Semua kehidupan,
semua benda hidup yang ada,
telah dibuat menurut informasi di DNA.
Apakah artinya?
Baik, jadi artinya seperti bahasa Inggris
terdiri dari huruf abjad yang digabungkan menjadi kata
membuat saya bisa menceritakan cerita yang akan saya ceritakan,
DNA terbuat dari huruf genetik yang, saat digabungkan menjadi gen,
membuat sel menghasilkan protein,
asam amino yang melipat menjadi struktur rumit
yang melakukan fungsi agar sebuah sel bisa berfungsi,
untuk menceritakan kisahnya.
Ada 26 huruf dalam abjad bahasa Inggris, dan abjad genetik ada empat.
Mereka sangat terkenal. Mungkin Anda pernah dengar.
Mereka sering dipanggil G, C, A, dan T, saja.
Semua keanekaragaman hidup adalah hasil dari empat huruf genetik
yang menurut saya sangat menakjubkan.
Bayangkan jika abjad bahasa Inggris mempunyai empat huruf.
Cerita macam apa yang bisa dikisahkan?
Bagaimana jika abjad genetik mempunyai lebih banyak huruf?
Apakah kehidupan dengan huruf banyak dapat menceritakan kisah beda,
bahkan yang lebih menarik?
Pada tahun 1999, lab saya di Scripps Research Institute di La Jolla, California
mulai mengerjakan persoalan ini dengan tujuan menciptakan organisme hidup
dengan DNA yang terbuat dari abjad genetik yang terdiri dari enam huruf,
empat huruf alami ditambah dengan dua huruf yang dibuat oleh manusia.
Organisme tersebut akan menjadi
bentuk kehidupan yang diubah sepenuhnya pertama yang pernah dibuat.
Dia akan jadi bentuk kehidupan semisintetis
yang menyimpan lebih banyak informasi daripada kehidupan sebelumnya.
Dia akan bisa membuat protein baru,
protein yang terbuat dari lebih dari 20 asam amino
yang biasanya digunakan untuk membuat protein.
Cerita macam apa yang dapat dikisahkan?
Dengan kekuatan kimia sintetis dan biologi molekul
dan sekitar 20 tahun kerja,
kami menciptakan bakteri dengan DNA enam huruf.
Biar saya ceritakan bagaimana.
Yang Anda harus ingat dari biologi SMA
adalah bahwa empat huruf alami berpasangan untuk membentuk dua pasangan dasar.
G berpasangan dengan C dan A dengan T,
jadi untuk menciptakan huruf baru,
kami memadukan ratusan calon baru, calon huruf baru,
dan memperhatikan kemampuannya untuk berpasangan dengan satu sama lain.
Dan sekitar 15 tahun kerja,
kami menemukan bahwa ada dua yang sangat cocok,
setidaknya dalam tabung reaksi.
Mereka mempunyai nama rumit,
tetapi kita panggil saja X dan Y.
Setelah itu, kami harus mencari cara untuk memasukkan X dan Y ke dalam sel,
dan akhirnya kami menemukan sebuah protein yang melakukan hal yang mirip di alga
bekerja dalam bakteri kami.
Jadi yang terakhir adalah untuk menunjukkan bahwa dengan X dan Y,
sel dapat bertumbuh dan membelah dan tetap berpegangan pada X dan Y dalam DNA-nya.
Semua hal yang telah kami lakukan diselesaikan lebih lama dari harapan --
saya sebenarnya orang yang tidak sabat --
tetapi ini, bagian yang paling penting, bekerja lebih cepat daripada mimpi saya,
secara langsung
Pada akhir pekan pada tahun 2014,
siswa pascasarjana di lab saya menumbuhkan bakteri dengan DNA enam huruf.
Mari saya tunjukkan.
Ini foto aslinya.
Ini adalah organisme semisintetis yang pertama.
Jadi bakteri dengan DNA enam huruf, itu keren sekali, kan?
Baik, mungkin ada beberapa dari kalian yang masih heran mengapa.
Jadi biar saya memberitahukan kalian sedikit tentang motivasi kami,
secara konsep serta praktis.
Secara konsep, kehidupan telah dipikirkan, apa itu kehidupan,
apa yang membedakannya dari benda mati,
sejak manusia mempunyai pikiran.
