00:21about the human genome and what that might mean,
sobre o genoma humano e a sua importância
00:25and discovering new sets of genes.
e a descoberta de novos conjuntos de genes.
00:28We're actually starting at a new point:
De fato estamos começando em um novo ponto:
00:31we've been digitizing biology,
nós temos digitalizado a biologia,
00:35and now we're trying to go from that digital code
e agora tentamos ir desse código digital
00:38into a new phase of biology
para uma nova fase na biologia,
00:40with designing and synthesizing life.
projetar e sintetizar vida.
00:43So, we've always been trying to ask big questions.
Então, sempre temos feito grandes perguntas.
00:50have been trying to understand
têm tentado compreender
00:52at various levels.
em vários níveis.
00:54We've tried various approaches,
Nós temos tentado várias abordagens,
00:57paring it down to minimal components.
reduzindo-a aos seus componentes mínimos.
01:03when we sequenced the human genome,
Quando nós sequenciamos o genoma humano,
01:05it was going from the analog world of biology
partiu-se do mundo análogo da biologia
01:08into the digital world of the computer.
para o mundo digital do computador.
01:16or can we create new life
ou podemos criar nova vida,
01:18out of this digital universe?"
a partir desse universo digital?
01:21This is the map of a small organism,
Esse é o mapa de um pequeno organismo,
01:24Mycoplasma genitalium,
Mycoplasma genitalium,
01:26that has the smallest genome for a species
que apresenta o menor genoma para uma espécie
01:29that can self-replicate in the laboratory,
que pode se auto-replicar em laboratório.
01:32and we've been trying to just see if
E nós estivemos tentando apenas ver se
01:34we can come up with an even smaller genome.
conseguimos chegar a um genoma ainda menor.
01:40out of the 500 or so that are here.
dos cerca de 500 que temos aqui.
01:43When we look at its metabolic map,
Mas quando olhamos para o seu mapa metabólico
01:45it's relatively simple
ele é relativamente simples
01:47compared to ours --
comparado ao nosso.
01:49trust me, this is simple --
Acreditem, isso é simples.
01:51but when we look at all the genes
Mas quando olhamos todos esses genes
01:53that we can knock out one at a time,
que podemos eliminar um por um,
01:56it's very unlikely that this would yield
é pouco provável que isso resultaria
01:58a living cell.
em uma célula viva.
02:01So we decided the only way forward
Então, decidimos que a única maneira de ir adiante
02:03was to actually synthesize this chromosome
era sintetizar esse cromossomo de fato
02:06so we could vary the components
podendo variar os componentes
02:13And so we started down the road of:
E então iniciamos o caminho rumo a,
02:15can we synthesize a chromosome?
"Podemos sintetizar um cromossomo?"
02:19Can chemistry permit making
A química nos permite construir
02:21these really large molecules
essas moléculas realmente grandes
02:23where we've never been before?
algo que nunca fizemos antes?
02:25And if we do, can we boot up a chromosome?
E, se nós fizermos, poderemos ligar um cromossomo?
02:35at an exponential pace.
em um ritmo exponencial.
02:38Our ability to write the genetic code
Nossa habilidade em escrever o código genético
02:41has been moving pretty slowly
tem se modificado bem lentamente,
02:43but has been increasing,
mas tem crescido.
02:51We started this over 15 years ago.
Começamos isso há 15 anos atrás.
02:53It took several stages, in fact,
Levou vários estágios, de fato,
03:00But it turns out synthesizing DNA
Mas descobriu-se que sintetizar DNA
03:02is very difficult.
é muito difícil.
03:07that make small pieces of DNA --
que fazem pequenos pedaços de DNA,
03:0930 to 50 letters in length --
segmentos de 30 a 50 letras,
03:15the more errors there are.
mais erros haverão.
03:17So we had to create a new method
Então tivemos que criar um novo método
03:26of the genome of phi X174.
do genoma do Phi X 174.
03:28It's a small virus that kills bacteria.
Esse é um pequeno vírus que ataca bactérias.
03:35and had a DNA molecule
e obtemos uma molécula de DNA
03:37of about 5,000 letters.
de cerca de 5.000 letras.
03:44and put it in the bacteria,
e inserimos em uma bacteria,
03:50made the viral particles.
fabricando as partículas virais.
03:54and came back and killed the E. coli.
voltaram e mataram as E. coli.
04:00and I said they clearly understood that model.
e disse que eles entendem este modelo claramente.
