The mysterious microbes living deep inside the earth -- and how they could help humanity | K. Lloyd

翻訳: Yasushi Aoki 校正: Masako Kigami

It may seem like we're all standing on solid earth right now,

私達はぎっちり詰まった固い地面に 立っているようでいて

but we're not.

実は違います

The rocks and the dirt underneath us are crisscrossed by tiny little fractures

私達の足の下の 岩や土の中には

小さな割れ目や隙間が 縦横に走っていて

and empty spaces.

And these empty spaces are filled with astronomical quantities of microbes,

その隙間は膨大な量の こういう微生物によって

such as these ones.

満たされています

The deepest that we found microbes so far into the earth

最も深いところで 見つかった微生物は

is five kilometers down.

５キロの深さにいました

So like, if you pointed yourself at the ground

真下に向けて 地中をかけていくとしたら

and took off running into the ground,

you could run an entire 5K race and microbes would line your whole path.

５キロ走をしている間ずっと

まわりに微生物がいるのです

地面のそんな深くまで 微生物がいるとは

So you may not have ever thought about these microbes

that are deep inside earth's crust,

思わなかった かもしれませんが

but you probably thought about the microbes living in our guts.

腸の中に微生物が 棲んでいるのはご存じでしょう

If you add up the gut microbiomes

地球上のすべての動物の 腸内細菌を集めたら

of all the people and all the animals on the planet,

collectively, this weighs about 100,000 tons.

その重さは 10万トンにもなります

This is a huge biome that we carry in our bellies every single day.

巨大な生物群系をお腹に抱えて 私達は生きているのです

We should all be proud.

誇りにすべきでしょう

(Laughter)

(笑)

But it pales in comparison to the number of microbes

でも地表の 土壌や河川や海洋を覆う

that are covering the entire surface of the earth,

微生物の量に比べれば

like in our soils, our rivers and our oceans.

大したものではなく

Collectively, these weigh about two billion tons.

その総重量は 20億トンにもなります

But it turns out that the majority of microbes on earth

でも実は地球上の 微生物の大部分は

aren't even in oceans or our guts or sewage treatment plants.

海洋や腸や下水処理場に いるわけではありません

Most of them are actually inside the earth's crust.

ほとんどは地中にいるのです

So collectively, these weigh 40 billion tons.

その総重量は400億トンです

This is one of the biggest biomes on the planet,

これは地球上でも 特に大きな生物群系ですが

and we didn't even know it existed until a few decades ago.

ほんの数十年前まで その存在は知られていませんでした

So the possibilities for what life is like down there,

その生態がどのようなもので

or what it might do for humans,

人間にどう役立ちうるか

are limitless.

限りない可能性があります

This is a map showing a red dot

赤い点で示したのは

for every place where we've gotten pretty good deep subsurface samples

現代的な微生物学手法によって

地下深くのサンプルが よく得られている地点で

with modern microbiological methods,

and you may be impressed

世界各地が 網羅されていると

that we're getting a pretty good global coverage,

感心するかもしれませんが

これらの場所の サンプルしかないと考えると

but actually, if you remember that these are the only places

ちょっと寂しい感じがします

that we have samples from, it looks a little worse.

If we were all in an alien spaceship,

私達が宇宙船でやって来た 異星人だったとして

trying to reconstruct a map of the globe from only these samples,

これらのサンプルだけで 地球の地図を作ろうとするのは

we'd never be able to do it.

無理な話でしょう

So people sometimes say to me,

でもこんな風に言う人もいます

"Yeah, there's a lot of microbes in the subsurface, but ...

「地中に微生物がたくさんいても

休眠状態なんじゃないの？」

aren't they just kind of dormant?"

This is a good point.

良い指摘です

Relative to a ficus plant or the measles or my kid's guinea pigs,

イチジクの木や 麻疹ウイルスや 娘のモルモットなんかに比べたら

these microbes probably aren't doing much of anything at all.

そういう微生物はあんまり 活動していないと言えるでしょう

We know that they have to be slow, because there's so many of them.

あれだけ膨大な量がいるわけですから その活動はゆっくりなはずです

If they all started dividing at the rate of E. coli,

もし大腸菌並のスピードで 分裂を始めたとしたら

then they would double the entire weight of the earth, rocks included,

岩石も含めた地球の重さが

over a single night.

一夜にして ２倍になってしまいます

In fact, many of them probably haven't even undergone a single cell division

その多くは おそらく 古代エジプト時代から

細胞分裂を一度も していないことでしょう

since the time of ancient Egypt.

Which is just crazy.