Banyak orang menafsir bahwa kehidupan adalah sempurna,
dan ini diambil sebagai bukti adanya pencipta.
Benda hidup berbeda karena ada Tuhan yang menghidupkannya.
Ada juga yang mencari penjelasan yang lebih ilmiah,
tetapi saya pikir itu adil
untuk dikatakan bahwa mereka masih menganggap molekul hidup istimewa.
Maksudnya, evolusi mengoptimalkan mereka selama miliaran tahun, kan?
Perspektif manapun yang Anda ambil, sepertinya mustahil
jika ahli kimia datang dan membangun bagian baru
yang berfungsi di dalam dan bersama molekul kehidupan alami
tanpa mengacaukannya.
Tetapi seberapa sempurna kita diciptakan atau berevolusi?
Seberapa istimewa molekul kehidupan?
Pertanyaan ini mungkin mustahil, bahkan untuk ditanyakan saja,
karena kita tidak bisa membandingkan kehidupan dengan apapun.
Sekarang pertama kalinya, kerja kami mengatakan
bahwa molekul kehidupan tidak begitu istimewa.
Mungkin kehidupan yang kita tahu bukan satu-satunya cara.
Mungkin kita bukan satu-satunya solusi, mungkin kita bukan solusi yang terbaik,
solusi saja.
Pertanyaan ini menangani isu dasar tentang kehidupan.
tetapi mereka tidak begitu umum.
Bagaimana dengan motivasi praktis?
Baik, kami ingin menjelajahi cerita baru
yang dapat diceritakan dengan banyak kosa kata,
dan ingat, cerita di sini adalah protein yang dihasilkan oleh sel
dan fungsi yang dimiliki.
Jadi protein apa saja dengan fungsi baru
yang dapat dibuat dan digunakan oleh organisme semisintetis kita?
Baik, ada beberapa hal.
Yang pertama adalah untuk membuat protein untuk kita, untuk penggunaan kita.
Protein digunakan hari ini
untuk hal-hal beragam,
dari bahan yang melindungi tentara dari luka,
hingga alat yang mendeteksi senyawa berbahaya,
tetapi untuk saya,
penggunaan yang paling asik adalah obat protein.
Meskipun masih lumayan baru,
obat protein sudah merevolusi pengobatan,
dan, contohnya, insulin adalah protein.
Anda pasti pernah mendengarnya, dan insulin dibuat sebagai obat
yang mengubah cara kita mengobati diabetes
Masalahnya adalah bahwa protein sangat susah dibuat
dan satu-satunya cara praktis adalah menghasilkannya menggunakan sel.
Jadi tentu saja dengan sel alami,
dapatnya hanya protein yang dibuat dengan asam amino alami,
jadi sifat-sifat yang dapat dimiliki proteinnya,
penggunaanya,
dibatasi oleh sifat asam amino
yang menjadi bahan baku protein
Jadi di sini,
20 asam amino biasa yang digabungkan untuk membuat sebuah protein,
dan sepertinya Anda bisa melihat, mereka tidak terlalu berbeda.
Mereka tidak membawa fungsi yang banyak.
Mereka tidak menyediakan banyak fungsi berbesa.
Bandingkan itu dengan molekul kecil yang ahli kimia sintetis buat sebagai obat.
Mereka lebih sederhana daripada protein,
tetapi mereka dihasilkan secara rutin dari hal yang lebih beragam.
Jangan khawatirkan detil molekularnya,
tetapi saya pikir Anda bisa melihat perbedaannya.
Faktanya, perbedaannyalah yang membuatnya obat bagus
untuk mengobati penyakit perbeda.
Jadi bertanya-tanya obat protein baru macam apa yang bisa dibuat
dari protein yang lebih beragam sangat menggoda.
Jadi apakah kita bisa menggunakan organisme semisintetis
untuk menghasilkan protein yang memiliki asam amino yang baru dan beda,
mungkin asam amino yang dipilih untuk memberikan proteinnya
dengan sifat atau fungsi yang diinginkan?
Contohnya,
beberapa protein tidak stabil saat disuntikkan ke dalam tubuh.
