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深海の謎は生命への理解を変える

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    私はテネシー大学の海洋微生物学者です
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    今日はある微生物について話します
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    とても不思議で興味深く
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    地球上の生命とはどんなものかという
    これまでの考えを変えるものかもしれません
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    質問します
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    もし潜水艦で
    海底まで行けたら楽しいだろうなと
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    思ったことがある人は
    手を挙げてください
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    そうですよね
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    ほとんど全員ですね
    海は最高ですから
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    では次に
    今 手を挙げた人の中で
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    海底に行きたい理由は そこに沈む
    「ドロ」が素晴らしいからで
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    それに少しでも近づきたいから
    という人は手を挙げてください
  • 0:37 - 0:38
    （笑）
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    誰もいない
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    この部屋で私だけですね
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    私はいつもそんなことを考えています
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    寝てる間を除いて ずっと
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    生命はどれだけ地下深くまで存在するのか
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    それをどうやって見つけるかを
    研究しています
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    地球上の生命には
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    まだまだ根本的な疑問があるからです
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    1980年代 英国の科学者の
    ジョン・パークスは
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    似たようなことを考えていました
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    そして あるクレイジーな考えに至りました
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    広大で深く広がる「微生物の生命圏」が
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    海底よりさらに数百メートルの「地下」に
    広がっているという考えです
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    素晴らしいですが
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    唯一の問題は
    誰も信じなかったということです
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    その理由はおそらく
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    海底下の堆積層は地球上で
    もっとも退屈な場所だからでしょう
  • 1:27 - 1:28
    （笑）
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    光も酸素もなく
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    おそらくこれが最悪で
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    文字通り何百万年も
    食物の供給がないのですからね
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    生物学の博士号を持っていなくても
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    生物を探しに行くには
    適さない場所だとわかりますね
  • 1:42 - 1:43
    （笑）
  • 1:43 - 1:45
    しかし2002年
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    スティーブン・ドントは
    周囲の人々を口説いて
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    ジョイデス・レゾリューションという
    採掘船に乗って
  • 1:51 - 1:53
    調査の旅に出ました
  • 1:53 - 1:57
    彼はデンマークのＢ･Ｂ･ヨルゲンセンと共に
    計画を実行し
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    ついに 純粋な海底下の堆積層のサンプルを
    手に入れました
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    海底表面の微生物の混入のない
    純粋なものです
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    この船は 海底から さらに
    何千メートルも下を採掘でき
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    海底の地盤から
    一連の長いコアを取り出します
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    コアはご覧のように
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    私たち科学者チームが運んでいる
    パイプの中に入っています
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    私たちは船上で そのコアを処理して
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    研究室に持ち帰り
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    さらに詳しい研究をします
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    ドントが仲間と共に
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    その貴重な海底そのままのサンプルを
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    顕微鏡で調べてみると
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    このようなものが見えました
