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  • I'd like to introduce you to a tiny microorganism

    小さな微生物を紹介したいと思います。

  • that you've probably never heard of:

    あなたが聞いたことがないような

  • its name is Prochlorococcus,

    その名はプロクロロコッカス。

  • and it's really an amazing little being.

    そして、それは本当に驚くべき小さな存在です。

  • For one thing, its ancestors

    一つには、その祖先が

  • changed the earth in ways that made it possible for us to evolve,

    進化を可能にするように地球を変えたのです。

  • and hidden in its genetic code

    その遺伝子コードに隠された

  • is a blueprint

    は設計図

  • that may inspire ways to reduce our dependency on fossil fuel.

    化石燃料への依存度を減らす方法を教えてくれるかもしれません。

  • But the most amazing thing

    でも、一番すごいのは

  • is that there are three billion billion billion

    が三億あるということです。

  • of these tiny cells on the planet,

    地球上の小さな細胞の

  • and we didn't know they existed until 35 years ago.

    35年前まで存在を知らなかった。

  • So to tell you their story,

    だから、彼らの話をするために

  • I need to first take you way back,

    まず君を連れて帰る必要がある

  • four billion years ago, when the earth might have looked something like this.

    40億年前、地球がこのように見えていたかもしれません。

  • There was no life on the planet,

    この惑星には生命体はいなかった。

  • there was no oxygen in the atmosphere.

    大気中には酸素がありませんでした。

  • So what happened to change that planet into the one we enjoy today,

    その惑星を今の私たちが楽しんでいるものに変えるために何が起こったのでしょうか。

  • teeming with life,

    生命に満ち溢れている

  • teeming with plants and animals?

    植物や動物がたくさんいるのか?

  • Well, in a word, photosynthesis.

    まあ、一言で言えば光合成。

  • About two and a half billion years ago,

    約2.5億年前。

  • some of these ancient ancestors of Prochlorococcus evolved

    進化したプロクロロコッカスの祖先の一部

  • so that they could use solar energy

    太陽エネルギーを利用できるように

  • and absorb it

    吸収する

  • and split water into its component parts of oxygen and hydrogen.

    と水を酸素と水素の構成部分に分割します。

  • And they used the chemical energy produced

    そして、彼らは生産された化学エネルギーを使用しています。

  • to draw CO2, carbon dioxide, out of the atmosphere

    汲み出す

  • and use it to build sugars and proteins and amino acids,

    を使って、糖質やたんぱく質、アミノ酸を作ることができます。

  • all the things that life is made of.

    人生のすべてのもの

  • And as they evolved and grew more and more

    そして、どんどん進化して成長していく中で

  • over millions and millions of years,

    何百万年も何百万年もかけて

  • that oxygen accumulated in the atmosphere.

    大気中に酸素が溜まっていたこと

  • Until about 500 million years ago,

    5億年くらい前までは

  • there was enough in the atmosphere that larger organisms could evolve.

    大気中には、より大きな生物が進化するのに十分な量がありました。

  • There was an explosion of life-forms,

    生命体の爆発があった。

  • and, ultimately, we appeared on the scene.

    と、最終的には登場しました。

  • While that was going on,

    それが続いている間に

  • some of those ancient photosynthesizers died

    或る種の光合成器は死んだ

  • and were compressed and buried,

    と圧縮されて埋まっていました。

  • and became fossil fuel

    となり、化石燃料に

  • with sunlight buried in their carbon bonds.

    太陽の光を炭素結合に埋めて

  • They're basically buried sunlight in the form of coal and oil.

    彼らは基本的には石炭や石油の形で太陽光を埋めている。

  • Today's photosynthesizers,

    今日の光合成装置。

  • their engines are descended from those ancient microbes,

    彼らのエンジンは、それらの古代の微生物の子孫です。

  • and they feed basically all of life on earth.

    彼らは基本的に地球上のすべての生命を養っています。

  • Your heart is beating using the solar energy

    あなたの心臓は太陽エネルギーを使って鼓動しています

  • that some plant processed for you,

    植物があなたのために加工してくれた

  • and the stuff your body is made out of

    そして、あなたの体の中でできているもの

  • is made out of CO2

    は二酸化炭素からできている

  • that some plant processed for you.

    植物があなたのために加工してくれた

  • Basically, we're all made out of sunlight and carbon dioxide.

    基本的に私たちは太陽光と二酸化炭素でできています。

  • Fundamentally, we're just hot air.

