TEDGlobal 2005
Craig Venter: Sampling the ocean's DNA
Craig Venter sobre DNA e o mar
Filmed:
Readability: 5.3
635,285 views
O pioneiro da genômica Craig Venter faz uma pausa de sua expedição épica ao redor do mundo para falar sobre os milhõess de genes que sua equipe descobriu até então na sua busca para mapear a biodiversidade do oceano.
Craig Venter - Biologist, genetics pioneer
In 2001, Craig Venter made headlines for sequencing the human genome. In 2003, he started mapping the ocean's biodiversity. And now he's created the first synthetic lifeforms -- microorganisms that can produce alternative fuels. Full bio
In 2001, Craig Venter made headlines for sequencing the human genome. In 2003, he started mapping the ocean's biodiversity. And now he's created the first synthetic lifeforms -- microorganisms that can produce alternative fuels. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:25
At the break, I was asked by several people
0
0
2000
No intervalo, várias pessoas me perguntaram
00:27
about my comments about the aging debate.
1
2000
3000
sobre meus comentários quanto ao debate do envelhecimento.
00:30
And this will be my only comment on it.
2
5000
2000
E este será meu único comentário sobre isso.
00:32
And that is, I understand
3
7000
2000
E que é, eu sei
00:34
that optimists greatly outlive pessimists.
4
9000
2000
que otimistas vivem muito mais que pessimistas. (Risos)
00:36
(Laughter)
5
11000
4000
que otimistas vivem muito mais que pessimistas. (Risos)
00:41
What I'm going to tell you about in my 18 minutes is
6
16000
3000
O que eu falarei a vocês nos próximos 18 minutos
00:44
how we're about to switch from reading the genetic code
7
19000
4000
é como estamos perto de mudar da leitura do código genético
00:48
to the first stages of beginning
8
23000
2000
para os primeiros estágios
00:50
to write the code ourselves.
9
25000
2000
da escrita do código por nós mesmos.
00:53
It's only 10 years ago this month
10
28000
2000
Faz apenas 10 anos nesse mês
00:55
when we published the first sequence
11
30000
2000
que nós publicamos a primeira sequência
00:57
of a free-living organism,
12
32000
2000
de um organismo vivo livre,
00:59
that of haemophilus influenzae.
13
34000
2000
do Haemophilus influenzae.
01:01
That took a genome project
14
36000
2000
Isso reduziu um projeto genoma
01:03
from 13 years down to four months.
15
38000
3000
de 13 anos para 4 meses.
01:07
We can now do that same genome project
16
42000
2000
Agora nós podemos fazer esse mesmo projeto genoma
01:09
in the order of
17
44000
2000
na ordem de
01:11
two to eight hours.
18
46000
2000
duas a oito horas.
01:13
So in the last decade, a large number of genomes have been added:
19
48000
3000
Assim, na última década, um grande número de genomas foram adicionados:
01:16
most human pathogens,
20
51000
3000
a maioria dos patógenos humanos,
01:19
a couple of plants,
21
54000
2000
algumas plantas,
01:21
several insects and several mammals,
22
56000
3000
vários insetos e vários mamíferos,
01:24
including the human genome.
23
59000
3000
incluindo o genoma humano.
01:27
Genomics at this stage of the thinking
24
62000
3000
A genômica nesse estágio de pensamento
01:30
from a little over 10 years ago
25
65000
2000
há um pouco mais de 10 anos previa que
01:32
was, by the end of this year, we might have
26
67000
2000
para o fim desse ano, nós poderíamos ter
01:34
between three and five genomes sequenced;
27
69000
3000
entre três a cinco genomas sequenciados;
01:37
it's on the order of several hundred.
28
72000
3000
Agora está na ordem de várias centenas.
01:40
We just got a grant from the Gordon and Betty Moore Foundation
29
75000
3000
Nós acabamos de receber um subsídio da Fundação Gordon and Betty Moore
01:43
to sequence 130 genomes this year,
30
78000
3000
para sequenciar 130 genomas esse ano,
01:46
as a side project from environmental organisms.
31
81000
4000
como um projeto paralelo de organismos ambientais.
01:50
So the rate of reading the genetic code has changed.
32
85000
3000
Assim, a taxa de leitura do código genético mudou.
01:54
But as we look, what's out there,
33
89000
2000
Mas ao vermos, o que há lá fora,
01:56
we've barely scratched the surface
34
91000
2000
nós mal tocamos na superfície
01:58
on what is available on this planet.
35
93000
4000
do que há disponível nesse planeta.
02:02
Most people don't realize it, because they're invisible,
36
97000
3000
A maioria das pessoas não percebem, porque eles são invisíveis,
02:05
but microbes make up about a half of the Earth's biomass,
37
100000
4000
mas micróbios compõem cerca da metade da biomassa da Terra,
02:09
whereas all animals only make up about
38
104000
3000
enquanto todos os animais compõem apenas
02:12
one one-thousandth of all the biomass.
39
107000
2000
cerca de um milionésimo de toda biomassa.
