ABOUT THE SPEAKER
Angela Belcher - Biological engineer
Angela Belcher looks to nature for inspiration on how to engineer viruses to create extraordinary new materials.

Why you should listen

With a bachelors in Creative Studies and a Ph.D. in Inorganic Chemistry, Angela Belcher has made a career out of finding surprising and innovative solutions to energy problems.

As head of the Biomolecular Materials Group at MIT, Belcher brings together the fields of materials chemistry, electrical engineering and molecular biology to engineer viruses that can create batteries and clean energy sources. A MacArthur Fellow, she also founded Cambrios Technologies, a Cambridge-based startup focused on applying her work with natural biological systems to the manufacture and assembly of electronic, magnetic and other commercially important materials. TIME magazine named her a climate-change hero in 2007.

Watch an animation of Angela Belcher's life story >>

More profile about the speaker
Angela Belcher | Speaker | TED.com
TEDxCaltech

Angela Belcher: Using nature to grow batteries

Angela Belcher: Wykorzystywanie natury do hodowli baterii

Filmed:
971,791 views

Zainspirowana muszlami ślimaków Angela Belcher programuje wirusy do tworzenia nanostruktur użytecznych dla ludzi. Dobierając najlepsze geny wyprodukowała wirusy mogące tworzyć nowe, mocne baterie, czyste paliwa wodorowe oraz niesamowicie wydajne ogniwa słoneczne. Na TEDxCaltech pokazuje nam jak to się robi.
- Biological engineer
Angela Belcher looks to nature for inspiration on how to engineer viruses to create extraordinary new materials. Full bio

Double-click the English transcript below to play the video.

