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[3] 00:25and discovering new sets of genes.
sobre o genoma humano e o que isso poderá significar,
[4] 00:28We're actually starting at a new point:
e a descoberta de novos conjuntos de genes.
[5] 00:31we've been digitizing biology,
Estamos a começar num ponto novo:
[6] 00:35and now we're trying to go from that digital code
temos estado a digitalizar a biologia.
[7] 00:38into a new phase of biology
e agora estamos a tentar partir desse código digital
[8] 00:40with designing and synthesizing life.
para uma nova fase da biologia,
[9] 00:43So, we've always been trying to ask big questions.
desenhando e sintetizando vida.
[11] 00:50have been trying to understand
"O que é a vida?" é uma coisa
[12] 00:52at various levels.
que creio que muitos biólogos têm tentado perceber
[13] 00:54We've tried various approaches,
a vários níveis.
[14] 00:57paring it down to minimal components.
Temos tentado vários métodos,
[15] 01:01We've been digitizing it now for almost 20 years;
reduzindo-a aos componentes básicos.
[16] 01:03when we sequenced the human genome,
Há quase 20 anos que a digitalizamos.
[17] 01:05it was going from the analog world of biology
Quando sequenciámos o genoma humano,
[18] 01:08into the digital world of the computer.
passámos do mundo analógico da biologia
[19] 01:12Now we're trying to ask, "Can we regenerate life
para o mundo digital do computador.
[20] 01:16or can we create new life
Agora estamos a tentar perguntar: "Conseguiremos regenerar vida,
[22] 01:21This is the map of a small organism,
Este é o mapa de um organismo pequeno,
[23] 01:24Mycoplasma genitalium,
Mycoplasma genitalium,
[24] 01:26that has the smallest genome for a species
que possui o genoma mais pequeno de uma espécie
[26] 01:32and we've been trying to just see if
E temos tentado ver se conseguimos descobrir
[27] 01:34we can come up with an even smaller genome.
um genoma ainda mais pequeno.
[28] 01:38We're able to knock out on the order of 100 genes
Conseguimos eliminar uns 100 genes
[29] 01:40out of the 500 or so that are here.
dos 500 e tal presentes.
[30] 01:43When we look at its metabolic map,
Mas quando olhamos para o seu mapa metabólico,
[31] 01:45it's relatively simple
vemos que é relativamente simples em comparação com o nosso.
[32] 01:47compared to ours --
Acreditem, isto é simples.
[33] 01:49trust me, this is simple --
Mas quando olhamos para os genes todos
[34] 01:51but when we look at all the genes
que podemos tirar um de cada vez
[35] 01:53that we can knock out one at a time,
é muito pouco provável que isto dê uma célula viva.
[36] 01:56it's very unlikely that this would yield
Então, decidimos que a única maneira de avançar
[37] 01:58a living cell.
era sintetizar este cromossoma.
[38] 02:01So we decided the only way forward
para que pudéssemos variar os componentes
[40] 02:06so we could vary the components
E assim começamos com perguntas do género:
[41] 02:09to ask some of these most fundamental questions.
"Conseguiremos sintetizar um cromossoma?"
[43] 02:15can we synthesize a chromosome?
onde nunca estivemos antes?
[44] 02:19Can chemistry permit making
E, se conseguirmos, conseguiremos inicializar o cromossoma?
[46] 02:23where we've never been before?
O nosso ritmo de digitalizar vida tem vindo a aumentar
[47] 02:25And if we do, can we boot up a chromosome?
a um ritmo exponencial.
[49] 02:32So, our pace of digitizing life has been increasing
tem avançado bastante lentamente,
[50] 02:35at an exponential pace.
mas tem aumentado.
[52] 02:41has been moving pretty slowly
Começámos tudo isto há 15 anos.
[53] 02:43but has been increasing,
Na realidade, foram precisas várias etapas,
[55] 02:51We started this over 15 years ago.
antes de iniciarmos as primeiras experiências.
[56] 02:53It took several stages, in fact,
Mas acontece que sintetizar ADN é muito difícil.
[58] 03:00But it turns out synthesizing DNA
que constroem pequenos bocados de ADN,
[59] 03:02is very difficult.
com um comprimentos de 30 a 50 letras,
[60] 03:04There are tens of thousands of machines around the world
e é um processo degenerativo,
[61] 03:07that make small pieces of DNA --
quanto maior o bocado, mais erros existem.
[62] 03:0930 to 50 letters in length --
Então, tivemos de criar um novo método
[65] 03:17So we had to create a new method
do genoma do Phi X 174.
[68] 03:26of the genome of phi X174.
e tinha um molécula de ADN com cerca de 5 mil letras.