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    これは正確には 博士課程の
    Ｊ・ボンジョルノが
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    別の調査で 採掘したものです
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    背景のぼんやりしたものは
    深海の泥です
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    緑の蛍光色に染まった点々が
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    実際の生きた微生物です
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    ここからは 微生物の
    少々残念な話になります
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    顕微鏡で見ると
    すべて同じに見えるのです
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    ざっくり言えばですが
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    本当におもしろい生物―
    たとえば
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    ウランで呼吸するものや
    ロケット燃料を生み出すものが
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    手元にいるとしましょう
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    それもみんな 泥に混ざった状態で
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    顕微鏡で眺めると
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    ただの点にしか見えないのです
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    本当にがっかりしますよ
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    見た目では区別できないので
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    指紋で見分けるように DNAで
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    種類を識別することにしました
  • 3:23 - 3:26
    その方法を説明します
  • 3:26 - 3:29
    これは本物のデータではありませんが
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    それぞれの生物が互いにまったく
    別の種であった場合を
  • 3:34 - 3:36
    表したものです
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    それぞれの種ごとに DNA配列の要素として
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    Ａ Ｇ Ｃ Ｔ が並んでる状態です
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    まったくバラバラなので
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    それぞれの間に
    何の関係もないことを示します
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    本物のDNAのデータだと
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    共通の遺伝子配列があり
    こんな感じになります
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    完全に近いぐらいに揃っています
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    これほどたくさんの縦の列で
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    ここはＣ ここはＴと揃うことが
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    偶然 起こる可能性は極めて小さいものです
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    つまり すべてに同じ祖先がいて
  • 4:13 - 4:16
    つながりがあることを示しています
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    では何の DNA か見てみましょう
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    上の２列は 人間とチンパンジーです
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    つながりがあるのはご存知のとおりですね
  • 4:25 - 4:26
    （笑）
  • 4:26 - 4:29
    しかし 私たちは
    たとえば マツの木や
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    アウトドアで生水をのんだときに
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    胃腸炎を引き起こす寄生虫 ジアルディアとも
    つながりがあるのです
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    さらには 大腸菌や
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    致命的な日和見菌である
    Ｃ・ディフィシル菌とも
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    私たちは仲間なのです
  • 4:45 - 4:46
    もちろん
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    産業廃棄物を分解する
    デハロコッコイデスのような良性の細菌とも
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    つながっています
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    このような DNA 解析をして
  • 4:55 - 4:58
    すべての生物の類似性や違いをもとに
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    おたがいの関係性がわかるように
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    系統樹をつくると このようになります
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    一目見て
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    人間やジアルディア
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    ウサギやマツが
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    すべて兄弟のようなものだとわかります
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    細菌は遠い親戚ですね
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    つまり
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    私たち地球上の生物はすべて仲間なのです
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    つまり 私は日々