02:14
And maybe it's something that people in Oxford don't do very often,
40
109000
3000
E talvez isso é algo que as pessoas em Oxford não fazem com muita frequência,
02:17
but if you ever make it to the sea,
41
112000
2000
mas se você for ao mar,
02:19
and you swallow a mouthful of seawater,
42
114000
3000
e engolir um pouco de água marinha,
02:22
keep in mind that each milliliter
43
117000
2000
tenha em mente que cada mililitro
02:24
has about a million bacteria
44
119000
2000
tem cerca de um milhão de bactérias
02:26
and on the order of 10 million viruses.
45
121000
3000
e na ordem de 10 milhões de vírus.
02:29
Less than 5,000 microbial species
46
124000
3000
Menos de 5.000 espécies de micróbios
02:32
have been characterized as of two years ago,
47
127000
2000
foram caracterizadas nos últimos dois anos,
02:34
and so we decided to do something about it.
48
129000
2000
e então decidimos fazer algo a respeito.
02:36
And we started the Sorcerer II Expedition,
49
131000
3000
E nós iniciamos a Expedição Sorcerer II,
02:39
where we were, as with great oceanographic expeditions,
50
134000
3000
onde nós estivemos, como grandes expedições oceanográficas,
02:42
trying to sample the ocean every 200 miles.
51
137000
3000
tentando amostrar o oceano a cada 200 milhas.
02:47
We started in Bermuda for our test project,
52
142000
2000
Nós começamos nas Bermudas para nosso projeto teste.
02:49
then moved up to Halifax,
53
144000
2000
Daí nos mudamos para Halifax,
02:51
working down the U.S. East Coast,
54
146000
2000
trabalhando na Costa Leste dos E.U.A.,
02:53
the Caribbean Sea, the Panama Canal,
55
148000
3000
no Mar do Caribe, no Canal do Panamá,
02:58
through to the Galapagos, then across the Pacific,
56
153000
2000
para Galápagos, daí atravessando o Pacífico,
03:00
and we're in the process now of working our way
57
155000
2000
e estamos no processo agora de fazer nosso caminho
03:02
across the Indian Ocean.
58
157000
2000
através do Oceano Índico.
03:04
It's very tough duty; we're doing this on a sailing vessel,
59
159000
3000
É um trabalho muito difícil, nós estamos fazendo isso num veleiro,
03:07
in part to help excite young people
60
162000
2000
em parte para ajudar a estimular os jovens
03:09
about going into science.
61
164000
3000
a participar da ciência.
03:12
The experiments are incredibly simple.
62
167000
2000
Os experimentos são incrivelmente simples.
03:14
We just take seawater and we filter it,
63
169000
3000
Nós apenas coletamos água marinha e a filtramos,
03:17
and we collect different size organisms on different filters,
64
172000
4000
e coletamos organismos de diferentes tamanhos em filtros diferentes.
03:21
and then take their DNA back to our lab in Rockville,
65
176000
3000
E então coletamos seu DNA de volta a nosso laboratório em Rockville,
03:24
where we can sequence a hundred million letters
66
179000
3000
onde podemos sequenciar uma centena de milhões de letras
03:27
of the genetic code every 24 hours.
67
182000
2000
do código genético a cada 24 horas.
03:29
And with doing this,
68
184000
2000
E ao fazer isso,
03:31
we've made some amazing discoveries.
69
186000
2000
nós fizemos descobertas incríveis.
03:33
For example, it was thought that the visual pigments
70
188000
2000
Por exemplo, era considerado
03:35
that are in our eyes -- there was only one or two organisms
71
190000
2000
que os pigmentos visuais que estão em nossos olhos
03:38
in the environment that had these same pigments.
72
193000
4000
existiriam em apenas um ou dois organismos nesse ambiente.
03:42
It turns out, almost every species
73
197000
2000
Na verdade, quase todas as espécies
03:44
in the upper parts of the ocean
74
199000
2000
nas camadas superficiais do oceano
03:46
in warm parts of the world
75
201000
2000
em regiões quentes do mundo
03:48
have these same photoreceptors,
76
203000
2000
têm esses mesmos fotorreceptores,
03:50
and use sunlight as the source of their energy
77
205000
3000
e usam a luz solar como fonte de sua energia
03:53
and communication.
78
208000
2000
e comunicação.
03:55
From one site, from one barrel of seawater,
79
210000
3000
Em um local, de um barril de água marinha,
03:58
we discovered 1.3 million new genes
80
213000
3000
nós descobrimos 1,3 milhão de novos genes
04:01
and as many as 50,000 new species.
81
216000
4000
e cerca de 50.000 novas espécies.
04:05
We've extended this to the air
82
220000
2000
Nós ampliamos isso para o ar
04:07
now with a grant from the Sloan Foundation.
83
222000
3000
agora com um subsídio da Fundação Sloan.
04:10
We're measuring how many viruses and bacteria
84
225000
2000
Estamos medindo quantos vírus e bactérias
04:12
all of us are breathing in and out every day,
85
227000
3000
todos nós estamos respirando todo dia,
04:15
particularly on airplanes
86
230000
2000
especialmente nos aviões
04:17
or closed auditoriums.
87
232000
2000
ou auditórios fechados.
