TEDSalon London Spring 2011
Martin Hanczyc: The line between life and not-life
مارتن هانزيك: الخط الفاصل بين الحياة وعدمها
Filmed:
Readability: 4.3
819,541 views
في مختبره، يصنع مارتن هانزيك "خلايا أولية"، قطرات من مواد كيميائية تتصرفُ كخلايا حية. إن عمله يوضح البداية المحتملة للحياة على وجه الأرض.. وفي أماكن أخرى ربما.
Martin Hanczyc - Chemist
Martin Hanczyc explores the path between living and nonliving systems, using chemical droplets to study behavior of the earliest cells. Full bio
Martin Hanczyc explores the path between living and nonliving systems, using chemical droplets to study behavior of the earliest cells. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:15
So historically there has
0
0
2000
من ناحيةٍ تاريخيةٍ إذن
00:17
been a huge divide between what people
1
2000
3000
كان هناك فصلٌ كبير بين ما يعتبره الناس
00:20
consider to be non-living systems on one
2
5000
3000
أنظمةً غير حيةٍ من جهةٍ
00:23
side, and living systems on the other side.
3
8000
2000
وأنظمةً حيةً من جهةٍ أخرى
00:25
So we go from, say, this beautiful and
4
10000
2000
وهكذا ننتقل، على سبيل المثال، من قطعة الكريستال
00:27
complex crystal as non-life, and this rather
5
12000
3000
الجميلة والمعقدة هذه كنموذج غير حي، وهذه
00:30
beautiful and complex cat on the other side.
6
15000
3000
القطة الجميلة المعقدة على الجانب الآخر.
00:33
Over the last hundred and fifty years or so,
7
18000
3000
خلال الأعوام المائة والخمسين الماضية تقريباً،
00:36
science has kind of blurred this distinction
8
21000
2000
قام العلم بتمييع هذا التمييز
00:38
between non-living and living systems, and
9
23000
2000
بين الأنظمة الحية وغير الحية،
00:40
now we consider that there may be a kind
10
25000
2000
والآن نعتبر أن هناك ربما نوعاً
00:42
of continuum that exists between the two.
11
27000
3000
من التواصلية بين الاثنين.
00:45
We'll just take one example here:
12
30000
2000
سنطرح مثالاً واحداً هنا فقط:
00:47
a virus is a natural system, right?
13
32000
2000
الجرثومة نظامٌ حي، أليس كذلك؟
00:49
But it's very simple. It's very simplistic.
14
34000
2000
لكنه بسيط جداً. إنه مبسط جداً.
00:51
It doesn't really satisfy all the requirements,
15
36000
2000
إنه لا يفي تماماً بجميع الشروط،
00:53
it doesn't have all the characteristics
16
38000
2000
ولا يملك كل خصائص
00:55
of living systems and is in fact a parasite
17
40000
2000
الأنظمة الحية، وهو في الواقع متطفلٌ
00:57
on other living systems in order to, say,
18
42000
3000
على الأنظمة الحية الأخرى
01:00
reproduce and evolve.
19
45000
2000
من أجل أن يتناسل ويتطور.
01:02
But what we're going to be talking about here
20
47000
2000
لكن ما سنتحدث عنه هنا الليلة
01:04
tonight are experiments done on this sort of
21
49000
2000
هي تجارب أجريت على مثل هذا
01:06
non-living end of this spectrum -- so actually
22
51000
2000
النظام غير الحي القائم في طرف السلسلة - لذا واقعاً
01:08
doing chemical experiments in the laboratory,
23
53000
3000
نجري تجارب كيميائية في المختبر،
01:11
mixing together nonliving ingredients
24
56000
2000
نمزج مكوناتٍ غيرَ حيةٍ معاً
01:13
to make new structures, and that these
25
58000
2000
لنصنعَ بُنـىً جديدة، ولعل
01:15
new structures might have some of the
26
60000
2000
هذه البُنى تملك بعضَ
01:17
characteristics of living systems.
27
62000
2000
خصائص الأنظمة الحية.
01:19
Really what I'm talking about here is
28
64000
2000
ما أتحدث عنه حقاً
01:21
trying to create a kind of artificial life.
29
66000
2000
هو محاولة خلق نوعٍ من الحياة المصطنعة.
01:23
So what are these characteristics that I'm
30
68000
2000
إذن ما هي الخصائص التي
01:25
talking about? These are them.
31
70000
2000
أتحدث عنها؟ ها هي.
01:27
We consider first that life has a body.
32
72000
2000
ننظر أولاً إلى أن للكائن الحي كتلة.
01:29
Now this is necessary to distinguish the self
33
74000
2000
هذا مهمٌ لتمييز الذات
01:31
from the environment.
34
76000
2000
عن البيئة المحيطة.
01:33
Life also has a metabolism. Now this is a
35
78000
2000
للكائن الحي أيض (تمثيل غذائي) كذلك.
01:35
process by which life can convert resources
36
80000
3000
هذه عملية يقوم فيها الكائن الحي بتحول المواد
01:38
from the environment into building blocks
37
83000
2000
من البيئة إلى وحداتٍ بنائية
01:40
so it can maintain and build itself.
38
85000
3000
ليتمكن من المحافظة على نفسه وبنائها.
01:43
Life also has a kind of inheritable information.
39
88000
2000
يملك الكائن الحي أيضاً نوعاً من المعلومات المتوارثة.
01:45
Now we, as humans, we store our information
40
90000
2000
نحنُ، كبشرٍ، نقوم بحفظ المعلومات
01:47
as DNA in our genomes and we pass this
41
92000
3000
على هيئة DNA في جينوماتنا ثم ننقل
01:50
information on to our offspring.
42
95000
2000
هذه المعلومات إلى ذريتنا.