00:15
I thought I would talk a little bitkawałek about how natureNatura makesczyni materialsmateriały.
0
0
3000
Opowiem pokrótce jak natura tworzy materiały.
00:18
I broughtprzyniósł alongwzdłuż with me an abaloneAbalone shellmuszla.
1
3000
2000
Mam ze sobą muszlę ślimaka słuchotka.
00:20
This abaloneAbalone shellmuszla is a biocompositeBiocomposite materialmateriał
2
5000
3000
To materiał biokompozytowy sładający się
00:23
that's 98 percentprocent by massmasa calciumwapń carbonatewęglan
3
8000
3000
w 98% z węglanu wapnia
00:26
and two percentprocent by massmasa proteinbiałko.
4
11000
2000
oraz w 2% z białka.
00:28
YetJeszcze, it's 3,000 timesczasy toughertrudniejsze
5
13000
2000
A jednak jest 3000 razy wytrzymalszy
00:30
than its geologicalgeologiczny counterpartodpowiednik.
6
15000
2000
niż jego geologiczny odpowiednik.
00:32
And a lot of people mightmoc use structuresStruktury like abaloneAbalone shellsmuszle,
7
17000
3000
Wiele ludzi może używać muszli
00:35
like chalkKreda.
8
20000
2000
jako kredy.
00:37
I've been fascinatedzafascynowany by how natureNatura makesczyni materialsmateriały,
9
22000
2000
Fascynuje mnie jak natura tworzy materiały
00:39
and there's a lot of sequencesekwencja
10
24000
2000
jest dużo etapow składających się na
00:41
to how they do suchtaki an exquisitewykwintne jobpraca.
11
26000
2000
tak wyrafinowaną pracę.
00:43
PartCzęść of it is that these materialsmateriały
12
28000
2000
Te materiały
00:45
are macroscopicmakroskopowe in structureStruktura,
13
30000
2000
są makroskopowe w strukturze
00:47
but they're formedpowstały at the nanoscalenanoskali.
14
32000
2000
ale uformowane w nanoskali.
00:49
They're formedpowstały at the nanoscalenanoskali,
15
34000
2000
Stworzone w nanoskali,
00:51
and they use proteinsbiałka that are codedkodowane by the geneticgenetyczny levelpoziom
16
36000
3000
wykorzystują białka zakodowane w genach
00:54
that allowdopuszczać them to buildbudować these really exquisitewykwintne structuresStruktury.
17
39000
3000
pozwalające budować te skomplikowane struktury.
00:57
So something I think is very fascinatingfascynujący
18
42000
2000
Coś co moim zdaniem jest fascynujące -
00:59
is what if you could give life
19
44000
3000
co jeśli można by dać życie
01:02
to non-livingnie życia structuresStruktury,
20
47000
2000
takim nieżyjącym strukturom
01:04
like batteriesbaterie and like solarsłoneczny cellskomórki?
21
49000
2000
jak baterie i ogniwa słoneczne?
01:06
What if they had some of the samepodobnie capabilitiesmożliwości
22
51000
2000
Co jeśli miałyby te same zdolności
01:08
that an abaloneAbalone shellmuszla did,
23
53000
2000
co muszle
01:10
in termswarunki of beingistota ablezdolny
24
55000
2000
w kontekście bycia zdolnym
01:12
to buildbudować really exquisitewykwintne structuresStruktury
25
57000
2000
do budowy naprawdę wyrafinowanych struktur
01:14
at roompokój temperaturetemperatura and roompokój pressurenacisk,
26
59000
2000
w temperaturze pokojowej i normalnym ciśnieniu
01:16
usingza pomocą non-toxicnie toksyczny chemicalschemikalia
27
61000
2000
używając nietoksycznych materiałów
01:18
and addingdodawanie no toxictoksyczny materialsmateriały back into the environmentśrodowisko?
28
63000
3000
i nie wydzielając toksycznych materiałów do środowiska?
01:21
So that's the visionwizja that I've been thinkingmyślący about.
29
66000
3000
To jest wizja o której myślałam.
01:24
And so what if you could growrosnąć a batterybateria in a PetriPetri dishdanie?
30
69000
2000
Co jeśli można wyhodować baterię w szalce petriego?
01:26
Or, what if you could give geneticgenetyczny informationInformacja to a batterybateria
31
71000
3000
Lub co jeśli można podać informację baterii
01:29
so that it could actuallytak właściwie becomestają się better
32
74000
2000
tak aby stała się lepsza
01:31
as a functionfunkcjonować of time,
33
76000
2000
jako funkcję czasu
01:33
and do so in an environmentallyekologicznie friendlyprzyjazny way?
34
78000
2000
i zrobić to w przyjazny środowisku sposób?
01:35
And so, going back to this abaloneAbalone shellmuszla,
35
80000
3000
Wracając do muszli
01:38
besidesoprócz beingistota nano-structuredstrukturze typu nano,
36
83000
2000
oprócz tego że jest nanostrukturą
01:40
one thing that's fascinatingfascynujący,
37
85000
2000
fascynujące jest
01:42
is when a malemęski and a femalePłeć żeńska abaloneAbalone get togetherRazem,
38
87000
2000
gdy męska i żeńska muszle łączą się
01:44
they passprzechodzić on the geneticgenetyczny informationInformacja
39
89000
2000
przekazują informację genetyczną
01:46
that saysmówi, "This is how to buildbudować an exquisitewykwintne materialmateriał.
40
91000
3000
która mówi "Oto jak wytworzyć wyrafinowany materiał.
01:49
Here'sTutaj jest how to do it at roompokój temperaturetemperatura and pressurenacisk,
41
94000
2000
Jak zrobić to w warunkach normalnych
01:51