[70] 03:32We designed the pieces, went through our error correction
e o inserimos nas bactérias,
[71] 03:35and had a DNA molecule
e as bactérias começaram a ler este código genético,
[72] 03:37of about 5,000 letters.
e construíram as partículas virais.
[74] 03:44and put it in the bacteria,
e voltaram para destruir o E. coli.
[76] 03:50made the viral particles.
e disse que eles compreendiam perfeitamente esse modelo.
[77] 03:52The viral particles then were released from the cells
(Risos)
[78] 03:54and came back and killed the E. coli.
Eles ainda se riram mais do que vocês. (Risos)
[79] 03:57I was talking to the oil industry recently
Pensamos que esta é uma situação
[81] 04:03(Laughter)
num sistema biológico.
[82] 04:06They laughed more than you guys are. (Laughter)
Mas quisemos apontar ainda mais alto.
[83] 04:10And so, we think this is a situation
Quisemos construir todo o cromossoma bacteriano.
[85] 04:15in a biological system.
Então pensámos em construí-los em cassetes do tamanho dos vírus,
[86] 04:17But we wanted to go much larger:
para que pudéssemos variar as cassetes
[88] 04:22it's over 580,000 letters of genetic code --
A fase de design é crítica,
[91] 04:31to understand
Quando sequenciámos este genoma em 1995,
[93] 04:36Design is critical,
Quando o voltámos a sequenciar, encontrámos 30 erros.
[95] 04:41that digital information has to be really accurate.
nunca teria sido capaz de inicializar.
[98] 04:52We actually found, on resequencing it,
de modo a construir subunidades mais pequenas,
[100] 04:57it never would have been able to be booted up.
Desenhamos elementos únicos neles.
[101] 05:00Part of the design is designing pieces
Podem ter lido que pusemos marcas de água.
[102] 05:02that are 50 letters long
Pensem bem:
[104] 05:08to build smaller subunits
Os codões dessas letras
[105] 05:10we have to design so they can go together.
codificam cerca de 20 aminoácidos
[108] 05:18Think of this:
frases, pensamentos.
[110] 05:23Triplets of those letters
Alguns ficaram desapontados por não haver poesia.
[112] 05:28such that there's a single letter designation
Há enzimas que os reparam e os unem.
[113] 05:31for each of the amino acids.
E começámos a criar bocados,
[115] 05:36sentences, thoughts.
unimo-los de modo a criar bocados com 24 mil letras,
[118] 05:44We designed these pieces so
para os podermos sequenciar
[121] 05:53And we started making pieces,
Estamos a tentar chegar a um ponto de automatismo.
[124] 06:03then put sets of those going up to 72,000.
- com mais de 100 mil pares de bases -
[126] 06:09so we could sequence them
Isso esgota todas as ferramentas modernas da biologia molecular.
[129] 06:17We're trying to get to the point of automation.
que a biologia usa para reparar ADN,
[130] 06:20So, this looks like a basketball playoff.
que consegue unir bocados.
[131] 06:22When we get into these really large pieces
Este é um exemplo.
[132] 06:24over 100,000 base pairs,
Há um organismo chamado Deinococcus radiodurans
[137] 06:41that biology uses to repair DNA
Estes organismos podem ser totalmente desidratados.
[138] 06:44that can put pieces together.
Podem viver num vácuo.
[139] 06:47Here's an example of it:
Tenho a certeza absoluta que pode haver vida no espaço,
[140] 06:48there's an organism called
mover-se, encontrar um novo meio aquoso.
[144] 06:58Twelve to 24 hours later, it put it
com o desenho certo das peças que lhes introduzimos.
[145] 07:01back together exactly as it was before.
A levedura junta-os automaticamente.
[146] 07:03We have thousands of organisms that can do this.
Este não é um micrógrafo eletrónico;
[147] 07:06These organisms can be totally desiccated;
é apenas um fotomicrógrafo normal.
[148] 07:08they can live in a vacuum.
É uma molécula de tal forma grande
[154] 07:29with the right design of the pieces we put them in;
feita pelo Homem.
[155] 07:32yeast puts them together automatically.
Tem um peso molecular de mais de 300 milhões.
[157] 07:37this is just a regular photomicrograph.
seriam precisas 142 páginas
[158] 07:39It's such a large molecule
só para imprimir este código genético.
[164] 07:59It's over 300 million molecular weight.
e é isso que têm ouvido falar acerca da clonagem.
[166] 08:05it takes 142 pages
mas recentemente mostrámos
[167] 08:07just to print this genetic code.
que conseguimos fazer um transplante completo
[169] 08:14Obviously, with a virus it's pretty simple;
e ativá-lo.
[172] 08:22into eukaryotes like ourselves:
Juntámos mais uns genes extra
[173] 08:24you can just pop out the nucleus
para podermos selecionar este cromossoma.
[174] 08:26and pop in another one,
Digerimo-lo com enzimas para destruir toda a proteína.