04:06They laughed more than you guys are. (Laughter)
Eles riram mais do que vocês.
04:10And so, we think this is a situation
Então pensamos que esta é uma situação
04:15in a biological system.
em um sistema biológico.
04:17But we wanted to go much larger:
Mas queríamos ir mais além.
04:22it's over 580,000 letters of genetic code --
São mais de 580.000 letras de código genético.
04:29so we could actually vary the cassettes
de forma a podermos variar as partes
04:31to understand
para entender
04:36Design is critical,
Projetar é crítico,
04:41that digital information has to be really accurate.
essa informação deve ser realmente precisa.
04:52We actually found, on resequencing it,
Nós descobrimos, re-sequenciando este genoma,
04:57it never would have been able to be booted up.
ela nunca teria sido capaz de funcionar.
05:00Part of the design is designing pieces
Parte de projetar é desenhar pedaços
05:02that are 50 letters long
de cerca de 50 letras
05:08to build smaller subunits
para construir subunidades menores
05:13We design unique elements into this.
Nós desenhamos elementos únicos nessas sequências.
05:18Think of this:
Pensem nisso:
05:23Triplets of those letters
Trincas dessas letras -- essas letras
05:26code for roughly 20 amino acids,
codificam apenas 20 aminoácidos --
05:28such that there's a single letter designation
assim há uma designação de uma única letra
05:31for each of the amino acids.
para cada aminoácido.
05:36sentences, thoughts.
frases, pensamentos.
05:44We designed these pieces so
Nós projetamos os pedaços de modo
05:46we can just chew back with enzymes;
que pudessemos digeri-los com enzimas.
05:53And we started making pieces,
E começamos fazendo os pedaços,
06:09so we could sequence them
de forma que pudéssemos sequenciá-los
06:14that you can see in a minute.
que vocês poderão ver em um minuto.
06:17We're trying to get to the point of automation.
Estamos tentando chegar ao ponto de automação.
06:20So, this looks like a basketball playoff.
Isso se assemelha às finais do basquete.
06:22When we get into these really large pieces
Quando chegamos nesses pedaços realmente grandes --
06:24over 100,000 base pairs,
com mais de 100.000 pares de bases --
06:28they won't any longer grow readily in E. coli --
eles não crescem de imediato em E. coli.
06:34and so we turned to other mechanisms.
E então nos voltamos para outros mecanismos.
06:41that biology uses to repair DNA
que a biologia utiliza para reparar DNA,
06:44that can put pieces together.
que pode unir esses pedaços.
06:47Here's an example of it:
Aqui está um exemplo disso.
06:48there's an organism called
Há um organismo chamado
06:49Deinococcus radiodurans
Deinococcus radiodurans
06:51that can take three millions rads of radiation.
que pode suportar três milhões rads de radiação.
06:58Twelve to 24 hours later, it put it
12 a 24 horas depois, ele se
07:01back together exactly as it was before.
reconstitui exatamente como era antes.
07:06These organisms can be totally desiccated;
Esses organismos podem ser totalmente dessecados.
07:08they can live in a vacuum.
Eles podem viver no vácuo.
07:14move around, find a new aqueous environment.
se mover, encontrar um novo ambiente aquoso.
07:32yeast puts them together automatically.
A levedura os une automaticamente.
07:35This is not an electron micrograph;
Esse não um micrográfico eletrônico;
07:37this is just a regular photomicrograph.
é apenas uma fotomicrografia normal.
07:39It's such a large molecule
Esta é uma molécula tão grande
07:41we can see it with a light microscope.
que podemos visualisá-la com microscópio óptico.
07:51This is over 580,000 letters of genetic code;
São mais de 580.000 letras de código genético.
07:59It's over 300 million molecular weight.
Ela pesa mais de 300 milhões de massa molecular.
08:02If we printed it out at a 10 font with no spacing,
Se imprimissemos em fonte 10, sem espaços,
08:05it takes 142 pages
seriam necessárias 142 páginas
08:07just to print this genetic code.
apenas para imprimir esse código genético.
08:14Obviously, with a virus it's pretty simple;
Obviamente, com vírus é muito simples.
08:17it's much more complicated dealing with bacteria.
É bem complicado lidar com bactérias.
08:20It's also simpler when you go
Também é mais simples quando você
08:22into eukaryotes like ourselves:
lida com eucariontes, como nós:
08:24you can just pop out the nucleus
você pode apenas retirar o núcleo
08:26and pop in another one,
e substituir por um outro,
08:39of a chromosome from one cell to another
de um cromossomo de uma célula para outra
08:41and activate it.
e ativá-lo.
