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So in the last decade, a large number of genomes have been added: most human pathogens, a couple of plants, several insects and several mammals, including the human genome.

Nell'ultimo decennio, si sono aggiunti un numero enorme di genomi: la maggior parte dei patogeni umani, un paio di piante, alcuni insetti e alcuni mammiferi, incluso il genoma umano.

Genomics at this stage of the thinking from a little over 10 years ago was, by the end of this year, we might have between three and five genomes sequenced; it's on the order of several hundred.

A pensare con la genomica a quello stadio poco piu 'di 10 anni fa avremmo avuto entro la fine dell'anno tra tre e cinque genomi sequenziati; oggi siamo nell'ordine delle centinaia.

We just got a grant from the Gordon and Betty Moore Foundation to sequence 130 genomes this year, as a side project from environmental organisms.

Abbiamo appena avuto un finanziamento della Fondazione Gordon and Betty Moore per sequenziare 130 genomi questo anno, come progetto a parte dagli organismi naturali.

So the rate of reading the genetic code has changed.

Quindi il tasso di lettura del codice genetico è cambiato.

But as we look, what's out there, we've barely scratched the surface on what is available on this planet.

Ma quando guardiamo cosa c'è là fuori, abbiamo appena graffiato la superficie di quello che è presente sul pianeta.

Most people don't realize it, because they're invisible, but microbes make up about a half of the Earth's biomass, whereas all animals only make up about one one-thousandth of all the biomass.

La maggior parte della gente non lo immagina, perche 'è invisibile, ma i microorganismi sono la metà della biomassa terrestre. mentre tutti gli animali sono all'incirca un millesimo di tutta la biomassa.

And maybe it's something that people in Oxford don't do very often, but if you ever make it to the sea, and you swallow a mouthful of seawater, keep in mind that each milliliter has about a million bacteria and on the order of 10 million viruses.

Magari ad Oxford questo non fanno molto spesso ma se mai arrivate al mare, e ingoiate una boccata di acqua marina, tenete presente che ogni millilitro contiene circa un milione di batteri e qualcosa come 10 milioni di virus.

Less than 5,000 microbial species have been characterized as of two years ago, and so we decided to do something about it.

Meno di 5000 specie di microbi sono state caratterizate solo due anni fa, così abbiamo deciso di fare qualcosa per rimediare.

And we started the Sorcerer II Expedition, where we were, as with great oceanographic expeditions, trying to sample the ocean every 200 miles.

E abbiamo intrapreso la Spedizione Sorcerer II dove abbiamo, come le grandi spedizioni ocenaografiche, cercato di campionare l'oceano ogni 200 miglia.

We started in Bermuda for our test project, then moved up to Halifax, working down the U.S. East Coast, the Caribbean Sea, the Panama Canal, through to the Galapagos, then across the Pacific, and we're in the process now of working our way across the Indian Ocean.

Per il progetto pilota abbiamo cominciato alle Bermuda Poi siamo saliti verso Halifax continuando verso la costa est degli USA il mare Caraibico, il canale di Panama, per le Galapagos e poi attraverso il Pacifico e ora è in corso la navigazione attraverso l'Oceano Indiano.

It's very tough duty; we're doing this on a sailing vessel, in part to help excite young people about going into science.

E 'un compito difficile; lo stiamo facendo con un vascello in parte per entusiasmare i giovani che approcciano la scienza Gli esperimenti sono incredibilmente semplici.

The experiments are incredibly simple.

Si prende l'acqua di mare e la si filtra, e si raccolgono gli organismi in base ai filtri.

We just take seawater and we filter it, and we collect different size organisms on different filters, and then take their DNA back to our lab in Rockville, where we can sequence a hundred million letters of the genetic code every 24 hours.

Poi portiamo il loro DNA nel nostro laboratorio a Rockville, dove sequenziamo centinaia di migliaia di lettere del codice genetico ogni 24 ore.

And with doing this, we've made some amazing discoveries.

E facendo questo, abbiamo fatto delle incredibili scoperte.

For example, it was thought that the visual pigments that are in our eyes — there was only one or two organisms in the environment that had these same pigments.