[177] 08:35but we recently showed that we can do a complete transplant
(Risos)
[178] 08:39of a chromosome from one cell to another
o cromossoma novo entrou na célula.
[179] 08:41and activate it.
De facto, pensámos que isto seria o limite,
[182] 08:51we added a few extra genes
Encontramos todo tipo de espécies
[183] 08:53so we could select for this chromosome,
que têm absorvido um segundo cromossoma
[184] 08:55we digested it with enzymes
ou um terceiro de algures,
[187] 09:02and you'll appreciate
têm perdido muito da biologia.
[188] 09:04our very sophisticated graphics here.
Há enzimas chamadas enzimas de restrição
[189] 09:07The new chromosome went into the cell.
que digerem o ADN.
[192] 09:15This is a major mechanism of evolution right here.
Exprimiu-se e reconheceu
[193] 09:18We find all kinds of species
o outro cromossoma como material estranho,
[195] 09:22or a third one from somewhere,
Ficou azul por causa dos genes que lhe introduzimos.
[196] 09:24adding thousands of new traits
Num curto espaço de tempo,
[197] 09:26in a second to that species.
perderam-se todas as características de uma espécie
[198] 09:28So, people who think of evolution
e converteu-se completamente na nova espécie,
[199] 09:30as just one gene changing at a time
com base no software novo que colocámos na célula.
[200] 09:32have missed much of biology.
Todas as proteínas foram modificadas,
[201] 09:35There are enzymes called restriction enzymes
todas as membranas se alteraram.
[203] 09:39The chromosome that was in the cell
Então, isto pode parecer alquimia genómica,
[204] 09:41doesn't have one;
mas conseguimos, movendo o software do ADN,
[205] 09:43the chromosome we put in does.
mudar as coisas desta forma drástica.
[206] 09:45It got expressed and it recognized
Agora, isto não é génese,
[208] 09:50chewed it up, and so we ended up
e tenho defendido que estamos talvez prestes
[209] 09:52just with a cell with the new chromosome.
a criar uma nova versão da explosão câmbrica
[210] 09:56It turned blue because of the genes we put in it.
com a criação maciça de novas espécies,
[211] 09:59And with a very short period of time,
com base neste desenho digital.
[212] 10:01all the characteristics of one species were lost
Porque é que fazemos isto?
[214] 10:07based on the new software that we put in the cell.
Estamos quase a passar de 6500 milhões
[215] 10:10All the proteins changed,
para 9000 milhões de pessoas nos próximos 40 anos.
[216] 10:12the membranes changed;
Para colocar isto em perspetiva para mim:
[217] 10:14when we read the genetic code, it's exactly what we had transferred in.
Nasci em 1946.
[219] 10:21but we can, by moving the software of DNA around,
[a partir daqui, não há som]
[220] 10:25change things quite dramatically.
dentro de 40 anos, existirão 4.
[222] 10:31this is building on three and a half billion years of evolution.
medicamentos, combustível
[223] 10:36And I've argued that we're about to perhaps
para os 6500 milhões
[225] 10:41where there's massive new speciation
Usamos mais de 5 mil milhões de toneladas de carvão,
[226] 10:45based on this digital design.
mais de 30 mil milhões de barris de petróleo.
[227] 10:47Why do this?
Isso dá 100 milhões de barris por dia.
[229] 10:51We're about to go from six and a half
ou qualquer processo que o substitua,
[230] 10:53to nine billion people over the next 40 years.
vai ser um enorme desafio.
[231] 10:56To put it in context for myself:
Depois, claro, existe todo o CO2 associado
[232] 10:58I was born in 1946.
que vai acabar na atmosfera.
[233] 11:00There are now three people on the planet
Hoje, com as novas descobertas mundo fora,
[237] 11:12medicines, fuel
e reparem na diversidade que saiu daí.
[239] 11:17It's going to be a stretch to do it for nine.
e pela nossa imaginação.
[240] 11:19We use over five billion tons of coal,
Temos agora técnicas,
[241] 11:2230 billion-plus barrels of oil --
devido a estes métodos rápidos de síntese,
[244] 11:31or any process to replace that,
que é capaz de fazer um milhão de cromossomas por dia.
[246] 11:36Then of course, there's all that
ou em tentar otimizar processos
[247] 11:38CO2 from this material
de produção de octano ou de produtos farmacêuticos,
[248] 11:40that ends up in the atmosphere.
de novas vacinas,
[249] 11:43We now, from our discovery around the world,
podemos mudar, apenas com uma pequena equipa,
[253] 11:56and look at the diversity that came out of that.
para produzir químicos ou combustível,
[254] 12:00We're limited here primarily
para a produção de vacinas, etc.