08:51we added a few extra genes
Nós adicionamos alguns genes extras
08:53so we could select for this chromosome,
de modo que pudemos selecionar esse cromossomo.
08:55we digested it with enzymes
Nós o digerimos com enzimas
08:57to kill all the proteins,
para eliminar todas as proteínas.
09:02and you'll appreciate
e vocês irão apreciar
09:04our very sophisticated graphics here.
nossos gráficos bem sofisticados aqui --
09:07The new chromosome went into the cell.
o novo cromossomo entrou na célula.
09:18We find all kinds of species
Nós encontramos todos os tipos de espécies
09:20that have taken up a second chromosome
que adquiriram um segundo cromossomo
09:22or a third one from somewhere,
ou um terceiro de algum lugar,
09:24adding thousands of new traits
adicionando milhares de novas características
09:26in a second to that species.
em um segundo para aquela espécie.
09:28So, people who think of evolution
Então pessoas que pensam em evolução
09:30as just one gene changing at a time
como sendo uma mudança em um gene por vez
09:32have missed much of biology.
perderam muito de biologia.
09:35There are enzymes called restriction enzymes
Há enzimas denominadas enzimas de restrição
09:37that actually digest DNA.
que efetivamente digerem DNA.
09:39The chromosome that was in the cell
O cromossomo que estava na célula
09:41doesn't have one;
não tinha nenhuma.
09:43the chromosome we put in does.
A célula -- o cromossomo que inserimos -- tem.
09:45It got expressed and it recognized
Ele foi expressado, e reconheceu
09:47the other chromosome as foreign material,
o outro cromossomo como um corpo estranho,
09:50chewed it up, and so we ended up
digeriu-o, e então acabamos
09:52just with a cell with the new chromosome.
só com a célula com o novo cromossomo.
09:59And with a very short period of time,
E num curto intervalo de tempo,
10:04and it converted totally into the new species
e totalmente convertida em uma nova espécie,
10:10All the proteins changed,
Todas as proteínas mudaram,
10:12the membranes changed;
as membranas modificaram-se --
10:18So, this may sound like genomic alchemy,
Isto pode soar como alquimia genômica,
10:21but we can, by moving the software of DNA around,
mas nós podemos, modificando o software DNA,
10:25change things quite dramatically.
mudar as coisas de uma forma bastante intensa.
10:29Now I've argued, this is not genesis;
Agora, eu argumentei, isto não é criação -
10:36And I've argued that we're about to perhaps
e eu suporto a idéia de que estamos, talvez,
10:41where there's massive new speciation
em que haveverá uma nova e massiva especiação
10:45based on this digital design.
baseada nesse projeto digital.
10:47Why do this?
Por que fazer isto?
10:51We're about to go from six and a half
Estamos prestes a passar de seis e meio
10:56To put it in context for myself:
Contextualizando para mim mesmo:
10:58I was born in 1946.
Nasci em 1946.
11:00There are now three people on the planet
Existe hoje no planeta, três pessoas
11:02for every one of us that existed in 1946;
para cada um de nós que existíamos em 1946;
11:06within 40 years, there'll be four.
em 40 anos, serão quatro.
11:12medicines, fuel
remédios, combustível
11:14for the six and a half billion.
para seis e meio bilhões.
11:17It's going to be a stretch to do it for nine.
Será ainda pior para nove bilhões.
11:19We use over five billion tons of coal,
Nós usamos mais de 5 bilhões de toneladas de carvão,
11:2230 billion-plus barrels of oil --
mais 30 bilhões de barris de óleo.
11:25that's a hundred million barrels a day.
São centenas de milhões de barris por dia.
11:29When we try to think of biological processes
Quando tentamos pensar em processos biológicos
11:31or any process to replace that,
ou qualquer outro processo para substituir,
11:34it's going to be a huge challenge.
isto será um grande desafio.
11:36Then of course, there's all that
Além disso, claro, há todo o
11:38CO2 from this material
CO2 proveniente desse material
11:40that ends up in the atmosphere.
que acaba na atmosfera.
11:56and look at the diversity that came out of that.
e vejam a diversidade que há a partir deles.
12:00We're limited here primarily
Fundamentalmente estamos limitados
12:02by a biological reality
por uma realidade biológica
12:04and our imagination.
e nossa imaginação.