途方もない話です

Like, how do you wrap your head around things that are so long-lived?

そんなに長生きなものというのは 想像もできない感じですが

But I thought of an analogy that I really love,

いい喩えを思い付きました

but it's weird and it's complicated.

ちょっと奇妙で 複雑なんですが

So I hope that you can all go there with me.

付いて来ていただきたいです

Alright, let's try it.

やってみましょう

It's like trying to figure out the life cycle of a tree ...

それは１日しか 生きられない者が

木のライフサイクルを 理解しようとするようなものです

if you only lived for a day.

So like if human life span was only a day, and we lived in winter,

人の寿命が１日で 冬に生きているとします

then you would go your entire life

すると葉を持った木を 見ることなく

without ever seeing a tree with a leaf on it.

生涯を過ごすことになります

And there would be so many human generations

一冬の間に 幾世代も移り変わり

that would pass by within a single winter

that you may not even have access to a history book

歴史書を見ても

that says anything other than the fact that trees are always lifeless sticks

木は何もしない 生気のない棒きれとしか

that don't do anything.

書かれていません

Of course, this is ridiculous.

これは馬鹿げた見方です

We know that trees are just waiting for summer

木は再び活動を始める 夏を待っているのだと

so they can reactivate.

私達は知っています

But if the human life span

でも人間の寿命が木の寿命より

were significantly shorter than that of trees,

はるかに短かったとしたら

we might be completely oblivious to this totally mundane fact.

この当たり前の事実に 気付かずにいるかもしれないのです

So when we say that these deep subsurface microbes are just dormant,

あの地下深くにいる微生物が 休眠中だと言うのは

are we like people who die after a day, trying to figure out how trees work?

１日で死んでしまう人間が 木を理解しようとするようなものかもしれません

What if these deep subsurface organisms

地下深くにいる微生物は

are just waiting for their version of summer,

夏に相当するものを 待っているのに

but our lives are too short for us to see it?

私達の寿命が それを見るには 短すぎるのだとしたら？

If you take E. coli and seal it up in a test tube,

大腸菌を

食べ物も栄養もなしで 試験管の中に密封し

with no food or nutrients,

and leave it there for months to years,

何ヶ月も何年も放っておくと

most of the cells die off, of course, because they're starving.

その多くは 飢えて死にますが

But a few of the cells survive.

一部生き残るものもいます

If you take these old surviving cells

そういう生き残ったものを

and compete them, also under starvation conditions,

また飢餓状況に置いて

against a new, fast-growing culture of E. coli,

新たな急成長する 大腸菌と生存競争させると

the grizzled old tough guys beat out the squeaky clean upstarts

毎回 タフな年寄り連中が

ピカピカの新米たちに 打ち勝ちます

every single time.

So this is evidence there's actually an evolutionary payoff

極めてゆっくりであることに 進化上の利点があることを

to being extraordinarily slow.

これは示しています

So it's possible

ゆっくりだからと言って

that maybe we should not equate being slow with being unimportant.

重要でないと決めつける べきではないでしょう

Maybe these out-of-sight, out-of-mind microbes

この目に付かず 気にもとめられない微生物が

could actually be helpful to humanity.

人類の役に立つ かもしれないんです

OK, so as far as we know,

地下生活には

there are two ways to do subsurface living.

私達に分かる限りで ２つのやり方があります

The first is to wait for food to trickle down from the surface world,

１つは地表の世界から降りてくる 食べ物を持つというもの

like trying to eat the leftovers of a picnic that happened 1,000 years ago.

千年前に起こったピクニックの 食べ残しを食べようとするというような

Which is a crazy way to live,

まったくおかしな生き方ですが

but shockingly seems to work out for a lot of microbes in earth.

地球上の多くの微生物が そんな風に生きているようなのです

The other possibility is for a microbe to just say,

もう１つの可能性は

「地上世界なんて必要ないよ ここだけでやっていける」というものです

"Nah, I don't need the surface world.

I'm good down here."

For microbes that go this route,

そういう道を行く微生物は

they have to get everything that they need in order to survive

生存に必要なものをすべて

from inside the earth.

地中から得る 必要があります

Some things are actually easier for them to get.

中にはむしろ 得やすいものもあります

They're more abundant inside the earth,

地中の方が豊かにあるもの

like water or nutrients, like nitrogen and iron and phosphorus,

窒素や鉄や硫黄のような栄養分とか 水とか

or places to live.

生きる場所とか

These are things that we literally kill each other to get ahold of

地上の世界では

手に入れるために 殺し合いにもなりうるものです

up at the surface world.