04:19
(Laughter)
88
234000
3000
(Risos)
04:22
We filter through some simple apparatuses;
89
237000
2000
Nós filtramos por meio de aparatos simples;
04:24
we collect on the order of a billion microbes from just a day
90
239000
3000
coletamos na ordem de um bilhão de micróbios em apenas um dia
04:27
filtering on top of a building in New York City.
91
242000
4000
no topo de um edifício na cidade de Nova Iorque.
04:31
And we're in the process of sequencing all that
92
246000
2000
E estamos no processo de sequenciar tudo isso
04:33
at the present time.
93
248000
2000
no presente momento.
04:35
Just on the data collection side,
94
250000
2000
Apenas no lado de coleta de dados,
04:37
just where we are through the Galapagos,
95
252000
3000
enquanto passamos por Galápagos,
04:40
we're finding that almost every 200 miles,
96
255000
2000
estamos descobrindo que em quase cada 200 milhas,
04:42
we see tremendous diversity
97
257000
2000
observamos uma tremenda diversidade
04:44
in the samples in the ocean.
98
259000
2000
nas amostras no oceano.
04:47
Some of these make logical sense,
99
262000
2000
Algumas delas fazem sentido,
04:49
in terms of different temperature gradients.
100
264000
3000
em termos de diferentes gradientes de temperatura.
04:52
So this is a satellite photograph
101
267000
2000
Essa é uma fotografia de satélite
04:54
based on temperatures -- red being warm,
102
269000
2000
baseada em temperaturas
04:56
blue being cold --
103
271000
3000
-- vermelho é quente, azul é frio --
04:59
and we found there's a tremendous difference between
104
274000
3000
e vimos que há uma tremenda diferença entre
05:02
the warm water samples and the cold water samples,
105
277000
2000
as amostras da água quente e da água fria,
05:04
in terms of abundant species.
106
279000
3000
em termos de espécies abundantes.
05:07
The other thing that surprised us quite a bit
107
282000
2000
A outra coisa que nos supreendeu bastante
05:09
is these photoreceptors detect different wavelengths of light,
108
284000
4000
é esses fotorreceptores detectarem diferentes comprimentos de onda de luz,
05:13
and we can predict that based on their amino acid sequence.
109
288000
4000
e nós podemos prever isso baseado na sequência de aminoácidos deles.
05:17
And these vary tremendously from region to region.
110
292000
3000
E eles variam bastante de região para região.
05:20
Maybe not surprisingly,
111
295000
2000
Talvez não tão supreendente,
05:22
in the deep ocean, where it's mostly blue,
112
297000
2000
no fundo do oceano, onde é praticamente azul,
05:24
the photoreceptors tend to see blue light.
113
299000
4000
os fotorreceptores tendem a ver luz azul.
05:28
When there's a lot of chlorophyll around,
114
303000
2000
Quando há um monte de clorofila ao redor,
05:30
they see a lot of green light.
115
305000
2000
eles vêem muita luz verde.
05:32
But they vary even more,
116
307000
2000
Mas eles variam ainda mais,
05:34
possibly moving towards infrared and ultraviolet
117
309000
3000
possivelmente se movendo para infravermelho e ultravioleta
05:37
in the extremes.
118
312000
2000
nos extremos.
05:40
Just to try and get an assessment
119
315000
2000
Apenas para tentar conseguir um indicativo
05:42
of what our gene repertoire was,
120
317000
2000
do que era nosso repertório de genes,
05:44
we assembled all the data --
121
319000
2000
nós reunimos todos os dados --
05:46
including all of ours thus far from the expedition,
122
321000
3000
incluindo os nossos dados distantes da expedição,
05:49
which represents more than half of all the gene data on the planet --
123
324000
3000
que representa mais do que a metade de todos os dados genéticos no planeta --
05:52
and it totaled around 29 million genes.
124
327000
4000
e isso totalizou cerca de 29 milhões de genes.
05:56
And we tried to put these into gene families
125
331000
2000
E tentamos colocá-los em famílias de genes
05:58
to see what these discoveries are:
126
333000
2000
para ver o que eram essas descobertas:
06:00
Are we just discovering new members of known families,
127
335000
3000
Nós estamos descobrindo novos membros de famílias conhecidas,
06:03
or are we discovering new families?
128
338000
2000
ou estamos descobrindo novas famílias?
06:05
And it turns out we have about 50,000
129
340000
2000
E parece que nós temos cerca de 50.000
06:07
major gene families,
130
342000
3000
famílias principais de genes,
06:10
but every new sample we take in the environment
131
345000
3000
mas cada nova amostra que coletamos no meio
06:13
adds in a linear fashion to these new families.
132
348000
3000
soma-se de forma linear a essas novas famílias.
06:16
So we're at the earliest stages of discovery
133
351000
2000
Então estamos nos estágios iniciais da descoberta
06:18
about basic genes,
134
353000
3000
sobre genes básicos,
06:21
components and life on this planet.
135
356000
3000
componentes e vida nesse planeta.
06:25
When we look at the so-called evolutionary tree,
136
360000
3000
Quando vemos a chamada árvore evolucionária,
06:28
we're up on the upper right-hand corner with the animals.