12:07We now have techniques,
Nós agora temos técnicas,
12:09because of these rapid methods of synthesis,
devido a esses rápidos métodos de síntese,
12:19that can make a million chromosomes a day.
capaz de fazer um milhão de cromossomos por dia.
12:26or trying to optimize processes
ou tentar otimizar processos
12:28to produce octane or to produce pharmaceuticals,
para produzir octano ou produzir fármacos,
12:31new vaccines,
novas vacinas,
12:34we can just with a small team,
podemos mudar, apenas com uma pequena equipe,
12:37do more molecular biology
fazer mais biologia molecular
12:39than the last 20 years of all science.
do que nos últimos 20 anos em toda a ciência.
12:42And it's just standard selection:
E isso é apenas seleção padrão.
12:44we can select for viability,
Nós podemos selecionar pela viabilidade,
12:46chemical or fuel production,
produção de combustível ou química,
12:48vaccine production, etc.
produção de vacinas, etc.
12:50This is a screen snapshot
Esta é visualização
12:53of some true design software
de alguns softwares de desenho reais,
12:59and design species in the computer.
e desenhar espécies no computador.
13:15You've seen recently, corn to ethanol
Recentemente vocês viram que etanol a partir de milho
13:17is just a bad experiment.
é uma péssima experiência.
13:19We have second- and third-generation fuels
Nós temos combustíveis de segunda e terceira geração
13:21that will be coming out relatively soon
que estarão disponíveis relativamente em breve
13:27like octane or different types of butanol.
como octano ou diferentes tipos de butanol.
13:30But the only way we think that biology
Mas a única forma que pensamos que a biologia
13:33can have a major impact without
possa ter um impacto maior sem
13:39is if we start with CO2 as its feedstock,
é se começarmos com o CO2 como reagente
13:50in about 18 months.
em aproximadamente 18 meses.
13:52Sunlight and CO2 is one method ...
Energia solar e CO2 são um método --
13:59but in our discovery around the world,
-- mas em nossas descobertas pelo mundo,
14:01we have all kinds of other methods.
nós temos vários outros tipos de métodos.
14:03This is an organism we described in 1996.
Esse é um organismo descrito em 1996.
14:07It lives in the deep ocean,
Ele vive em águas profundas,
14:09about a mile and a half deep,
cerca de uma milha e meia de profundidade,
14:11almost at boiling-water temperatures.
quase sob temperaturas de fervura da água.
14:13It takes CO2 to methane
Ele transforma CO2 em metano
14:16using molecular hydrogen as its energy source.
usando hidrogênio como fonte de energia.
14:19We're looking to see if we can take
Nós estamos tentando ver se podemos
14:21captured CO2,
coletar o CO2 capturado,
14:23which can easily be piped to sites,
que pode ser facilmente encanado para terrenos,
14:25convert that CO2 back into fuel
converter esse CO2 de volta em combustível
14:28to drive this process.
para dirigir esse processo.
14:31So, in a short period of time,
Então em um pequeno período de tempo,
14:33we think that we might be able to increase
achamos que poderemos ser capazes de aumentar
14:37what the basic question is of "What is life?"
o que é a básica questão de "O que é vida?"
14:40We truly, you know,
Nós sinceramente, vocês sabem --
14:42have modest goals
temos objetivos modestos
14:44of replacing the whole petrol-chemical industry --
de substituir toda a indústria petroquímica.
14:47(Laughter) (Applause)
(Risos) (Aplausos)
14:55become a major source of energy ...
Tornar uma principal fonte de energia.
15:00to come up with instant sets of vaccines.
para criar conjuntos urgentes de vacinas.
15:03You've seen this year with flu;
Vocês viram este ano com a gripe,
15:05we're always a year behind and a dollar short
estamos sempre um ano atrás e um dólar a menos
15:08when it comes to the right vaccine.
quando se trata de criar a vacina certa.
15:10I think that can be changed
Acho que isto pode ser mudado
15:12by building combinatorial vaccines in advance.
construindo vacinas combinadas antecipadamente.
15:16Here's what the future may begin to look like
Aqui está como o futuro pode começar a parecer
15:19with changing, now, the evolutionary tree,
pela mudança, agora, da árvore evolutiva,
15:23speeding up evolution
acelerando a evolução
15:25with synthetic bacteria, Archaea
com bactérias sintéticas, arqueobactérias,
15:28and, eventually, eukaryotes.
e eventualmente eucariontes.
15:32We're a ways away from improving people:
Estamos em vias distantes de melhoramento humano.