    根本的にはただの熱風です。

  • (Laughter)

    (笑)

  • So as terrestrial beings,

    だから地上人として。

  • we're very familiar with the plants on land:

    私たちは陸上の植物に精通しています。

  • the trees, the grasses, the pastures, the crops.

    木、草、牧草、作物。

  • But the oceans are filled with billions of tons of animals.

    しかし、海は何十億トンもの動物で埋め尽くされています。

  • Do you ever wonder what's feeding them?

    何を食べさせているのか疑問に思ったことはありませんか?

  • Well there's an invisible pasture

    ♪そこには見えない牧草地がある♪

  • of microscopic photosynthesizers called phytoplankton

    植物プランクトンと呼ばれる微細な光合成装置の

  • that fill the upper 200 meters of the ocean,

    海の上200メートルを埋め尽くす

  • and they feed the entire open ocean ecosystem.

    そして、彼らは外洋の生態系全体を養っています。

  • Some of the animals live among them and eat them,

    動物の中には、動物の中に住んでいて、動物を食べている人もいます。

  • and others swim up to feed on them at night,

    などが夜になると餌を求めて泳いできます。

  • while others sit in the deep and wait for them to die and settle down

    深く腰を落ち着けて死を待つ者がいる間に

  • and then they chow down on them.

    とか言いながら、それをチャウリングしてしまうのです。

  • So these tiny phytoplankton,

    この小さな植物プランクトンが

  • collectively, weigh less than one percent of all the plants on land,

    陸上の植物の1%以下の重さになります。

  • but annually they photosynthesize as much as all of the plants on land,

    しかし、彼らは毎年、陸上のすべての植物と同じくらいの光合成をしています。

  • including the Amazon rainforest

    アマゾンの熱帯雨林を含む

  • that we consider the lungs of the planet.

    地球の肺を考えると

  • Every year, they fix 50 billion tons of carbon

    毎年500億トンの炭素を固定している

  • in the form of carbon dioxide into their bodies

    二酸化炭素の形で体の中に

  • that feeds the ocean ecosystem.

    海の生態系を養っている

  • How does this tiny amount of biomass

    このわずかな量のバイオマスは、どのようにして

  • produce as much as all the plants on land?

    陸上の植物と同じくらいの量を生産しているのか?

  • Well, they don't have trunks and stems

    幹も茎もないんだから

  • and flowers and fruits and all that to maintain.

    花や果物など、維持するためのすべてのものを。

  • All they have to do is grow and divide and grow and divide.

    彼らがやるべきことは、成長して分裂して成長して分裂していくことだけだ。

  • They're really lean little photosynthesis machines.

    彼らは本当に無駄のない小さな光合成マシンです。

  • They really crank.

    彼らは本当にクランクしています。

  • So there are thousands of different species of phytoplankton,

    植物プランクトンは何千種類もあるんですね。

  • come in all different shapes and sizes,

    すべての異なった形およびサイズで来ます。

  • all roughly less than the width of a human hair.

    どれも大まかには人の髪の毛の幅以下です。

  • Here, I'm showing you some of the more beautiful ones,

    ここでは、より美しいものをご紹介します。

  • the textbook versions.

    教科書版の

  • I call them the charismatic species of phytoplankton.

    私はそれらを植物プランクトンのカリスマ種と呼んでいます。

  • And here is Prochlorococcus.

    そしてこちらはプロクロロコッカス。

  • I know,

    知っています。

  • it just looks like a bunch of schmutz on a microscope slide.

    顕微鏡のスライドに写っているのは、ただの雑魚の群れにしか見えません。

  • (Laughter)

    (笑)

  • But they're in there,

    しかし、彼らはそこにいる。

  • and I'm going to reveal them to you in a minute.

    すぐに明らかにします。

  • But first I want to tell you how they were discovered.

    しかし、その前に、どのようにして発見されたのかをお伝えしたいと思います。

  • About 38 years ago,

    約38年前のことです。

  • we were playing around with a technology in my lab called flow cytometry

    私の研究室でフローサイトメトリーと呼ばれる技術で遊んでいました

  • that was developed for biomedical research for studying cells like cancer cells,

    癌細胞などの細胞を研究するための生物医学研究用に開発されました。

  • but it turns out we were using it for this off-label purpose

    けど、結局はこの適応外の目的で使っていたことが判明した。

  • which was to study phytoplankton, and it was beautifully suited to do that.