01:52
If we couple the first two -- the body and the metabolism --
43
97000
2000
إذا ما جمعنا أول خاصيتين - الجسم والأيض -
01:54
we can come up with a system that could
44
99000
2000
ينتج لدينا نظام لديه القدرة ربما
01:56
perhaps move and replicate, and if we
45
101000
2000
على الحركة والتكاثر، وإذا قمنا
01:58
coupled these now to inheritable information,
46
103000
3000
جمع هاتين مع خاصية المعلومات المتوارثة،
02:01
we can come up with a system that would be
47
106000
2000
قد ينتج لدينا نظامٌ لعله
02:03
more lifelike, and would perhaps evolve.
48
108000
2000
أقرب إلى شكل الحياة، ثم يتطور ربما.
02:05
And so these are the things we will try to do
49
110000
2000
إذن هذه هي الأمور التي سنقوم بتجربتها
02:07
in the lab, make some experiments that have
50
112000
2000
في المختبر، سنجري بعض التجارب التي
02:09
one or more of these characteristics of life.
51
114000
3000
تحمل خاصية أو أكثر من خصائص الحياة هذه.
02:12
So how do we do this? Well, we use
52
117000
2000
إذن كيف نقوم بذلك ؟ حسناً، نستخدمُ
02:14
a model system that we term a protocell.
53
119000
2000
نظاماً نموذجياُ نطلق عليه اسم "خليةٍ أولية".
02:16
You might think of this as kind of like a
54
121000
2000
يمكنكم تصور الأمر كشئ أشبه
02:18
primitive cell. It is a simple chemical
55
123000
2000
بخلية بدائية. نموذج كيميائي بسيط
02:20
model of a living cell, and if you consider
56
125000
3000
للخلية الحية، ولو نظرتم إلى
02:23
for example a cell in your body may have
57
128000
2000
خليةٍ من أجسامكم على سبيل المثال فإنها
02:25
on the order of millions of different types
58
130000
2000
تنبني على تنظيم من الملايين من الجزيئات
02:27
of molecules that need to come together,
59
132000
2000
المختلفة التي عليها أن تجتمع سويةً،
02:29
play together in a complex network
60
134000
2000
وتلعبَ معاُ في شبكةٍ معقدة
02:31
to produce something that we call alive.
61
136000
3000
لتنتج شيئاً نسميه حياً.
02:34
In the laboratory what we want to do
62
139000
2000
ما نريد القيام به في المختبر
02:36
is much the same, but with on the order of
63
141000
2000
هو الشئ نفسه تقريباً، لكن عبر تنظيم
02:38
tens of different types of molecules --
64
143000
2000
عشرات من الجزيئات المختلفة -
02:40
so a drastic reduction in complexity, but still
65
145000
2000
مما يؤدي إلى تقليص كبير في درجة التعقيد،
02:42
trying to produce something that looks lifelike.
66
147000
3000
لكن ما زلنا نحاول إنتاج شئ شبيهٍ بالكائن الحي.
02:45
And so what we do is, we start simple
67
150000
2000
إذن ما نقوم بعمله هو البدء بنموذج بسيط
02:47
and we work our way up to living systems.
68
152000
3000
ثم نطور عملنا ليبلغ نموذج الأنظمة الحية.
02:50
Consider for a moment this quote by
69
155000
2000
لنتفكر لبرهةٍ في هذا الاقتباس الذي
02:52
Leduc, a hundred years ago, considering a
70
157000
2000
قاله لودَك ، قبل مائة عام،
02:54
kind of synthetic biology:
71
159000
2000
حول نوعٍ من البيولجيا الاصطناعية:
02:56
"The synthesis of life, should it ever occur,
72
161000
2000
" إن اصطناع الحياة، لو تحقق يوماً،
02:58
will not be the sensational discovery which we
73
163000
2000
لن يأخذ شكل الاكتشاف المحسوس الذي
03:00
usually associate with the idea."
74
165000
2000
نربطه بالفكرة عادةً".
03:02
That's his first statement. So if we actually
75
167000
2000
هذه عبارته الأولى. لذا إن قمنا واقعاً
03:04
create life in the laboratories, it's
76
169000
2000
باختلاق حياةٍ في المختبر،
03:06
probably not going to impact our lives at all.
77
171000
2000
فقد لا تؤثر في حياتنا على الأرجح.
03:08
"If we accept the theory of evolution, then
78
173000
2000
"إذا تقبلنا فكرة التطور،
03:10
the first dawn of synthesis of life must consist
79
175000
2000
فإن بداية اصطناع الحياة يجب أن يتضمن
03:12
in the production of forms intermediate
80
177000
2000
إنتاج أشكالٍ وسطٍ
03:14
between the inorganic and the organic
81
179000
2000
بين العالم اللا عضوي والعضوي،
03:16
world, or between the non-living
82
181000
2000
أو بين العالم اللا-حي
03:18
and living world, forms which possess
83
183000
2000
والعالم الحي، أشكالاً لا تملك سوى
03:20
only some of the rudimentary attributes of life"
84
185000
2000
بعض خصائص الحياة البدائية"
03:22
-- so, the ones I just discussed --
85
187000
2000
- إذن، الخصائص التي ناقشتها للتو -
03:24
"to which other attributes will be slowly added
86
189000
2000
"التي ستضاف لها خصائص أخرى تدريجياً
03:26
in the course of development by the
87
191000
2000
خلال عملية الارتقاء التي تسببها
03:28
evolutionary actions of the environment."
88
193000
2000
عمليات البيئة التطويرية."
03:30
So we start simple, we make some structures
89
195000
2000
إذن نبدأ بنموذج بسيط، نصنع بعض البُنى
03:32
that may have some of these characteristics
90
197000
2000
التي قد تملك بعض خصائص الحياة هذه
03:34
of life, and then we try to develop that
91
199000
2000
ثم نحاول تطويرها
03:36
to become more lifelike.
92
201000
2000
لتصبح أشبه بالكائن الحي.
03:38
This is how we can start to make a protocell.
93
203000
2000
هكذا يمكننا البدء بصنع خلية أولية.
03:40
We use this idea called self-assembly.
94
205000
2000
نستخدمُ فكرةً نطلق عليها اسم التركيب الذاتي.