Per esempio, si credeva che i pigmenti visivi nei nostri occhi — che ci fossero solo uno o due organismi nell'ambiente che li avessero come noi.

It turns out, almost every species in the upper parts of the ocean in warm parts of the world have these same photoreceptors, and use sunlight as the source of their energy and communication.

Invece, quasi tutte le specie nella parte superiore dell'oceano nelle zone calde del pianeta hanno gli stessi fotorecettori, e usano la luce del sole come fonte energetica e per la comunicazione.

From one site, from one barrel of seawater, we discovered 1.3 million new genes and as many as 50,000 new species.

Da un unico sito, in un barile di acqua marina, abbiamo scoperto 1,3 milioni di specie nuove e qualcosa come 50.000 specie nuove.

We've extended this to the air now with a grant from the Sloan Foundation.

Stiamo estendendo questo all'aria ora con un finanziamento della Fondazione Sloan.

We're measuring how many viruses and bacteria all of us are breathing in and out every day, particularly on airplanes or closed auditoriums. (Laughter) We filter through some simple apparatuses; we collect on the order of a billion microbes from just a day filtering on top of a building in New York City.

Stiamo misurando quanti virus e batteri tutti noi espiriamo ed inspiriamo ogni giorno, specialmente sugli aerei o nei auditori chiusi. (Risate) FIltriamo con dei semplici apparati; raccogliamo circa un miliardo di microbi in un solo giorno filtrando l'aria dalla cima di un palazzo a New York.

And we're in the process of sequencing all that at the present time.

E stiamo sequenziando tutto questo al momento.

Just on the data collection side, just where we are through the Galapagos, we're finding that almost every 200 miles, we see tremendous diversity in the samples in the ocean.

Riguardo alla raccolta dei dati, stiamo analizzando le Galapagos, stiamo scoprendo che circa ogni 200 miglia vediamo una diveristà enorme nei campioni dell'oceano.

Some of these make logical sense, in terms of different temperature gradients.

Alcune osservazioni sono logiche, in termini di gradienti di temperatura.

So this is a satellite photograph based on temperatures — red being warm, blue being cold — and we found there's a tremendous difference between the warm water samples and the cold water samples, in terms of abundant species.

Allora, questa è una foto dal satellite basata sulle temperature — rosso indica caldo, blu indica freddo — e noi riscontriamo una differenza incredibile tra i campioni di acqua calda e quelli di acqua fredda, in termini di abbondanza di specie.

The other thing that surprised us quite a bit is these photoreceptors detect different wavelengths of light, and we can predict that based on their amino acid sequence.

L'altra cosa che ci ha sorpreso abbastanza è che questi recettori rilevano lunghezze d'onda luminose diverse, e noi possiamo predirle in base alla sequenza proteica.

And these vary tremendously from region to region.

E questa varia enormemente da regione a regione.

Maybe not surprisingly, in the deep ocean, where it's mostly blue, the photoreceptors tend to see blue light.

Forse non sorprende, che nelle profondità, dove il piu 'è blu i fotorecettori tendono a vedere la luce blu.

When there's a lot of chlorophyll around, they see a lot of green light.

Quando c'è molta clorofilla intorno, loro vedono molta luce verde.

But they vary even more, possibly moving towards infrared and ultraviolet in the extremes.

Ma possono variare anche di piu ', forse avvicinandosi all'infrarosso e ultravioletto come estremi.

Just to try and get an assessment of what our gene repertoire was, we assembled all the data — including all of ours thus far from the expedition, which represents more than half of all the gene data on the planet — and it totaled around 29 million genes.

Solo per provare ad avere una stima di quale fosse il repertorio di geni, abbiamo assemblato tutti i dati — inclusi quelli di tutte le spedizioni fino ad ora che rappresentano piu 'della meta' di tutti i geni del pianeta — e il totale ammonta a circa 29 milioni di geni.

And we tried to put these into gene families to see what these discoveries are: Are we just discovering new members of known families, or are we discovering new families?