137
363000
4000
estamos no canto superior direito com os animais.
06:32
Of those roughly 29 million genes,
138
367000
4000
Desses quase 29 milhões de genes,
06:36
we only have around 24,000
139
371000
2000
nós temos apenas cerca de 24.000
06:38
in our genome.
140
373000
2000
em nosso genoma.
06:40
And if you take all animals together,
141
375000
2000
E se você considerar todos os animais juntos,
06:42
we probably share less than 30,000
142
377000
3000
nós provavelmente compartilhamos menos que 30.000
06:45
and probably maybe a dozen
143
380000
3000
e provavelmente talvez uma dúzia
06:48
or more thousand different gene families.
144
383000
3000
ou mais de milhares de familias de genes diferentes.
06:52
I view that these genes are now
145
387000
2000
Eu vejo que esses genes são agora
06:54
not only the design components of evolution.
146
389000
3000
não apenas componentes do design da evolução.
06:57
And we think in a gene-centric view --
147
392000
2000
E pensamos numa visao gene-cêntrica --
06:59
maybe going back to Richard Dawkins' ideas --
148
394000
3000
talvez retornando às idéias de Richard Dawkins --
07:02
than in a genome-centric view,
149
397000
2000
ao invés de uma visão genoma-cêntrica,
07:04
which are different constructs of these gene components.
150
399000
4000
que são diferentes construtos desses componentes do gene.
07:09
Synthetic DNA, the ability to synthesize DNA,
151
404000
3000
DNA sintético, a habilidade de sintetizar DNA,
07:12
has changed at sort of the same pace
152
407000
2000
mudou mais ou menos no mesmo ritmo
07:14
that DNA sequencing has
153
409000
2000
que o sequenciamento de DNA
07:16
over the last decade or two,
154
411000
2000
nos últimos dez ou vinte anos,
07:18
and is getting very rapid and very cheap.
155
413000
3000
e está se tornando muito rápida e muito barata.
07:21
Our first thought about synthetic genomics came
156
416000
2000
Nosso primeiro pensamento sobre genoma sintético veio
07:23
when we sequenced the second genome back in 1995,
157
418000
4000
quando sequenciamos o segundo genoma em 1995,
07:27
and that from mycoplasma genitalium.
158
422000
2000
e isso veio do Mycoplasma genitalium.
07:29
And we have really nice T-shirts that say,
159
424000
3000
E nós temos camisetas legais que dizem,
07:32
you know, "I heart my genitalium."
160
427000
2000
vocês sabem, "Eu amo meu genitalium".
07:34
This is actually just a microorganism.
161
429000
3000
Isso é na verdade apenas um microoganismo.
07:38
But it has roughly 500 genes.
162
433000
4000
Mas que tem quase 500 genes.
07:42
Haemophilus had 1,800 genes.
163
437000
2000
Haemophilus tinha 1.800 genes.
07:44
And we simply asked the question,
164
439000
2000
E nós perguntamos simplesmente a questão,
07:46
if one species needs 800, another 500,
165
441000
2000
se uma espécie precisa de 800, outra de 500,
07:48
is there a smaller set of genes
166
443000
2000
há um conjunto menor de genes
07:50
that might comprise a minimal operating system?
167
445000
4000
que possa constituir um sistema operacional mínimo?
07:54
So we started doing transposon mutagenesis.
168
449000
3000
Então começamos fazendo mutagênese com transposons.
07:57
Transposons are just small pieces of DNA
169
452000
3000
Transposons são apenas pequenos pedaços de DNA
08:00
that randomly insert in the genetic code.
170
455000
2000
que se inserem randomicamente no código genético.
08:02
And if they insert in the middle of the gene, they disrupt its function.
171
457000
3000
E se eles se inserem no meio do gene, interrompem sua função.
08:06
So we made a map of all the genes
172
461000
2000
Então nós fizemos um mapa de todos os genes
08:08
that could take transposon insertions
173
463000
2000
que pudessem suportar inserções de transposons
08:10
and we called those "non-essential genes."
174
465000
2000
e nós o chamamos de "genes não essenciais".
08:13
But it turns out the environment is very critical for this,
175
468000
3000
Mas acontece que o meio é muito crítico para isso,
08:16
and you can only
176
471000
2000
e você pode apenas
08:18
define an essential or non-essential gene
177
473000
3000
definir um gene essencial ou não essencial
08:21
based on exactly what's in the environment.
178
476000
3000
baseado exatamente no que há no meio.
08:25
We also tried to take a more directly intellectual approach
179
480000
2000
Nós também tentamos tomar um rumo mais intelectual e direto
08:27
with the genomes of 13 related organisms,
180
482000
5000
com os genomas de 13 organismos relacionados,
08:32
and we tried to compare all of those, to see what they had in common.
181
487000
3000
e tentamos comparar todos eles, para ver o que eles têm em comum.
08:36
And we got these overlapping circles. And we found only 173 genes
182
491000
4000
E obtemos esses círculos sobrepostos. E encontramos apenas 173 genes
08:40
common to all 13 organisms.
183
495000
3000
comuns a todos os 13 organismos.