But in the subsurface, the problem is finding enough energy.

地中の世界で獲得が問題になるのは エネルギーです

Up at the surface,

地上では植物が

plants can chemically knit together carbon dioxide molecules into yummy sugars

太陽の光が 葉に当たるやいなや

二酸化炭素分子を編み合わせて おいしい糖を作り出せます

as fast as the sun's photons hit their leaves.

But in the subsurface, of course, there's no sunlight,

でも地中に太陽光はなく

so this ecosystem has to solve the problem

地下の生態系では

誰がみんなの食事を作るのかという問題を 解決する必要があります

of who is going to make the food for everybody else.

The subsurface needs something that's like a plant

地下では

岩を呼吸する植物のようなものが 必要になります

but it breathes rocks.

Luckily, such a thing exists,

さいわいに そのようなものは存在し

and it's called a chemolithoautotroph.

「化学合成無機栄養生物」と 呼ばれています

(Laughter)

(笑)

Which is a microbe that uses chemicals -- "chemo,"

これは「化学合成」をすることで

from rocks -- "litho,"

「無機」物の岩から

to make food -- "autotroph."

「栄養」を得る「生物」です

And they can do this with a ton of different elements.

それを様々な 元素に対し行えます

They can do this with sulphur, iron, manganese, nitrogen, carbon,

硫黄 鉄 マンガン 窒素 炭素

some of them can use pure electrons, straight up.

電子を直接 扱えるものまでいます

Like, if you cut the end off of an electrical cord,

電気コードを切って

they could breathe it like a snorkel.

シュノーケルみたいに 吸うようなものです

(Laughter)

(笑)

These chemolithoautotrophs

化学合成無機栄養生物は

take the energy that they get from these processes

その過程で得た エネルギーを使い

and use it to make food, like plants do.

植物のように 食べ物を作るのです

But we know that plants do more than just make food.

でも植物は食べ物を 作るだけではありません

They also make a waste product, oxygen,

排出物として酸素を作り

which we are 100 percent dependent upon.

私達動物は それに依存しています

But the waste product that these chemolithoautotrophs make

化学合成無機栄養生物が 生成する廃棄物は

is often in the form of minerals,

よく鉱物の形を取ります

like rust or pyrite, like fool's gold,

錆とか 「愚者の黄金」の黄鉄鉱とか

or carminites, like limestone.

石灰岩のような炭酸塩とか

So what we have are microbes that are really, really slow, like rocks,

ですから 岩のようにすごく ゆっくりした微生物がいて

that get their energy from rocks,

岩からエネルギーを得て

that make as their waste product other rocks.

排出物として別の岩を 作っているわけです

So am I talking about biology, or am I talking about geology?

これは生物学の話なのか それとも地質学の話なのか？

This stuff really blurs the lines.

これのおかげで 話がややこしくなります

(Laughter)

(笑)

So if I'm going to do this thing,

これについて調べるんだったら

and I'm going to be a biologist who studies microbes

岩のように振る舞う微生物を 研究する生物学者になって

that kind of act like rocks,

then I should probably start studying geology.

地質学から取り組み始める べきかと思います

And what's the coolest part of geology?

では 地質学で一番イカしてるのは 何でしょう？

Volcanoes.

火山です

(Laughter)

(笑)

This is looking inside the crater of Poás Volcano in Costa Rica.

これはコスタリカにある ポアス火山の内側を撮したものです

Many volcanoes on earth arise because an oceanic tectonic plate

火山の多くは

海洋プレートが大陸プレートに ぶつかることでできます

crashes into a continental plate.

As this oceanic plate subducts

海洋プレートが 大陸プレートの下に沈み込むとき

or gets moved underneath this continental plate,

things like water and carbon dioxide and other materials

濡れタオルを 絞ったときのように

水や二酸化炭素 その他の物質が

get squeezed out of it,

like ringing a wet washcloth.

絞り出されます

So in this way, subduction zones are like portals into the deep earth,

沈み込み帯は地球深部への 入り口のようなもので

where materials are exchanged between the surface and the subsurface world.

地表と地下の世界の間を 物質が行き来します

So I was recently invited by some of my colleagues in Costa Rica

最近コスタリカの研究者から

to come and work with them on some of the volcanoes.

一緒に火山の調査をしようと 招待されて

And of course I said yes, because, I mean, Costa Rica is beautiful,

もちろん応じました コスタリカは素敵なところだし

but also because it sits on top of one of these subduction zones.