    植物プランクトンを研究するということでしたが、それには見事に適していました。

  • And here's how it works:

    そして、それがどのように機能するかを説明します。

  • so you inject a sample in this tiny little capillary tube,

    この小さな毛細管にサンプルを注入するんだ

  • and the cells go single file by a laser,

    と細胞はレーザーでシングルファイルになります。

  • and as they do, they scatter light according to their size

    その大きさに応じて光を散乱させる

  • and they emit light according to whatever pigments they might have,

    そして、彼らは、彼らが持っているかもしれないどんな色素に応じて発光します。

  • whether they're natural or whether you stain them.

    自然のものか、それとも汚れているのか。

  • And the chlorophyl of phytoplankton,

    そして、植物プランクトンのクロロフィル。

  • which is green,

    緑になっています。

  • emits red light when you shine blue light on it.

    は青い光を当てると赤い光を発します。

  • And so we used this instrument for several years

    それで、この楽器を数年間使いました

  • to study our phytoplankton cultures,

    私たちの植物プランクトン文化を研究するために

  • species like those charismatic ones that I showed you,

    私が見せたカリスマ性のある種族のように

  • just studying their basic cell biology.

    基本的な細胞生物学を勉強しているだけです。

  • But all that time, we thought, well wouldn't it be really cool

    でも、その間ずっと考えていたんです。

  • if we could take an instrument like this out on a ship

    これを船に乗せれば

  • and just squirt seawater through it

    海水を吹き込むだけ

  • and see what all those diversity of phytoplankton would look like.

    そして、植物プランクトンの多様性がどのように見えるかを見てみましょう。

  • So I managed to get my hands

    ということで、なんとか手に入れることができました。

  • on what we call a big rig in flow cytometry,

    フローサイトメトリーの大型リグと呼ばれるものについて。

  • a large, powerful laser

    威力のある大型レーザー

  • with a money-back guarantee from the company

    会社からの返金保証付き

  • that if it didn't work on a ship, they would take it back.

    船で使えなかった場合は引き取ってくれるということでした。

  • And so a young scientist that I was working with at the time,

    それで、当時一緒に仕事をしていた若い科学者が

  • Rob Olson, was able to take this thing apart,

    ロブ・オルソンは、これを分解することができた。

  • put it on a ship, put it back together and take it off to sea.

    船に乗せて、元に戻して海に出す。

  • And it worked like a charm.

    そして、それは魅力的に機能しました。

  • We didn't think it would, because we thought the ship's vibrations

    そうなるとは思いませんでした、船の振動だと思っていたからです。

  • would get in the way of the focusing of the laser,

    レーザーのピント合わせの邪魔になってしまう。

  • but it really worked like a charm.

    しかし、それは本当に魅力的に機能しました。

  • And so we mapped the phytoplankton distributions across the ocean.

    それで、海中の植物プランクトンの分布をマッピングしました。

  • For the first time, you could look at them one cell at a time in real time

    初めて、リアルタイムで1つのセルごとに見ることができました。

  • and see what was going on -- that was very exciting.

    そして、何が起こっているのかを見て、それはとても刺激的でした。

  • But one day, Rob noticed some faint signals

    しかし、ある日、ロブはかすかな信号に気付きました

  • coming out of the instrument

    はこだて

  • that we dismissed as electronic noise

    でんしノイズ

  • for probably a year

    らく一年

  • before we realized that it wasn't really behaving like noise.

    雑音のように振る舞っていないことに気づくまでは、私たちはそれが本当に雑音ではないことに気づきました。

  • It had some regular patterns to it.

    それにはいくつかの規則的なパターンがありました。

  • To make a long story short,

    長文になってしまいましたが

  • it was tiny, tiny little cells,

    それは小さな小さな小さな小さな細胞でした。

  • less than one-one hundredth the width of a human hair

    髮の長さ

  • that contain chlorophyl.

    クロロフィルを含む。

  • That was Prochlorococcus.

    プロクロロコッカスだった

  • So remember this slide that I showed you?

    このスライドを覚えていますか?

  • If you shine blue light on that same sample,

    同じサンプルに青い光を当てれば

  • this is what you see:

    これはあなたが見ているものです。

  • two tiny little red light-emitting cells.

    2つの小さな小さな赤い発光細胞。

  • Those are Prochlorococcus.

    プロクロロコッカスだ

  • They are the smallest and most abundant photosynthetic cell on the planet.

    彼らは地球上で最も小さく、最も豊富な光合成細胞です。

  • At first, we didn't know what they were,

    最初は何が何だかわからなかった。

  • so we called the "little greens."