08:43
The pool expanded a little bit if we ignored
184
498000
2000
A amostra expandia um pouco se ignorássemos
08:45
one intracellular parasite;
185
500000
2000
um parasita intracelular;
08:47
it expanded even more
186
502000
2000
e se expandiu ainda mais
08:49
when we looked at core sets of genes
187
504000
2000
quando observamos os conjuntos centrais de genes
08:51
of around 310 or so.
188
506000
2000
de 310 ou mais.
08:53
So we think that we can expand
189
508000
2000
Então nós achamos que podemos expandir
08:55
or contract genomes, depending on your point of view here,
190
510000
3000
ou contrair genomas, dependendo do seu ponto de vista aqui,
08:58
to maybe 300 to 400 genes
191
513000
3000
para talvez 300 a 400 genes
09:01
from the minimal of 500.
192
516000
2000
de um mínimo de 500.
09:03
The only way to prove these ideas
193
518000
3000
A única maneira de provar essas idéias
09:06
was to construct an artificial chromosome with those genes in them,
194
521000
3000
seria construir um cromossomo artificial com esses genes nele,
09:09
and we had to do this in a cassette-based fashion.
195
524000
3000
e nós tivemos de fazer isso de uma forma baseada em fita.
09:12
We found that synthesizing accurate DNA
196
527000
2000
Nós descobrimos que sintetizar DNAs precisos
09:14
in large pieces was extremely difficult.
197
529000
3000
em grandes fragmentos era extremamente difícil.
09:17
Ham Smith and Clyde Hutchison, my colleagues on this,
198
532000
3000
Ham Smith e Clyde Hutchison, meus colegas nisso,
09:20
developed an exciting new method
199
535000
2000
desenvolveram um novo método emocionante
09:22
that allowed us to synthesize a 5,000-base pair virus
200
537000
3000
que nos permitiu sintetizar um vírus com 5.000 pares de base
09:25
in only a two-week period
201
540000
2000
num período de apenas duas semanas
09:27
that was 100 percent accurate,
202
542000
3000
que era 100 por cento preciso,
09:30
in terms of its sequence and its biology.
203
545000
2000
em termos de sua sequência e sua biologia.
09:33
It was a quite exciting experiment -- when we just took the synthetic piece of DNA,
204
548000
4000
Foi um experimento muito emocionante -- quando nós só pegamos o pedaço de DNA
09:37
injected it in the bacteria and all of a sudden,
205
552000
2000
sintético, o injetamos na bactéria e de repente,
09:39
that DNA started driving the production of the virus particles
206
554000
5000
aquele DNA começou a regular a produção de partículas virais
09:44
that turned around and then killed the bacteria.
207
559000
3000
que se voltaram e mataram a bactéria.
09:47
This was not the first synthetic virus --
208
562000
2000
Esse não foi o primeiro vírus sintético --
09:49
a polio virus had been made a year before --
209
564000
3000
um vírus de pólio foi produzido um ano antes --
09:53
but it was only one ten-thousandth as active
210
568000
2000
mas era apenas um décimo-milionésimo ativo
09:55
and it took three years to do.
211
570000
3000
e levou três anos para fazer.
09:58
This is a cartoon of the structure of phi X 174.
212
573000
4000
Isso é um desenho da estrutura do Phi X-174.
10:02
This is a case where the software now builds its own hardware,
213
577000
4000
Esse é um caso onde o software agora constrói seu próprio hardware,
10:06
and that's the notions that we have with biology.
214
581000
4000
e essa é a noção que temos com a biologia.
10:10
People immediately jump to concerns about biological warfare,
215
585000
4000
As pessoas imediatamente levantam preocupações sobre armamento biológico,
10:14
and I had recent testimony before a Senate committee,
216
589000
4000
e eu fiz um testemunho recente diante uma comissão do Senado,
10:18
and a special committee the U.S. government has set up
217
593000
2000
e uma comissão especial do governo dos E.U.A. foi criada
10:20
to review this area.
218
595000
2000
para revisar essa área.
10:22
And I think it's important to keep reality in mind,
219
597000
3000
E eu penso que é importante ter a realidade em mente,
10:25
versus what happens with people's imaginations.
220
600000
4000
contra o que acontece nas imaginações das pessoas.
10:29
Basically, any virus that's been sequenced today --
221
604000
3000
Basicamente, qualquer vírus que tenha sido sequenciado hoje --
10:32
that genome can be made.
222
607000
2000
seu genoma pode ser produzido.
10:34
And people immediately freak out about things about Ebola or smallpox,
223
609000
4000
E as pessoas começaram a pirar imediatamente sobre coisas como Ebola
10:38
but the DNA from this organism is not infective.
224
613000
4000
ou sarampo, mas o DNA desse organismo não é infeccioso.
10:42
So even if somebody made the smallpox genome,
225
617000
3000
Então mesmo que alguém produzisse o genoma do sarampo,
10:45
that DNA itself would not cause infections.
226
620000
3000
o DNA por si mesmo não causaria infecções.
10:49
The real concern that security departments have
227
624000
3000
A verdadeira preocupação que departamentos de segurança têm
10:52
is designer viruses.
