VN 50 landen. Nu ongeveer 192. Land na land splitst, scheidt zich af, slaagt, mislukt. Het wordt allemaal steeds meer versnipperd. En het stopt niet. Deze soevereine staten bestonden niet voor 1990. Hierbij zijn geen fusies, naamswijzigingen of veranderingen van vlaggen. We genereren ongeveer 3,12 staten per jaar. Mensen nemen de controle over hun eigen staten. Soms valt dat mee en soms ook tegen. Het echt interessante ding is dat jullie en jullie kinderen in staat zijn om grote rijken uit te bouwen en je niet eens veel nodig hebt om dat te doen. (Muziek) Gezien de muziek is afgelopen, wilde ik praten over hoe je dit kunt gebruiken om een hoop rijkdom te genereren en over hoe code werkt. (Moderator: Twee minuten) (Gelach) Nee, ik ga nu stoppen en we doen dat volgend jaar want ik wil Laurie's tijd niet in beslag nemen. Maar heel erg bedankt.