03:42
What that means is, I can mix some
95
207000
2000
ما يعنيه ذلك هو أن باستطاعتي مزج
03:44
chemicals together in a test tube in my lab,
96
209000
2000
بعض المواد الكيميائية معاً في أنبوب اختبار في معملي،
03:46
and these chemicals will start to self-associate
97
211000
2000
وستبدأ هذه المواد الكيميائية بالاتحاد بنفسها
03:48
to form larger and larger structures.
98
213000
2000
لتكوين بُنىً أكبر وأكبر.
03:50
So say on the order of tens of thousands,
99
215000
2000
إذن ففي تنظيمٍ من عشرات الآلاف،
03:52
hundreds of thousands of molecules will
100
217000
2000
ستقوم مئات الآلاف من الجزيئات
03:54
come together to form a large structure
101
219000
2000
بالتجمع لتكوين بنية أكبر
03:56
that didn't exist before.
102
221000
2000
لم تكن توجد سابقاً.
03:58
And in this particular example,
103
223000
2000
وفي هذا المثال بالذات،
04:00
what I took is some membrane molecules,
104
225000
2000
فإني استخدمت بعض الجزيئات الغشائية،
04:02
mixed those together in the right environment,
105
227000
2000
ومزجتها معاً في بيئة مناسبة،
04:04
and within seconds it forms these rather
106
229000
2000
وفي بضع ثوانٍ قامت بتشكيل
04:06
complex and beautiful structures here.
107
231000
2000
هذه البنى الجميلة المعقدة هنا.
04:08
These membranes are also quite similar,
108
233000
2000
هذه الجزيئات الغشائية شبيهة جداً،
04:10
morphologically and functionally,
109
235000
2000
تكوينياً ووظيفياً،
04:12
to the membranes in your body,
110
237000
2000
بالأغشية في أجسامنا،
04:14
and we can use these, as they say,
111
239000
2000
ويمكننا استخدامها، كما يقولون،
04:16
to form the body of our protocell.
112
241000
2000
لتشكيل كتلة خليتنا الأولية.
04:18
Likewise,
113
243000
1000
كذلك
04:19
we can work with oil and water systems.
114
244000
2000
يمكننا العمل على نظام الزيت والماء.
04:21
As you know, when you put oil and water together,
115
246000
2000
كما تعلمون، حين نضع الزيت والماء معاً،
04:23
they don't mix, but through self-assembly
116
248000
2000
فإنهما لا يمتزجان، لكن من خلال التركيب الذاتي
04:25
we can get a nice oil droplet to form,
117
250000
2000
يمكن أن تتشكل لدينا قطيرات زيت لطيفة،
04:27
and we can actually use this as a body for
118
252000
2000
ويمكننا واقعاً استخدامها لتكون كتلةً
04:29
our artificial organism or for our protocell,
119
254000
2000
لكائننا الحي الاصطناعي أو لخليتنا الأولية
04:31
as you will see later.
120
256000
2000
كما سترون لاحقاً.
04:33
So that's just forming some body stuff, right?
121
258000
2000
إذن فالأمر متعلق بتشكيل كتلة فقط، صحيح ؟
04:35
Some architectures.
122
260000
2000
من قبيل البنيات .
04:37
What about the other aspects of living systems?
123
262000
2000
ماذا عن الجوانب الأخرى للأنظمة الحية ؟
04:39
So we came up with this protocell model here
124
264000
2000
لذا أتينا بنموذج الخلية الأولية
04:41
that I'm showing.
125
266000
2000
الذي أعرضه الآن.
04:43
We started with a natural occurring clay
126
268000
2000
بدأنا بصلصالٍ طبيعي
04:45
called montmorillonite.
127
270000
2000
اسمه مونتموريونيت.
04:47
This is natural from the environment, this clay.
128
272000
2000
هذا الصلصال طبيعيٌ مستخرج من البيئة.
04:49
It forms a surface that is, say, chemically active.
129
274000
2000
ويكون سطحاً فاعلاً كيميائياً.
04:51
It could run a metabolism on it.
130
276000
2000
ويمكن لعملية الأيض أن تتم عليه.
04:53
Certain kind of molecules like to associate
131
278000
2000
تفضل أنواع معينة من الجزيئات أن تتحد
04:55
with the clay. For example, in this case, RNA, shown in red
132
280000
2000
بهذا الصلصال. على سبيل المثال، في هذه الحال، RNA٫ المعروض بالأحمر
04:57
-- this is a relative of DNA,
133
282000
2000
- إنه قريبٌ من الـ DNA-
04:59
it's an informational molecule --
134
284000
2000
إنه جزئ معلوماتي -
05:01
it can come along and it starts to associate
135
286000
2000
يمكنه أن يتقدم ويبدأ بالاتحاد
05:03
with the surface of this clay.
136
288000
2000
بسطح هذا الصلصال.
05:05
This structure, then, can organize the
137
290000
2000
يمكن لهذه البنية إذن أن تنظّم
05:07
formation of a membrane boundary around
138
292000
2000
تَكوّنَ حدودٍ غشائية حول نفسها.
05:09
itself, so it can make a body of
139
294000
2000
ٌإذن يمكنها تكوين كتلة
05:11
liquid molecules around itself, and that's
140
296000
2000
من الجزيئات السائلة حول نفسها،
05:13
shown in green here on this micrograph.
141
298000
2000
كما هو معروضٌ بالأخضر في هذه الصورة المجهرية.
05:15
So just through self-assembly, mixing things
142
300000
2000
ٌٌٌإذن، فعن طريق التركيب الذاتي فقط، ومزج أشياءٍ مع بعضها
05:17
together in the lab, we can come up with, say,
143
302000
3000
في المختبر، يمكننا أن ننتج
05:20
a metabolic surface with some
144
305000
2000
سطحاً أيضياً مع بعض
05:22
informational molecules attached
145
307000
2000
الجزيئات المعلوماتية المتصلة
05:24
inside of this membrane body, right?
146
309000
2000
داخلَ هذه الكتالة الغشائية، صحيح ؟
05:26
So we're on a road towards living systems.
147
311000
4000
إذن فنحن في طريقنا إلى إنشاء أنظمةٍ حية.