228
627000
2000
é com o projetista de vírus.
10:54
And there's only two countries, the U.S. and the former Soviet Union,
229
629000
4000
E há apenas dois países, os EUA e a antiga União Soviética,
10:58
that had major efforts
230
633000
2000
que fizeram grandes esforços
11:00
on trying to create biological warfare agents.
231
635000
3000
para tentar criar agentes de armamento biológico.
11:03
If that research is truly discontinued,
232
638000
3000
Se essa pesquisa está realmente suspensa,
11:06
there should be very little activity
233
641000
2000
deve haver muito pouca atividade
11:08
on the know-how to make designer viruses in the future.
234
643000
4000
no conhecimento processual para produzir vírus no futuro.
11:12
I think single-cell organisms are possible within two years.
235
647000
4000
Eu creio que organismos unicelulares serão possíveis dentro de dois anos.
11:16
And possibly eukaryotic cells,
236
651000
3000
E possivelmente células eucarióticas,
11:19
those that we have,
237
654000
2000
essas que nós possuímos,
11:21
are possible within a decade.
238
656000
2000
serão possíveis dentro de uma década.
11:24
So we're now making several dozen different constructs,
239
659000
4000
Então nós estamos agora produzindo vários construtos diferentes,
11:28
because we can vary the cassettes and the genes
240
663000
3000
porque nós podemos variar as fitas e os genes
11:31
that go into this artificial chromosome.
241
666000
2000
que vão dentro desse cromossomo artificial.
11:33
The key is, how do you put all of the others?
242
668000
2000
A chave é, como você coloca todos os outros?
11:35
We start with these fragments,
243
670000
2000
Nós começamos com esses fragmentos,
11:37
and then we have a homologous recombination system
244
672000
3000
e então temos um sistema de recombinação homóloga
11:40
that reassembles those into a chromosome.
245
675000
4000
que os reorganiza dentro de um cromossomo.
11:44
This is derived from an organism, deinococcus radiodurans,
246
679000
3000
Isso é derivado de um organismo, Deinococcus radiodurans,
11:47
that can take three million rads of radiation and not be killed.
247
682000
5000
que pode suportar três milhões rads de radiação e não ser morto.
11:53
It reassembles its genome after this radiation burst
248
688000
4000
Ele reorganiza seu genoma após a rajada de radiação
11:57
in about 12 to 24 hours,
249
692000
2000
em cerca de 12 a 24 horas,
11:59
after its chromosomes are literally blown apart.
250
694000
3000
após seus cromossomos serem literalmente destroçados.
12:02
This organism is ubiquitous on the planet,
251
697000
2000
Esse organismo é único no planeta,
12:04
and exists perhaps now
252
699000
2000
e existe talvez agora
12:06
in outer space due to all our travel there.
253
701000
3000
no espaço sideral devido a todas nossa viagens lá.
12:10
This is a glass beaker after
254
705000
2000
Isso é um béquer de vidro após
12:12
about half a million rads of radiation.
255
707000
2000
cerca de meio milhão rads de radiação.
12:14
The glass started to burn and crack,
256
709000
2000
O vidro começou a queimar e quebrar,
12:16
while the microbes sitting in the bottom
257
711000
2000
enquanto os micróbios que estavam no fundo
12:18
just got happier and happier.
258
713000
2000
só ficavam mais e mais felizes.
12:20
Here's an actual picture of what happens:
259
715000
2000
Aqui há uma imagem real do que acontece:
12:22
the top of this shows the genome
260
717000
2000
no topo disso mostra o genoma
12:24
after 1.7 million rads of radiation.
261
719000
3000
após 1,7 milhão rads de radiação.
12:27
The chromosome is literally blown apart.
262
722000
2000
O cromossomo é literalmente destroçado.
12:29
And here's that same DNA automatically reassembled
263
724000
4000
E aqui é o mesmo DNA automaticamente rearranjado
12:33
24 hours later.
264
728000
2000
24 horas depois.
12:35
It's truly stunning that these organisms can do that,
265
730000
3000
É realmente impressionante que esses organismos possam fazer isso,
12:38
and we probably have thousands,
266
733000
2000
e nós provavelmente temos milhares,
12:40
if not tens of thousands, of different species
267
735000
2000
senão dezenas de milhares de espécies diferentes
12:42
on this planet that are capable of doing that.
268
737000
3000
nesse planeta que são capazes de fazer isso.
12:45
After these genomes are synthesized,
269
740000
2000
Depois que esses genomas são sintetizados,
12:47
the first step is just transplanting them
270
742000
2000
o primeiro passo é apenas transplantá-los
12:49
into a cell without a genome.
271
744000
4000
dentro de uma célula sem genoma.
12:53
So we think synthetic cells are going to have tremendous potential,
272
748000
4000
Então nós achamos que células sintéticas terão um potencial tremendo,
12:57
not only for understanding the basis of biology
273
752000
3000
não só para compreensão das bases da biologia
13:00
but for hopefully environmental and society issues.
274
755000
3000
mas quem sabe para problemas ambientais e sociais.
