Name: バクテリアはどこまで大きくなれるのか？生命とサイズ3 (How Large Can a Bacteria get? Life & Size 3)
Uploaded: 2026-01-28T17:18:15.000Z
Duration: 10 min 41 s
Description: VoiceTubeの動画で発音を聞きながら英語表現を覚えよう！学べる英語：

吸って、吐いて、吸って、吐いて。

生きているということは、何かをすることにかかっています。

程度の副詞

This very second, your cells are combusting glucose molecules with oxygen to make energy available, which keeps you alive for another precious moment.

今この瞬間も、あなたの細胞は酸素を使ってグルコース分子を燃焼させ、エネルギーを作り出しています。それが、あなたをもう一瞬、貴重な命でつないでいるのです。

To get the oxygen to your cells, you're breathing.

その酸素を細胞に届けるために、あなたは呼吸をしています。

Breathing is an answer to a very hard problem.

呼吸は、とても難しい問題への答えなのです。

How do you get the resources that your cells need to survive to the inside of your cells?

細胞が生存するために必要な資源を、どうやって細胞の内側に取り込むのでしょうか？

Every living thing has to solve this problem.

あらゆる生物が、この問題を解決しなければなりません。

And the solution is surprisingly different depending on one of the most important regulators of life size.

そしてその解決策は、生命の大きさの最も重要な調節因子のひとつによって、驚くほど異なってきます。

As we've discussed in other videos, at different scales, the physical laws of the universe have different consequences for its inhabitants.

他の動画でもお話ししたように、異なるスケールでは、宇宙の物理法則がその生息者に異なる結果をもたらします。

Simple things like temperature, microgravity, or surface tension might not matter to you or be a deadly danger, depending on how big you are.

温度、微小重力、表面張力のような単純なことが、あなたの大きさによっては、あなたにとって重要でなかったり、致命的な危険になったりするかもしれません。

Living things need a lot of different materials to keep themselves going, and

生物は、自身を維持するために様々な材料を必要とし、

they somehow need to transport them from the outside to the inside.

それらをどうにかして外側から内側へ輸送しなければなりません。

This was a huge problem for the first things on the verge of being alive, because doing anything in our universe requires energy.

これは、生命の始まりにとって大きな問題でした。なぜなら、私たちの宇宙で何かを行うにはエネルギーが必要だからです。

And the first living beings on Earth did not have the abundance of tools and techniques available that life has today, after billions of years of evolution.

そして、地球上の最初の生物は、数十億年の進化を経て、今日のような豊富な道具や技術を持っていませんでした。

So at the very beginning, life needed to find a way to get good stuff inside and bad stuff outside of itself without using energy.

そのため、当初、生命はエネルギーを使わずに、良いものを体内に取り込み、悪いものを体外へ出す方法を見つける必要がありました。

Luckily, the very first forms of life were very, very small.

幸いなことに、最初の生命体は非常に、非常に小さかったです。

And because they were so small, they were able to use a free form of transport that was based on a physical law called diffusion.

そして、それらが非常に小さかったため、拡散と呼ばれる物理法則に基づいた無料の輸送方法を利用することができました。

Diffusion is the rule of the universe that molecules, especially in liquids or gases, are constantly moving around in all direct.

拡散とは、分子、特に液体や気体中の分子が、あらゆる方向に絶えず動き回るという宇宙の法則です。

And because they move around and bump into each other and other molecules, they tend to spread.

そして、それらが動き回り、互いに、そして他の分子にぶつかることで、広がる傾向があります。

For example, if you drop a sugar cube into water, then there is a lot of sugar in one place, and

例えば、水に角砂糖を落とすと、ある場所に砂糖がたくさんあり、

別の場所には、ほとんどありません。

As sugar molecules dissolve in the water, they will start randomly bumping against the water molecules and other sugar molecules.

砂糖の分子が水に溶けると、水分子や他の砂糖分子とランダムにぶつかり始めます。

Slowly, all the sugar molecules will spread out and form multiple phases of different concentrations.

ゆっくりと、すべての砂糖分子が広がり、濃度の異なる複数の相を形成します。

These random movements continue endlessly until at some point, the sugar will be spread evenly in the water.

これらのランダムな動きは、ある時点で砂糖が水中に均一に広がるまで無限に続きます。

The great thing about diffusion is that life can use it for free.

拡散の素晴らしい点は、生命がそれを無料で利用できることです。

It doesn't require energy, and life loves free things.

エネルギーを必要とせず、生命は無料のものを愛しています。

So all life on Earth relies on diffusion.

そのため、地球上のすべての生命は拡散に依存しています。

Let's look at the smallest living being on Earth, a bacterium.

地球上で最も小さな生物、細菌を見てみましょう。

Specifically, its surfaces cell membranes allow for diffusion of certain molecules.

具体的には、その表面の細胞膜は、特定の分子の拡散を可能にします。

This specific bacterium consumes oxygen to live, while carbon dioxide is produced inside as a waste product.

