From DNA to Silly Putty: The diverse world of polymers - Jan Mattingly

DNAからスライムまで 多様なポリマーの世界 - ジャン・マティングリー

翻訳: Misaki Sato 校正: Tomoyuki Suzuki

What do silk,

絹と

DNA,

wood,

DNA

木材に

balloons,

風船 そして―

and Silly Putty all have in common?

シリーパティ（スライム）に共通するものは何でしょう？

They're polymers.

みんなポリマーなのです

Polymers are such a big part of our lives

ポリマーは生活に役立ち

that it's virtually impossible

ポリマーのない世界なんて

to imagine a world without them,

とても考えられません

but what the heck are they?

一体 どんな物なのでしょうか？

Polymers are large molecules

ポリマーとは大きな分子です

made of small units called monomers

モノマーと呼ばれる小さな単位が

linked together like the railroad cars from a train.

貨物列車の様につながっています

Poly means many,

「ポリ」は複数

and mono means one,

「モノ」は単一を意味し

and mers or mero means parts.

「マー」や「メロ」は部品という意味です

Many polymers are made by repeating

ポリマーの多くは

the same small monomer over and over again

同一の小さなモノマーの繰り返しで 連結しているか

while others are made from two monomers

２つのモノマーが一定のパターンで

linked in a pattern.

つながっています

All living things are made of polymers.

生き物はみなポリマーでできています

Some of the organic molecules in organisms

生命体の有機分子の一部は

are small and simple,

小さくて単純ですが

having only one of a few functional groups.

それは機能グループの一部に過ぎません

Others, especially those that play structural roles

その他の部分 特に構造的役割を果たしたり

or store genetic information,

遺伝子情報を蓄えているものは

are macromolecules.

高分子でできています

In many cases, these macromolecules are polymers.

多くの場合 この高分子はポリマーです

For example, complex carbohydrates

例えば 複雑な炭水化物は

are polymers of simple sugars,

単純な糖類からなるポリマーです

proteins are polymers of amino acids,

タンパク質はアミノ酸の

and nucleic acids, DNA and RNA,

DNAやRNAといった核酸は

which contain our genetic information,

遺伝子情報を含んだ

are polymers of nucleotides.

ヌクレオチドのポリマーです

Trees and plants are made

樹木や植物は

of the polymer cellulose.

セルロース高分子でできています

It's the tough stuff you find in bark and stems.

樹皮や茎の硬い物質ですね

Feathers,

羽毛や

fur,

hair,

毛皮

髪の毛

and fingernails

そして爪は

are made up of the protein keratin,

ケラチンというタンパク質で

also a polymer.

やはりポリマーです

It doesn't stop there.

ここで終わりではありません

Did you know that the exoskeletons

動物界最大の門である

of the largest phylum in the animal kingdom,

節足動物の外骨格はキチンという

the arthropods,

ポリマーだという事を

are made of the polymer chitin?

ご存知でしたか？

Polymers also form the basis

ポリマーは合成繊維 ゴム

for synthetic fibers, rubbers, and plastics.

プラスチックの主成分にもなります

All synthetic polymers are derived from petroleum oil

全ての人工ポリマーは化学反応により

and manufactured through chemical reactions.

石油から作られます

The two most common types of reactions

ポリマーの生成によく用いられる

used to make polymers

二つの化学反応は

are addition reactions

付加反応と

and condensation reactions.

縮合反応です

In addition reactions,

付加反応では

monomers simply add together to form the polymer.

モノマーはただつながり ポリマーになります

The process starts with a free radical,

この過程は不対電子である

a species with an unpaired electron.

有離基から始まります

The free radical attacks

有離基は結合を攻撃して

and breaks the bonds to form new bonds.

新たな結合を生み出します

This process repeats over and over

この過程が繰り返され

to create a long-chained polymer.

長い鎖状のポリマーになるのです

In condensation reactions,

縮合反応では

a small molecule, such as water,

水などの小さな分子が

is produced with each chain-extending reaction.

鎖延長反応によって生成されます

The first synthetic polymers

最初の合成ポリマーは

were created by accident

化学反応の副産物という形で

as by-products of various chemical reactions.