Abbiamo provato a organizzare questi geni in famiglie per capire cosa stiamo scoprendo: Stiamo scoprendo nuovi membri di famiglie già note oppure stiamo scoprendo nuove famiglie?

And it turns out we have about 50,000 major gene families, but every new sample we take in the environment adds in a linear fashion to these new families.

Ed è venuto fuori che abbiamo circa 50.000 maggiori famiglie geniche, ma ogni nuovo campione prelevato dall'ambiente aggiunge dati in maniera lineare.

So we're at the earliest stages of discovery about basic genes, components and life on this planet.

Percio 'noi siamo agli stadi iniziali della scoperta dei geni di base, componenti e vita di questo pianeta.

When we look at the so-called evolutionary tree, we're up on the upper right-hand corner with the animals.

Quando guardiamo il cosiddetto albero dell'evoluzione noi siamo nell'angolo in alto a destra con gli animali.

Of those roughly 29 million genes, we only have around 24,000 in our genome.

Dei circa 29 milioni di geni, noi ne abbiamo solo 24.000 circa nel nostro genoma.

And if you take all animals together, we probably share less than 30,000 and probably maybe a dozen or more thousand different gene families.

E se considerate tutti gli animali insieme, probabilmente ne condividiamo meno di 30.000 e chissa 'forse una dozzina o piu' di migliaia di famiglie geniche differenti.

I view that these genes are now not only the design components of evolution.

Ora capisco che questi geni sono non solo i componenti del design dell'evoluzione.

And we think in a gene-centric view — maybe going back to Richard Dawkins' ideas — than in a genome-centric view, which are different constructs of these gene components.

E noi pensiamo con una visione gene-centrica forse ricollegandoci alle idee di Richard Dawkins piuttosto che con una visione genoma-centrica, i quali sono assemblaggi differenti dei geni che li compongono.

Synthetic DNA, the ability to synthesize DNA, has changed at sort of the same pace that DNA sequencing has over the last decade or two, and is getting very rapid and very cheap.

Il DNA sintetico, la capacità di sintetizzare DNA, è cambiata circa con lo stesso passo del sequenziamento del DNA nell'ultimo decennio o due, e sta diventando molto veloce e molto economico.

Our first thought about synthetic genomics came when we sequenced the second genome back in 1995, and that from mycoplasma genitalium.

Il primo pensiero sul genoma sintetico ci venne quando sequenziammo il secondo genoma, nel 1995, e quello dal micoplasma genitalium.

And we have really nice T-shirts that say, you know, "I heart my genitalium." This is actually just a microorganism.

E abbiamo delle T-shirts carine che dicono, capito, "Io amo il mio genitalium." In realtà questo è solo un microorganismo.

But it has roughly 500 genes.

Ma ha circa 500 geni.

Haemophilus had 1,800 genes.

Haemophilus ha 1.800 geni.

And we simply asked the question, if one species needs 800, another 500, is there a smaller set of genes that might comprise a minimal operating system?

Cosi 'ci siamo semplicemente chiesti, se una specie ha bisogno di 800, un'altra di 500, c'è un set di geni piu' piccolo che definisce un sistema operativo minimo?

So we started doing transposon mutagenesis.

Così abbiamo cominciato a fare la mutagenesi con trasposoni.

Transposons are just small pieces of DNA that randomly insert in the genetic code.

I transposoni sono solo piccoli pezzi di DNA che si inseriscono casualmente nel codice genetico.

And if they insert in the middle of the gene, they disrupt its function.

E se si inseriscono nel mezzo di un gene, ne annullano la funzione.

So we made a map of all the genes that could take transposon insertions and we called those "non-essential genes." But it turns out the environment is very critical for this, and you can only define an essential or non-essential gene based on exactly what's in the environment.

Così abbiamo creato una mappa di tutti i geni che potevano ricevere inserimento di transposoni e li abbiamo definiti "geni non-essenziali" Ma è risultato che l'ambiente è critico e si puo 'solo definire un gene come essenziale o non basandosi su quello che c'è esattamente nell'ambiente.

We also tried to take a more directly intellectual approach with the genomes of 13 related organisms, and we tried to compare all of those, to see what they had in common.