usingza pomocą non-toxicnie toksyczny materialsmateriały."
42
96000
2000
używając nietoksycznych materiałów."
01:53
SameTym samym with diatomsokrzemki, whichktóry are shownpokazane right here, whichktóry are glasseousglasseous structuresStruktury.
43
98000
3000
Tak samo z glonami jednokomórkowymi mającymi szklaną strukturę.
01:56
EveryKażdy time the diatomsokrzemki replicatereplika,
44
101000
2000
Przy każdej replikacji glonów
01:58
they give the geneticgenetyczny informationInformacja that saysmówi,
45
103000
2000
przekazują geny mówiące
02:00
"Here'sTutaj jest how to buildbudować glassszkło in the oceanocean
46
105000
2000
"Oto jak wytworzyć szkło w oceanie
02:02
that's perfectlydoskonale nano-structuredstrukturze typu nano.
47
107000
2000
które ma idealną nanostrukturę.
02:04
And you can do it the samepodobnie, over and over again."
48
109000
2000
Możesz to robić w kółko."
02:06
So what if you could do the samepodobnie thing
49
111000
2000
Co jeśli można zrobić to samo
02:08
with a solarsłoneczny cellkomórka or a batterybateria?
50
113000
2000
z ogniwem słonecznym lub baterią?
02:10
I like to say my favoriteulubiony biomaterialbiomateriał is my fourcztery year-oldletni.
51
115000
3000
Mój ulubiony biomateriał to mój czterolatek.
02:13
But anyonektokolwiek who'skto jest ever had, or knowswie, smallmały childrendzieci
52
118000
3000
Każdy kto ktokolwiek miał lub zna małe dziecko
02:16
knowswie they're incrediblyniewiarygodnie complexzłożony organismsorganizmy.
53
121000
3000
wie, że to niesamowicie złożone organizmy.
02:19
And so if you wanted to convinceprzekonać them
54
124000
2000
Jeśli spróbujecie je przekonać
02:21
to do something they don't want to do, it's very difficulttrudny.
55
126000
2000
do czegoś czego nie chcą, jest to trudne.
02:23
So when we think about futureprzyszłość technologiestechnologie,
56
128000
3000
Gdy myślimy o technologiach przyszłości,
02:26
we actuallytak właściwie think of usingza pomocą bacteriabakteria and viruswirus,
57
131000
2000
myślimy o użyciu bakterii lub wirusa,
02:28
simpleprosty organismsorganizmy.
58
133000
2000
prostych organizmów.
02:30
Can you convinceprzekonać them to work with a newNowy toolboxzestaw narzędzi,
59
135000
2000
Czy można je przekonać do pracy z nowymi narzędziami,
02:32
so that they can buildbudować a structureStruktura
60
137000
2000
tak aby mogły zbudować strukturę
02:34
that will be importantważny to me?
61
139000
2000
o którą mi chodzi?
02:36
AlsoRównież, when we think about futureprzyszłość technologiestechnologie,
62
141000
2000
Chodzi tu o nowe technologie.
02:38
we startpoczątek with the beginningpoczątek of EarthZiemia.
63
143000
2000
Zacznijmy od początków Ziemii.
02:40
BasicallyW zasadzie, it tookwziął a billionmiliard yearslat
64
145000
2000
W zasadzie aż miliard lat minęło
02:42
to have life on EarthZiemia.
65
147000
2000
zanim powstało na niej życie.
02:44
And very rapidlyszybko, they becamestał się multi-cellularMulti komórkowe,
66
149000
2000
Bardzo szybko pojawiły się wielokomórcowce,
02:46
they could replicatereplika, they could use photosynthesisfotosynteza
67
151000
3000
mogły replikować, prowadzić fotosyntezę
02:49
as a way of gettinguzyskiwanie theirich energyenergia sourceźródło.
68
154000
2000
aby pozyskiwać energię.
02:51
But it wasn'tnie było untilaż do about 500 millionmilion yearslat agotemu --
69
156000
2000
Ale dopiero około 500 milionów lat temu
02:53
duringpodczas the CambrianKambru geologicgeologiczny time periodokres --
70
158000
2000
podczas epoki kambru,
02:55
that organismsorganizmy in the oceanocean startedRozpoczęty makingzrobienie hardciężko materialsmateriały.
71
160000
3000
organizmy morskie zaczęły tworzyć twarde materiały.
02:58
Before that, they were all softmiękki, fluffyPuszyste structuresStruktury.
72
163000
3000
Przedtem były to gładkie, pierzaste struktury.
03:01
And it was duringpodczas this time
73
166000
2000
W tym okresie
03:03
that there was increasedzwiększony calciumwapń and ironżelazo
74
168000
2000
były zwiększone ilości wapna, żelaza
03:05
and siliconkrzem in the environmentśrodowisko,
75
170000
2000
oraz krzemu w środowisku.
03:07
and organismsorganizmy learnednauczyli how to make hardciężko materialsmateriały.
76
172000
3000
Organizmy nauczyły się tworzenia twardych materiałów.
03:10
And so that's what I would like be ablezdolny to do --
77
175000
2000
W ten sposób
03:12
convinceprzekonać biologybiologia
78
177000
2000
można przekonać biologię
03:14
to work with the restodpoczynek of the periodicokresowy tablestół.
79
179000
2000
do pracy z resztą układu okresowego.
03:16
Now if you look at biologybiologia,
80
181000
2000
Jeśli chodzi o biologię
03:18
there's manywiele structuresStruktury like DNADNA and antibodiesprzeciwciał
81
183000
2000
jest wiele struktur jak DNA czy przeciwciał
03:20
and proteinsbiałka and ribosomesrybosomy that you've heardsłyszał about
82