この特定の細菌は、生存するために酸素を消費し、二酸化炭素は老廃物として内部で生成されます。

So inside the bacterium, there isn't a lot of oxygen, but a lot of carbon dioxide.

なので、細菌の内部では、酸素はあまりなく、二酸化炭素はたくさんあります。

Because of diffusion, these molecules will eventually spread evenly.

拡散のおかげで、これらの分子は最終的に均一に広がります。

So the carbon Dioxide diffuses out, while oxygen is constantly replenished from the outside.

そのため、二酸化炭素は拡散して外に出、酸素は外から常に補給されます。

But this kind of breathing only works for the very small world.

しかし、このような呼吸は、ごく小さな世界にしか通用しません。

Four bacteria, amoeba, or your cells, and a few very small animals.

バクテリア、アメーバ、あるいはあなたの細胞、そしてごく少数の小さな動物たちです。

Insects, for example, have a fine network of trachea tunnels with a pressure gradient where air very slowly can diffuse in and exchange gases with the insect cells.

例えば昆虫は、気管という細いトンネルのネットワークを持ち、圧力勾配によって空気が非常にゆっくりと拡散し、昆虫の細胞とガス交換を行います。

But even insects seem to be able to contract their trachea, and

しかし、昆虫でさえ気管を収縮させることができるようですし、

at least some even have specialized breathing organs like spiracles and air sacs.

少なくとも一部の昆虫には、気門や気嚢のような特殊な呼吸器官さえあります。

At certain scales, diffusion is just too slow to keep cells alive.

あるスケールでは、拡散は細胞を生かしておくには遅すぎます。

The fundamental problem is that the exchange with the environment can only happen at the surface, and

根本的な問題は、環境との交換は表面でしか起こり得ず、

diffusion of materials can only sustain a certain amount of insight.

材料の拡散は、ある程度の洞察力しか維持できません。

Tiny living things have only a little bit of inside or volume, and

小さな生物は、内部や体積がわずかしかなく、

外部や表面積がたくさんあります。

But what if we wanted to create a bacteria the size of a blue whale and had a very convenient enlargement machine?

しかし、もし私たちがシロナガスクジラサイズのバクテリアを作り、便利な拡大装置があったらどうでしょうか？

We would sadly be messed up by the square cube law.

残念ながら、私たちは平方立方則に悩まされるでしょう。

In a nutshell, it means that if you make something 10 times larger, its outside or surface would grow by 100, but

要するに、何かを10倍大きくすると、その外側や表面は100倍になりますが、

its insides or volume grows by 1000,000 times.

その内部や体積は100万倍になります。

If we compare the bacterium Pseudomonas aeruginosa with a blue whale, we see that the bacterium has 10 million times more surface in relation to its volume than the whale.

バクテリアの緑膿菌とシロナガスクジラを比較すると、バクテリアはクジラよりも体積に対して1000万倍多くの表面積を持っていることがわかります。

The bacterium has a lot of outsides, while the whale has a lot of insides.

バクテリアには多くの外側があり、クジラには多くの内側があります。

If we make a bacterium the size of a whale, our giant bacteria now has too much insides, and

バクテリアをクジラサイズにすると、巨大なバクテリアは内部が多すぎて、

most of its inside is now very far from its surface.

その内部のほとんどが表面から非常に遠くなってしまいます。

The oxygen our bacterium needs would never reach the inside.

バクテリアが必要とする酸素は、内部まで決して届かなくなります。

Before it would run out of oxygen, our giant bacterium would just die.

酸素がなくなる前に、巨大化したバクテリアは死んでしまうでしょう。

Still, being bigger has many upsides, from making it harder to be eaten to making it easier to eat others.

それでも、大きくなることには、食べられにくくなることや、他のものを食べやすくなることなど、多くの利点があります。

But the size of cells is limited by the distance oxygen and nutrients can effectively diffuse to provide the inside with enough resources.

しかし、細胞の大きさは、酸素や栄養素が内部に十分な資源を供給するために効果的に拡散できる距離によって制限されます。

So life avoided this problem by forming multicellular structures, beings composed of many cells instead of one.

そこで生命は、一つの細胞ではなく多くの細胞で構成される生物、多細胞構造を形成することでこの問題を回避しました。

Because diffusion works better if you have many small units instead of one much bigger one.

なぜなら、一つの大きな単位よりも多くの小さな単位がある方が、拡散はより効果的に機能するからです。

Over time, the cell buddies began to share work and specialize.

時が経つにつれて、細胞の仲間たちは仕事の分担と専門化を始めました。

Some cells concentrated on sensing the environment, others on digestion, others on movement.

一部の細胞は環境の感知に、他の細胞は消化に、さらに他の細胞は移動に集中しました。

しかし、それでも十分ではありませんでした。

The problem of diffusion and surface and energy limiting the size these first multicellular forms of life could attain.

拡散や表面積、エネルギーが、最初の多細胞生物が到達できるサイズを制限するという問題がありました。

So in order to become even bigger, life solved the diffusion problem by having holes and caves and tunnels, and

そこで、さらに大きくなるために、生命は穴や洞窟、トンネルを持つことで拡散の問題を解決し、

そして、自分自身を折りたたむことによって解決しました。

So diffusion could happen easily in each one of the cells.