Abbiamo anche provato un approccio piu 'intellettuale con il genoma di 13 organismi correlati, e abbiamo provato a compararli per vedere cosa avessero in comune.

And we got these overlapping circles.

E abbiamo ottenuto queste intersezioni.

And we found only 173 genes common to all 13 organisms.

E abbiamo trovato solo 173 geni comuni a tutti e 13 gli organismi.

The pool expanded a little bit if we ignored one intracellular parasite; it expanded even more when we looked at core sets of genes of around 310 or so.

L'insieme si potrebbe espandere se ignorassimo un parassite intracellulare; si è espanso anche di più quando abbiamo esaminato i set di geni centrali fino a 310 piu 'o meno.

So we think that we can expand or contract genomes, depending on your point of view here, to maybe 300 to 400 genes from the minimal of 500.

Dunque noi pensiamo che possiamo ampliare o restringere i genomi, dipendentemente dal punto di vista, fino a 300 forse o 400 geni da un minimo di 500.

The only way to prove these ideas was to construct an artificial chromosome with those genes in them, and we had to do this in a cassette-based fashion.

L'unico modo per provare queste idee era di assemblare un cromosoma artificiale con questi geni, e lo abbiamo dovuto fare con un metodo a blocchi.

We found that synthesizing accurate DNA in large pieces was extremely difficult.

Abbiamo scoperto che la sintesi precisa del DNA in lunghi pezzi era estremamente difficile.

Ham Smith and Clyde Hutchison, my colleagues on this, developed an exciting new method that allowed us to synthesize a 5,000-base pair virus in only a two-week period that was 100 percent accurate, in terms of its sequence and its biology.

Ham Smith e Clyde Hutchison, i miei colleghi, hanno sviluppato un nuovo metodo molto eccitante che ci ha permesso di sintetizzare un virus di 5000 paia di basi in sole due settimane con un'accuratezza del 100 per cento, in termini di sequenza e biologia.

It was a quite exciting experiment — when we just took the synthetic piece of DNA, injected it in the bacteria and all of a sudden, that DNA started driving the production of the virus particles that turned around and then killed the bacteria.

E 'stato un esperimento piuttosto eccitante — quando abbiamo preso il DNA sintetico e lo abbiamo iniettato nei batteri e all'improvviso il DNA a guidato la produzione delle particelle virali che si sono rivoltate contro i batteri uccidendoli.

This was not the first synthetic virus — a polio virus had been made a year before — but it was only one ten-thousandth as active and it took three years to do.

Questo non è il primo virus sintetico — un poliovirus fu sintetizzato un anno prima — ma un milionesimo di volte meno attivo e fu sintetizzato in 3 anni.

This is a cartoon of the structure of phi X 174.

Questa immagine rappresenta la struttura di Phi X-174.

This is a case where the software now builds its own hardware, and that's the notions that we have with biology.

Questo è la scatola dove il software ora costruisce il suo hardware, e questa è il concetto che abbiamo della biologia.

People immediately jump to concerns about biological warfare, and I had recent testimony before a Senate committee, and a special committee the U.S. government has set up to review this area.

La gente si preoccupa immediatamente della guerra biologica, e ho recentemente testimoniato di fronte ad un comitato del Senato e il governo americano ha creato un comitato speciale che si occupi di questa area.

And I think it's important to keep reality in mind, versus what happens with people's imaginations.

E credo che sia importante tenere a mente la realtà, rispetto a quello che succede con l'immaginazione delle persone.

Basically, any virus that's been sequenced today — that genome can be made.

In pratica, di ogni virus sequenziato fino ad oggi — il genoma si può fare.

And people immediately freak out about things about Ebola or smallpox, but the DNA from this organism is not infective.

E la gente si agita subito su cose come Ebola o vaiolo, ma il DNA proveniente da questi organismi non è infettivo.

So even if somebody made the smallpox genome, that DNA itself would not cause infections.

Quindi anche se qualcuno produce il genoma del vaiolo, il DNA in sè non causerà infezioni.

The real concern that security departments have is designer viruses.

Il timore reale che ha il dipartimento di sicurezza è il disegnatore di virus.