    "小さな緑 "と呼んでいました

  • It was a very affectionate name for them.

    とても愛着のある名前でした。

  • Ultimately, we knew enough about them to give them the name Prochlorococcus,

    最終的には、プロクロロコッカスという名前をつけるのに十分な情報を得ることができました。

  • which means "primitive green berry."

    "原始的なグリーンベリー "を意味する

  • And it was about that time

    そして、その頃だった。

  • that I became so smitten by these little cells

    私はこの小さな細胞に夢中になりました

  • that I redirected my entire lab to study them and nothing else,

    私は研究室全体を研究するために リダイレクトしました 他には何もありません

  • and my loyalty to them has really paid off.

    彼らへの忠誠心が実を結びました

  • They've given me a tremendous amount, including bringing me here.

    私をここに連れてきてくれたことも含めて、彼らは私に途方もない量を与えてくれました。

  • (Applause)

    (拍手)

  • So over the years, we and others, many others,

    だから何年もかけて、私たちも、他の人も、多くの人も。

  • have studied Prochlorococcus across the oceans

    海を越えてプロクロロコッカスを研究してきた

  • and found that they're very abundant over wide, wide ranges

    そして、彼らは広い広い範囲で非常に豊富であることを発見しました。

  • in the open ocean ecosystem.

    外洋生態系の中で

  • They're particularly abundant in what are called the open ocean gyres.

    彼らは、特に外洋寒帯と呼ばれる場所に豊富に存在しています。

  • These are sometimes referred to as the deserts of the oceans,

    これらは海の砂漠と呼ばれることもあります。

  • but they're not deserts at all.

    でも、全然砂漠じゃないんですよ。

  • Their deep blue water is teeming

    深い青色の水は

  • with a hundred million Prochlorococcus cells per liter.

    1リットルあたり1億個のプロクロロコッカス細胞を持つ。

  • If you crowd them together like we do in our cultures,

    我々の文化圏のように群がってくれれば

  • you can see their beautiful green chlorophyl.

    彼らの美しい緑色のクロロフィルを見ることができます。

  • One of those test tubes has a billion Prochlorococcus in it,

    試験管の一つに10億個のプロクロロコッカスが入っています。

  • and as I told you earlier,

    と、さっきも言ったように

  • there are three billion billion billion of them on the planet.

    地球上には30億もあるんですよ。

  • That's three octillion,

    3オクティリオンですね。

  • if you care to convert.

    あなたが変換するのを気にしているなら

  • (Laughter)

    (笑)

  • And collectively, they weigh more than the human population

    そして、集合的には人間の人口よりも重さがあります。

  • and they photosynthesize as much as all of the crops on land.

    そして、彼らは陸地にあるすべての作物と同じくらい光合成をしています。

  • They're incredibly important in the global ocean.

    彼らは地球の海では信じられないほど重要な存在です。

  • So over the years, as we were studying them

    だから何年もかけて研究しているうちに

  • and found how abundant they were,

    と、その豊富さに気づきました。

  • we thought, hmm, this is really strange.

    私たちは、うーん、これは本当に奇妙だと思った。

  • How can a single species be so abundant across so many different habitats?

    1つの種がこれほどまでに多くの異なる生息地でこれほどまでに豊富に存在することができるのでしょうか?

  • And as we isolated more into culture,

    そして、私たちが文化の中で孤立していくにつれて

  • we learned that they are different ecotypes.

    私たちは、それらが異なる生態系であることを学びました。

  • There are some that are adapted to the high-light intensities

    高光量に適応したものがあります。

  • in the surface water,

    表層水の中で。

  • and there are some that are adapted to the low light in the deep ocean.

    と、深海の低照度に適応したものがあります。

  • In fact, those cells that live in the bottom of the sunlit zone

    実は日照帯の底辺に住んでいる細胞は

  • are the most efficient photosynthesizers of any known cell.

    は、既知の細胞の中で最も効率的な光合成装置です。

  • And then we learned that there are some strains

    そして、いくつかの系統があることを知りました。

  • that grow optimally along the equator,

    赤道に沿って最適に成長する

  • where there are higher temperatures,

    より高い温度があるところ。

  • and some that do better at the cooler temperatures

    といくつかの涼しい温度でより良いことを行います。

  • as you go north and south.

    北と南に行くにつれて

  • So as we studied these more and more and kept finding more and more diversity,

    だから、私たちはこれらをもっともっと研究し、より多くの多様性を見つけ続けてきました。

  • we thought, oh my God, how diverse are these things?

