如何讀懂基因組並建造人類
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0:01 - 0:03接下來的16分鐘,
我要帶各位進行一段冒險之旅, -
0:03 - 0:06這大概是人類最大的夢想:
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0:07 - 0:09了解生命的密碼。
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0:09 - 0:12對我而言,這一切的開始,
要拉回到好幾好幾年前, -
0:12 - 0:15當我第一次遇上3D印表機時。
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0:15 - 0:16它的概念真的很棒。
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0:16 - 0:183D印表機需要三個元素:
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0:18 - 0:22少量的資訊、一些原物料、
再加上點能量, -
0:22 - 0:26這樣它就可以製造出
以前從未存在過的任何東西。 -
0:27 - 0:29我當時研究的是物理學,
有天回到家裡時, -
0:29 - 0:32我突然意識到,我家裡
就有一台 3D 印表機。 -
0:32 - 0:33而且每個人家裡都有一台。
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0:34 - 0:35那就是我媽嗎。
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0:35 - 0:36(笑聲)
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0:36 - 0:38我媽也有三個元素:
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0:38 - 0:42少量的資訊:我這個例子,
指的是我媽跟我爸之間的投入, -
0:42 - 0:46食物就是原物料及能量的來源,
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0:46 - 0:49然後,幾個月後,生下了我。
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0:49 - 0:51而我以前也是不存的。
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0:51 - 0:54所以,除了我發現我媽
就是一台3D列印機之外, -
0:54 - 0:59我突然間也被
這個吸引注了, -
0:59 - 1:01那邊的第一項,資訊。
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1:01 - 1:03要有多少這樣的資訊
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1:03 - 1:05才能建構並組裝出一個人來呢?
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1:05 - 1:07要很多嗎?還是只要一點點?
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1:07 - 1:09要多少隨身碟存取這些資訊呢?
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1:09 - 1:12我一開始是研究物理學的,
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1:12 - 1:17我喜歡把人類比喻成
一個大型的樂高玩具, -
1:17 - 1:21你可以想像,每一個
樂高積木就是一個原子, -
1:21 - 1:26氫原子在這,碳原子在這,
氮原子在這。 -
1:26 - 1:27按照最初的估算想法,
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1:27 - 1:32如果我可以列出
人類的原子清單的數量, -
1:32 - 1:33我就可以把它建造出來。
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1:33 - 1:35現在,請各位算一下,
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1:35 - 1:38這想必是個驚人的數字。
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1:38 - 1:41所以,存在這隨身碟裡面
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1:41 - 1:46可以組合出來一個小寶寶的檔案,
裡面的原子數數量, -
1:46 - 1:51實際上若用樂高玩具
組裝起一個人類, -
1:51 - 1:54它的大小足足有
2000台鐵達尼號這麼大。 -
1:54 - 1:57這就是生命的奇蹟啊!
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1:57 - 2:00從現在起,你每次
看到懷孕的婦女, -
2:00 - 2:03她就是那個正在組裝
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2:03 - 2:04你這輩子所遇到的最大量資訊。
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2:04 - 2:07忘了大數據吧!
忘了你曾聽過的。 -
2:07 - 2:11這就是現存的
最大數據資料。 -
2:11 - 2:12(笑聲)
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2:12 - 2:19但...好在大自然比一位
年輕的物理學家還聰明, -
2:19 - 2:22這40億年來,大自然中
負責管理包裹這個資訊的 -
2:22 - 2:25小晶體--我們稱之為DNA。
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2:26 - 2:29我們在1950年第一次認識了它,
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2:29 - 2:31當時有一位了不起的女科學家
--羅莎琳.富蘭克林-- -
2:32 - 2:34給 DNA 拍了張照。
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2:34 - 2:38但我們花了40年的時間,
最後才戳進人類細胞裡 -
2:38 - 2:40取出這個晶體,
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2:40 - 2:44才首次把它伸展開來閱讀。
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2:44 - 2:47而密碼也就是大家所孰知的
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2:47 - 2:51四個字母:A、T、C、G。
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2:51 - 2:55而建造一個人類,
你需要30億個字母。 -
2:55 - 2:5630億。
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2:56 - 2:5830億有多少?
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2:58 - 3:01我們對這個數字
真的很沒有概念,對吧? -
3:01 - 3:04所以,我在想,這麼大的數字
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3:04 - 3:08我要怎麼解釋
才讓人比較容易了解。 -
3:08 - 3:11但,我的意思是...
