Let me show you why I say that.

私がそう言う理由をお見せしよう。

So, on the roots of this soybean plant are nodules, and these nodules do an amazing thing.

大豆の根には結節があり、この結節が驚くべき働きをする。

They harbor millions of bacteria inside the cells of a plant, and those bacteria are able to capture nitrogen out of the atmosphere and feed it to this soybean plant.

植物の細胞内には何百万ものバクテリアが存在し、そのバクテリアが大気中の窒素を取り込み、ダイズ植物に供給する。

Now, all plants require a source of nitrogen.

さて、すべての植物は窒素源を必要とする。

They need it so they can make DNA, RNA and proteins.

DNA、RNA、タンパク質を作るために必要なのだ。

But plants can't access the most prevalent form of nitrogen on the planet, the 78 percent of the air that you're currently breathing, that is, molecular dinitrogen.

しかし植物は、地球上で最も多く存在する窒素、つまり現在あなたが呼吸している空気の78％を占める分子状二窒素にアクセスすることができない。

Only bacteria that possess the enzyme nitrogenase can convert this very inert form of nitrogen and convert it into ammonia, a reactive form of nitrogen that bacteria and plants can use to make their DNA, RNA and proteins.

ニトロゲナーゼという酵素を持つバクテリアだけが、この非常に不活性な形態の窒素を、バクテリアと植物がDNA、RNA、タンパク質を作るために利用できる反応性の窒素であるアンモニアに変換することができる。

So, the bacteria inside the nodules of this soybean plant are fixing nitrogen out of the air, converting it into ammonia, and then feeding that ammonia to this soybean plant.

つまり、大豆の根粒の中にいるバクテリアは、空気中の窒素を固定してアンモニアに変え、そのアンモニアを大豆に供給しているのだ。

In return, the soybean plant is feeding the bacteria with a source of carbon in the form of sugars, derived from photosynthesis in the leaves.

その見返りとして、ダイズ植物はバクテリアに、葉の光合成から得られる糖の形をした炭素源を与えている。

This is what we call a mutualistic symbiosis.

これはいわゆる相互主義的共生である。

It's beneficial to the soybean plant, but it's also beneficial to the bacteria inside those nodules.

大豆の株にとっても有益だが、結節内のバクテリアにとっても有益なのだ。

Now, the roots of this soybean plant are doing a second amazing thing, and to see that, we have to look under a microscope.

さて、この大豆の根はもうひとつ驚くべきことをしている。

The roots are heavily infested with a beneficial fungus called mycorrhizal fungi, and these fungi are heavily colonizing the soil and make a much greater contact with the soil surface than the plant root alone is able to achieve.

根には菌根菌と呼ばれる有益な菌類が多く繁殖しており、これらの菌類は土壌に多くコロニーを作り、植物の根だけでは達成できないほど土壌表面と接触している。

In so doing, they create a much more efficient platform for the uptake of nutrients, nutrients such as phosphates, nitrates, potassium and water.

そうすることで、リン酸塩、硝酸塩、カリウム、水などの栄養素をより効率的に取り込む基盤ができる。

The fungus isn't only out there in the soil, it's also colonizing the roots of this soybean plant, where it makes these highly-branched fungal intrusions into the cells of the root that we call our buscules.

この菌は土の中だけでなく、大豆の根の中にも入り込み、根の細胞の中に高度に枝分かれした菌が侵入している。

So the fungus is out there in the soil, capturing nutrients from the soil, and it feeds those nutrients to this soybean plant through these arbuscular intrusions.

つまり、菌類は土の中にいて、土から栄養分を取り込み、その栄養分をアーバスキュラー菌の侵入によってダイズに供給しているのだ。

In return, the soybean is feeding the fungus with carbon from photosynthesis.

その代わり、大豆は光合成で得た炭素を菌に与えている。

Again, it's a mutualistic symbiosis.

繰り返すが、これは相互依存的な共生なのだ。

So this soybean plant can get almost all of its phosphate and the totality of its nitrogen needs met through these beneficial microbial associations, and that provides a free and sustainable means to support its crop production.

つまり、この大豆植物は、リン酸のほとんどすべてと、窒素の必要量のすべてを、この有益な微生物群によって満たすことができる。

And out in nature, most plants are engaging with one or more of these beneficial microorganisms to help them capture these limiting nutrients from the environment.

そして自然界では、ほとんどの植物が、環境からこれらの制限栄養素を捕獲するのを助けるために、1つ以上の有益な微生物と関わっている。

But in agriculture, it's a really different situation.

しかし、農業の場合は本当に状況が違う。

There, we're applying these nutrients at high concentrations in the form of inorganic fertilizers to support our crop production.

そこで私たちは、作物生産を支えるために、これらの栄養素を無機肥料の形で高濃度に施用している。

And while inorganic fertilizers have underpinned global food security for the last 60 years, they cause significant environmental pollution, they cause significant greenhouse gas emissions, they contribute to a lot of the costs in our crop production, and at the other end of the spectrum, smallholder farmers lack access to those fertilizers and their productivity suffers as a result.

