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Lisa Nip: How humans could evolve to survive in space

リサ・ニップ: 宇宙での生存に備えて人類が進化する方法

November 14, 2015

いつの日か地球を離れ宇宙を探検するとしたら、人間の体は厳しい宇宙空間環境で生き延びる為にかなりの改善が必要です。リサ・ニップは合成生物学の力を用いて地球上の微生物の、放射能さえ耐え得るような能力を活用し、宇宙探検ができるように人類を進化させたいと考えています。 「私たちは意思に基づいた遺伝子的進化の時代に近付いています」とニップは語ります。「人体の機能に新たな能力を加え高めるというのは、もはや『どうやって』という問題ではなく、『いつ、やるか』なのです」

Lisa Nip - Synthetic biologist
Lisa Nip's work focuses on how we can use synthetic biology to allow humanity to explore space Full bio

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Double-click the English subtitles below to play the video.
地球上に存在する
人間にとって
00:13
So there are lands
few and far between on Earth itself
住み良い土地は少ないですが
00:17
that are hospitable to humans
by any measure,
私たちは生き延びて来ました
00:21
but survive we have.
太古の祖先たちは
彼らの生活や住居が危機に晒された時
00:23
Our primitive ancestors, when they found
their homes and livelihood endangered,
より良い定住先を求めて
見知らぬ土地へと
00:27
they dared to make their way
into unfamiliar territories
突き進んで行きました
00:31
in search of better opportunities.
こうした冒険家たちの子孫として
00:33
And as the descendants of these explorers,
私たちは
旅を好む血を受け継いでいます
00:35
we have their nomadic blood
coursing through our own veins.
しかし同時に
00:39
But at the same time,
瑣末な日常に
気を取られ
00:41
distracted by our bread and circuses
人間同士の争いに巻き込まれ
00:43
and embroiled in the wars
that we have waged on each other,
冒険への欲求を
忘れてしまったようでもあります
00:47
it seems that we have forgotten
this desire to explore.
私たちヒトは地球の環境に合わせ
00:52
We, as a species, we're evolved uniquely
地球に適応し 地球と共に
独自に進化を遂げて来ました
00:56
for Earth, on Earth, and by Earth,
そして住環境への適合に満足し―
01:01
and so content are we
with our living conditions
充足し過ぎ 忙しさに追われ
01:04
that we have grown complacent
and just too busy
地球の資源が有限で
01:08
to notice that its resources are finite,
太陽の生命も有限だという事を
忘れてしまいました
01:10
and that our Sun's life is also finite.
火星 そして
その名を冠するあらゆる映画は
01:14
While Mars and all the movies
made in its name
宇宙旅行に対する気風に
新たな息吹を吹き込みました
01:17
have reinvigorated
the ethos for space travel,
私たちの多くが 人類の脆い構造は
宇宙へと向かう長い旅の
01:20
few of us seem to truly realize
that our species' fragile constitution
準備が全く出来ていないことに
気付いてはいません
01:25
is woefully unprepared
for long duration journeys into space.
現実をとらえる為に 例えば
01:29
Let us take a trek
to your local national forest
近隣の国立公園を
訪れるとしましょう
01:32
for a quick reality check.
みなさんの中で
01:34
So just a quick show of hands here:
この緑に覆われた自然環境で
数日生き延びられると
01:35
how many of you think you would be able
to survive in this lush wilderness
思われる方は?
01:39
for a few days?
多くの方が
できる と思われるようです
01:41
Well, that's a lot of you.
では数週間なら?
01:43
How about a few weeks?
そこそこ いらっしゃいますね
01:45
That's a decent amount.
では数ヶ月ならどうでしょう?
01:47
How about a few months?
まだ 結構いらっしゃいます
01:49
That's pretty good too.
今度は この国立公園が
01:50
Now, let us imagine
that this local national forest
永遠に続く冬に入ったと想定しましょう
01:53
experiences an eternal winter.
同じ質問ですよ
数日は生き延びられると思う方?
01:57
Same questions: how many of you think you
would be able to survive for a few days?
多くの手が上がっていますね
02:02
That's quite a lot.