185000
2000
białek i rybosomów o których słyszeliście
03:22
that are alreadyjuż nano-structuredstrukturze typu nano.
83
187000
2000
które są właśnie nanostrukturami.
03:24
So natureNatura alreadyjuż givesdaje us
84
189000
2000
Więc natura już osiągnęła
03:26
really exquisitewykwintne structuresStruktury on the nanoscalenanoskali.
85
191000
2000
naprawdę imponujące struktury w nanoskali.
03:28
What if we could harnessuprząż them
86
193000
2000
Co jeśli moglibyśmy zaprząc je
03:30
and convinceprzekonać them to not be an antibodyprzeciwciało
87
195000
2000
i przekonać że nie są antygenem
03:32
that does something like HIVHIV?
88
197000
2000
podobnie jak robi to HIV?
03:34
But what if we could convinceprzekonać them
89
199000
2000
Co jeśli moglibyśmy je przekonać
03:36
to buildbudować a solarsłoneczny cellkomórka for us?
90
201000
2000
do budowy ogniwa słonecznego?
03:38
So here are some examplesprzykłady: these are some naturalnaturalny shellsmuszle.
91
203000
2000
Oto parę przykładów: to kilka naturalych muszli
03:40
There are naturalnaturalny biologicalbiologiczny materialsmateriały.
92
205000
2000
To naturalne biologicznie materiały.
03:42
The abaloneAbalone shellmuszla here -- and if you fracturepęknięcie it,
93
207000
2000
To muszla ślimaka słuchotka - jeśli ją podzielić
03:44
you can look at the factfakt that it's nano-structuredstrukturze typu nano.
94
209000
2000
można zauważyć, że jest nanostrukturą.
03:46
There's diatomsokrzemki madezrobiony out of SIOSIO2,
95
211000
3000
Te okrzemki zbudowane są z tlenku krzemu
03:49
and they're magnetotacticmagnetotactic bacteriabakteria
96
214000
2000
i są bakteriami magnetotaksyjnymi
03:51
that make smallmały, single-domainjednej domeny magnetsMagnesy used for navigationNawigacja.
97
216000
3000
które są wykorzystywane w małych magnesach o pojedynczej domenie używanych w nawigacji
03:54
What all these have in commonpospolity
98
219000
2000
Ich cechą wspólną jest to,
03:56
is these materialsmateriały are structuredzbudowany at the nanoscalenanoskali,
99
221000
2000
że wszystkie te materiały mają strukturę w nanoskali
03:58
and they have a DNADNA sequencesekwencja
100
223000
2000
i posiadają sekwencję DNA
04:00
that codesKody for a proteinbiałko sequencesekwencja
101
225000
2000
która koduje łańcuch białek
04:02
that givesdaje them the blueprintPlan wytworzenia
102
227000
2000
i tworzy ich kopię
04:04
to be ablezdolny to buildbudować these really wonderfulwspaniale structuresStruktury.
103
229000
2000
aby możliwe było tworzenie tych niesamowitych struktur.
04:06
Now, going back to the abaloneAbalone shellmuszla,
104
231000
2000
Wracając do muszli ślimaka słuchotka
04:08
the abaloneAbalone makesczyni this shellmuszla by havingmający these proteinsbiałka.
105
233000
3000
- ślimak tworzy muszlę z białek.
04:11
These proteinsbiałka are very negativelynegatywnie chargednaładowany.
106
236000
2000
Białka te są naładowane ujemnie.
04:13
And they can pullCiągnąć calciumwapń out of the environmentśrodowisko,
107
238000
2000
I są w stanie pobierać wapń z otoczenia
04:15
put down a layerwarstwa of calciumwapń and then carbonatewęglan, calciumwapń and carbonatewęglan.
108
240000
3000
tworząc najpierw warstwę wapnia, potem węglanów, znowu wapnia, i znowu węglanów.
04:18
It has the chemicalchemiczny sequencessekwencje of aminoamino acidskwasy,
109
243000
3000
Jest to sekwencja chemiczna taka jak w aminokwasach
04:21
whichktóry saysmówi, "This is how to buildbudować the structureStruktura.
110
246000
2000
i oznacza, "Tak właśnie należy budować tę strukturę.
04:23
Here'sTutaj jest the DNADNA sequencesekwencja, here'soto jest the proteinbiałko sequencesekwencja
111
248000
2000
Oto sekwencja DNA, tutaj jest łańcuch białek
04:25
in orderzamówienie to do it."
112
250000
2000
potrzebna do jej stworzenia."
04:27
And so an interestingciekawy ideapomysł is, what if you could take any materialmateriał that you wanted,
113
252000
3000
Ciekawe co by się stało gdyby można było wziąć jakikolwiek materiał
04:30
or any elementelement on the periodicokresowy tablestół,
114
255000
2000
lub dowolny pierwiastek z układu okresowego
04:32
and find its correspondingodpowiedni DNADNA sequencesekwencja,
115
257000
3000
i znaleźć odpowiadający mu ciąg DNA
04:35
then codekod it for a correspondingodpowiedni proteinbiałko sequencesekwencja
116
260000
2000
a następnie zakodować go według odpowiadającego mu ciągu białek
04:37
to buildbudować a structureStruktura, but not buildbudować an abaloneAbalone shellmuszla --
117
262000
3000
tak, aby powstała struktura, jednak nie taka jak muszla słuchotka
04:40
buildbudować something that, throughprzez natureNatura,
118
265000
2000
zbudować coś co w naturze
04:42
it has never had the opportunityokazja to work with yetjeszcze.
119
267000
3000
nigdy przedtem nie wystąpiło.
04:45
And so here'soto jest the periodicokresowy tablestół.
120