無機肥料は過去60年間、世界の食料安全保障を支えてきたが、環境汚染を引き起こし、温室効果ガスを大量に排出し、農作物生産に多くのコストをもたらす。

For all of these reasons, myself and my colleagues in the ENSA project are working to eradicate or at least greatly reduce our reliance on inorganic fertilizers.

こうした理由から、私やENSAプロジェクトの同僚たちは、無機肥料への依存を根絶するか、少なくとも大幅に減らす努力をしている。

To do that, we want to make all of our crop plants, particularly our cereal crops, behave like this soybean plant, able to get their nutrients through these beneficial microbial associations.

そのためには、すべての作物、特に穀物作物を、この大豆のように、有益な微生物群を通じて栄養を摂取できるようにしたい。

Now, the fungal symbiosis is not limited to legumes like that soybean.

菌類との共生は、大豆のような豆類に限ったことではない。

It's actually pretty widespread within the plant kingdom, and it's already present in our cereal crops.

実は植物界に広く存在し、穀物にもすでに含まれている。

However, when we fertilize our fields, the crop doesn't engage with the fungus.

しかし、私たちが畑に肥料を与えると、作物は菌と関わらない。

Why peg at the fungus with carbon if the nutrients are not limiting?

栄養素が制限されていないのなら、なぜ菌類に炭素を与えるのか？

So while soils in natural ecosystems are packed full of a complex network of these mycorrhizal fungi fed by their host plants, our agricultural soils are greatly depleted for these beneficial fungi.

そのため、自然の生態系の土壌には、宿主である植物によって養われる菌根菌の複雑なネットワークが詰まっているが、私たちの農業用土壌では、このような有益な菌根菌が大幅に減少している。

If we want to really maximize the utilization of this fungal symbiosis in agriculture, then we need to get our crop plants to engage with the fungus much more proactively, and even when we fertilize our fields.

農業におけるこの菌類共生を本当に最大限に利用したいのであれば、作物植物にもっと積極的に菌類と関わってもらう必要がある。

If we can do that, then we can reduce the levels of fertilizers we use, and we'll lose less of those nutrients out into the environment.

それができれば、使用する肥料の量を減らすことができ、環境から失われる栄養分も少なくなる。

So to achieve that, we set about identifying the genetic regulators that control when the plant engages with these beneficial fungi.

そこで私たちは、植物が有益な菌類と関わるタイミングを制御する遺伝的制御因子の特定に着手した。

And we discovered that these protonaceous regulators are only present when the plant is starved for nutrients.

そして、これらのプロトン性調節因子は、植物が栄養不足のときにのみ存在することを発見した。

And we were able to rewire that system so that now the plant engages with the fungus much more proactively, and even when the plant is fertilized.

そして私たちは、植物がより積極的に菌と関わるように、また植物が受精したときでさえも菌と関わるように、そのシステムを再配線することができた。

In our field trials, we find that these rewired barley plants get 10 times as much fungus inside their roots.

私たちの圃場試験では、大麦の根の中の菌の量が10倍になっている。

That's a lot more fungus in the crop, but it's also a lot more fungus out there in the field.

つまり、作物の中の菌類も多いが、畑の中の菌類も多いということだ。

So now we can control when the plant engages with these beneficial fungi.

つまり、植物が有益な菌類と関わるタイミングをコントロールできるようになったのだ。

The next step for us is to test, does that mean we can lower the fertilizer levels and still maintain good production?

つまり、肥料レベルを下げても生産量は維持できるということですか？

I believe this is a first step to really getting that fungal association working for us much more proactively in agriculture, and that's going to be really important, especially for how much phosphate we have to apply to our fields.

これは、農業において真菌類がより積極的に働いてくれるようになるための第一歩だと私は信じている。

But if we're going to really cure our addiction to inorganic fertilizers, we also need the nitrogen-fixing bacterial symbiosis.

しかし、無機肥料への依存を本当に治そうとするなら、窒素固定バクテリアの共生も必要だ。

Now, unfortunately, the nitrogen-fixing symbiosis is limited to legumes like that soybean and their relatives.

現在、残念ながら窒素固定共生植物は、ダイズやその近縁種のようなマメ科植物に限られている。

So we are working on transferring that nitrogen-fixing symbiosis from legumes to our cereal crops.

そこで私たちは、マメ科作物から穀類作物への窒素固定共生種の移植に取り組んでいる。

Myself and my colleagues have spent the last 30 years undertaking genetic dissection to try to identify all the genes that in soybean allows it to engage with those nitrogen-fixing bacteria.

私自身と私の同僚は、過去30年間、ダイズが窒素固定細菌と関わるための遺伝子をすべて特定するために、遺伝子の解明に取り組んできた。

During that time, we've identified many genes that are involved in that process.

その間に、そのプロセスに関与する多くの遺伝子が特定された。

But surprisingly, we haven't yet identified a single gene that is novel to that soybean plant.

しかし驚くべきことに、そのダイズ植物にとって新規の遺伝子はまだひとつも見つかっていない。

In fact, the genes are already present, most of them are already present in our cereal crops.