我最好找個人來幫忙, -
3:11 - 3:14而能幫我介紹基因密碼
的最佳人選, -
3:14 - 3:18想當然就是第一個定序的人,
克萊格.凡特博士。 -
3:18 - 3:21所以,讓我們歡迎
克萊格.凡特博士上台。 -
3:21 - 3:28(掌聲)
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3:28 - 3:31當然不是活生生的人,
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3:31 - 3:34但這是史上第一次
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3:34 - 3:37特定人類的基因組被
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3:37 - 3:41一頁接著一頁,一個字
接著一個字地列印出來: -
3:41 - 3:45262,000頁的資料,
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3:45 - 3:49450公斤、從美國運到加拿大,
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3:49 - 3:54感謝新創公司Lulu.com的布魯諾.鮑登,
他們幫我做的這一切。 -
3:54 - 3:56這是個很棒的饗宴。
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3:56 - 4:00但這只是對生命密碼
的視覺感受。 -
4:00 - 4:03現在,為了慶祝第一次,
我要做件有趣的事。 -
4:03 - 4:05我真的可以從裡面
挑一段來讀一讀。 -
4:05 - 4:10所以,讓我來找一本有趣的....
書兒,比如這本。 -
4:13 - 4:16我做了個註記;這書太厚了。
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4:16 - 4:20讓各位看一下甚麼是生命密碼。
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4:21 - 4:24數以百萬、千萬、
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4:24 - 4:27億個字母。
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4:27 - 4:29它們當然都有意義。
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4:29 - 4:31讓我來找一段特別的
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4:32 - 4:33讀給各位聽:
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4:33 - 4:34(笑聲)
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4:34 - 4:38"AAG, AAT, ATA."
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4:39 - 4:41你們可能覺得像是在聽天書,
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4:41 - 4:45但這段序列,決定了
克萊格的眼睛顏色。 -
4:46 - 4:48我再展示另一段給各位看。
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4:48 - 4:51這段實際上稍微複雜些。
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4:51 - 4:5414 號染色體,第132 號書:
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4:54 - 4:56(笑聲)
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4:56 - 4:58如你所望!
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4:58 - 5:01(笑聲)
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5:03 - 5:07"ATT, CTT, GATT."
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5:08 - 5:10這個人很幸運,
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5:10 - 5:15因為如果你在這個位置
剛好漏掉兩個字母-- -
5:15 - 5:1630億個字母,只漏掉兩個--
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5:16 - 5:19你就等同於被宣判
得了一個恐佈的疾病: -
5:19 - 5:20囊性纖維化。
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5:20 - 5:23目前我們沒有治療的方式,
我們不知道如何解決, -
5:23 - 5:27僅僅就這兩個字母上
的差異而已。 -
5:28 - 5:30這本偉大的書,
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5:31 - 5:32這本偉大的書,
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5:32 - 5:36可以幫助我了解,也能讓各位
看到一些嘆為觀止的事情。 -
5:36 - 5:41在場的每一個人,
成就你我不同的地方 -
5:41 - 5:44就這五百萬個
字母的差異, -
5:44 - 5:45半本書。
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5:46 - 5:48剩下的,
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5:48 - 5:51我們絕對都長一樣。
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5:51 - 5:55就是這 500 頁的字母,
行塑了你是甚麼樣的人, -
5:55 - 5:58剩下的,我們都一樣。
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5:58 - 6:01所以,當我們在討論彼此差異的時候,
讓我們再反思一下, -
6:01 - 6:03其實我們共同的地方
真的有這麼多。 -
6:03 - 6:07所以,我問一下各位,
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6:07 - 6:08接下來的問題:
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6:08 - 6:09我要怎麼讀它?
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6:09 - 6:11我要怎麼搞懂它?