And there's only two countries, the U.S. and the former Soviet Union, that had major efforts on trying to create biological warfare agents.

E ci sono solo due paesi, gli USA e quella che fu l 'Unione Sovietica che si impegnarono maggiormente nella creazione di agenti per la guerra biologica.

If that research is truly discontinued, there should be very little activity on the know-how to make designer viruses in the future.

Se la ricerca e 'davvero terminata, ci dovrebbe essere una piccolissima attività sulla conoscenza di come disegnare virus in futuro.

I think single-cell organisms are possible within two years.

I credo che organismi unicellulari saranno possibili in un paio di anni.

And possibly eukaryotic cells, those that we have, are possible within a decade.

E forse le cellule eucariotiche, quelle che abbiamo noi, saranno possibili un decennio.

So we're now making several dozen different constructs, because we can vary the cassettes and the genes that go into this artificial chromosome.

Dunque, ora noi stiamo realizzando una dozzina di costrutti diversi perche 'possiamo variare i blocchi e i geni che vanno in questo cromosoma artificiale.

The key is, how do you put all of the others?

Il punto cruciale è, come mettiamo tutti gli altri?

We start with these fragments, and then we have a homologous recombination system that reassembles those into a chromosome.

Siamo partiti con questi frammenti, e poi abbiamo il sistema di ricombinazione omologa che riassembla quelli in un cromosoma.

This is derived from an organism, deinococcus radiodurans, that can take three million rads of radiation and not be killed.

Questo deriva da un organismo, deinococcus radiodurans, che puo 'ricevere 3 milioni di rad di radiazioni e non morire.

It reassembles its genome after this radiation burst in about 12 to 24 hours, after its chromosomes are literally blown apart.

E 'in grado di riassemblare il suo genoma dopo questo scoppio di radiazioni in 12-24 ore, dopo che i suoi cromosomi sono letteralmente esplosi.

This organism is ubiquitous on the planet, and exists perhaps now in outer space due to all our travel there.

Questo organismo è onnipresente nel pianeta, e probabilmente ora esiste anche nello spazio a causa dei nostri viaggi.

This is a glass beaker after about half a million rads of radiation.

Questo è un bicchiere di vetro dopo circa mezzo milione di rad di radiazioni.

The glass started to burn and crack, while the microbes sitting in the bottom just got happier and happier.

Il vetro ha cominciato a bruciare e a rompersi, mentre i microbi adagiati sul fondo sono sempre più felici.

Here's an actual picture of what happens: the top of this shows the genome after 1.7 million rads of radiation.

Questa e 'un'immagine di quello che accade: in alto si vede il genoma dopo 1,7 milioni di rads di radiazioni.

The chromosome is literally blown apart.

I cromosomi sono letteralmente esplosi.

And here's that same DNA automatically reassembled 24 hours later.

E qui c'e 'lo stesso DNA automaticamente riassemblato 24 ore piu' tardi.

It's truly stunning that these organisms can do that, and we probably have thousands, if not tens of thousands, of different species on this planet that are capable of doing that.

E 'veramente impressionante che questi organismi possono fare cio' e probabilmente ci sono migliaia, se non decine di migliaia di specie diverse su questo pianeta capaci di fare questo.

After these genomes are synthesized, the first step is just transplanting them into a cell without a genome.

Dopo che questi genomi sono sintetizzati, il primo passo e 'di trapiantarli in una cellula senza genoma.

So we think synthetic cells are going to have tremendous potential, not only for understanding the basis of biology but for hopefully environmental and society issues.

Noi crediamo che le cellule sintetiche avranno un potenziale incredibile non solo per comprendere la biologia di base ma, si spera, anche per i problemi dell'ambiente e della societa '.

For example, from the third organism we sequenced, Methanococcus jannaschii — it lives in boiling water temperatures; its energy source is hydrogen and all its carbon comes from CO2 it captures back from the environment.

Ad esempio, il terzo microorganismo sequenziato da noi, Methanococcus jannaschii: vive alla temperatura di bollimento dell'acqua, la sua sorgente di energia e 'l'idrogeno e tutto il suo carbonio viene dalla CO2 che recupera dall'ambiente.