05:30
But if you saw this protocell, you would not
148
315000
2000
لكنكم حين ترون هذه الخلية الأولية، فلن تخطئوا
05:32
confuse this with something that was actually alive.
149
317000
2000
بينها وبين شئٍ حي بالفعل.
05:34
It's actually quite lifeless. Once it forms,
150
319000
2000
إنها خالية من الحياة في واقع الأمر. فما إن تتكون
05:36
it doesn't really do anything.
151
321000
2000
لا تقوم بعمل أي شئ فعلاً.
05:38
So, something is missing.
152
323000
2000
إذن هناك شئ ينقصها.
05:40
Some things are missing.
153
325000
2000
هناك أشياء تنقصها.
05:42
So some things that are missing is,
154
327000
2000
ٌإذن، فضمن الأشياء الناقصة
05:44
for example, if you had a flow of energy
155
329000
2000
على سبيل المثال، لو أن لدينا تدفقاً من الطاقة
05:46
through a system, what we'd want
156
331000
2000
عبر نظامٍ ما، فما نريده هو
05:48
is a protocell that can harvest
157
333000
2000
خلية أولية يمكنها جمع
05:50
some of that energy in order to maintain itself,
158
335000
2000
بعض هذه الطاقة للحفاظ على نفسها،
05:52
much like living systems do.
159
337000
2000
كما تقوم بذلك الأنظمة الحية.
05:54
So we came up with a different protocell
160
339000
2000
لذا أنتجنا نموذج خلية أولية مختلف،
05:56
model, and this is actually simpler than the previous one.
161
341000
2000
وهو واقعاً أبسط من النموذج السابق.
05:58
In this protocell model, it's just an oil droplet,
162
343000
2000
نموذج الخلية الأولية هذا مجرد قطرة زيت
06:00
but a chemical metabolism inside
163
345000
2000
لكن في داخله تتم عملية أيض كيميائي
06:02
that allows this protocell to use energy
164
347000
2000
تسمح للخلية الأولية باستخدام الطاقة
06:04
to do something, to actually become dynamic,
165
349000
3000
لإنجاز شئ، لتصبح حيوية،
06:07
as we'll see here.
166
352000
2000
كما سنرى هنا.
06:09
You add the droplet to the system.
167
354000
2000
نقوم بإضافة القطرة إلى النظام.
06:11
It's a pool of water, and the protocell
168
356000
2000
إنه حوض ماء. ثم تبدأ الخلية الأولية
06:13
starts moving itself around in the system.
169
358000
2000
بتحريك نفسها حول النظام.
06:15
Okay? Oil droplet forms
170
360000
2000
حسناً؟ تتكون قطرة الزيت
06:17
through self-assembly, has a chemical
171
362000
2000
عن طريق التركيب الذاتي، ولديها
06:19
metabolism inside so it can use energy,
172
364000
2000
أيضٌ كيميائي بالداخل لتتمكن من استخدام الطاقة،
06:21
and it uses that energy to move itself
173
366000
2000
وتستخدم هذه الطاقة لتحريك نفسها
06:23
around in its environment.
174
368000
2000
حول بيئتها المحيطة.
06:25
As we heard earlier, movement is very
175
370000
2000
كما سمعتم في البداية، فإن الحركة
06:27
important in these kinds of living systems.
176
372000
2000
مهمة جداً لهذه الأنواع من الأنظمة الحية.
06:29
It is moving around, exploring its environment,
177
374000
2000
إنها تتجول، لتكتشف بيئتها،
06:31
and remodeling its environment, as you see,
178
376000
2000
ولتغير بيئتها، كما ترون،
06:33
by these chemical waves that are forming by the protocell.
179
378000
2000
من خلال هذه الموجات الكيميائية التي تكونها الخلية الأولية.
06:35
So it's acting, in a sense, like a living system
180
380000
2000
إنها تتصرف إذن كخلية حية، نوعاً ما،
06:37
trying to preserve itself.
181
382000
3000
محاولة الحفاظ على نفسها.
06:40
We take this same moving protocell here,
182
385000
3000
نأخذ هذه الخلية المتحركة نفسها هنا،
06:43
and we put it in another experiment,
183
388000
2000
ونضعها في تجربة أخرى،
06:45
get it moving. Then I'm going
184
390000
2000
ندفعها للحركة. ثم سأقوم
06:47
to add some food to the system,
185
392000
2000
بإضافة بعض الغذاء إلى النظام
06:49
and you'll see that in blue here, right?
186
394000
3000
وسترون ذلك باللون الأزرق هنا، صحيح ؟
06:52
So I add some food source to the system.
187
397000
2000
إذن أضيف مصدراً غذائياً إلى النظام.
06:54
The protocell moves. It encounters the food.
188
399000
2000
تتحرك الخلية الأولية. تصادف الغذاء.
06:56
It reconfigures itself and actually then
189
401000
2000
تقوم بإعادة تشكيل نفسها، ثم واقعاً
06:58
is able to climb to the highest concentration
190
403000
2000
تتمكن من بلوغ التركيز الأعلى
07:00
of food in that system and stop there.
191
405000
2000
للغذاء داخل النظام وتتوقف هناك.
07:02
Alright? So not only do we have this system
192
407000
2000
حسناً ؟ إذن ما لدينا ليس مجرد نظامٍ
07:04
that has a body, it has a metabolism,
193
409000
2000
له كتلة و يقوم بالأيض،
07:06
it can use energy, it moves around.
194
411000
3000
ويستخدم الطاقة، ويتحرك.
07:09
It can sense its local environment
195
414000
2000
بل يمكنه الشعور ببيئته المحلية
07:11
and actually find resources
196
416000
2000
والعثور فعلاً على موارد
07:13
in the environment to sustain itself.
197
418000
2000
داخل البيئة للحفاظ على نفسه.