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6:11 - 6:16其實,無論你多麼會
看說明書組裝瑞典的家具, -
6:16 - 6:20這本安裝手冊也沒辦法
教你如何破解你的人生。 -
6:20 - 6:21(笑聲)
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6:21 - 6:242014年,兩位出名的 TED 演講者,
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6:24 - 6:27彼得.戴曼迪斯和
克雷格.文特爾本人, -
6:27 - 6:29他們決定創立一家新公司。
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6:29 - 6:30《人類長壽公司》誕生了,
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6:30 - 6:31並賦予一個使命:
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6:31 - 6:33竭盡所能的,
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6:33 - 6:36從這些書上,嘗試每樣東西,
學習每樣東西, -
6:36 - 6:39就為了一個目標——
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6:39 - 6:42讓個人化醫療的美夢可以成真,
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6:42 - 6:45了解需要做哪些事
才能更健康, -
6:45 - 6:48以及了解這些書
裡面的秘密。 -
6:48 - 6:53一個令人驚豔的團隊,40 個數據科學家,
還有其他很多、很多的人, -
6:53 - 6:54一起為團隊努力。
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6:54 - 6:56這概念其實很簡單。
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6:56 - 6:59我們將要使用一種叫
「機械自主學習」的概念。 -
6:59 - 7:04一方面,我們有
成千上萬的基因組—— -
7:04 - 7:08另一方面,我們收集了
人類最大的資料庫: -
7:08 - 7:12生物特性、3D掃描、核磁共振——
你能想到的每樣東西。 -
7:12 - 7:15這兩方面的資料,
被自主翻譯出來後 -
7:15 - 7:18就可以解開很多的祕密。
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7:18 - 7:21在這兩個中間,
我們建立了一台機器。 -
7:21 - 7:23我建立它,訓練它——
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7:23 - 7:26當然,並不只一台機器啦!
是很多很多台機器—— -
7:26 - 7:31嘗試去了解並翻譯
基因組的生物特徵表象。 -
7:31 - 7:35這些字母代表甚麼?
它們有甚麼作用? -
7:35 - 7:37這個方法可以運用在每件事上,
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7:37 - 7:40但用在基因學上,
它就特別複雜。 -
7:41 - 7:44在一點一滴的慢慢累積後,
我們想建立不一樣的挑戰。 -
7:44 - 7:47我們從共同的特徵開始。
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7:47 - 7:49談共同特徵比較輕鬆,
因為它們都很普遍。 -
7:49 - 7:50每個人都有。
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7:50 - 7:53我們從這個問題開始問:
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7:53 - 7:55我們可以預測身高嗎?
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7:55 - 7:57我們可以光看書
就可以知道你的身高嗎? -
7:57 - 7:58沒錯,我們真的可以,
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7:58 - 8:00預測的誤差在五公分內。
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8:00 - 8:03身體質量指數與
你的生活形式有關, -
8:03 - 8:07但我們仍然可以,相當精準地
將預測誤差控制在 8 公斤以內。 -
8:07 - 8:08那我們可以預測眼睛顏色嗎?
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8:08 - 8:10是的,我們可以。
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8:10 - 8:11精準度高達80%。
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8:11 - 8:13我們可以預測皮膚顏色嗎?
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8:13 - 8:16是的,可以,80%的準確率。
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8:16 - 8:17年齡呢?
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8:18 - 8:22可以,因為隨著年紀,
你的基因碼也會更著改變。 -
8:22 - 8:25它會變短、消失或被插入。
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8:25 - 8:28我們可以讀到那個訊號,
並把它模擬出來。 -
8:28 - 8:30現在,有一項有趣的挑戰:
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8:30 - 8:33我們可以預測一個人的臉嗎?
