När jag växte upp i centrala Wisconsin, spenderade jag mycket tid utomhus. På våren kunde jag känna den berusande doften av syren. Om sommaren älskade jag  eldflugornas skimrande glöd när de surrade omkring  under kvalmiga nätter. På hösten var myrarna överfyllda  med den lysande röda färgen av tranbär. Även vintern hade sin charm, med sin juliga bukett  som reste sig från tallarna. För mig har naturen alltid varit  en källa till förundran och inspiration. När jag gick vidare till forskarskolan  inom kemi, och under senare år, fick jag en djupare förståelse av naturen på molekylnivå. Alla saker som jag nyss nämnt - från doften av syren och tallar till lysande röda tranbär  och glöden av eldflugor - 
har minst en sak gemensamt: De är tillverkade av enzymer. Som jag sa, växte jag upp i Wisconsin,  och gillar självklart ost och fotbollslaget Green Bay Packers. Men låt oss prata om ost en stund. Under de senaste 7 000 åren har människan utvunnit  olika slags enzymer 
ur kors, fårs och getters magar och tillsatt dem i mjölk. Detta får mjölken att koagulera vilket är en del av osttillverkningsprocessen. Det viktigaste enzymet i blandningen kallas kymosin. Jag vill visa er hur det funkar. Här har jag två provrör, och kommer att lägga till kymosin i det ena. Ett ögonblick bara… Min son Anthony, som är åtta år gammal, ville gärna hjälpa mig komma på  ett experiment för TED-föredraget. 
Så vi var i köket, och skar upp ananas, extraherade enzymer från röd potatis, och gjorde alla slags experiment. Till slut tyckte vi att kymosinexperimentet blev rätt häftigt. Det som händer här är att kymosinet simmar runt i mjölken, och binder till ett protein som kallas kasein. Vad det gör sen är att det klipper kaseinet, det fungerar som en molekylär sax. Det är själva klippfunktionen  som gör att mjölken koagulerar. Här är vi i köket och jobbar på detta. Okej. Jag sätter snabbt på locket och lägger sedan rören åt sidan för att låta dem puttra i någon minut. Okej. Om DNA är livets instruktionsmanual så är enzymerna arbetarna  som fullföljer dess instruktioner. Enzymet är ett protein som är en katalysator; det påskyndar eller accelererar  en kemisk reaktion, precis på samma sätt som kymosinet här påskyndar mjölkens koagulering. 
Men det handlar inte bara om ost. Medan enzymer spelar en viktig roll för livsmedlen vi äter, är de också involverade i allt från ett spädbarns hälsa till att tackla de största miljöutmaningarna vi har idag. Enzymernas grundläggande byggstenar kallas för aminosyror. Det finns 20 vanliga aminosyror som vi brukar förse med  en bokstavsbeteckning, så det finns ett helt alfabet  av aminosyror. I ett enzym är dessa aminosyror hoplänkade 
som pärlor i ett halsband. Och det är faktiskt det  som utgör aminosyrornas identitet: Det är bokstavskombinationen i halsbandet, ordningen de förekommer i, samt vad de stavar till, som ger enzymet sina unika egenskaper  och särskiljer det från andra enzymer. Den här strängen av aminosyror, detta halsband, vecklas ut i ett övergripande mönster. Om man skulle zooma in  på den molekylära nivån och ta en titt på kymosinet,  enzymet som jobbar här borta, skulle det se ut så här. Det är alla dessa trådar, öglor och spiraler vridna åt olika håll som måste ha just denna form för att fungera korrekt. Numera kan vi skapa enzymer i mikrober, vilket exempelvis kan vara bakterier eller jäst. Sättet vi gör det på är att ta en bit DNA som innehåller ett enzym vi är intresserade av, sätter in enzymet i mikroben, 
och låter mikroben använda sitt eget system, sina egna resurser, för att tillverka enzymet åt oss. Vill man framställa kymosin behövs ingen en kalv nuförtiden, det kan utvinnas ur en mikrob. Och vad som är  ännu häftigare, tycker jag, är att vi nu helt kan anpassa  DNA-sekvenser för att skapa alla enzymer vi vill, sådana som inte finns ute i naturen. Och för mig är det  den riktigt roliga biten: att försöka designa ett enzym för nya användningsområden genom att arrangera om atomerna. Att ta ett enzym från naturen  och mecka med aminosyrorna, pilla med deras bokstäver, och lägga till och ta bort några bokstäver, kanske arrangera om dem lite grann, är ungefär som att hitta en bok 
och redigera några kapitel  eller ändra på slutet. År 2018 delades Nobelpriset i kemi ut för utvecklingen av denna metod, vilken kallas "riktad evolution". Numera kan vi utnyttja krafterna i riktad evolution till att designa enzymer  för anpassade ändamål. Ett av dessa är att utforma enzymer  för nya tillämpningsområden, som tvätt. Precis som att enzymerna i kroppen 