沈み込み帯の上に 位置していますから

We wanted to ask the very specific question:

私達には知りたいことがありました

Why is it that the carbon dioxide

深く埋もれた 海洋プレートからの

that comes out of this deeply buried oceanic tectonic plate

二酸化炭素が 出てくるのは

is only coming out of the volcanoes?

火山からだけで

Why don't we see it distributed throughout the entire subduction zone?

沈み込み帯全体に 分散していないのはなぜか？

Do the microbes have something to do with that?

微生物はそれに何か 関わりがあるのか？

So this is a picture of me inside Poás Volcano,

この写真は ポアス火山の中にいる

私と共同研究者の ドナト・ジョヴァネッリです

along with my colleague Donato Giovannelli.

That lake that we're standing next to is made of pure battery acid.

私達の脇にある湖は バッテリー液並の酸です

I know this because we were measuring the pH when this picture was taken.

この写真を撮ったときに pHを測ったので分かります

And at some point while we were working inside the crater,

火口内で調査していて

ふとコスタリカの研究者 カルロス・ラミレスに聞いてみました

I turned to my Costa Rican colleague Carlos Ramírez and I said,

"Alright, if this thing starts erupting right now,

「これが今噴火し始めたら どうすればいいのかしら？」

what's our exit strategy?"

And he said, "Oh, yeah, great question, it's totally easy.

彼は「良い質問だね 簡単さ

Just turn around and enjoy the view."

振り向いて 眺めを楽しめばいい」

(Laughter)

(笑)

"Because it will be your last."

「それが最後の眺めになるから」

(Laughter)

(笑)

And it may sound like he was being overly dramatic,

ちょっと大袈裟に 聞こえるかもしれませんが

but 54 days after I was standing next to that lake,

私があの湖の脇にいた54日後に

this happened.

こんなことがありました

Audience: Oh!

(聴衆から驚きの声)

Freaking terrifying, right?

びびりますよね？

(Laughs)

(笑)

This was the biggest eruption this volcano had had in 60-some-odd years,

この火山では六十何年ぶりかの 大きな噴火で

and not long after this video ends,

この映像のしばらく後に

the camera that was taking the video is obliterated

撮影していた カメラが吹き飛び

and the entire lake that we had been sampling

私達がサンプルを 取っていた湖は

vaporizes completely.

すっかり蒸発しました

But I also want to be clear

ただ私達が火山の 中にいた日には

that we were pretty sure this was not going to happen

こういうことが 起きないだろうことは

on the day that we were actually in the volcano,

かなり確信がありました

コスタリカ火山・地震観測所 (OVSICORI) が

because Costa Rica monitors its volcanoes very carefully

注意深く火山活動を 監視していて

through the OVSICORI Institute,

and we had scientists from that institute with us on that day.

その組織の科学者も あの日は同行していたからです

But the fact that it erupted illustrates perfectly

この火山の噴火は

海洋プレートからの二酸化炭素が 出てくるところを見たければ

that if you want to look for where carbon dioxide gas

is coming out of this oceanic plate,

then you should look no further than the volcanoes themselves.

火山を見ればよいことを 示しているようですが

But if you go to Costa Rica,

コスタリカに行くと

you may notice that in addition to these volcanoes

火山の他にも 気持ちの良い小さな温泉が

there are tons of cozy little hot springs all over the place.

そこらじゅうにあることに 気付きます

Some of the water in these hot springs is actually bubbling up

温泉の水の一部は

深く埋もれた海洋プレートから 沸き上がってきたものです

from this deeply buried oceanic plate.

And our hypothesis was that there should be carbon dioxide

私達の仮説では

二酸化炭素も一緒に 出てきているはずだけど

bubbling up with it,

but something deep underground was filtering it out.

地中深くの何かが それを取り除いているんです

So we spent two weeks driving all around Costa Rica,

それで私達は２週間 コスタリカ中を車で回って

sampling every hot spring we could find --

見付けた温泉すべてから サンプルを取りました

it was awful, let me tell you.

すごく大変でした

And then we spent the next two years measuring and analyzing data.

その後の２年間を 測定とデータ分析に費やしました

And if you're not a scientist, I'll just let you know that the big discoveries

科学者でない人のために 言いますと

大きな発見というのは

don't really happen when you're at a beautiful hot spring

素敵な温泉や舞台の上にいるときに 起きるものではありません

or on a public stage;

they happen when you're hunched over a messy computer

ごちゃごちゃした コンピューター画面と睨めっこし

or you're troubleshooting a difficult instrument,

難しい装置に取り組み

or you're Skyping your colleagues

データに訳が分からなくなって

because you are completely confused about your data.