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8:33 - 8:34這有點複雜,
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8:34 - 8:38因為人臉上散播了
上百萬個這種字母。 -
8:38 - 8:40而人臉不太容易預測。
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8:40 - 8:42所以,我們必須建立一個
完整的堆疊系統, -
8:42 - 8:45去學習並教會機器
人臉是甚麼, -
8:45 - 8:47然後把它嵌進去並壓縮。
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8:47 - 8:49如果你很懂機器自主學習,
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8:49 - 8:52你會懂得這邊的挑戰是甚麼。
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8:52 - 8:5815年後--整整15年後--
我們讀取到第一個序列-- -
8:58 - 9:01今年10月,我們開始看到一些訊號。
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9:01 - 9:04真的是令人感動的時刻。
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9:04 - 9:07你現在看到的是一個
進來我們實驗室的實驗對象。 -
9:08 - 9:10這是一個我們人類的臉。
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9:10 - 9:13所以我們拿一個真實的臉當作實驗對象,
我們減少了複雜度, -
9:13 - 9:15因為不是每樣東西都會在
你的臉上原貌呈現出來-- -
9:15 - 9:19有很多的特徵、缺陷及不對稱
來自於你後天的生活方式。 -
9:19 - 9:22我們把臉對稱好後,
拿去跑我們的演算法。 -
9:23 - 9:25我現在展示給各位看的結果,
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9:25 - 9:29是由血液演算出來的預測結果。
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9:30 - 9:31(掌聲)
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9:31 - 9:33稍等一下。
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9:33 - 9:37在這短短的幾秒鐘,你的眼睛會
左看看、右看看做比較, -
9:37 - 9:41而你的大腦會希望
這些照片是一致的。 -
9:41 - 9:44所以,我要求各位做另一項活動,
這次要誠實。 -
9:44 - 9:46請找出他們不一樣的地方,
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9:46 - 9:47有很多喔。
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9:47 - 9:50最多的訊號來自性別,
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9:50 - 9:55然後是年齡、身體質量指數、
人類種族族群。 -
9:55 - 9:59把這些訊號擴大是相當複雜的。
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9:59 - 10:02但即使你現在看到有點不同,
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10:02 - 10:06還是要讓各位知道,
我們預測還算不錯, -
10:06 - 10:07已經很接近了。
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10:07 - 10:10這已經讓你有點激動了。
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10:10 - 10:12這裡有另外一個例子,
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10:12 - 10:14這是預測的結果。
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10:14 - 10:18有點小的臉,我們雖然沒有
跑完整個頭蓋骨結構, -
10:18 - 10:21但,還是很精準。
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10:22 - 10:24這是另一個實驗對象,
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10:24 - 10:25這是預測結果。
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10:26 - 10:31這些人從未在我們
訓練的機器裡面出現過。 -
10:31 - 10:34也就是說這些從
外面隨機取樣的。 -
10:34 - 10:37但也許各位不相信。
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10:37 - 10:40我們已經在科學期刊上
發表這一切了, -
10:40 - 10:41你可以找到。
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10:41 - 10:44但自從知道我們要上台後,
克里斯就挑戰我說, -
10:44 - 10:47我也許可以自己上陣
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10:47 - 10:50並嘗試預測你們可能認識的人。
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10:50 - 10:55所以,在這一瓶血液裡面--
相信我,你們絕對不知道 -
10:55 - 10:58我們去哪裡搞來這一瓶血的,
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10:58 - 11:02這瓶血就擁有
全部的生物資訊, -
11:02 - 11:04夠我們跑完全部的基因組定序。
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11:04 - 11:06我們只需要這麼多。
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11:07 - 11:10我們已經把它拿去定序,
下次再做給大家看。 -
11:10 - 11:14然後開始堆疊出
所有我們知道的東西, -
11:14 - 11:17從這瓶血液裡,
我們預測出他是位男士。 -
11:17 - 11:18而實驗對象是男士。
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11:19 - 11:21我們預測他身高176公分。
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11:21 - 11:24實際上他身高177公分。
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11:24 - 11:28我們預測他的體重是76公斤;
實際上是82公斤。 -
11:29 - 11:31我們預測他的年齡是38歲。
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11:31 - 11:33實際上是35歲。
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11:34 - 11:36我們預測眼睛的顏色是這樣。
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11:37 - 11:38太暗了。
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11:38 - 11:40我們預測他的皮膚顏色。
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11:40 - 11:41幾乎很接近了。
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11:42 - 11:44這是他的臉。
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11:45 - 11:48現在,真相要大白的時刻了:
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11:48 - 11:50他長這樣。
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11:50 - 11:52(笑聲)
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11:52 - 11:54我故意這樣做的。
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11:54 - 11:58我是一個非常特別的奇特種族。
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11:58 - 12:01南歐洲人、義大利人——
他們從來不會跟我們的預測相符。 -
12:01 - 12:06這個種族在我們的模式下,
就是一個很複雜的特殊案例。 -
12:06 - 12:08但有另外一個重點。
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12:08 - 12:11我們用很多工具
來辨認人的特徵, -
12:11 - 12:13但絕對不會把這些特徵
寫到基因組裡面。 -
12:13 - 12:15因為這是我們的自由意志,
我就是長這樣。 -
12:15 - 12:18在這個案例中,重點不是我的髮型,
而是我的鬍鬚。 -
12:19 - 12:22所以,我要秀給各位看,
我會把它轉變一下-- -
12:22 - 12:25就僅是用Photoshop上個鬍子,
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12:25 - 12:27沒有調整其他的。
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12:27 - 12:30突然間,感覺就比較像了。
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12:31 - 12:35所以,我們為什麼要做這個?