では数週間の場合は?
02:03
How about a few weeks?
じゃあ 今度は
飲み水になり得るのは
02:06
So for a fun twist, let us imagine
that the only source of water available
地表からかなり離れた
地中深くの氷の塊だけで
02:10
is trapped as frozen blocks
miles below the surface.
土は痩せていて
植物もどこにも見られず
02:14
Soil nutrients are so minimal
that no vegetation can be found,
言うまでもなく
酸素もほとんど無い としたら?
02:19
and of course hardly any atmosphere
exists to speak of.
このような例は
私たちが火星のような惑星で
02:25
Such examples are only a few
of the many challenges we would face
出会う 多くの試練のうちの数例です
02:29
on a planet like Mars.
では 常夏での休暇からかけ離れた
目的地への旅に備えるには
02:31
So how do we steel ourselves for voyages
whose destinations are so far removed
何が必要でしょうか?
02:37
from a tropical vacation?
ずっと地球から資源を
運び続けることになるのでしょうか?
02:39
Will we continuously ship supplies
from Planet Earth?
宇宙エレベーターや
長い長い運搬ベルトを造り
02:42
Build space elevators,
or impossible miles of transport belts
選んだ惑星と
故郷である地球を繋ぐ?
02:46
that tether your planet of choice
to our home planet?
私たちと同じように地球育ちの
食べ物などはどう育てますか?
02:49
And how do we grow things like food
that grew up on Earth like us?
まず説明が必要ですね
02:56
But I'm getting ahead of myself.
新たな太陽の下での
新しい住環境を探すという人類の旅で
02:59
In our species' journey
to find a new home under a new sun,
私たちはほぼ確実に
長い間 旅をして
03:03
we are more likely than not
going to be spending much time
過ごす事になりそうです
03:07
in the journey itself,
宇宙空間で
03:09
in space,
「密閉された空飛ぶ缶」
宇宙船の中
03:11
on a ship, a hermetic flying can,
おそらく何世代にも渡って
時間が流れるでしょう
03:14
possibly for many generations.
これまで 宇宙空間で
人類が長期滞在した記録は
03:17
The longest continuous amount of time
that any human has spent in space
12〜14か月前後です
03:20
is in the vicinity of 12 to 14 months.
宇宙空間での
宇宙飛行士の経験から
03:24
From astronauts' experiences in space,
微小重力環境で過ごすと
03:26
we know that spending time
in a microgravity environment
骨量が減少し 筋萎縮が起こり
循環器系への問題が生じる
03:30
means bone loss, muscle atrophy,
cardiovascular problems,
ということがわかっています
03:35
among many other complications
この他にも様々な 身体・精神的な
問題が生じます
03:36
that range for the physiological
to the psychological.
マクロ重力の影響のもと―
03:41
And what about macrogravity,
私たちが到達する
惑星の引力の影響のもとでは
03:42
or any other variation
in gravitational pull
どうなるでしょう?
03:44
of the planet that we find ourselves on?
端的には 私たちの宇宙旅行は
既知の そして未知の
03:48
In short, our cosmic voyages
will be fraught with dangers
危険を伴うでしょう
03:51
both known and unknown.
今まで 私たちは
新たな機械技術や
03:54
So far we've been looking to this
new piece of mechanical technology
優れた次世代ロボットに
03:58
or that great next generation robot
宇宙で人類が生き長らえるための
備えの一部として期待してきました
04:01
as part of a lineup to ensure
our species safe passage in space.
これらも素晴らしいものの
04:05
Wonderful as they are,
I believe the time has come
今 これらの
大きな電子機器を
04:08
for us to complement
these bulky electronic giants
既に自然が生み出した
微生物のちからで
04:12
with what nature has already invented:
補完する時が来たのだと思います
04:16
the microbe,
無性生殖し 自己複製する
単細胞生物
04:17
a single-celled organism that is itself
a self-generating, self-replenishing,
生ける機械です
04:22
living machine.
メンテナンスの必要も
ほとんど無く
04:24
It requires fairly little to maintain,
より柔軟性のある設計であり
04:27
offers much flexibility in design