07:15
Now, this doesn't have a brain, it doesn't have
198
420000
2000
هذا النظام ليس لديه عقل،
07:17
a neural system. This is just a sack of
199
422000
2000
ولا جهاز عصبي. إنه مجرد كيسٍ
07:19
chemicals that is able to have this interesting
200
424000
2000
من المواد الكيميائية الذي يتمتع بهذا السلوك
07:21
and complex lifelike behavior.
201
426000
2000
الشبيه بالحياة، المعقد، والمثير للاهتمام.
07:23
If we count the number of chemicals
202
428000
2000
لو أحصينا عدد المواد الكيمائية
07:25
in that system, actually, including the water
203
430000
2000
في هذا النظام، ومن ضمنها الماء
07:27
that's in the dish, we have five chemicals
204
432000
2000
الذي في الطبق، يصبح لدينا خمس مواد كيميائية
07:29
that can do this.
205
434000
2000
يمكنها القيام بذلك.
07:31
So then we put these protocells together in a
206
436000
2000
إذن نقوم بوضع هذه الخلايا الأولية معاً
07:33
single experiment to see what they would do,
207
438000
2000
في تجربةٍ واحدة لنرى كيف تتصرف،
07:35
and depending on the conditions, we have
208
440000
2000
وبناء على الظروف المحيطة، لدينا
07:37
some protocells on the left that are
209
442000
2000
يساراًُ بعض الخلايا الأولية التي
07:39
moving around and it likes to touch the other
210
444000
2000
تتجول وتحب أن تلامس
07:41
structures in its environment.
211
446000
2000
البُنى الأخرى في بيئتها.
07:43
On the other hand we have two moving
212
448000
2000
على الجانب الآخر لدينا خليتين أوليتين متحركتين
07:45
protocells that like to circle each other,
213
450000
2000
وتحبان الدوران حول بعضهما،
07:47
and they form a kind of a dance, a complex dance with each other.
214
452000
2000
وتشكلان شيئاً يشبه رقصة، رقصةً معقدة مع بعضهما البعض.
07:49
Right? So not only do individual protocells
215
454000
2000
صحيح؟ إذن لا تتمتع هذه الخلايا الأولية المفردة
07:51
have behavior, what we've interpreted as
216
456000
2000
بسلوكٍ فقط، أو ما فسرناه
07:53
behavior in this system, but we also have
217
458000
2000
بسلوك داخل هذا النظام، بل إن لديها
07:55
basically population-level behavior
218
460000
3000
أيضاً سلوكاً بدائياً على المستوى الجمعي
07:58
similar to what organisms have.
219
463000
3000
شبيهاً بسلوك الكائنات الحية.
08:01
So now that you're all experts on protocells,
220
466000
3000
فبما أنكم أصبحتم الآن خبراء بالخلايا الأولية،
08:04
we're going to play a game with these protocells.
221
469000
2000
سنلعب لعبةً مع هذه الخلايا الأولية.
08:06
We're going to make two different kinds.
222
471000
2000
سنقوم بصنع نوعين مختلفين.
08:08
Protocell A has a certain kind of chemistry
223
473000
3000
الخلية الأولية (أ) لديها نوعٌ كيميائي معين بداخلها
08:11
inside that, when activated, the protocell
224
476000
2000
وحين يتم تفعيله، تبدأ الخلية
08:13
starts to vibrate around, just dancing.
225
478000
2000
بالاهتزاز حول المكان، بالرقص فقط.
08:15
So remember, these are primitive things,
226
480000
2000
تذكروا أن هذه أشياء بدائية
08:17
so dancing protocells, that's very
227
482000
2000
لذا فإن وجود خلية أولية راقصة
08:19
interesting to us. (Laughter)
228
484000
2000
بعد مثيراً بالاهتمام بالنسبة لنا. (ضحك)
08:21
The second protocell has a different
229
486000
2000
الخلية الأولية الأخرى لديها
08:23
chemistry inside, and when activated,
230
488000
2000
كيمياء مختلفة بداخلها، حين يتم تفعيلها،
08:25
the protocells all come together and they fuse
231
490000
2000
فإن الخلايا تجتمع معاً وتتحد
08:27
into one big one. Right?
232
492000
2000
مشكلةً خلية واحدة كبيرة. حسناً ؟
08:29
And we just put these two together
233
494000
2000
ونقوم بوضع هذين النوعين معاً
08:31
in the same system.
234
496000
2000
في النظام ذاته.
08:33
So there's population A,
235
498000
2000
إذن هناك المجموعة (أ)،
08:35
there's population B, and then
236
500000
2000
والمجموعة (ب)،
08:37
we activate the system,
237
502000
2000
ثم نقوم بتفعيل النظام،
08:39
and protocell Bs, they're the blue ones,
238
504000
2000
الخلايا الأولية (ب)، باللون الأزرق،
08:41
they all come together. They fuse together
239
506000
2000
تجتمع معاً، تتحد معاً
08:43
to form one big blob, and the other protocell
240
508000
2000
لتكون قطرة واحدة كبيرة، أما الخلايا الأخرى
08:45
just dances around. And this just happens
241
510000
2000
فتتراقص حول المكان. ويتم الأمر
08:47
until all of the energy in the system is
242
512000
2000
حتى تنفد الطاقة بأكملها في النظام
08:49
basically used up, and then, game over.
243
514000
3000
وتنتهي اللعبة.
08:52
So then I repeated this experiment
244
517000
2000
بعد ذلك قمت بتكرار هذه التجربة
08:54
a bunch of times, and one time
245
519000
2000
لعدة مرات، وفي إحدى المرات
08:56
something very interesting happened.
246
521000
2000
حدث أمر مثير للاهتمام.
08:58
So, I added these protocells together
247
523000
2000
أضفت هذه الخلايا الأولية معاً
09:00
to the system, and protocell A and protocell B
248
525000
2000
إلى النظام، فاتحدت الخلايا (أ) و(ب)
09:02
fused together to form a hybrid protocell AB.
249
527000
2000
مكونة خلية أولية هجينة (أ ب)
09:04
That didn't happen before. There it goes.
250
529000
2000
هذا الأمر لم يحدث سابقاً. ها هو الآن.
09:06
There's a protocell AB now in this system.