So we know lots of different pathways, thousands of different organisms now that live off of CO2, and can capture that back.

Dunque, noi conosciamo diverse vie, migliaia di organismi diversi ora che vivono di CO2, e la possono recuperare.

So instead of using carbon from oil for synthetic processes, we have the chance of using carbon and capturing it back from the atmosphere, converting that into biopolymers or other products.

Quindi invece di usare carbonio dal petrolio per processi di sintesi, abbiamo l'opportunita 'di usare carbonio e ricatturarlo dall'atmosfera, convertendolo in biopolimeri o altri prodotti.

We have one organism that lives off of carbon monoxide, and we use as a reducing power to split water to produce hydrogen and oxygen.

Esiste un microorganismo che vive di monossido di carbonio, e lo usiamo come potere riducente per dissociare l'acqua e produrre idogeno e ossigeno.

Also, there's numerous pathways that can be engineered metabolizing methane.

Inoltre, ci sono molte vie che si possono ingegnerizzare per metabolizzare metano.

And DuPont has a major program with Statoil in Norway to capture and convert the methane from the gas fields there into useful products.

E DuPont gestisce un importante programma con Statoil in Norvegia per catturare e convertire il metano dai giacimenti in prodotti utili.

Within a short while, I think there's going to be a new field called "Combinatorial Genomics," because with these new synthesis capabilities, these vast gene array repertoires and the homologous recombination, we think we can design a robot to make maybe a million different chromosomes a day.

In poco tempo, credo che si creera 'un nuovo campo chiamato Genomica Combinatoriale, perche' con queste nuove capacita 'di sintesi, questo sconfinato repertorio di geni e la ricombinazione omologa, noi crediamo di poter disegnare un robot per fare forse un milione di cromosomi differenti al giorno.

And therefore, as with all biology, you get selection through screening, whether you're screening for hydrogen production, or chemical production, or just viability.

Quindi, come per la biologia in genere, ottiene la selezione tramite test, che tu sia testando la produzione di idrogeno, o produzione chimica, o solo sopravvivenza.

To understand the role of these genes is going to be well within reach.

Capire il ruolo di questi geni sara 'ha portata di mano.

We're trying to modify photosynthesis to produce hydrogen directly from sunlight.

Stiamo cercando di modificare la fotosintesi per produrre idrogeno direttamente dalla luce solare.

Photosynthesis is modulated by oxygen, and we have an oxygen-insensitive hydrogenase that we think will totally change this process.

La fotosintesi e 'modulata dall'ossigeno, e noi abbiamo una idrogenasi resistente all'ossigeno che pensiamo cambiera' completamente il processo.

We're also combining cellulases, the enzymes that break down complex sugars into simple sugars and fermentation in the same cell for producing ethanol.

Stiamo anche combinando cellulasi, gli enzimi che scompongono zuccheri complessi in semplici e la fermentazione nelle stesse cellule per la produzione di etanolo.

Pharmaceutical production is already under way in major laboratories using microbes.

La produzione farmaceutica si sta gia 'avviando nei laboratori piu' grandi usando microbi.

The chemistry from compounds in the environment is orders of magnitude more complex than our best chemists can produce.

La chimica dei composti naturali e di ordini di magnitudine piu 'complessa di quella che il nostro chimico migliore possa produrre.

I think future engineered species could be the source of food, hopefully a source of energy, environmental remediation and perhaps replacing the petrochemical industry.

Penso che le specie ingegnerizzate del futuro potranno essere la sorgente di cibo, speriamo la sorgente di energia, e rimdedi per l'ambiente e forse sostituiranno l'industria petrolchimica.

Let me just close with ethical and policy studies.

Fatemi chiudere con degli studi etici e politici.

We delayed the start of our experiments in 1999 until we completed a year-and-a-half bioethical review as to whether we should try and make an artificial species.

I nostri esperimenti nel 1999 sono iniziati in ritardo, al completamento della indagine bioetica di un anno e mezzo, sulla possibilità di provare a generare una specie artificiale.