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    サルトルの「実存的孤独」に対して
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    科学的な反証データを積み重ねています
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    私たちが初めて海底下の堆積層から
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    DNAサンプルを手にしたときに
    知りたかったことは
  • 5:34 - 5:36
    それがどこに位置するかでした
  • 5:36 - 5:38
    私たちが最初に発見したのは
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    エイリアンではないことでした
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    そのDNAは 地球上の他の生物と
  • 5:41 - 5:43
    同様の配列なのですからね
  • 5:43 - 5:47
    ではその微生物群は系統樹の
    どこにあてはまるのでしょうか
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    まず気がつくのは
  • 5:49 - 5:51
    たくさん種類がいることです
  • 5:51 - 5:54
    厳しい環境で生き延びた
    単一の生物種ではなかったのです
  • 5:54 - 5:56
    むしろ たくさんと言えるでしょう
  • 5:56 - 5:58
    次ですが お気付きでしょうか
  • 5:58 - 6:03
    これまで知られている
    どの生物とも違うということです
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    それぞれは互いに違う種の生物で
  • 6:06 - 6:08
    これまでに知られているどの種とも違い
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    その隔たりは
    たとえばヒトとマツの違いほどです
  • 6:11 - 6:14
    ジョン・パークスは正しかったのです
  • 6:14 - 6:18
    彼と私たちは
    80年代以前は誰も知らなかった
  • 6:18 - 6:21
    まったく新しく多様性に富む
  • 6:21 - 6:25
    微生物の生態系を発見したのです
  • 6:25 - 6:27
    そして これからが本番です
  • 6:27 - 6:32
    次にやることは 培養皿で
    これらの未知の種を培養して
  • 6:32 - 6:36
    微生物学的にしかるべき実験に
    進むわけです
  • 6:36 - 6:40
    しかし どう頑張ってもそれらは繁殖しません
  • 6:40 - 6:44
    15年を経て何度も採掘航海を行った
    今に至っても
  • 6:44 - 6:48
    いまだかつて
    この海底下の微生物の培養に
  • 6:48 - 6:51
    成功した人はいないのです
  • 6:51 - 6:53
    試行が足りないのではありません
  • 6:53 - 6:55
    残念に思えますが
  • 6:55 - 7:00
    これ自体 未知の何かを意味するので
    ワクワクすることだと思っています
  • 7:00 - 7:05
    たとえば同僚たちと
    こんな良いアイデアを思いつきました
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    レシピ本を読むように遺伝子を読んで
  • 7:08 - 7:13
    それらに必要な栄養を特定して
    与えれば 繁殖するはずです
  • 7:13 - 7:16
    しかし遺伝子から導き出された餌は
  • 7:16 - 7:19
    すでに 私たちが与えた餌そのものだったので
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    これは完全に失敗でした
  • 7:21 - 7:26
    培養皿の上で必要なものは
    与えられていない 何か別のものなのです
  • 7:26 - 7:31
    その後 世界中からさまざまなデータを集め
  • 7:31 - 7:37
    USC の研究者である
    ダグ・ラロウと ヤン・アメンドは
  • 7:37 - 7:39
    ある量を推定することができました
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    微生物の細胞１つが
    １日に必要とするエネルギーは
  • 7:42 - 7:45
    たったの１ゼプトワットだということです
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    スマホを出して調べる前に言うと
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    ゼプトというのは 10のマイナス21乗です
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    人間には
    １日に100ワットのエネルギーが必要です
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    人間には
    １日に100ワットのエネルギーが必要です
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    100ワットというのは
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    パイナップルを
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    腰くらいの高さから地面に
    881,632回 落とすことに相当します
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    腰くらいの高さから地面に
    881,632回 落とすことに相当します
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    それをタービンにつないで
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    取り出せるエネルギーが
    人間の１日の消費カロリーです
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    この表現で
    ゼプトワットを表しましょう
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    一粒の塩があるとします
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    そして その1000分の1くらいの
    とても小さな粒を
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    想像してみてください
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    それを １ナノメートル落とします
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    １ナノメートルは
    目に見える光の波長の100分の1です
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    それを１日１回です
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    それだけで この微生物たちは
    生きていけるのです
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    生命を維持するのに必要なエネルギーとして
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    想定されていたよりも
    ずっと小さなエネルギーです
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    しかしどういうわけか
    驚くべきことに 見事に
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    それで十分なのです