これにより、それぞれの細胞で拡散が容易に行われるようになりました。

Take yourself what you consider your outside.

あなた自身の「外側」と考えているものを考えてみてください。

Your skin has A surface area of about 2 square meters.

あなたの皮膚の表面積は約2平方メートルです。

But your lungs have a surface area of about 70 square meters.

しかし、あなたの肺の表面積は約70平方メートルもあります。

They aren't like balloons, they're more like sponges filled with many tightly packed tiny balloons surrounded by blood vessels.

それらは風船のようではなく、血管に囲まれた、たくさんの小さな風船がぎっしり詰まったスポンジのようなものです。

When you breathe in, all these tiny balloons fill up with fresh air.

吸い込むと、これらの小さな風船すべてが新鮮な空気に満たされます。

Blood filled up with CO2 is pumped around the balloons, and then the magic of diffusion happens.

CO2で満たされた血液が風船の周りに送られ、そこで拡散の魔法が起こります。

The oxygen diffuses into the blood where it's picked up by red blood cells, and

そして、酸素は血液に拡散し、赤血球に取り込まれます。

the CO2 diffuses out of the blood and into your lungs where it can be breathed out again.

そして、CO2は血液から肺へと拡散し、再び吐き出すことができます。

Your blood then carries oxygen rich blood into the furthest corners of your body and picks up the CO2.

その後、血液は酸素を豊富に含んだ血液を体の最も遠い隅々まで運び、CO2を拾います。

Waste diffusion in the body is effective at about 1 millimeter.

体内の老廃物の拡散は、約1ミリメートルで効果的です。

So every cell in your body is at most 1 millimetre away from a blood vessel.

そのため、体内のすべての細胞は、血管から最大でも1ミリメートルの距離にあります。

So medium sized animals like you need a lot of blood vessels to reach every cell in the body.

ですから、あなたのような中型の動物は、体のすべての細胞に到達するために、たくさんの血管を必要とします。

Your body has around 100,000 kilometers of capillaries alone, the tiniest of your blood vessels, with a surface area of around 1,000 square meters.

あなたの体には、毛細血管だけで約10万キロメートルあり、これはあなたの血管の中で最も小さいもので、表面積は約1,000平方メートルにもなります。

This is true for all parts of you that want to exchange something with the outside world.

これは、外の世界と何かを交換したい体のすべての部分に当てはまります。

Your body needs surfaces to take in nutrients from your food.

あなたの体は、食べ物から栄養素を取り込むために表面を必要とします。

So your gut has the surface area of half a badminton court, roughly 40 square meters.

ですから、あなたの腸は、バドミントンコート半面分の表面積、およそ40平方メートルを持っています。

The larger you are, the more hidden surfaces you need.

体が大きいほど、より多くの隠れた表面積が必要になります。

例えば、木を見てみましょう。

Its way to stay alive is to create sugar out of thin air and sunlight, so it needs as much surface area as possible.

木が生きていくためには、空気と太陽光から糖を作り出す必要があるので、できるだけ多くの表面積が必要です。

An orange tree with 2000 leaves has a leaf surface area of 200 square meters.

葉が2000枚あるオレンジの木は、葉の表面積が200平方メートルあります。

But the surface inside the leaves where diffusion actually occurs is 6,000 square meters.

しかし、葉の内部で実際に拡散が起こる表面積は6,000平方メートルにもなります。

The same with roots, where water diffuses from the soil into countless tiny hairs that maximize the surface area.

根も同じで、水が土壌から無数の小さな毛に拡散し、表面積を最大化します。

The roots of 1 square meter of grass add up to around 350 square meters of surface.

1平方メートルの草の根は、約350平方メートルの表面積になります。

If we look at the breathtaking diversity of life on this planet, it seems like everything is pretty different.

この地球上の生命の息をのむような多様性を見ると、すべてがかなり異なっているように思えます。

そして、実際、異なっています。

But some basic principles are the same for everybody and have not changed significantly for billions of years.

しかし、基本的な原則はすべてに共通しており、数十億年もの間、大きく変わっていません。

If we look at the very, very small or the very, very big, waste goes out and fresh fuel comes in.

とてもとても小さいものや、とてもとても大きいものを見ると、老廃物は外に出て、新鮮な燃料が入ってきます。

Big animals just need a lot of complex plumbing to make it possible.

大きな動物は、それを可能にするために、たくさんの複雑な配管を必要とするだけです。

この鳥は魔法の力を持っています。

最新の科学研究を持ってきてください。

Wow, that's a lot of complicated stuff about the immune system and all its cells.

うわー、免疫システムとそのすべての細胞に関する、とても複雑なことですね。

How could someone possibly understand all of this?

どうして誰かがこれらすべてを理解できるのでしょう？

This overview is delightful and easy to grasp, but still scientifically accurate.

この概要は楽しくて分かりやすいですが、科学的にも正確です。