kan hjälpa dig bryta ner maten du äter kan enzymer i tvättmedlet hjälpa dig bryta ner fläckarna på dina kläder. Det visar sig att runt 90 procent av energin som går till tvätt kommer från vattenuppvärmningen. Och det är av goda skäl - det varma vattnet hjälper till  att göra dina kläder rena. Men tänk om du kunde tvätta i kallt vatten istället? Du skulle definitivt spara en slant, och utöver det, visar beräkningar gjorda av Procter and Gamble att om alla hushåll i USA skulle tvätta i kallt vatten, skulle vi minska utsläppen med 32 ton koldioxid per år. Det är mycket, och motsvarar ungefär koldioxidutsläpp från 6,3 miljoner bilar. Så hur skulle vi gå tillväga med att designa ett enzym för att förverkliga sådana förändringar? Enzymer har inte utvecklats för att rengöra smutsig tvätt, än mindre i kallt vatten. Men vi kan gå till naturen för att finna en utgångspunkt. 
Vi kan hitta ett enzym  med vissa förutsättningar, en bas som vi kan jobba med. Här är exempel på ett sådant enzym  på skärmen. Och vi kan börja mecka med aminosyrorna, som jag nämnt: genom att lägga till några bokstäver, ta bort andra och ordna om dem. Genom att göra det kan vi generera tusentals enzymer. Vi kan ta enzymerna, och testa dem i små plattor som dessa. Plattan som jag håller i mina händer innehåller 96 brunnar. I varje brunn finns ett tygstycke med en fläck på. Vi kan mäta hur effektivt varje enzym kan ta bort fläckarna från tygstyckena 
och på så sätt se hur bra det fungerar. Vi kan göra det här med hjälp av robotik, som du strax får se på skärmen. Okej, när vi gör detta visar det sig att en del av enzymerna hamnar rätt nära utgångsenzymet. Det är inget att hänga i granen. Vissa är värre, så vi gör oss av med dem. 
Andra är bättre. De förbättrade enzymerna  blir vår version 1.0. Det är enzymerna som vi vill förädla, och denna cykel kan upprepas om och om igen. Det är upprepningen av cykeln  som låter oss komma på ett nytt enzym, något som kan göra det vi vill. Och efter flera sådana cykler, uppfann vi faktiskt något nytt: Du kan gå till stormarknaden idag och köpa ett tvättmedel som låter dig tvätta i kallt vatten tack vare enzymer som de här. Jag vill visa er hur tekniken fungerar. Jag har ytterligare två rör här, som båda innehåller mjölk igen. Låt mig demonstrera: Jag har ett rör som jag ska hälla enzymet i och ett annat där jag blandar i vatten - det är kontrollprovet, 
där inget förväntas hända. Du kanske är nyfiken på varför jag gör detta med mjölk. Det beror på att mjölken är full av proteiner och det är väldigt enkelt att se hur enzymet funkar i en proteinlösning för att det är en mästare på  att klippa proteiner, det är dess uppgift. Låt mig lägga till enzymet här. Som ni vet, är det som sagt en mästare  på att klippa proteiner. Det man kan göra är att föra över  enzymets effekt i den här mjölken till vad det kan göra med din tvätt. Det är ett sätt att föreställa sig vad som kan hända. Okej, nu har båda hällts i. 
Och jag kommer att ge dem en snabb omskakning också. Vi låter dem stå här borta  med kymosinprovet och återkommer till dessa  senare mot slutet. Hur ser utsikterna ut för enzymdesign? Framstegen kommer bli snabba. Det finns nu strategier för att utveckla enzymer som låter forskare hantera  betydligt fler prover än jag precis visat er. Och förutom att pilla med naturliga enzymer, 
som vi har pratat om, försöker vissa forskare nu utforma  enzymer från grunden, genom att använda maskininlärning, en metod från artificiell intelligens, för att förbättra sin enzymdesign. Det finns också de som lägger till onaturliga  aminosyror i blandningen. Vi nämnde tidigare de 20 naturliga aminosyrorna, de vanliga aminosyrorna. Forskarna lägger till  onaturliga aminosyror för att utforma enzymer med  egenskaper som inte finns i naturen. Det är ett rätt spännande område. Hur kommer designade enzymer att påverka dig framöver? Jag vill fokusera på två områden: människohälsa och miljö. Vissa läkemedelsföretag har nu forskarlag som ägnar sig åt att designa enzymer 
för effektivare tillverkning av läkemedel  med färre giftiga katalysatorer. Januvia, till exempel, vilket är ett läkemedel som används för att behandla diabetes typ 2, framställs delvis av enzymer. Antalet läkemedel tillverkade med enzymer  kommer säkert att öka i framtiden. Inom andra områden finns det vissa sjukdomar där ett enstaka enzym i kroppen inte fungerar som det ska. Ett exempel på detta kallas fenylketonuri, som förkortas PKU. 