プラスチック製の試験管に
入れて運べてしまいます
04:28
and only asks to be carried
in a single plastic tube.
微生物資源利用の可能性を探る
この分野の研究は
04:33
The field of study that has enabled us
to utilize the capabilities of the microbe
合成生物学と呼ばれ
04:37
is known as synthetic biology.
抗生物質やワクチンを生んだ
分子生物学から派生しました
04:39
It comes from molecular biology,
which has given us antibiotics, vaccines
分子生物学は
人間の身体機能の微細な様子を
04:43
and better ways to observe
the physiological nuances
より精密に観察する手法でもあります
04:46
of the human body.
合成生物学技術を用いて
04:48
Using the tools of synthetic biology,
現在 私たちは
微生物であろうとなかろうと
04:50
we can now edit the genes
of nearly any organism,
ほぼ全ての生命体の遺伝子を
04:53
microscopic or not,
驚くべき速さと忠実さで
編集できるようになりました
04:55
with incredible speed and fidelity.
ヒトが生み出した機械の持つ
限界に比べ
04:58
Given the limitations
of our man-made machines,
合成生物学は私たちにとって
食べ物を「編集」するだけでなく
05:01
synthetic biology will be a means for us
to engineer not only our food,
燃料や環境
05:05
our fuel and our environment,
やがて自分たち自身までもを
05:08
but also ourselves
身体の限界を補うかたちで
編集し
05:10
to compensate
for our physical inadequacies
宇宙空間での生存を
可能にできるでしょう
05:13
and to ensure our survival in space.
宇宙探査に
05:16
To give you an example
合成生物学を利用できる例えに
05:18
of how we can use synthetic biology
for space exploration,
火星を想像してみましょう
05:20
let us return to the Mars environment.
火星の土壌は
ハワイの火山灰に似ていて
05:23
The Martian soil composition is similar
to that of Hawaiian volcanic ash,
有機物質を微量に含みます
05:28
with trace amounts of organic material.
仮に こうしましょう
05:31
Let's say, hypothetically,
地球由来の養分がなくとも
火星の土壌が
05:33
what if martian soil
could actually support plant growth
植物を育てられるとしたら?
05:36
without using Earth-derived nutrients?
最初に浮かぶ疑問は
05:39
The first question
we should probably ask is,
どうしたら植物に凍結耐性を
獲得させられるか?
05:41
how would we make
our plants cold-tolerant?
なぜかというと
火星の平均気温は
05:43
Because, on average,
the temperature on Mars
身も凍る -60℃なのです
05:45
is a very uninviting
negative 60 degrees centigrade.
次に考えるべき疑問は
05:49
The next question we should ask is,
ほとんどの水分が霜となり
05:51
how do we make
our plants drought-tolerant?
私が「じょうはつ」と言い終える前に
蒸発してしまう環境で―
05:54
Considering that most of the water
that forms as frost
植物にどう干ばつ耐性を持たせるか?
ということです
05:56
evaporates more quickly
than I can say the word "evaporate."
実は 私たちはもうこのような問題へ
対処をしているのです
06:00
Well, it turns out
we've already done things like this.
魚から不凍タンパクを作る遺伝子を借り
06:04
By borrowing genes
for anti-freeze protein from fish
干ばつ耐性のある遺伝子を
米のような植物から借り
06:07
and genes for drought tolerance
from other plants like rice
それらを必要とする植物へ
導入し
06:10
and then stitching them
into the plants that need them,
ほとんどの干ばつや凍結を
耐え抜く植物を作り出しました
06:13
we now have plants that can tolerate
most droughts and freezes.
それらはこの地球ではGMO
あるいは
06:17
They're known on Earth as GMOs,
「遺伝子組換え作物」
として知られ
06:19
or genetically modified organisms,
私たちは人類を養うため
それらを 頼りにしているのです
06:22
and we rely on them to feed
all the mouths of human civilization.
自然はすでに このような事を
人の手を介さず行っています
06:27
Nature does stuff like this already,
06:31
without our help.
私たちはそれよりも精密な方法を
見つけただけなんです
06:32
We have simply found
more precise ways to do it.