13:03
For example, from the third organism we sequenced,
275
758000
3000
Por exemplo, a partir do terceiro organismo que sequenciamos,
13:06
Methanococcus jannaschii -- it lives in boiling water temperatures;
276
761000
4000
Methanococcus jannaschii: ele vive em temperaturas de água fervente,
13:10
its energy source is hydrogen
277
765000
2000
sua fonte de energia é o hidrogênio
13:12
and all its carbon comes from CO2 it captures back from the environment.
278
767000
5000
e todo seu carbono provém do CO2 que ele captura do meio.
13:17
So we know lots of different pathways,
279
772000
2000
Então nós conhecemos muitas vias diferentes,
13:19
thousands of different organisms now
280
774000
3000
milhares de diferentes organismos agora
13:22
that live off of CO2,
281
777000
2000
que vivem de CO2,
13:24
and can capture that back.
282
779000
2000
e podem capturá-lo de volta.
13:26
So instead of using carbon from oil
283
781000
3000
Então ao invés de usar carbono de petróleo
13:29
for synthetic processes,
284
784000
2000
para processos sintéticos,
13:31
we have the chance of using carbon
285
786000
3000
nós temos a oportunidade de usar carbono
13:34
and capturing it back from the atmosphere,
286
789000
3000
e capturá-lo de volta da atmosfera,
13:37
converting that into biopolymers
287
792000
2000
convertendo-o em biopolímeos
13:39
or other products.
288
794000
2000
ou outros produtos.
13:41
We have one organism that lives off of carbon monoxide,
289
796000
3000
Nós temos um organismo que vive de monóxido de carbono,
13:44
and we use as a reducing power
290
799000
2000
e nós o usamos como uma fonte oxi-redutora
13:46
to split water to produce hydrogen and oxygen.
291
801000
4000
para separar água e produzir hidrogênio e oxigênio.
13:50
Also, there's numerous pathways
292
805000
2000
Ainda, há vias numerosas
13:52
that can be engineered metabolizing methane.
293
807000
4000
que podem ser engendradas metabolizando metano.
13:56
And DuPont has a major program with Statoil in Norway
294
811000
4000
E a DuPont tem um programa especial com a Statoil na Noruega
14:00
to capture and convert the methane
295
815000
2000
para capturar e converter o metano
14:02
from the gas fields there into useful products.
296
817000
4000
dos bolsões de gás de lá em produtos úteis.
14:06
Within a short while, I think there's going to be a new field
297
821000
2000
Em pouco tempo, eu acho que haverá um novo campo
14:08
called "Combinatorial Genomics,"
298
823000
2000
chamado Genômica Combinatória,
14:10
because with these new synthesis capabilities,
299
825000
3000
porque com essas novas capacidades de síntese,
14:13
these vast gene array repertoires
300
828000
3000
esses vastos repertórios de arranjos de genes
14:16
and the homologous recombination,
301
831000
2000
e a recombinação homóloga,
14:18
we think we can design a robot to make
302
833000
2000
nós achamos que podemos construir um robô para produzir
14:20
maybe a million different chromosomes a day.
303
835000
3000
talvez um milhão de diferentes cromossomos por dia.
14:24
And therefore, as with all biology,
304
839000
2000
E então, como em toda biologia,
14:26
you get selection through screening,
305
841000
3000
você obtém seleção por amostragem,
14:29
whether you're screening for hydrogen production,
306
844000
2000
se você estiver amostrando por produção de hidrogênio,
14:31
or chemical production, or just viability.
307
846000
3000
ou produção química, ou apenas viabilidade.
14:34
To understand the role of these genes
308
849000
2000
Compreender o papel desses genes
14:36
is going to be well within reach.
309
851000
2000
estará bem dentro do alcance.
14:38
We're trying to modify photosynthesis
310
853000
3000
Nós estamos tentando modificar a fotossíntese
14:41
to produce hydrogen directly from sunlight.
311
856000
3000
para produzir hidrogênio diretamente da luz solar.
14:44
Photosynthesis is modulated by oxygen,
312
859000
3000
A fotossíntese é modulada pelo oxigênio,
14:47
and we have an oxygen-insensitive hydrogenase
313
862000
3000
e nós temos uma hidrogenase insensível a oxigênio
14:50
that we think will totally change this process.
314
865000
5000
que achamos que irá mudar totalmente esse processo.
14:55
We're also combining cellulases,
315
870000
2000
Nós também estamos combinando celulases,
14:57
the enzymes that break down complex sugars into simple sugars
316
872000
3000
as enzimas que quebram açúcares complexos em açúcares simples
15:00
and fermentation in the same cell
317
875000
3000
e fermentação na mesma célula
15:03
for producing ethanol.
318
878000
2000
para produzir etanol.
15:06
Pharmaceutical production is already under way
319
881000
2000
A produção farmacêutica já está ocorrendo
15:08
in major laboratories
320
883000
2000
em grandes laboratórios
15:10
using microbes.
321
885000
2000
utilizando micróbios.
15:12
The chemistry from compounds in the environment
322
887000
3000
A química a partir de compostos no meio
15:15
is orders of magnitude more complex
323
890000
2000
é ordens de magnitude mais complexa
15:17
than our best chemists can produce.