Proteinnya mengurang atau dihilangkan dengan cepat
dan ini tidak memungkinkannya menjadi obat.
Bagaimana jika kita bisa menghasilkan protein dengan asam amino baru
dengan perangkat
yang melindunginya dari lingkungannya,
yang melindunginya dari penghilangan atau pengurangan,
agar bisa menjadi obat yang lebih baik?
Apakah kita bisa menghasilkan protein dengan jari-jari kecil
yang melekat pada molekul lain?
Banyak molekul kecil gagal saat pengembangan sebagai obat
karena kurang spesifik mencari targetnya
dalam lingkungan rumit tubuh manusia.
Jadi apakah kita bisa mengambil molekulnya dan menjadikannya bagian asam amino baru
yang saat dimasukkan ke protein,
dipandu oleh protein itu ke targetnya?
Saya mendirikan perusahaan biotek bernama Synthorx.
Synthorx berarti organisme sintetis
dengan X di akhir karena itu dilakukan dengan perusahaan biotek.
(Tertawa)
Synthorx bekerja sama dengan lab saya,
dan mereka tertarik pada protein yang mengenal reseptor khusus
pada permukaan sel manusia.
Masalahnya adalah ia juga mengenal
reseptor lain pada permukaan sel yang sama,
yang membuatnya beracun.
Jadi apakah kita bisa menghasilkan protein itu yang diubah
sehingga bagian yang berinteaksi dengan reseptor kedua dilindungi,
dihalang oleh sesuatu seperti payung besar
agar proteinnya hanya berinterkasi dengan reseptor yang pertama?
Melakukan itu akan sangat susah
atau mustahil dengan asam amino biasa,
tetapi tidak dengan asam amino yang didesain khusus untuk tujuan ini.
Jadi menjadikan sel semisintetis sebagai pabrik kecil
untuk membuat obat protein yang lebih baik
bukan satu-satunya penggunaan yang sangat menarik,
karena ingat, proteinnya yang mengizinkan selnya melakukan tugasnya.
Jadi jika kita mempunyai sel yang membuat protein baru dengan fungsi baru,
apakah kita bisa membuat mereka untuk melakukan tugas yang sel alami tidak bisa?
Contohnya, kita bisa mengembangkan organisme semisintetis
yang saat disuntikkan ke tubuh, mencari sel kanker
dan hanya saat ditemukan, membuat protein beracun yang membunuhnya?
Apakah kita bisa membuat bakteri yang memakan jenis minyak berbeda,
mungkin untuk membersihkan tumpahan oli
Ini hanya beberapa contoh cerita
yang kita akan melihat jika kehidupan dengan lebih banyak kata bisa ceritakan.
Bagus, kan?
Menyuntikkan organisme semisintetis dalam tubuh manusia,
menumpahkan jutaan galon bakteri ke laut
atau di pantai favorit Anda?
Oh, tunggu, ternyata seram sekali.
Dinosaurus ini sangat menyeramkan.
Ini masalahnya:
agar organisme semisintetis bisa hidup,
mereka harus diberi prekursor kimia X dan Y.
X dan Y sangat berbeda dengan semua benda yang ada di alam.
Sel tidak mempunyainya ataupun kemampuan untuk membuatnya.
Jadi saat kami menyiapkannya,
saat kami menumbuhkannya dalam lingkungan terjaga lab,
kami dapat memberinya makanan yang tidak biasa.
Lalu, kami mengirimnya dalam tubuh atau di pantai
di mana mereka tidak mempunyai persediaan makanan istimewa itu
mereka bisa tumbuh sedikit, mereka bisa bertahan hidup sedikit,
cukup lama untuk melakukan fungsi khusus,
lalu mereka mulai kehabisan makanan.
Mereka mulai kelaparan.
Mereka mati kelaparan dan menghilang begitu saja.
Jadi tidak hanya membuat kehidupan menceritakan kisah baru,
kita bisa memberitahukan kehidupan kapan dan di mana untuk menceritakannya.
Pada awal permbicaraan ini saya mengatakan bahwa pada tahun 2014
kami berhasil membuat organisme semisintetis yang menyimpan
lebih banyak informasi, X dan Y dalam DNAnya.