ではなぜ宇宙に向けて
植物の遺伝子組成を変えるのでしょう
06:37
So why would we want to change
the genetic makeup of plants for space?
そうしないと
06:41
Well, to not do so
would mean needing to engineer
全く未知の惑星で
無限に広がる土地に
06:45
endless acres of land
on an entirely new planet
膨大な量の大気を放出させ
それを入れておく
06:48
by releasing trillions of gallons
of atmospheric gasses
巨大なガラスのドームを
建設しなければならなくなります
06:52
and then constructing
a giant glass dome to contain it all.
この とても現実的とは言えない
建築事業は
06:56
It's an unrealistic engineering enterprise
高コストの貨物宇宙輸送事業を
伴うことでしょう
06:58
that quickly becomes
a high-cost cargo transport mission.
食糧や空気資源を確保する
07:03
One of the best ways to ensure
07:04
that we will have the food supplies
and the air that we need
最良の方法の一つは
新たな厳しい環境に
耐え得るように
07:07
is to bring with us organisms
that have been engineered
改良された有機体を
持って行くことです
07:10
to adapt to new and harsh environments.
つまり 改変した有機体を用いて
惑星を地球環境化するのです
07:14
In essence, using engineered organisms
to help us terraform a planet
短期的 かつ長期的に
07:18
both in the short and long term.
これらの有機体は医薬品や
燃料をも生み出すよう改変できます
07:22
These organisms can then also
be engineered to make medicine or fuel.
合成生物学を用いて機能を高めた
植物を持って行けば良いのです
07:27
So we can use synthetic biology
to bring highly engineered plants with us,
その他には何ができるでしょう?
07:31
but what else can we do?
先ほど触れたように
人類は
07:33
Well, I mentioned earlier
that we, as a species,
地球環境に特化して
進化して来ました
07:36
were evolved uniquely for planet Earth.
その事実は 今私と皆さんが
07:39
That fact has not changed much
in the last five minutes
ここにいた5分間のうちに
変わってはいません
07:42
that you were sitting here
and I was standing there.
もし誰かが火星に
今 置き去りにされたら
07:45
And so, if we were to dump
any of us on Mars right this minute,
十分な食料、水、空気
07:49
even given ample food, water, air
そして宇宙服が
あったとしても
07:52
and a suit,
ほとんど大気の無い
火星のような惑星では
07:53
we are likely to experience
very unpleasant health problems
地表に降り注ぐ電離放射線により
07:57
from the amount of ionizing radiation
that bombards the surface
何かしら不快な健康問題が
起こるでしょう
08:00
of planets like Mars that have little
or nonexistent atmosphere.
もし地中に穴を掘り
08:05
Unless we plan
to stay holed up underground
惑星にいる限り地中で
暮らすのでもなければ
08:07
for the duration of our stay
on every new planet,
体重と同じ位の重さの
08:10
we must find better ways
of protecting ourselves
防護服を着る必要無く
08:12
without needing to resort
to wearing a suit of armor
あるいは鉛の壁の後ろに
隠れて過ごす以外の
08:15
that weighs something
equal to your own body weight,
身体を守る方法を
見つけなければなりません
08:18
or needing to hide behind a wall of lead.
では自然に着想を
求めてみましょう
08:22
So let us appeal
to nature for inspiration.
地球に存在する
膨大な数の生命の中に
08:26
Among the plethora of life here on Earth,
好極限性細菌という
生命体がいます
08:28
there's a subset of organisms
known as extremophiles,
極限条件下で生育する
微生物です
08:31
or lovers of extreme living conditions,
高校の生物学の時間に
習ったかも知れません
08:33
if you'll remember
from high school biology.
デイノコッカス・ラディオデュランス
という極限環境微生物は
08:35
And among these organisms is a bacterium
by the name of Deinococcus radiodurans.
寒さ、乾燥、真空、酸
08:40
It is known to be able to withstand cold,
dehydration, vacuum, acid,
そして放射線に耐えることができます
08:46
and, most notably, radiation.