スカイプで同僚に相談する中で 生まれるものです

Scientific discoveries, kind of like deep subsurface microbes,

科学的発見というのも

地中深くの微生物みたいに すごくゆっくりとしたものなんです

can be very, very slow.

But in our case, this really paid off this one time.

でも今回は それが報われました

We discovered that literally tons of carbon dioxide

深く埋もれた 海洋プレートから

膨大な二酸化炭素が出てきていることを 発見したんです

were coming out of this deeply buried oceanic plate.

And the thing that was keeping them underground

そして その二酸化炭素が 大気に放出されるのを抑え

and keeping it from being released out into the atmosphere

地中に保持しているのが

was that deep underground,

地下深いところ

underneath all the adorable sloths and toucans of Costa Rica,

コスタリカのかわいい ナマケモノやオオハシたちの下にいる

were chemolithoautotrophs.

化学合成無機栄養生物なんです

These microbes and the chemical processes that were happening around them

この微生物の周囲で起きる 化学的な過程によって

were converting this carbon dioxide into carbonate mineral

二酸化炭素が 炭酸塩鉱物に変わり

and locking it up underground.

地下に閉じ込められて いるのです

Which makes you wonder:

そこで疑問が生じます

If these subsurface processes are so good at sucking up

地下で起きるその過程が

下から来る二酸化炭素の吸収に そんなに優れているなら

all the carbon dioxide coming from below them,

地表で私達が抱えている 二酸化炭素の問題も

could they also help us with a little carbon problem

we've got going on up at the surface?

それでどうにか できないか？

Humans are releasing enough carbon dioxide into our atmosphere

人類が大気に放出する 膨大な二酸化炭素によって

that we are decreasing the ability of our planet

今いる生物を支える 地球の力が

to support life as we know it.

損なわれつつあります

And scientists and engineers and entrepreneurs

二酸化炭素が 大気に放出されないよう

are working on methods to pull carbon dioxide

根源で二酸化炭素を 取り除く方法を開発しようと

out of these point sources,

科学者や技術者や 起業家が取り組んでいます

so that they're not released into the atmosphere.

And they need to put it somewhere.

取り除いた二酸化炭素を どうにかする必要があります

So for this reason,

そのため

we need to keep studying places where this carbon might be stored,

地中にある炭素が 保持されている場所の

possibly in the subsurface,

研究を続ける 必要があります

to know what's going to happen to it when it goes there.

そこで炭素が どうなるか知るために

Will these deep subsurface microbes be a problem because they're too slow

地下深くの微生物は 何かを保持させるには

ゆっくりすぎて 問題かもしれないし

to actually keep anything down there?

Or will they be helpful

あるいは微生物が二酸化炭素を 固体の鉱物に変えるのに

because they'll help convert this stuff to solid carbonate minerals?

役立つかもしれません

If we can make such a big breakthrough

私達がコスタリカでした １つの研究から

just from one study that we did in Costa Rica,

そのような大きな進歩が 起きうるのだとしたら

then imagine what else is waiting to be discovered down there.

他にどんな発見が地下で待ち受けているか 考えてみてください

This new field of geo-bio-chemistry, or deep subsurface biology,

この地質・生物・化学の新分野 地下深くの生物学は

or whatever you want to call it,

それを何と呼ぶにせよ

is going to have huge implications,

大きな影響を もたらすことでしょう

not just for mitigating climate change,

気候変動を緩和するだけでなく

but possibly for understanding how life and earth have coevolved,

生命と地球がどう 共進化してきたかの理解や

or finding new products that are useful for industrial or medical applications.

工業や医学への応用に 役立つものの発見

Maybe even predicting earthquakes

地震の予知や

or finding life outside our planet.

地球外生命の発見

It could even help us understand the origin of life itself.

生命の起原の理解にも 繋がるかもしれません

Fortunately, I don't have to do this by myself.

さいわい 私が１人でやる 必要はありません

I have amazing colleagues all over the world

世界中に素晴らしい 研究者がいて

who are cracking into the mysteries of this deep subsurface world.

地下深くの世界の 謎の解明に挑んでいます

And it may seem like life buried deep within the earth's crust

地下深くに埋もれた 生物なんて

is so far away from our daily experiences that it's kind of irrelevant.

日常生活からは遠く隔たっていて 無関係だと思うかもしれませんが

But the truth is that this weird, slow life

この奇妙で ゆっくりした生物は

may actually have the answers to some of the greatest mysteries

地球の生命の 大いなる謎への答えを

of life on earth.

持っているかも しれないのです

Thank you.

ありがとうございました

(Applause)

(拍手)