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    もし地中の微生物にとっての
    エネルギーのレベルが
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    想定外のものであれば
  • 8:55 - 8:57
    「時間」のレベルも
  • 8:57 - 8:59
    想定外になるはずです
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    わずかなエネルギー勾配で生きる生物に
  • 9:02 - 9:04
    急速な成長は 無理でしょう
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    もしそれらが人間の喉に寄生しようとしても
  • 9:07 - 9:08
    細胞分裂さえできず
  • 9:08 - 9:12
    急速に増殖するレンサ球菌によって
    滅ぼされてしまうでしょう
  • 9:12 - 9:15
    したがって人間の喉には
    そういう微生物がいないということです
  • 9:16 - 9:20
    おそらく海底下が退屈な場所であることは
  • 9:20 - 9:23
    微生物にとっては 強みであるでしょう
  • 9:23 - 9:25
    嵐に流されることはないし
  • 9:25 - 9:27
    海藻に栄養を奪われることもない
  • 9:27 - 9:31
    そこにいるだけで いいのですから
  • 9:31 - 9:35
    おそらく培養皿の上に なかったものは
  • 9:35 - 9:37
    栄養分ではなく
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    物質でさえないかもしれません
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    本当に必要なのは
  • 9:42 - 9:44
    「時間」なのかもしれません
  • 9:44 - 9:48
    でも 時間を与えることは不可能でしょうね
  • 9:48 - 9:51
    もし 培養皿を学生らに引き継いで
  • 9:51 - 9:54
    彼らがまた
    次の世代に引き継いでいったとしても
  • 9:54 - 9:56
    何千年もかけなければなりません
  • 9:56 - 9:59
    海底下の環境を正確に再現し
  • 9:59 - 10:03
    不純物の繁殖を防ぐ必要があり
    実施は不可能です
  • 10:04 - 10:07
    でも ある意味 私たちは
    培養に成功していたのかもしれません
  • 10:07 - 10:09
    食料を与えられて
    こう言ったのかもしれません
  • 10:09 - 10:13
    「ありがとう 急いで新しい細胞を作るよ
  • 10:13 - 10:14
    100年後に」
  • 10:14 - 10:16
    （笑）
  • 10:16 - 10:17
    では逆に
  • 10:17 - 10:21
    なぜその他の生物は「速い」のでしょうか？
  • 10:21 - 10:23
    なぜ細胞は１日で死に
  • 10:23 - 10:26
    人間は100年しか生きられないのでしょうか
  • 10:26 - 10:28
    宇宙の時間を考えると
  • 10:28 - 10:31
    不自然なくらい短いと思いませんか？
  • 10:31 - 10:34
    でもこれは不自然ではないのです
  • 10:34 - 10:37
    この寿命はあるものによって決まるのです
  • 10:37 - 10:39
    それは太陽です
  • 10:40 - 10:44
    ひとたび 生命が 光合成で
    太陽エネルギーを利用し始めると
  • 10:44 - 10:47
    生命はすべて 昼と夜のサイクルに
    合わせたものとなります
  • 10:47 - 10:49
    こうして太陽が
  • 10:49 - 10:51
    急ぐ理由とエネルギー源を
  • 10:51 - 10:52
    生命に与えました
  • 10:52 - 10:55
    地球上の生物を
    循環器系として見れば
  • 10:55 - 10:57
    太陽は心臓にあたります
  • 10:57 - 11:00
    でも海底下は違います
  • 11:00 - 11:02
    完全に太陽からは
    切り離された循環器系です
  • 11:02 - 11:08
    非常にゆっくりした
    地質学のリズムによって動いているのです
  • 11:08 - 11:14
    現時点では理論上 細胞に寿命はありません
  • 11:15 - 11:18
    ほんの少しでもエネルギー勾配があれば
  • 11:18 - 11:20
    理論上１つの細胞は
  • 11:20 - 11:23
    10万年以上 生きることができます
  • 11:23 - 11:26
    何年もかけて 壊れた部品を
    交換していけばよいのですから
  • 11:26 - 11:30
    そういう生き方をする微生物に
    培養皿で繁殖しろと望むのは
  • 11:31 - 11:36
    忙しい太陽のリズムにあわせて
    生きろということです
  • 11:36 - 11:39
    もっと他にしたいことが
    あるかもしれないのに
  • 11:39 - 11:40
    （笑）
  • 11:40 - 11:44
    もしそのライフサイクルを
    解明できたらと想像してみてください
  • 11:44 - 11:47
    もしその過程に
    生物医学や産業的に応用できる
  • 11:47 - 11:52
    きわめて持続性のある化合物が含まれていたら
  • 11:52 - 11:55
    もしそのきわめて遅い成長のメカニズムを
  • 11:55 - 11:57
    解明できたら
  • 11:58 - 12:02
    それを がん細胞の増殖を遅らせるのに
    使えるかもしれません
  • 12:02 - 12:03
    わかりませんけどね
  • 12:03 - 12:06
    正直 すべて憶測ですが
  • 12:06 - 12:09
    ひとつ確実なのは
  • 12:09 - 12:11
    世界中の海底の下には
  • 12:11 - 12:14
    100の10億倍の10億倍の10億倍個もの
  • 12:14 - 12:17
    微生物の細胞が生息しているということです
  • 12:17 - 12:19
    その総量を重さで測れば
  • 12:19 - 12:22
    地球上の人類の重さの200倍になります
  • 12:22 - 12:26
    そしてこれらの微生物が扱う
    時間とエネルギーは
  • 12:26 - 12:28
    根本的に 私たちとは違うのです
  • 12:28 - 12:30
    微生物にとっての１日は
  • 12:30 - 12:33
    私たちにとっての1000年かもしれません
  • 12:33 - 12:35
    太陽は関係ありません
  • 12:35 - 12:37
    成長を急ぐこともありません
  • 12:37 - 12:40
    私の培養皿なんて 気にもしてないでしょう
  • 12:40 - 12:41
    （笑）
  • 12:41 - 12:45
    でも 研究の手法を創造的に探し続けることで
  • 12:45 - 12:48
    いつか生命の謎を
  • 12:48 - 12:50
    すべての生命の謎を
  • 12:50 - 12:52
    解明できるかもしれません
  • 12:52 - 12:54
    ありがとうございました
  • 12:54 - 12:55
    （拍手）
Title:
深海の謎は生命への理解を変える
Speaker:
カレン・ロイド
Description:

生命はどれだけ地下深くまで存在するのか。それをどうやって見つけるのか。微生物学者のカレン・ロイドが地下深部の微生物を紹介します。海底よりさらに深い場所で、動物よりはるか以前から生きていた小さな生命。研究室では繁殖せず、われわれ人間とはまったく違う 時間とエネルギーとの関わりを持つ この謎めいた微生物群についてのトークをお楽しみください。
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Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TEDTalks
Duration:
13:08

Japanese subtitles

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