その放射線への耐性機能は
よく知られていますが
08:49
While its radiation
tolerance mechanisms are known,
哺乳類に適応された
例は未だありません
08:51
we have yet to adapt
the relevant genes to mammals.
これは簡単には実現しません
08:55
To do so is not particularly easy.
放射線耐性には様々な
原理が働いています
08:57
There are many facets
that go into its radiation tolerance,
ある一つの遺伝子を導入する という
単純な話ではありませんが
09:00
and it's not as simple
as transferring one gene.
人間の知恵と
09:03
But given a little bit of human ingenuity
少しの時間をもってすれば
09:07
and a little bit of time,
実現はそれほど難しくないと
考えています
09:08
I think to do so is not very hard either.
放射線に耐えるために
その能力を少しでも借りられれば
09:11
Even if we borrow just a fraction
of its ability to tolerate radiation,
肌に存在するメラニン色素よりも
09:18
it would be infinitely better
than what we already have,
遥かに良いものが得られるでしょう
09:21
which is just the melanin in our skin.
合成生物学の技術を用いて
09:24
Using the tools of synthetic biology,
デイノコッカス・ラディオデュランスの
特性を手に入れ
09:26
we can harness Deinococcus
radiodurans' ability
致死的な放射線の下でも
生き延びることが出来ます
09:29
to thrive under otherwise
very lethal doses of radiation.
知覚するのは難しいのですが
09:35
As difficult as it is to see,
ホモ・サピエンスつまり人間は
09:37
homo sapiens, that is humans,
毎日進化を続け
09:41
evolves every day,
今も進化しています
09:43
and still continues to evolve.
人類が進化して来た
数千年は
09:46
Thousands of years of human evolution
低酸素環境で生活出来る
チベット人たちのような
09:47
has not only given us
humans like Tibetans,
特性を持つ人々のみならず
09:50
who can thrive in low-oxygen conditions,
通常ならば人を死に至らしめる
化学物質であるヒ素を
09:53
but also Argentinians,
who can ingest and metabolize arsenic,
消化し代謝できる
アルゼンチン人を生み出しました
09:58
the chemical element
that can kill the average human being.
毎日 人間の身体は
偶然の変異により進化し
10:02
Every day, the human body evolves
by accidental mutations
それは偶然にも
過酷な状況であろうとも
10:05
that equally accidentally
allow certain humans
生き残れる人々を
生み出すのです
10:08
to persevere in dismal situations.
しかし
この「しかし」を強調しますが―
10:11
But, and this is a big but,
そのような進化は常にあるわけではない
2つの要素を必要とします
10:15
such evolution requires two things
that we may not always have,
いつも手に入るとは限りません
10:19
or be able to afford,
それは「死」と「時間」です
10:21
and they are death and time.
人類が宇宙に新たな定住先を
見つけるという試練において
10:25
In our species' struggle
to find our place in the universe,
地球以外の惑星に適応できるように
10:28
we may not always have the time necessary
自然に進化する為の時間が
10:30
for the natural evolution
of extra functions
常に十分にあるとは限りません
10:33
for survival on non-Earth planets.
私たちが生きているのは
エドワード・O・ウィルソンの言う
10:36
We're living in what E.O. Wilson
has termed the age of gene circumvention,
「遺伝的回避」の時代で
嚢胞性繊維症や筋萎縮症のような遺伝的欠陥を
10:40
during which we remedy our genetic defects
like cystic fibrosis or muscular dystrophy
一時的に補うような治療をする
そんな時代です
10:46
with temporary external supplements.
しかし 日々が過ぎるとともに
10:49
But with every passing day,
私たちは「意志による進化」の時代に
近付いています
10:51
we approach the age
of volitional evolution,
それは 私たち人間自身で
10:54
a time during which we as a species
遺伝子の運命を決定することができる
そんな時代です
10:56
will have the capacity to decide
for ourselves our own genetic destiny.
人体機能に新たな能力を加え
高めるというのは
11:02
Augmenting the human body
with new abilities
もはや「どうやって」
という問題ではなく
11:04