251
531000
3000
ثمة خلية (أ ب) داخل هذا النظام.
09:09
Protocell AB likes to dance around for a bit,
252
534000
3000
تحب الخلية (أ ب) أن ترقص في المكان قليلاً،
09:12
while protocell B does the fusing, okay?
253
537000
3000
في حين تقوم الخلية (ب) بالاتحاد. حسناً ؟
09:15
But then something even more interesting happens.
254
540000
3000
ثم يحدث أمر آخر مثير للاهتمام أكثر.
09:18
Watch when these two large protocells,
255
543000
2000
راقبوا حين تقوم هاتين الخليتين الكبيرتين،
09:20
the hybrid ones, fuse together.
256
545000
2000
الهجينتين، بالاتحاد معاً.
09:22
Now we have a dancing protocell
257
547000
3000
الآن لدينا خلية راقصة
09:25
and a self-replication event. Right. (Laughter)
258
550000
4000
وحدث تناسخٍ ذاتي. صحيح. (ضحك)
09:29
Just with blobs of chemicals, again.
259
554000
2000
باستخدام قطراتٍ كيميائية فقط، مرة أخرى.
09:31
So the way this works is, you have
260
556000
2000
طريقة عمل الأمر إذن هي أن يكون لديك
09:33
a simple system of five chemicals here,
261
558000
2000
نظام بسيط مكون من خمس مواد كيميائية من جهة،
09:35
a simple system here. When they hybridize,
262
560000
2000
ونظام بسيط من جهة. وحين يتم خلطها،
09:37
you then form something that's different than
263
562000
2000
يتشكل لديك شئ مختلف عن السابق
09:39
before, it's more complex than before,
264
564000
2000
وأكثر تعقيداً من النظام السابق،
09:41
and you get the emergence of another kind of
265
566000
2000
وينشأ لديك نوع آخر
09:43
lifelike behavior which
266
568000
2000
من السلوك المشابه للحياة
09:45
in this case is replication.
267
570000
2000
ألا وهو التكاثر في هذه الحالة.
09:47
So since we can make some interesting
268
572000
2000
إذن فإذا كان بوسعنا إنتاج خلايا أولية
09:49
protocells that we like, interesting colors and
269
574000
2000
مثيرة للاهتمام كما نريدها، بألوان مثيرة
09:51
interesting behaviors, and they're very easy
270
576000
2000
وسلوك مثير، ومن السهل إنتاجها،
09:53
to make, and they have interesting lifelike
271
578000
2000
وتتمتع بخصائص مثيرة قريبة من الكائنات الحية،
09:55
properties, perhaps these protocells have
272
580000
3000
فلعل هذه الخلايا الأولية يمكنها
09:58
something to tell us about the origin of life
273
583000
2000
أن تطلعنا على شئ حول أصل الحياة
10:00
on the Earth. Perhaps these represent an
274
585000
2000
على الأرض. لعلها تمثل
10:02
easily accessible step, one of the first steps
275
587000
2000
خطوة سهلة العبور، واحدةً من أوائل الخطى
10:04
by which life got started on the early Earth.
276
589000
3000
التي بدأتها الحياة في بداية الأرض.
10:07
Certainly, there were molecules present on
277
592000
2000
بالتأكيد وُجِدت جزيئات
10:09
the early Earth, but they wouldn't have been
278
594000
2000
على الأرض في البداية، لكنها لم تكن
10:11
these pure compounds that we worked with
279
596000
2000
تركيبات نقية كهذه التي اشتغلنا عليها
10:13
in the lab and I showed in these experiments.
280
598000
2000
في المعمل والتي عرضتها في التجربة.
10:15
Rather, they'd be a real complex mixture of
281
600000
2000
بل كانت خليطاً معقداً فعلاً
10:17
all kinds of stuff, because
282
602000
2000
من جميع الأنواع،
10:19
uncontrolled chemical reactions produce
283
604000
2000
لأن التفاعلات الكيميائية غير المقيدة تنتج
10:21
a diverse mixture of organic compounds.
284
606000
2000
خليطاً متنوعاً من المركبات العضوية.
10:23
Think of it like a primordial ooze, okay?
285
608000
3000
اعتبروه حساءاً بدائياً، حسناً ؟
10:26
And it's a pool that's too difficult to fully
286
611000
2000
وهو حوضٌ يصعب توصيفه تماماً
10:28
characterize, even by modern methods, and
287
613000
2000
حتى بالطرق الحديثة،
10:30
the product looks brown, like this tar here
288
615000
2000
ومنتجاته تبدو بنية اللون، مثل هذا القطران
10:32
on the left. A pure compound
289
617000
2000
يساراً. هذا مركب نقي
10:34
is shown on the right, for contrast.
290
619000
2000
معروض إلى اليمين، لتوضيح الفرق.
10:36
So this is similar to what happens when you
291
621000
2000
الأمر شبيه إذن بما يحدث عندما
10:38
take pure sugar crystals in your kitchen,
292
623000
2000
تأخذ بلورات سكر نقية في مطبخك،
10:40
you put them in a pan, and you apply energy.
293
625000
2000
تضعها في المقلاة، وتعرضها للطاقة.
10:42
You turn up the heat, you start making
294
627000
2000
تشعل الحرارة، وتبدأ بإنتاج
10:44
or breaking chemical bonds in the sugar,
295
629000
2000
أو تحطيم الروابط الكيميائية في السكر،
10:46
forming a brownish caramel, right?
296
631000
2000
مشكلاً سائل كراميل يميل للبُني، صحيح ؟
10:48
If you let that go unregulated, you'll
297
633000
2000
ولو تركت الأمر يستمر دون تحكم،
10:50
continue to make and break chemical bonds,
298
635000
2000
فستستمر في صنع وتحطيم الروابط الكيميائية،
10:52
forming an even more diverse mixture of
299
637000
2000
مشكّلاً خليطاً أكثر تنوعاً
10:54
molecules that then forms this kind of black
300
639000
2000
من الجزيئات التي تنتج هذا النوع
10:56
tarry stuff in your pan, right, that's
301
641000
2000
من القطران في مقلاتك، صحيح،
10:58
difficult to wash out. So that's what
302
643000
2000
والذي يصعب غسله.