270000
2000
Tak więc mamy tu układ okresowy.
04:47
And I absolutelyabsolutnie love the periodicokresowy tablestół.
121
272000
2000
Uwielbiam układ okresowy.
04:49
EveryKażdy yearrok for the incomingprzychodzące freshmanFreshman classklasa at MITMIT,
122
274000
3000
Co roku pokazuję nowym studentom Instytutu Technologii w Massachusetts
04:52
I have a periodicokresowy tablestół madezrobiony that saysmówi,
123
277000
2000
układ okresowy z napisem
04:54
"WelcomeWitamy to MITMIT. Now you're in your elementelement."
124
279000
3000
"Witajcie w Instytucie Technologii w Massachusetts. Teraz jesteście w swoim żywiole."
04:57
And you fliptrzepnięcie it over, and it's the aminoamino acidskwasy
125
282000
3000
Na odwrocie tablicy jest plansza dotycząca aminokwasów
05:00
with the PHPH at whichktóry they have differentróżne chargesopłaty.
126
285000
2000
i różnych poziomów PH, w których ich ładunek się zmienia.
05:02
And so I give this out to thousandstysiące of people.
127
287000
3000
I tak pokazuję to tysiącom osób.
05:05
And I know it saysmówi MITMIT, and this is CaltechCaltech,
128
290000
2000
Wiem, że napisane jest tam, że to Instytut Technologii w Massachusetts a my jesteśmy w Instytucie Technologii w Kalifornii
05:07
but I have a couplepara extradodatkowy if people want it.
129
292000
2000
ale mam zawsze kilka dodatkowych jeśli ktoś chce go mieć.
05:09
And I was really fortunateszczęście
130
294000
2000
Jestem szczęściarzem
05:11
to have PresidentPrezydent ObamaObama visitodwiedzić my lablaboratorium this yearrok
131
296000
2000
bo Prezydent Obama odwiedził w tym roku moje laboratorium
05:13
on his visitodwiedzić to MITMIT,
132
298000
2000
w trakcie swojej wizyty w Instytucie Technologii w Massachusetts
05:15
and I really wanted to give him a periodicokresowy tablestół.
133
300000
2000
i bardzo chciałam podarować mu układ okresowy.
05:17
So I stayedzostał up at night, and I talkedrozmawialiśmy to my husbandmąż,
134
302000
2000
Nie spałam przez całą noc i rozmawiałam z mężem
05:19
"How do I give PresidentPrezydent ObamaObama a periodicokresowy tablestół?
135
304000
3000
"W jaki sposób mam dać prezydentowi układ okresowy?
05:22
What if he saysmówi, 'Oh' Och, I alreadyjuż have one,'
136
307000
2000
Co jeśli powie, "Hm, właściwie mam już jeden,"
05:24
or, 'I've' Mam alreadyjuż memorizedzapamiętane it'to '?" (LaughterŚmiech)
137
309000
2000
albo "Znam go już na pamięć"?"
05:26
And so he cameoprawa ołowiana witrażu to visitodwiedzić my lablaboratorium
138
311000
2000
W końcu przyszedł do mojego laboratorium
05:28
and lookedspojrzał around -- it was a great visitodwiedzić.
139
313000
2000
i rozejrzał się - to było wspaniałe spotkanie.
05:30
And then afterwardpóźniej, I said,
140
315000
2000
A potem powiedziałam
05:32
"SirSir, I want to give you the periodicokresowy tablestół
141
317000
2000
"Panie prezydencie, chciałabym panu dać układ okresowy
05:34
in casewalizka you're ever in a bindwiązać and need to calculateobliczać molecularmolekularny weightwaga."
142
319000
4000
na wypadek gdyby nagle potrzebował pan obliczyć masę cząsteczkową."
05:38
And I thought molecularmolekularny weightwaga soundedbrzmiało much lessmniej nerdynerdy
143
323000
2000
Pomyślałam że 'masa cząsteczkowa' brzmi znacznie mniej naukowo
05:40
than molarmolowe massmasa.
144
325000
2000
niż masa molowa.
05:42
And so he lookedspojrzał at it,
145
327000
2000
A on spojrzał na planszę
05:44
and he said,
146
329000
2000
i powiedział
05:46
"Thank you. I'll look at it periodicallycyklicznie."
147
331000
2000
"Dziękuję. Będę patrzył na niego okresowo."
05:48
(LaughterŚmiech)
148
333000
2000
(Śmiech)
05:50
(ApplauseAplauz)
149
335000
4000
(Brawa)
05:54
And laterpóźniej in a lecturewykład that he gavedał on cleanczysty energyenergia,
150
339000
3000
A później podczas swojego wykładu na temat czystej energii
05:57
he pulledciągnięty it out and said,
151
342000
2000
wyciągnął go i powiedział
05:59
"And people at MITMIT, they give out periodicokresowy tablestabele."
152
344000
2000
"A ludzie z Instytutu Technologii Massachusetts rozdają układy okresowe."
06:01
So basicallygruntownie what I didn't tell you
153
346000
3000
Więc właściwie nie powiedziałam wam
06:04
is that about 500 millionmilion yearslat agotemu, organismsorganizmy starterStarter makingzrobienie materialsmateriały,
154
349000
3000
że 500 milionów lat temu organizmy zaczęły produkować materiały
06:07
but it tookwziął them about 50 millionmilion yearslat to get good at it.
155
352000
2000
ale zajęło im to około 50 milionów lat by dojść do wprawy.
06:09
It tookwziął them about 50 millionmilion yearslat
156
354000
2000
%0 milionów lat zajęło im
06:11
to learnuczyć się how to perfectidealny how to make that abaloneAbalone shellmuszla.
157
356000
2000
jak stworzyć doskonałą muszlę ślimaka słuchotka.
06:13
And that's a hardciężko sellSprzedać to a graduateukończyć studentstudent. (LaughterŚmiech)