    私たちは、ああ、なんてことだ、これらのものはどれほど多様なのだろうかと思った。

  • And about that time, it became possible to sequence their genomes

    そして、その頃、彼らのゲノムの配列決定が可能になった。

  • and really look under the hood and look at their genetic makeup.

    と本当にフードの下を見て、彼らの遺伝的なメイクを見てください。

  • And we've been able to sequence the genomes of cultures that we have,

    そして、私たちは、私たちが持っている文化のゲノムをシーケンスすることができました。

  • but also recently, using flow cytometry,

    しかし、最近ではフローサイトメトリーを使用しています。

  • we can isolate individual cells from the wild

    野生の細胞から個々の細胞を分離することができます。

  • and sequence their individual genomes,

    と、その個々のゲノムを配列決定する。

  • and now we've sequenced hundreds of Prochlorococcus.

    今では何百ものプロクロロコッカスの配列が決定されています。

  • And although each cell has roughly 2,000 genes --

    そして、各細胞にはおよそ2,000個の遺伝子がありますが...

  • that's one tenth the size of the human genome --

    ヒトゲノムの10分の1の大きさである。

  • as you sequence more and more,

    シーケンスを重ねるごとに

  • you find that they only have a thousand of those in common

    気がつけば千人に一人

  • and the other thousand for each individual strain

    そして、個々の株のために他の千

  • is drawn from an enormous gene pool,

    は膨大な遺伝子プールから描かれています。

  • and it reflects the particular environment that the cell might have thrived in,

    そして、それは細胞が繁栄したかもしれない特定の環境を反映しています。

  • not just high or low light or high or low temperature,

    高いとか低いとか光が強いとか温度が高いとか低いとかではなくて

  • but whether there are nutrients that limit them

    しかし、それらを制限する栄養素があるかどうか

  • like nitrogen, phosphorus or iron.

    窒素、リン、鉄のような

  • It reflects the habitat that they come from.

    彼らの出身地の生息地を反映しています。

  • Think of it this way.

    このように考えてみてください。

  • If each cell is a smartphone

    各セルがスマホの場合

  • and the apps are the genes,

    とアプリが遺伝子を持っています。

  • when you get your smartphone, it comes with these built-in apps.

    スマートフォンを手に入れると、これらの内蔵アプリが付属しています。

  • Those are the ones that you can't delete if you're an iPhone person.

    それらは、あなたがiPhoneの人であれば削除することはできません。

  • You press on them and they don't jiggle and they don't have x's.

    押すだけでガタガタしないし、×もない。

  • Even if you don't want them, you can't get rid of them.

    欲しくなくても捨てられない。

  • (Laughter)

    (笑)

  • Those are like the core genes of Prochlorococcus.

    それらはプロクロロコッカスのコア遺伝子のようなものです。

  • They're the essence of the phone.

    彼らは携帯電話の本質です。

  • But you have a huge pool of apps to draw upon

    しかし、あなたには膨大なアプリのプールがあります。

  • to make your phone custom-designed for your particular lifestyle and habitat.

    を使って、あなたのこだわりのライフスタイルや生活習慣に合わせてスマホをカスタマイズしてみてはいかがでしょうか。

  • If you travel a lot, you'll have a lot of travel apps,

    旅行に行くことが多い人は、旅行アプリをたくさん持っていると思います。

  • if you're into financial things, you might have a lot of financial apps,

    you'yourが金融系のものにハマっているなら、金融系のアプリが多いのではないでしょうか。

  • or if you're like me,

    または私のような場合。

  • you probably have a lot of weather apps,

    お天気アプリが多いのではないでしょうか。

  • hoping one of them will tell you what you want to hear.

    誰かが聞きたいことを教えてくれることを期待している

  • (Laughter)

    (笑)

  • And I've learned the last couple days in Vancouver

    そして、私はバンクーバーでの最後のカップルの日を学びました。

  • that you don't need a weather app -- you just need an umbrella.

    あなたは天気アプリを必要としないことを - あなただけの傘が必要です。

  • So --

    だから...

  • (Laughter)

    (笑)

  • (Applause)

    (拍手)

  • So just as your smartphone tells us something about how you live your life,

    だから、あなたのスマホがあなたの生き方について何かを教えてくれるのと同じように、あなたのスマホがあなたの生き方について何かを教えてくれるのです。

  • your lifestyle,

    あなたのライフスタイル

  • reading the genome of a Prochlorococcus cell

    プロクロロコッカス細胞のゲノムを読む