11:00
the origin of life would have looked like.
303
645000
2000
إذن هكذا كان سيبدو أصل الحياة.
11:02
You needed to get life out of this junk that
304
647000
2000
أنت بحاجة لاستخلاص الحياة من هذه النفاية
11:04
is present on the early Earth,
305
649000
2000
الموجودة في بداية الأرض،
11:06
four, 4.5 billion years ago.
306
651000
2000
منذ أربعةـ أو أربعة بلايين سنة ونصف.
11:08
So the challenge then is,
307
653000
2000
إذن التحدي يتمثل في
11:10
throw away all your pure chemicals in the lab,
308
655000
2000
التخلص من كل مركباتك الكيميائية النقية في المختبر،
11:12
and try to make some protocells with lifelike
309
657000
2000
ومحاولة صنع خلايا أولية بخصائص
11:14
properties from this kind of primordial ooze.
310
659000
3000
شبيهة بالكائن الحي، من هذا الحساء البدائي.
11:17
So we're able to then see the self-assembly
311
662000
2000
إذن يوسعنا أن نرى التركيب الذاتي
11:19
of these oil droplet bodies again
312
664000
2000
لكتل قطيرات الزيت هذه مرة أخرى
11:21
that we've seen previously,
313
666000
2000
والتي رأيناها سابقاً،
11:23
and the black spots inside of there
314
668000
2000
والنقاط السوداء بداخلها
11:25
represent this kind of black tar -- this diverse,
315
670000
2000
تمثل نوعاً من القطران الأسود - هذا القطران
11:27
very complex, organic black tar.
316
672000
2000
العضوي، المعقد جداً، والمتنوع.
11:29
And we put them into one of these
317
674000
2000
ثم نضعهم في إحدى هذه التجارب،
11:31
experiments, as you've seen earlier, and then
318
676000
2000
كما رأيتم سابقاً،
11:33
we watch lively movement that comes out.
319
678000
2000
ثم نشاهد الحركة الحية التي تنبعث منها.
11:35
They look really good, very nice movement,
320
680000
2000
إنها تبدو جيدة، حركات لطيفة جداً،
11:37
and also they appear to have some kind of
321
682000
2000
كما يبدو أن لديها نوعاً
11:39
behavior where they kind of circle
322
684000
2000
من السلوك حيث تقوم بالدوران
11:41
around each other and follow each other,
323
686000
3000
حول بعضها البعض وملاحقة بعضها البعض،
11:44
similar to what we've seen before -- but again,
324
689000
2000
شبيهاً بما رأينا سابقاً - لكن، ثانيةً،
11:46
working with just primordial conditions,
325
691000
2000
بالعمل في ظروف بدائية فقط،
11:48
no pure chemicals.
326
693000
2000
بدون مركبات كيميائية نقية.
11:50
These are also, these tar-fueled protocells,
327
695000
2000
هذه الخلايا الأولية المشحونة بالقطران
11:52
are also able to locate resources
328
697000
2000
قادرة أيضاً على العثور على الموارد
11:54
in their environment.
329
699000
1000
في بيئتها.
11:55
I'm going to add some resource from the left,
330
700000
2000
سأضيف مورداً ما إلى اليسار،
11:57
here, that defuses into the system,
331
702000
2000
هنا، ليتحد بالنظام ،
11:59
and you can see, they really like that.
332
704000
2000
ويمكنكم أن تروا كيف يعجبهم الأمر جداً.
12:01
They become very energetic, and able
333
706000
2000
إنها تصبح نشطة جداً،
12:03
to find the resource in the environment,
334
708000
2000
وقادرة على العثور على الموارد في البيئة،
12:05
similar to what we saw before.
335
710000
2000
والأمر شبيه بما رأينا سابقاً.
12:07
But again, these are done in these primordial
336
712000
2000
لكن من جديد، هذه التجربة تُجرى في
12:09
conditions, really messy conditions,
337
714000
2000
ظروف بدائية، ظروف فوضوية جداً،
12:11
not sort of sterile laboratory conditions.
338
716000
2000
لا تشبه ظروف المختبرالمجدبة.
12:13
These are very dirty little protocells,
339
718000
2000
هذه خلايا صغيرة قذرة جداً،
12:15
as a matter of fact. (Laughter)
340
720000
2000
في واقع الأمر (ضحك)
12:17
But they have lifelike properties, is the point.
341
722000
3000
غير أن المهم أن لديها خصائص شبيهة بالكائن الحي.
12:20
So, doing these artificial life experiments
342
725000
3000
لذا فإن إجراء تجارب الحياة المصطنعة هذه
12:23
helps us define a potential path between
343
728000
3000
يساعدنا على تعريف السبيل المحتمل بين
12:26
non-living and living systems.
344
731000
3000
الأنظمة غير الحية والحية.
12:29
And not only that, but it helps us
345
734000
2000
وليس ذلك فقط، بل إنه يساعدنا
12:31
broaden our view of what life is
346
736000
2000
على توسيع نظرتنا لماهية الحياة
12:33
and what possible life there could be
347
738000
2000
وما هي احتمالات الحياة المتوفرة حولنا -
12:35
out there -- life that could be very different
348
740000
2000
حياة قد تكون مختلفة تماماً
12:37
from life that we find here on Earth.
349
742000
3000
عن الحياة التي وجدناها هنا على الأرض.
12:40
And that leads me to the next
350
745000
2000
مما يقودني إلى المصطلح التالي،
12:42
term, which is "weird life."
351
747000
2000
وهو "الحياة الغريبة".
12:44
This is a term by Steve Benner.
352
749000
3000
إنه مصطلح أطلقه ستيف بانر.