158
358000
2000
Ciężko to sprzedać studentowi ostatniego roku.
06:15
"I have this great projectprojekt -- 50 millionmilion yearslat."
159
360000
3000
"Mam świetny projekt - trwa 50 milionów lat."
06:18
And so we had to developrozwijać a way
160
363000
2000
Dlatego musieliśmy wykształcić sposób
06:20
of tryingpróbować to do this more rapidlyszybko.
161
365000
2000
by zrobić to szybciej.
06:22
And so we use a viruswirus that's a non-toxicnie toksyczny viruswirus
162
367000
2000
Dlatego używamy wirusa ktory nie jest toksyczny
06:24
callednazywa M13 bacteriophagebacteriophage
163
369000
2000
i nazywa się bakteriofag M13
06:26
that's jobpraca is to infectzainfekować bacteriabakteria.
164
371000
2000
jego zadaniem jest zainfekować bakterie.
06:28
Well it has a simpleprosty DNADNA structureStruktura
165
373000
2000
Ma on bardzo prostą strukturę DNA
06:30
that you can go in and cutciąć and pastepasta
166
375000
2000
do której można wniknąć, skopiować fragment i wkleić
06:32
additionaldodatkowe DNADNA sequencessekwencje into it.
167
377000
2000
w to miejsce dodatkowe DNA.
06:34
And by doing that, it allowspozwala the viruswirus
168
379000
2000
A to pozwala wirusowi
06:36
to expresswyrazić randomlosowy proteinbiałko sequencessekwencje.
169
381000
3000
odzwierciedlać przypadkowe łańcuchy białkowe.
06:39
And this is prettyładny easyłatwo biotechnologybiotechnologia.
170
384000
2000
Taka biotechnologia jest całkiem prosta.
06:41
And you could basicallygruntownie do this a billionmiliard timesczasy.
171
386000
2000
Można to powtarzać właściwie miliardy razy.
06:43
And so you can go in and have a billionmiliard differentróżne viruseswirusy
172
388000
2000
I można w ten sposób uzyskać miliardy różnych wirusów
06:45
that are all geneticallygenetycznie identicalidentyczny,
173
390000
2000
które genetycznie są identyczne
06:47
but they differróżnić się from eachkażdy other basedna podstawie on theirich tipsPorady,
174
392000
2000
ale różnią się między sobą
06:49
on one sequencesekwencja
175
394000
2000
tylko jedną sekwencją
06:51
that codesKody for one proteinbiałko.
176
396000
2000
która koduje jedno białko.
06:53
Now if you take all billionmiliard viruseswirusy,
177
398000
2000
A teraz jeśli weźmiecie miliard wirusów
06:55
and you can put them in one dropupuszczać of liquidciekły,
178
400000
2000
i umieścicie je w jednej kropli płynu
06:57
you can forcesiła them to interactoddziaływać with anything you want on the periodicokresowy tablestół.
179
402000
3000
możecie sprawić że wejdą w reakcję z każdym pierwiastkiem z układu okresowego.
07:00
And throughprzez a processproces of selectionwybór evolutionewolucja,
180
405000
2000
Poprzez proces naturalnej selekcji
07:02
you can pullCiągnąć one out of a billionmiliard that does something that you'dty byś like it to do,
181
407000
3000
możesz wybrać jeden który robi dokładnie to co chcesz
07:05
like growrosnąć a batterybateria or growrosnąć a solarsłoneczny cellkomórka.
182
410000
2000
np. tworzy baterię lub baterię słoneczną
07:07
So basicallygruntownie, viruseswirusy can't replicatereplika themselvessami; they need a hostgospodarz.
183
412000
3000
Wirusy nie mogą się same rozmnażać, potrzebują żywiciela.
07:10
OnceRaz you find that one out of a billionmiliard,
184
415000
2000
Jak tylko znajdziesz tego jednego wśród miliarda innych
07:12
you infectzainfekować it into a bacteriabakteria,
185
417000
2000
możesz nim zakazić bakterię
07:14
and you make millionsmiliony and billionsmiliardy of copieskopie
186
419000
2000
i w ten sposób stworzyć miliardy lub biliony kopii
07:16
of that particularszczególny sequencesekwencja.
187
421000
2000
tej konkretnej sekwencji
07:18
And so the other thing that's beautifulpiękny about biologybiologia
188
423000
2000
A więc kolejna piękna rzecz w biologii
07:20
is that biologybiologia givesdaje you really exquisitewykwintne structuresStruktury
189
425000
2000
to to, że daje nam wspaniałe struktury
07:22
with nicemiły linkpołączyć scaleswaga.
190
427000
2000
które są ze sobą ściśle połączone.
07:24
And these viruseswirusy are long and skinnychudy,
191
429000
2000
Wirusy są długie i smukłe
07:26
and we can get them to expresswyrazić the abilityzdolność
192
431000
2000
i możemy sprawić że zaczną wykazywać zdolność
07:28
to growrosnąć something like semiconductorspółprzewodniki
193
433000
2000
do wytwarzania czegoś na kształt półprzewodników
07:30
or materialsmateriały for batteriesbaterie.
194
435000
2000
lub materiałów do produkcji baterii.
07:32
Now this is a high-poweredwysokiej mocy batterybateria that we grewrósł in my lablaboratorium.
195
437000
3000
Oto bateria o wysokiej mocy którą wyhodowaliśmy w moim laboratorium.
07:35
We engineeredzaprojektowane a viruswirus to pickwybierać up carbonwęgiel nanotubesnanorurki.
196
440000
3000
Sprawiliśmy że wirusy zaczęły wychwytywać nanorurki węglowe.