偶然生成されました

Thinking they were useless,

使い道がないと思われ

chemists mostly discarded them.

その多くは廃棄されました

Finally, one named Leo Baekeland

しかし レオ・ベークランドという人物が

decided maybe his useless by-product

本当は副産物は役立つかもしれないと

wasn't so useless after all.

考えたのです

His work resulted in a plastic

その成果であるプラスチックは

that could be permanently squished into a shape

高温高圧状態のもとで

using pressure and high temperatures.

成形されます

Since the name of this plastic,

このプラスチックの名称は

polyoxybenzylmethylenglycolanhydride,

ポリオキシベンジルメチレングリコールアンハイドライド

wasn't very catchy,

これではダメそうなので

advertisers called it Bakelite.

ベークライトとして売り出しました

Bakelite was made into telephones,

ベークライトで電話機や

children's toys,

子どものおもちゃ

and insulators for electrical devices.

電気製品の絶縁体を作りました

With its development in 1907,

この1907年の発明のおかげで

the plastics industry exploded.

プラスチック産業は爆発的に広がりました

One other familiar polymer, Silly Putty,

もう一つ有名なポリマー シリーパティも

was also invented by accident.

偶然の産物です

During World War II,

第二次世界大戦中の

the United States was in desperate need

アメリカ合衆国は軍用として

of synthetic rubber to support the military.

合成ゴムの開発が必須でした

A team of chemists at General Electric

GE社の化学者チームが

attempted to create one

これに取り組みましたが

but ended up with a gooey, soft putty.

出来上がった柔らかいネバネバのパテは

It wasn't a good rubber substitute,

ゴムの代用品にはなりません

but it did have one strange quality:

しかし 不思議な性質がありました

it appeared to be extremely bouncy.

とてもよく跳ねるのです

Silly Putty was born!

シリーパティの誕生です！

Synthetic polymers have changed the world.

合成ポリマーは世界を変えました

Think about it.

考えてみてください

Could you imagine getting through a single day

プラスチックなしで 一日たりとも

without using plastic?

生活する事ができるでしょうか？

But polymers aren't all good.

しかし 良いこと尽くめではありません

Styrofoam, for example, is made mainly of styrene,

例えば発泡スチロールは 主にスチレンでできていますが

which has been identified as a possible carcinogen

環境保護庁により

by the Environmental Protection Agency.

発がん性の可能性が指摘されています

As Styrofoam products are being made,

発泡スチロール製品は製造時や

or as they slowly deteriorate in landfills or the ocean,

ゆっくりと埋立地や海で劣化する時に

they can release toxic styrene

毒性のあるスチレンを

into the environment.

自然界に放出するのです

In addition, plastics that are created

また 付加重合をさせて作る

by addition polymerization reactions,

プラスチックである

like Styrofoam,

発泡スチロール

plastic bags,

ビニール袋

and PVC,

ポリ塩化ビニルなどは

are built to be durable and food-safe,

丈夫で衛生的なのですが

but that means that they don't break down

言い換えると 自然に

in the environment.

分解される事はありません

Millions of tons of plastics

何百万トンというプラスチックが

are dumped into landfills every year.

毎年 埋立地に廃棄されています

This plastic doesn't biodegrade,

このプラスチックは生物分解されません

it just breaks down

ただ崩れて

into smaller and smaller pieces,

小さなかけらになっていくだけです

affecting marine life

海洋生物に影響を及ぼし

and eventually making their way back to humans.

ついには人間の元へと巡り戻ってきます

Polymers can be soft or hard,

ポリマーはしなやかにも硬くも

squishy or solid,

グニャリとも しっかりとも

fragile or strong.

脆くも強くもなれます

The huge variation between

この幅広い変化が

means they can form

多種多様な物質を

an incredibly diverse array of substances,

生み出し それは―

from DNA

DNAから

to nylon stockings.

ナイロンストッキングにまで及びます

Polymers are so useful

ポリマーは便利なので

that we've grown to depend on them every day.

我々は 日々ますます これに頼ってきています

But some are littering

しかし その一部は

our oceans, cities, and waterways

海や都市 水路を汚しており

with effects on our health

私たちの健康への影響は

that we're only beginning to understand.

まだ解明されていないのです