324
892000
2000
que nossos melhores químicos podem produzir.
15:20
I think future engineered species
325
895000
2000
Eu acho que futuras espécies projetadas
15:22
could be the source of food,
326
897000
2000
poderiam ser fonte de alimento,
15:24
hopefully a source of energy,
327
899000
2000
quem sabe uma fonte de energia,
15:26
environmental remediation
328
901000
3000
remediação ambiental
15:29
and perhaps
329
904000
2000
e talvez
15:31
replacing the petrochemical industry.
330
906000
2000
substituir a indústria petroquímica.
15:33
Let me just close with ethical and policy studies.
331
908000
3000
Deixem-me apenas terminar com estudos éticos e políticos.
15:37
We delayed the start of our experiments in 1999
332
912000
4000
Nós adiamos o início de nossos experimentos em 1999
15:41
until we completed a year-and-a-half bioethical review
333
916000
3000
até nós completarmos um ano e meio de revisão bioética
15:44
as to whether we should try and make an artificial species.
334
919000
4000
sobre se nós devíamos tentar fazer uma espécie artificial.
15:48
Every major religion participated in this.
335
923000
3000
Cada religião importante participou nisso.
15:51
It was actually a very strange study,
336
926000
2000
Isso foi um estudo muito estranho na verdade,
15:53
because the various religious leaders were using their scriptures as law books,
337
928000
5000
porque os vários líderes religiosos estavam usando suas escrituras como códigos de leis,
15:58
and they couldn't find anything in them prohibiting making life,
338
933000
3000
e não puderam encontrar nada neles que proibissem fazer vida,
16:01
so it must be OK. The only ultimate concerns
339
936000
3000
então isso deve ser tolerado. As únicas preocupações finais
16:04
were biological warfare aspects of this,
340
939000
3000
eram os aspectos de armamento biológico disso,
16:08
but gave us the go ahead to start these experiments
341
943000
3000
mas nos deram o aval para começar esses experimentos
16:11
for the reasons we were doing them.
342
946000
2000
pelas razões que nós estamos fazendo.
16:13
Right now the Sloan Foundation has just funded
343
948000
2000
Agora mesmo a Fundação Sloan acabou de financiar
16:15
a multi-institutional study on this,
344
950000
3000
um estudo multi-institucional sobre isso
16:18
to work out what the risk and benefits to society are,
345
953000
3000
para levantar quais são os riscos e benefícios para a sociedade,
16:21
and the rules that scientific teams such as my own
346
956000
3000
e as regras que equipes científicas tais como a minha
16:24
should be using in this area,
347
959000
2000
devem seguir nessa área,
16:26
and we're trying to set good examples as we go forward.
348
961000
3000
e nós estamos tentando mostrar bons exemplos enquanto trabalhamos.
16:30
These are complex issues.
349
965000
2000
Esses são problemas complexos.
16:32
Except for the threat of bio-terrorism,
350
967000
2000
Exceto pela ameaça de bio-terrorismo,
16:34
they're very simple issues in terms of,
351
969000
2000
eles são problemas muito simples em termos de,
16:36
can we design things to produce clean energy,
352
971000
4000
nós podermos projetar coisas para produzir energia limpa,
16:40
perhaps revolutionizing
353
975000
2000
talvez revolucionizar
16:42
what developing countries can do
354
977000
3000
o que países em desenvolvimento podem fazer
16:45
and provide through various simple processes.
355
980000
3000
e fornecer através de vários processos simples.
16:48
Thank you very much.
356
983000
2000
Muito obrigado.
ABOUT THE SPEAKER
Craig Venter - Biologist, genetics pioneerIn 2001, Craig Venter made headlines for sequencing the human genome. In 2003, he started mapping the ocean's biodiversity. And now he's created the first synthetic lifeforms -- microorganisms that can produce alternative fuels.
Why you should listen
Craig Venter, the man who led the private effort to sequence the human genome, is hard at work now on even more potentially world-changing projects.
First, there's his mission aboard the Sorcerer II, a 92-foot yacht, which, in 2006, finished its voyage around the globe to sample, catalouge and decode the genes of the ocean's unknown microorganisms. Quite a task, when you consider that there are tens of millions of microbes in a single drop of sea water. Then there's the J. Craig Venter Institute, a nonprofit dedicated to researching genomics and exploring its societal implications.
In 2005, Venter founded Synthetic Genomics, a private company with a provocative mission: to engineer new life forms. Its goal is to design, synthesize and assemble synthetic microorganisms that will produce alternative fuels, such as ethanol or hydrogen. He was on Time magzine's 2007 list of the 100 Most Influential People in the World.
In early 2008, scientists at the J. Craig Venter Institute announced that they had manufactured the entire genome of a bacterium by painstakingly stitching together its chemical components. By sequencing a genome, scientists can begin to custom-design bootable organisms, creating biological robots that can produce from scratch chemicals humans can use, such as biofuel. And in 2010, they announced, they had created "synthetic life" -- DNA created digitally, inserted into a living bacterium, and remaining alive.
Craig Venter | Speaker | TED.com