07:38
So one partczęść of the viruswirus grabschwyta a carbonwęgiel nanotubenanorurek.
197
443000
2000
tak więc jedna część wirusa chwyta nanorurkę węglową.
07:40
The other partczęść of the viruswirus has a sequencesekwencja
198
445000
2000
Druga część natomiast ma sekwencję
07:42
that can growrosnąć an electrodeelektroda materialmateriał for a batterybateria.
199
447000
3000
z której można wyhodować materiał elektrodowy na baterię.
07:45
And then it wiresprzewody itselfsamo to the currentobecny collectorKolekcjoner.
200
450000
3000
A później podłącza się to do istniejącego kolektora.
07:48
And so throughprzez a processproces of selectionwybór evolutionewolucja,
201
453000
2000
Tak więc poprzez proces naturalnej selekcji
07:50
we wentposzedł from beingistota ablezdolny to have a viruswirus that madezrobiony a crummyforsą batterybateria
202
455000
3000
przeszliśmy od wirusa który wytworzył baterię kiepskiej jakości
07:53
to a viruswirus that madezrobiony a good batterybateria
203
458000
2000
poprzez wirusa który stał się dobrą baterią
07:55
to a viruswirus that madezrobiony a record-breakingrekordowe, high-poweredwysokiej mocy batterybateria
204
460000
3000
aż do wirusa który dał początek baterii o rekordowo wysokiej mocy
07:58
that's all madezrobiony at roompokój temperaturetemperatura, basicallygruntownie at the benchławka topTop.
205
463000
3000
a to wszystko w temperaturze pokojowej bez użycia specjalistycznej aparatury.
08:01
And that batterybateria wentposzedł to the WhiteBiały HouseDom for a pressnaciśnij conferencekonferencja.
206
466000
3000
Bateria pojechała na konferencję prasową w Białym Domu.
08:04
I broughtprzyniósł it here.
207
469000
2000
Przyniosłam ją również tu.
08:06
You can see it in this casewalizka -- that's lightingoświetlenie this LED.
208
471000
3000
Możecie ją zobaczyć w tej skrzyni - dostarcza energię do lampy LED.
08:09
Now if we could scaleskala this,
209
474000
2000
Gdyby była możliwość powiększenia tego
08:11
you could actuallytak właściwie use it
210
476000
2000
można by tego używać do
08:13
to runbiegać your PriusPrius,
211
478000
2000
napędzania samochodu
08:15
whichktóry is my dreamśnić -- to be ablezdolny to drivenapęd a virus-poweredzasilany przez wirusa carsamochód.
212
480000
3000
co jest moim marzeniem - jeździć samochodem napędzanym wirusem.
08:19
But it's basicallygruntownie --
213
484000
2000
Ale w rzeczywistości
08:21
you can pullCiągnąć one out of a billionmiliard.
214
486000
3000
jest to szansa jedna na miliard.
08:24
You can make lots of amplificationsamplifikacje to it.
215
489000
2000
Można powielać je w nieskończoność.
08:26
BasicallyW zasadzie, you make an amplificationwzmocnienie in the lablaboratorium,
216
491000
2000
Powielanie następuje w laboratorium.
08:28
and then you get it to self-assemblesamoskładać
217
493000
2000
Następnie zaczynają one gromadzić się samodzielnie
08:30
into a structureStruktura like a batterybateria.
218
495000
2000
tworząc struktury podobne do baterii.
08:32
We're ablezdolny to do this alsorównież with catalysisKataliza.
219
497000
2000
Jesteśmy w stanie to zrobić również w przypadku katalizy.
08:34
This is the exampleprzykład
220
499000
2000
Oto przykład
08:36
of photocatalyticfotokatalityczne splittingpodział of waterwoda.
221
501000
2000
fotokatalitycznego rozszczepienia wody.
08:38
And what we'vemamy been ablezdolny to do
222
503000
2000
I do czego byliśmy zdolni
08:40
is engineerinżynier a viruswirus to basicallygruntownie take dye-absorbingabsorbujący barwnik moleculesCząsteczki
223
505000
3000
to sprawienie, że wirus zaczął pobierać molekuły absorbujące barwnik
08:43
and linelinia them up on the surfacepowierzchnia of the viruswirus
224
508000
2000
i ustawić je na powierzchni wirusa
08:45
so it actsdzieje as an antennaantena,
225
510000
2000
tak by działały jak antena
08:47
and you get an energyenergia transfertransfer acrossprzez the viruswirus.
226
512000
2000
i przekazywały energię przez cały wirus.
08:49
And then we give it a seconddruga genegen
227
514000
2000
A później przekazuje ją do kolejnego genu
08:51
to growrosnąć an inorganicnieorganiczny materialmateriał
228
516000
2000
aby wytworzyć materiał nieorganiczny
08:53
that can be used to splitrozdzielać waterwoda
229
518000
2000
który może być wykorzystany do rozszczepienia wody
08:55
into oxygentlen and hydrogenwodór
230
520000
2000
na tlen i wodór
08:57
that can be used for cleanczysty fuelspaliwa.
231
522000
2000
który z kolei ma zastosowanie w paliwach ekologicznych.
08:59
And I broughtprzyniósł an exampleprzykład with me of that todaydzisiaj.
232
524000
2000
Przyniosłam przykład tego żeby wam dziś pokazać.
09:01
My studentsstudenci promisedobiecał me it would work.
233
526000
2000
Moi studenci obiecali że zadziała.
09:03
These are virus-assembledwirus zmontowane nanowiresnanoprzewody.
234
528000
2000