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12:36 - 12:41我們絕對不是為了預測高度
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12:41 - 12:44或拍一張你血液的美麗照片。
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12:44 - 12:48我們這樣做的原因是,
這些科技、方法、 -
12:48 - 12:51機器自主學習程式,
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12:51 - 12:54可以幫助我們了解
我們要如何進行工作、 -
12:54 - 12:56你的身體是如何運作、
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12:56 - 12:57你的身體如何老化、
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12:57 - 13:00你身上的疾病是如何造成的、
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13:00 - 13:03你的癌症是如何成長和擴散的、
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13:03 - 13:05藥物如何運作、
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13:05 - 13:07以及這些藥物在你身上是否有作用。
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13:08 - 13:09這是一個很大的挑戰。
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13:10 - 13:14這是我們全世界的
研究人員共同的挑戰。 -
13:14 - 13:17它叫做個人化醫療。
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13:17 - 13:21這種醫療能力是從
傳統的統計方法, -
13:21 - 13:23讓你大海撈針亂吃藥,
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13:23 - 13:24轉成個人客製化的方法,
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13:25 - 13:27都是從閱讀這些書裡面,
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13:27 - 13:30讓我們了解真正的你。
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13:30 - 13:34但這是充滿了複雜的挑戰,
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13:34 - 13:38因為到目前為止,這些書,
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13:38 - 13:41我們僅大概了解2%:
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13:41 - 13:45四本書又175頁。
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13:46 - 13:49但這不是我演講的主題,
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13:50 - 13:53因為我們還有很多要學。
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13:53 - 13:57全世界最聰明的智慧
就在這個主題裡面。 -
13:57 - 13:59預測會越來越改善,
-
13:59 - 14:01模式會越來越精準。
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14:01 - 14:03我們學得越多,
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14:03 - 14:11我們克服從未面對過
的決策的能力就越強, -
14:11 - 14:12有關於生命、
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14:12 - 14:14死亡、
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14:14 - 14:18養育的決策。
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14:21 - 14:26所以,我們正接觸到
生命如何運作的內部細節。 -
14:26 - 14:29而且這個革命不能只侷限在
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14:29 - 14:32主流科學或技術上。
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14:33 - 14:36我們需要一個全球性的對話。
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14:36 - 14:41我們必須開始思考,
我們要建構的人類未來。 -
14:41 - 14:45我們需要與創意人才、
藝術家、哲學家 -
14:45 - 14:47政治家相互配合。
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14:47 - 14:48每個人都要參與其中,
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14:48 - 14:51因為這是我們人類的未來。
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14:51 - 14:55不需要害怕,但需要包容
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14:55 - 14:59明年我們所做的決定,
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14:59 - 15:03將永遠地改變歷史。
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15:04 - 15:05謝謝各位!
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15:05 - 15:15(掌聲)
- Title:
- 如何讀懂基因組並建造人類
- Speaker:
- 里卡多.薩巴提尼
- Description:
-
秘密、疾病及美麗就寫在我們的人類基因裡,建立人類需要完整的基因操作手冊。在這場演講當中,身為科學家兼企業家的里卡多.薩巴提尼(Riccardo Sabatini )將向我們展示,我們有能力可以閱讀這複雜的密碼、預測身高、眼睛顏色、年紀,甚至是臉部結構——全都只要透過一小瓶血液。薩巴提尼說,很快的,我們對基因的認識,將可以讓我們客製化我們的個人醫療,例如癌症這種疾病。我們將有能力改變我們所認識的生命。我們要如何使用這個能力呢?
- Video Language:
- English
- Team:
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TED Translators admin approved Chinese, Traditional subtitles for How to read the genome and build a human being | ||
Jianan(Tiana) Zhao accepted Chinese, Traditional subtitles for How to read the genome and build a human being | ||
易帆 余 edited Chinese, Traditional subtitles for How to read the genome and build a human being | ||
易帆 余 edited Chinese, Traditional subtitles for How to read the genome and build a human being | ||
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