[255] 12:02by a biological reality
Isto é uma captura de ecrã de software de design real
[256] 12:04and our imagination.
em que estamos a trabalhar para conseguirmos
[257] 12:07We now have techniques,
desenhar espécies no computador.
[258] 12:09because of these rapid methods of synthesis,
Sabem, nós não sabemos bem como sairá.
[262] 12:23When you think of processing these 20 million different genes
foi uma má experiência.
[263] 12:26or trying to optimize processes
Temos combustíveis de segunda e terceira geração
[265] 12:31new vaccines,
que são açúcares transformados em combustíveis de maior valor
[266] 12:34we can just with a small team,
como octano ou diferentes tipos de butanol.
[267] 12:37do more molecular biology
Mas a única maneira que achamos
[268] 12:39than the last 20 years of all science.
que a biologia pode ter um grande impacto
[270] 12:44we can select for viability,
é se começarmos com CO2 como matéria-prima.
[272] 12:48vaccine production, etc.
e pensamos que teremos esses combustíveis de quarta geração
[273] 12:50This is a screen snapshot
em cerca de 18 meses.
[274] 12:53of some true design software
Sol e CO2 é um método...
[275] 12:56that we're working on to actually be able to sit down
(Aplauso)
[276] 12:59and design species in the computer.
... mas nas nossas descobertas mundo fora,
[279] 13:09We're focusing on now fourth-generation fuels.
Vive no oceano profundo,
[280] 13:15You've seen recently, corn to ethanol
a cerca de 3 km de profundidade,
[281] 13:17is just a bad experiment.
a temperaturas perto da ebulição da água.
[282] 13:19We have second- and third-generation fuels
Transforma CO2 em metano
[283] 13:21that will be coming out relatively soon
usando hidrogénio molecular como fonte de energia.
[285] 13:27like octane or different types of butanol.
que pode ser facilmente canalizado a locais,
[286] 13:30But the only way we think that biology
converter esse CO2 de novo em combustível,
[287] 13:33can have a major impact without
para alimentar este processo.
[289] 13:39is if we start with CO2 as its feedstock,
pensamos que conseguiremos aumentar
[291] 13:47And we think we'll have the first fourth-generation fuels
Estamos, na verdade...
[292] 13:50in about 18 months.
temos objetivos modestos
[293] 13:52Sunlight and CO2 is one method ...
de substituir toda a indústria petroquímica.
[295] 13:59but in our discovery around the world,
(Aplausos)
[297] 14:03This is an organism we described in 1996.
(Risos)
[298] 14:07It lives in the deep ocean,
Tornar-nos uma fonte importante de energia.
[300] 14:11almost at boiling-water temperatures.
para produzir conjuntos instantâneos de vacinas.
[301] 14:13It takes CO2 to methane
Viram este ano, com a gripe,
[303] 14:19We're looking to see if we can take
quando se fala na vacina ideal.
[304] 14:21captured CO2,
Eu acho que isso pode ser alterado
[305] 14:23which can easily be piped to sites,
construindo, antecipadamente, vacinas combinadas.
[306] 14:25convert that CO2 back into fuel
Isto é o que o futuro começa a parecer
[307] 14:28to drive this process.
com a alteração, hoje em dia, da árvore evolutiva,
[308] 14:31So, in a short period of time,
acelerar a evolução
[310] 14:37what the basic question is of "What is life?"
Ainda estamos longe de melhorarmos pessoas.
[311] 14:40We truly, you know,
O nosso objetivo é apenas assegurarmos que teremos uma hipótese
[312] 14:42have modest goals
de sobreviver o suficiente para conseguir isso mesmo.
[313] 14:44of replacing the whole petrol-chemical industry --
Muito obrigado.
[314] 14:47(Laughter) (Applause)
(Aplausos)
[315] 14:50Yeah. If you can't do that at TED, where can you? --
--315--
[317] 14:55become a major source of energy ...
--317--
[318] 14:57But also, we're now working on using these same tools
--318--
[319] 15:00to come up with instant sets of vaccines.
--319--
[320] 15:03You've seen this year with flu;
--320--
[321] 15:05we're always a year behind and a dollar short
--321--
[322] 15:08when it comes to the right vaccine.
--322--
[323] 15:10I think that can be changed
--323--
[324] 15:12by building combinatorial vaccines in advance.
--324--
[325] 15:16Here's what the future may begin to look like
--325--
[326] 15:19with changing, now, the evolutionary tree,
--326--
[327] 15:23speeding up evolution
--327--
[328] 15:25with synthetic bacteria, Archaea
--328--
[329] 15:28and, eventually, eukaryotes.
--329--
[330] 15:32We're a ways away from improving people:
--330--
[331] 15:34our goal is just to make sure that we have a chance
--331--
[332] 15:37to survive long enough to maybe do that. Thank you very much.
--332--