Tetapi semua motivasi yang kita baru membicarakan
membutuhkan sel untuk menggunakan X dan Y untuk membuat protein,
jadi kami mulai menggarap itu.
Dalam beberapa tahun, kami menunjukkan sel-sel mengambil DNA dengan X dan Y
dan menyalinnya menjadi RNA, salinan bekerja DNA.
Dan akhir tahun kemarin,
kami menunjukkan bahwa mereka bisa menggunakan X dan Y untuk membuat protein.
Inilah mereka, bintang acara,
organisme semisintetis berfungsi yang pertama.
(Tepuk tangan)
Selnya hijau karena mereka membuat sebuah protein yang bercahaya hijau
Proteinnya sangat terkenal, sebenarnya, dari ubur-ubur,
yang banyak orang gunakan dalam bentuk alaminya
karena mudah dilihat bahwa Anda yang membuatnya.
Tetapi dalam setiap protein ini,
ada asam amino baru yang tidak bisa digunakan kehidupan untuk membuat protein.
Setiap sel hidup, setiap sel yang pernah hidup,
telah membuat setiap proteinnnya
menggunakan abjad genetik empat huruf.
Sel ini tumbuh dan hidup dan membuat protein
dengan abjad enam-huruf.
Ini adalah bentuk kehidupan baru.
Ini adalah bentuk semisintetis hidup.
Jadi bagaimana dengan masa depan?
Lab saya sedang mencoba meluaskan abjad genetik sel lain,
termasuk sel manusia,
dan kami mulai bekerja dengan organisme yang lebih rumit.
Seperti cacing semisintetis.
Hal terakhir yang ingin saya katakan,
hal yang terpenting yang ingin saya sampaikan,
adalah bahwa waktu kehidupan semisintetis di sini
Terima kasih.
(Tepuk tangan)
Chris Anderson : Maksud saya, Floyd, ini menakjubkan sekali.
Saya hanya ingin bertanya,
apa implikasi dari kerja Anda,
bagaimana kita harus berpikir tentang kemungkinan untuk kehidupan,
seperti, di alam semesta, di tempat lain?
Sepertinya banyak kehidupan, atau banyak dari asumsi kita berdasarkan
fakta bahwa tentu saja, pasti DNA,
tetapi apakah ruang kemungkinan bagi molekul mereplikasi diri
lebih besar daripada DNA, bahkan DNA dengan enam huruf?
Floyd Romesberg: Tentu saja, menurut saya itu benar,
dan menurut saya apa yang ditunjukkan kerja kami
seperti yang saya jelaskan tadi, adalah bahwa ada sebuah prasangka
bahwa kita sempurna,
kita yang paling bagus, Tuhan membuat kita seperti ini,
evolusi menyempurnakan kita.
Kami telah membuat molekul yang bekerja disamping molekul alami,
dan menurut saya itu menunjukkan bahwa setiap molekul
yang menuruti hukum dasar kimia dan fisika
dan dapat disempurnakan
dapat melakukan apapun yang bisa dilakukan sel alami.
Tidak ada sihir di situ.
Dan menurut saya itu menunjukkan
bahwa kehidupan bisa berevolusi dalam banyak cara,
mungkin mirip dengan kita dengan jenis DNA lain,
mungkin yang tanpa DNA sama sekali.
CA: Maksud saya, dalam pikiran Anda,
ruang kemungkinan itu seberapa besar?
Apakah kita tahu? Akankah banyak hal menjadi seperti molekul DNA,
atau sesuatu yang sangat berbeda yang masih bisa memperbanyak diri
dan mungkin membuat organisme hidup?
FR: Pendapat pribadi saya adalah jika kita menemukan kehidupan baru,
kita mungkin tidak mengenalinya.
CA: Jadi obsesi dengan pencarian planet pas-pasan
dalam tempat yang pas dengan air dan lain-lain,
itu asumsi yang sangat parokial, mungkin.
FR: Baik, jika Anda ingin mencari seorang yang bisa berbicara, mungkin tidak,
tetapi menurut saya jika Anda mencari bentuk kehidupan saja,
menurut saya itu benar, menurut saya Anda mencari kehidupan di bawah tiang lampu.
A: Terima kasih telah mengagumkan kita semua. Terima kasih banyak, Floyd.
(Tepuk tangan)