Paul Rothemund spreekt een spreuk met DNA

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 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? 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. 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. 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. 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: 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, 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. 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. 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 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. (Applaus)