Są to nanoprzewody zgromadzone za pomocą wirusów
09:05
When you shineblask lightlekki on them, you can see them bubblingpropagacji.
235
530000
3000
Kiedy się skieruje na nie strumień światła widać jak puszczają bąbelki.
09:08
In this casewalizka, you're seeingwidzenie oxygentlen bubblesbąbelki come out.
236
533000
3000
W tym przypadku widzicie bąbelki z tlenu które się wydostają.
09:12
And basicallygruntownie, by controllingkontrolowanie the genesgeny,
237
537000
3000
Poprzez kontrolowanie genów
09:15
you can controlkontrola multiplewielokrotność materialsmateriały to improveulepszać your deviceurządzenie performancewydajność.
238
540000
3000
można kontrolować wiele materiałów wspomagających pracę urządzenia.
09:18
The last exampleprzykład are solarsłoneczny cellskomórki.
239
543000
2000
Ostatnim przykładem są ogniwa solarne.
09:20
You can alsorównież do this with solarsłoneczny cellskomórki.
240
545000
2000
Można to zrobić także z ogniwami solarnymi.
09:22
We'veMamy been ablezdolny to engineerinżynier viruseswirusy
241
547000
2000
Sprawiliśmy że wirusy
09:24
to pickwybierać up carbonwęgiel nanotubesnanorurki
242
549000
2000
zaczęły wychwytywać nanorurki węglowe
09:26
and then growrosnąć titaniumTytan dioxidedwutlenek around them --
243
551000
4000
a następnie otaczać je dwutlenkiem tytanu -
09:30
and use as a way of gettinguzyskiwanie electronselektrony throughprzez the deviceurządzenie.
244
555000
4000
w ten sposób sprawiając że elektrony przechodziły przez urządzenie.
09:34
And what we'vemamy founduznany is throughprzez geneticgenetyczny engineeringInżynieria,
245
559000
2000
Odkryliśmy że poprzez inżynierię genetyczną
09:36
we can actuallytak właściwie increasezwiększać
246
561000
2000
możemy zwiększyć
09:38
the efficiencieswydajności of these solarsłoneczny cellskomórki
247
563000
3000
wydajność ogniw solarnych
09:41
to recordrekord numbersliczby
248
566000
2000
do rekordowych poziomów
09:43
for these typestypy of dye-sensitizedbarwnik uczulone systemssystemy.
249
568000
3000
jak dla takich systemów syntezujących barwniki.
09:46
And I broughtprzyniósł one of those as well
250
571000
2000
Przyniosłam też jedno
09:48
that you can playgrać around with outsidena zewnątrz afterwardpóźniej.
251
573000
3000
żebyście mogli pobawić się tym na zewnątrz później.
09:51
So this is a virus-basedoparte na wirusa solarsłoneczny cellkomórka.
252
576000
2000
Tak więc jest to ogniwo solarne oparte na wirusach.
09:53
ThroughPoprzez evolutionewolucja and selectionwybór,
253
578000
2000
Poprzez ewolucję i selekcję
09:55
we tookwziął it from an eightosiem percentprocent efficiencywydajność solarsłoneczny cellkomórka
254
580000
3000
sprawiliśmy że efektywność tego ogniwa wzrosła z 8%
09:58
to an 11 percentprocent efficiencywydajność solarsłoneczny cellkomórka.
255
583000
3000
do 11%.
10:01
So I hopenadzieja that I've convincedprzekonany you
256
586000
2000
Tak więc mam nadzieję że was przekonałam
10:03
that there's a lot of great, interestingciekawy things to be learnednauczyli
257
588000
3000
do tego, że istnieje wiele wspaniałych, ciekawych rzeczy do nauczenia się
10:06
about how natureNatura makesczyni materialsmateriały --
258
591000
2000
na temat tego jak natura tworzy materiały
10:08
and takingnabierający it the nextNastępny stepkrok
259
593000
2000
i jak popycha je o krok dalej
10:10
to see if you can forcesiła,
260
595000
2000
by sprawdzić czy możecie tworzyć
10:12
or whetherczy you can take advantageZaletą of how natureNatura makesczyni materialsmateriały,
261
597000
2000
lub chociaż korzystać z naturalnych sposobów tworzenia materiałów
10:14
to make things that natureNatura hasn'tnie ma yetjeszcze dreamedśnić of makingzrobienie.
262
599000
3000
by tworzyć rzeczy o których natura nawet nie śniła.
10:17
Thank you.
263
602000
2000
Dziękuję.
Translated by Marta Barszcz
Reviewed by Marek Kasiak

▲Back to top

ABOUT THE SPEAKER
Angela Belcher - Biological engineer
Angela Belcher looks to nature for inspiration on how to engineer viruses to create extraordinary new materials.

Why you should listen

With a bachelors in Creative Studies and a Ph.D. in Inorganic Chemistry, Angela Belcher has made a career out of finding surprising and innovative solutions to energy problems.

As head of the Biomolecular Materials Group at MIT, Belcher brings together the fields of materials chemistry, electrical engineering and molecular biology to engineer viruses that can create batteries and clean energy sources. A MacArthur Fellow, she also founded Cambrios Technologies, a Cambridge-based startup focused on applying her work with natural biological systems to the manufacture and assembly of electronic, magnetic and other commercially important materials. TIME magazine named her a climate-change hero in 2007.

Watch an animation of Angela Belcher's life story >>

More profile about the speaker
Angela Belcher | Speaker | TED.com