is no longer a question of how,
「いつ やるか」です
11:07
but of when.
合成生物学を用いて
11:10
Using synthetic biology
生命体の遺伝子的組成を
改変するのには
11:11
to change the genetic makeup
of any living organisms,
特に私たち人間の―
11:14
especially our own,
倫理・道徳的疑問が伴います
11:15
is not without its moral
and ethical quandaries.
自分たちを改変すると
人間らしさを失うでしょうか?
11:19
Will engineering ourselves
make us less human?
では改めて人類とは何でしょう
11:22
But then again, what is humanity
何かしら偶然に意識を持ったもの?
11:25
but star stuff
that happens to be conscious?
人間の英知は
どこへ向かうべきなのでしょう?
11:29
Where should human genius direct itself?
戸惑い 傍観するのは
時間の無駄ではないでしょうか
11:32
Surely it is a bit of a waste
to sit back and marvel at it.
私たちの英知を駆使して
11:37
How do we use our knowledge
どうやって外環境の脅威から
安全を確保し
11:38
to protect ourselves
from the external dangers
自分たち自身からも
身を守ることができるでしょう?
11:42
and then protect ourselves from ourselves?
私はこれらの質問を
11:46
I pose these questions
科学への恐れを生じさせる
目的ではなく
11:47
not to engender the fear of science
科学が私たちに提供する
様々な可能性に
11:49
but to bring to light
the many possibilities
光をあてるために問いかけます
11:52
that science has afforded
and continues to afford us.
私たち人類は
解決策を探し出すために協力し
11:56
We must coalesce as humans
to discuss and embrace the solutions
注意深く
12:00
not only with caution
勇気を持って取り組むのです
12:02
but also with courage.
火星は人類が目指す
目的地の一つですが
12:06
Mars is a destination,
最後の土地ではありません
12:10
but it will not be our last.
我々の最終到達地は
人類の予測を超えた
12:12
Our true final frontier
is the line we must cross
知性の可能性そして
何をすべきかの一線のその先です
12:15
in deciding what we can and should make
of our species' improbable intelligence.
宇宙は凍える寒さで
厳しく過酷な環境です
12:21
Space is cold, brutal and unforgiving.
私たちの星々への旅は
試練に満ちたものになり
12:26
Our path to the stars
will be rife with trials
我々は人類が何なのか
そしてどう進化するのか
12:29
that will bring us to question
not only who we are
という問いに
向かい合うようになるでしょう
12:32
but where we will be going.
その答えは 私たちが
これまで集積して来た
12:34
The answers will lie in our choice
to use or abandon the technology
技術を使うか使わないかに
かかっていて
12:38
that we have gleaned from life itself,
宇宙における人類の運命を
決定づけることになるでしょう
12:40
and it will define us for the remainder
of our term in this universe.
ありがとうございました
12:44
Thank you.
(拍手)
12:45
(Applause)
Translator:Eriko T.
Reviewer:Mai Ohta

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Lisa Nip - Synthetic biologist
Lisa Nip's work focuses on how we can use synthetic biology to allow humanity to explore space

Why you should listen

Lisa Nip is a Ph.D. candidate at the MIT Media Lab's Molecular Machines group. She uses her training in biochemistry and biotechnology to translate synthetic biology into real-world applications. She spends much of her time concocting biological solutions to long-duration space travel and works to make them a reality. 

Nip was trained as a biochemist at Boston University, and previously did research in the Douglas Lab at UCSF and the Church Lab in the Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering at Harvard Medical School.

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Data provided by TED.

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