実際、遺伝子はすでに存在しており、そのほとんどは穀類に含まれている。

Let me give you an example, the symbiosis signaling pathway.

共生シグナル伝達経路の例を挙げよう。

This is a set of proteins that are expressed on the cells on the surface of that soybean root that allow the soybean plant to recognize the nitrogen-fixing bacteria out in the soil.

これは大豆の根の表面の細胞に発現する一連のタンパク質で、これにより大豆植物は土壌中の窒素固定バクテリアを認識することができる。

When they recognize the bacteria, they oscillate their calcium in the nucleus.

細菌を認識すると、核内でカルシウムを振動させる。

This is essentially the cell saying, I've seen these beneficial bacteria out in the soil, now turn on the gene expression that's necessary to let those bacteria in.

これは要するに、細胞が「土の中に有益なバクテリアがいるのを見た。

This symbiosis signaling pathway that in the soybean plant allows it to perceive the nitrogen-fixing bacteria is already present in our cereal crops, and that's because it's the same signal transduction pathway that allows all plants to recognize mycorrhizal fungi.

ダイズ植物が窒素固定バクテリアを認識するためのこの共生シグナル伝達経路は、穀類にもすでに存在している。

What we now understand is that when legumes evolved this capability to engage with nitrogen-fixing bacteria, they didn't invent anything new.

現在私たちが理解しているのは、マメ科植物が窒素固定細菌と関わる能力を進化させたとき、彼らは何も新しいことを発明したわけではなかったということだ。

They used the pre-existing genetic components associated with the engagement with beneficial fungi to also allow engagement with beneficial bacteria.

彼らは、有益な菌類との係わり合いに関連する既存の遺伝的要素を利用して、有益なバクテリアとの係わり合いも可能にした。

Essentially, the nitrogen-fixing symbiosis is really just a modified form of the mycorrhizal fungal symbiosis with a few tweaks.

基本的に、窒素固定共生システムは、菌根菌共生システムにいくつかの改良を加えたものに過ぎない。

And one of the really important tweaks is to link that symbiosis signaling pathway to root organogenesis, to make the nodules that are able to accommodate those nitrogen-fixing bacteria.

そして本当に重要な微調整のひとつは、共生シグナル伝達経路を根の器官形成につなげ、窒素固定細菌を受け入れることができる根粒を作ることである。

But even there, these apparently unique nodule structures are not that novel.

しかし、そこでさえ、これらの一見ユニークな結節構造はそれほど目新しいものではない。

They use pre-existing developmental genes that are already present in our cereal crops.

穀類にすでに存在する発生遺伝子を利用するのだ。

So essentially, nitrogen fixation uses a whole set of pre-existing genetic components, but they re-network them in a novel way to create the apparent novelty of nitrogen fixation.

つまり、窒素固定は本質的に、既存の遺伝子の構成要素一式を利用しているのだが、窒素固定という見かけ上の新規性を生み出すために、それらを新規な方法でネットワーク化し直しているのだ。

Now, from an engineering perspective, it's much easier to re-network a set of pre-existing genetic components than it is to build those genetic components from scratch.

工学的な見地から言えば、既存の遺伝子の構成要素を再ネットワーク化するのは、遺伝子の構成要素をゼロから構築するよりもはるかに簡単だ。

Now, this work is not yet published, but using this knowledge and getting the networking of those pre-existing genetic components right, we have now been able to engineer nodules in non-legumes.

現在、この研究はまだ発表されていないが、この知識を利用し、既存の遺伝的構成要素のネットワーク化を正しく行うことで、我々は現在、非マメ科植物の結節を工学的に制御することができる。

Now, unfortunately, at the moment, those nodules don't get infected with the nitrogen-fixing bacteria.

今、残念ながら、結節は窒素固定バクテリアに感染していない。

That's the step that we're currently working on.

それが現在取り組んでいるステップだ。

However, I believe we are well on track to delivering nitrogen-fixing cereals.

しかし、窒素固定穀物の供給は順調に進んでいると私は信じている。

And because we're re-networking pre-existing genetic components as opposed to having to build those genetic components from scratch, I'm pretty confident that we can deliver those nitrogen-fixing cereals within my career.

私たちは、ゼロから遺伝子の構成要素を構築するのではなく、既存の遺伝子の構成要素を再ネットワーク化しているので、私のキャリアの中で窒素固定穀物を提供できると確信している。

Nature has already shown us how to sustainably feed this planet, and it's here in my hand.

自然はすでに、この惑星を持続的に養う方法を示してくれている。

I believe the next green revolution is going to be the microbial revolution, using beneficial fungi to deliver phosphates and beneficial bacteria to deliver nitrogen, providing a much more sustainable means to support our food production systems and providing technology that's accessible to all the world's farmers.

有益な菌類を使ってリン酸塩を供給し、有益なバクテリアを使って窒素を供給することで、食糧生産システムをより持続可能な方法で支え、世界中の農家が利用できる技術を提供する。

Thank you.

ありがとう。

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ありがとう。

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