Människor med PKU kan inte smälta eller bryta ner fenylalanin ordentligt, vilket är en av de 20 vanliga aminosyrorna som vi har pratat om. Ett intag av fenylalanin för människor med PKU medför att de riskerar drabbas av mental  utvecklingsstörning med bestående men. Så det är något läskigt att ha. Ni med barn - vilka av er har barn här? Det är många. Ni kanske känner till PKU eftersom alla spädbarn i USA måste testas för sjukdomen. Jag minns när min son Anthony  blev testad för det genom hälen. Sjukdomens stora utmaning är vad man ska äta. Fenylalanin finns i så många livsmedel; det är otroligt svårt att undvika. Anthony har nötallergi, vilket jag tyckte var tufft, men PKU är långt mycket svårare. Däremot kan nya enzymer snart göra det möjligt för PKU-patienter att äta vad de vill. Nyligen godkände Livsmedelsverket  ett enzym utformat för att behandla PKU. Det är stora nyheter för patienter, och överlag ett stort framsteg för enzymersättningsbehandlingar eftersom det finns fler områden där  detta skulle vara en bra metod. Det var alltså lite om hälsa. Nu ska jag gå vidare till miljön. När jag läser om plastberget i Stilla havet – som förresten är en enorm plastö någonstans mellan Kalifornien och Hawaii – 
och om mikroplast nästan överallt, är det upprörande. Plasten försvinner inte så snabbt. Men enzymer kan hjälpa oss även i detta område. Nyligen har man upptäckt bakterier som producerar plastnedbrytande enzymer. Det görs redan försök att designa förbättrade versioner av enzymerna. Samtidigt finns det enzymer som har upptäckts och förädlas för att skapa biologiskt nedbrytbar plast som inte är oljebaserad. Enzymer kan också hjälpa  att fånga växthusgaser, som koldioxid, metan och dikväveoxid. Det medför tveklöst stora utmaningar och ingen av dem är lätt. Men vår förmåga att utvinna enzymer  kan hjälpa oss att ta itu med dem i framtiden. Så jag tror att det är ett annat område  att se fram emot. 
Nu går jag tillbaka till experimenten, den roliga biten. Vi börjar med kymosinproven. Jag lägger dem här. Här kan man se att detta är röret som fick vattnet 
så ingenting borde hända  med den här mjölken. Här är röret som fick kymosinet. Man kan se att det är helt klart upptill. Den stelnade biten är ost - vi har just framställt ost på några minuter. Det är en kemisk reaktion som människor har framkallat i tusentals år. Jag tror vi ska göra experimentet på vår nästa uppvisning för "Barn med på jobbet-dagen", men de kan vara en tuff publik, så vi får se. Här är det andra provet jag vill titta på. Det här är enzymet som används för tvätt. Det skiljer sig från provet  med tillsatt vatten. Det agerar upplösande - precis den effekt man önskar  att enzymet ska ha på tvätten 
då man vill ha ett enzym 
som kan sluka upp proteinet. Klädfläckar, som chokladmjölk eller gräsfläckar, består av olika proteiner och något sådant kommer hjälpa en få bort dem. Det kommer också att möjliggöra tvätt i kallt vatten, minskning av koldioxidavtrycket och besparing av lite pengar. Vi har kommit långt med tanke på den sjutusenåriga resan från enzymer i osttillverkning till nutid och enzymutformning. Vi står verkligen i ett nyskapande skede där vi med med enzymer kan ändra på naturens manual eller skriva ner våra egna  instruktioner för aminosyror. 
Så nästa gång du är ute en varm natt och får syn på en eldfluga hoppas jag att du tänker på enzymer. De gör fantastiska saker för oss idag. Och med enzymutformningen skulle de kunna göra större underverk imorgon. 
Tack. (Applåder) 