12:47
This is used in reference to a report
353
752000
2000
وقد استخدم للإشارة إلى تقرير
12:49
in 2007 by the National Research Council
354
754000
2000
في عام ٢٠٠٧ للمجلس الوطني للأبحاث
12:51
in the United States, wherein
355
756000
2000
في الولايات المتحدة،
12:53
they tried to understand how we can
356
758000
2000
حيث حاولوا فهم كيف يمكننا
12:55
look for life elsewhere in the universe, okay,
357
760000
2000
البحث عن الحياة في مكان آخر في الكون، حسناً،
12:57
especially if that life is very different from life
358
762000
2000
خاصةً إذا ما كانت هذه الحياة مختلفة جداً
12:59
on Earth. If we went to another planet and
359
764000
3000
عن الحياة على الأرض. لو ذهبنا إلى كوكب آخر
13:02
we thought there might be life there,
360
767000
2000
واعتقدنا باحتمال وجود حياة هناك،
13:04
how could we even recognize it as life?
361
769000
2000
كيف يمكننا التعرف عليها كحياة حتى ؟
13:06
Well, they came up with three very general
362
771000
2000
حسناً، لقد أتوا بثلاثة معايير عامة.
13:08
criteria. First is -- and they're listed here.
363
773000
2000
أولاً - وهي مدرجة هنا.
13:10
The first is, the system has to be in
364
775000
2000
أولاً يجب على النظام أن يكون
13:12
non-equilibrium. That means the system
365
777000
2000
غير مستقر. مما يعني أن على النظام
13:14
cannot be dead, in a matter of fact.
366
779000
1000
ألا يكون ميتاً في واقع الأمر.
13:15
Basically what that means is, you have
367
780000
2000
ما يعنيه ذلك أساساً هو أن لديك
13:17
an input of energy into the system that life
368
782000
2000
مُدخلاً من الطاقة إلى النظام
13:19
can use and exploit to maintain itself.
369
784000
3000
يمكن للحياة أن تستخدمه وتستغله للحفاظ على نفسها.
13:22
This is similar to having the Sun shining
370
787000
2000
هذا شبيه بإشعاع الشمس على الأرض
13:24
on the Earth, driving photosynthesis,
371
789000
2000
محفزة التركيب الضوئي،
13:26
driving the ecosystem.
372
791000
2000
ومحفزة النظام البيئي.
13:28
Without the Sun, there's likely to be
373
793000
2000
من غير الشمس، فعلى الأرجح
13:30
no life on this planet.
374
795000
2000
ستنعدم الحياة على وجه الأرض.
13:32
Secondly, life needs to be in liquid form,
375
797000
2000
ثانياً، على الحياة أن تكون في هيئة سيالة،
13:34
so that means even if we had some
376
799000
2000
مما يعني أنه حتى لو كان لدينا
13:36
interesting structures, interesting molecules
377
801000
2000
بعض البنى المثيرة للاهتمام،
13:38
together but they were frozen solid,
378
803000
2000
وجزيئات مثيرة للاهتمام معاً، لكنها جامدة
13:40
then this is not a good place for life.
379
805000
2000
فإنه ليس مكاناً ملائماً للحياة.
13:42
And thirdly, we need to be able to make
380
807000
2000
ثالثاً، يجب أن نكون قادرين
13:44
and break chemical bonds. And again
381
809000
2000
على صنع وتحطيم الروابط الكيميائية.
13:46
this is important because life transforms
382
811000
2000
وهذا مهم لأن الحياة تقوم بتحويل
13:48
resources from the environment into
383
813000
2000
الموارد من البيئة إلى
13:50
building blocks so it can maintain itself.
384
815000
2000
وحدات بنائية لتتمكن من الحفاظ على نفسها.
13:52
Now today, I told you about very strange
385
817000
2000
فاليوم إذن، حدثتكم عن خلية أولية
13:54
and weird protocells -- some that contain clay,
386
819000
2000
غريبة وعجيبة جداً - بعضها يحتوي صلصالاً،
13:56
some that have primordial ooze in them,
387
821000
3000
بعضها يحتوي على حساء بدائي،
13:59
some that have basically oil
388
824000
2000
بعضها يحتوي في تركيبته زيتاً
14:01
instead of water inside of them.
389
826000
2000
بدلاً من الماء.
14:03
Most of these don't contain DNA,
390
828000
2000
وأغلبها لا يحتوي على DNA
14:05
but yet they have lifelike properties.
391
830000
2000
بيد أن لديها خصائص شبيهة بالكائن الحي.
14:07
But these protocells satisfy
392
832000
3000
لكن هذه الخلايا الأولية تفي
14:10
these general requirements of living systems.
393
835000
3000
بالشرائط العامة للأنظمة الحية،
14:13
So by making these chemical, artificial
394
838000
2000
فعن طريق إجراء تجارب
14:15
life experiments, we hope not only
395
840000
2000
الحياة الكيميائية المصطنعة، نأمل
14:17
to understand something fundamental
396
842000
2000
ليس فقط في فهم أمرٍ جوهري
14:19
about the origin of life and the existence
397
844000
2000
عن أصل الحياة ووجود الحياة
14:21
of life on this planet, but also
398
846000
2000
على هذه الأرض، بل أيضاً
14:23
what possible life there could be
399
848000
2000
ما هي الحيوات المحتملة
14:25
out there in the universe. Thank you.
400
850000
3000
في هذا الكون. شكراً.
14:28
(Applause)
401
853000
4000
(تصفيق)
ABOUT THE SPEAKER
Martin Hanczyc - ChemistMartin Hanczyc explores the path between living and nonliving systems, using chemical droplets to study behavior of the earliest cells.
Why you should listen
Martin Hanczyc is developing novel synthetic chemical systems based on the properties of living systems, in a quest to understand how life forms. These synthetic systems, or "protocells," are model systems of primitive living cells and chemical examples of artificial life. As Rachel Armstrong puts it: "Although the protocell model system is just a chemically modified oil droplet, its dynamics are astonishingly varied and complex."
He's based at the Institute of Physics and Chemistry and the Center for Fundamental Living Technology (FLinT) in Denmark. He is also an Honorary Senior Lecturer at the Bartlett School of Architecture, University College London.
Martin Hanczyc | Speaker | TED.com