Craig Venter: A voyage of DNA, genes and the sea

クレイグ・ヴェンター: DNAと海

翻訳: Masaki Yanagishita 校正: Eriko T

At the break, I was asked by several people

休憩中に何人かの方に

about my comments about the aging debate.

老化の議論について

And this will be my only comment on it.

コメントを求められました

And that is, I understand

私から言えるのは

that optimists greatly outlive pessimists.

楽天家は 悲観者より

(Laughter)

長生きするという事くらいです（笑）

What I'm going to tell you about in my 18 minutes is

これからお話しする18分間は

how we're about to switch from reading the genetic code

我々が 遺伝子コードを解読する段階から

to the first stages of beginning

新しく遺伝子コードを書き出す段階になったことについて

to write the code ourselves.

お話ししたいと思います

It's only 10 years ago this month

独立した生物

when we published the first sequence

ヘモフィルス インフルエンザ菌の

of a free-living organism,

最初の遺伝子配列を発表したのが

that of haemophilus influenzae.

ちょうど10年前のこの月です

That took a genome project

これはヒューマンジノムプロジェクトを

from 13 years down to four months.

13年から4ヶ月へ短縮させるような技術でした

We can now do that same genome project

今なら同様のヒューマンジノムプロジェクトを

in the order of

2~8時間で

two to eight hours.

完了できます

So in the last decade, a large number of genomes have been added:

過去10年間で ヒトジノムを含め

most human pathogens,

ヒトの病原体のほとんど

a couple of plants,

いくつかの植物

several insects and several mammals,

昆虫 哺乳類のジノムが

including the human genome.

解読されました

Genomics at this stage of the thinking

10年前の研究スピードから考えると

from a little over 10 years ago

遺伝子解読は 今年の暮れまでに

was, by the end of this year, we might have

３〜５のジノム解読を修了しているはずでしたが

between three and five genomes sequenced;

それが実際には数百になりました

it's on the order of several hundred.

それが実際には数百になりました

We just got a grant from the Gordon and Betty Moore Foundation

ゴードン・アンド・ベティ・ムーア財団から

to sequence 130 genomes this year,

環境生物研究として今年中に130のジノムの

as a side project from environmental organisms.

遺伝子配列を決定する研究費を獲得しました

So the rate of reading the genetic code has changed.

遺伝子解読のスピードは加速していますが

But as we look, what's out there,

見てみますと

we've barely scratched the surface

まだ地球上に存在する生物の

on what is available on this planet.

表面をかすっただけです

Most people don't realize it, because they're invisible,

目に見えないため 気づかれませんが

but microbes make up about a half of the Earth's biomass,

微生物は地球上のバイオマスのおよそ半分を占めており

whereas all animals only make up about

動物は全バイオマスの

one one-thousandth of all the biomass.

たった千分の一です

And maybe it's something that people in Oxford don't do very often,

オックスフォードの方々は

but if you ever make it to the sea,

こんなことはしないかもしれませんが

and you swallow a mouthful of seawater,

海水を一口飲んだら

keep in mind that each milliliter

その1ml当りに100万のバクテリアと

has about a million bacteria

1000万のウイルスが

and on the order of 10 million viruses.

いる事を覚えておいてください

Less than 5,000 microbial species

２年前までに 同定されている微生物は

have been characterized as of two years ago,

5,000以下でした

and so we decided to do something about it.

そこでわれわれは何かしようと決意し

And we started the Sorcerer II Expedition,

「ソーサラー2探検」をはじめました

where we were, as with great oceanographic expeditions,

これは320 kmごとにサンプリングを行う

trying to sample the ocean every 200 miles.

壮大な海洋探検旅行です

We started in Bermuda for our test project,

テスト航海としてバミューダからはじめ

then moved up to Halifax,

ハリファックスへと北上し

working down the U.S. East Coast,

アメリカ東海岸を南下して

the Caribbean Sea, the Panama Canal,

カリブ海 パナマ運河

through to the Galapagos, then across the Pacific,

ガラパゴスを抜けて 太平洋へ出ました

and we're in the process now of working our way

インド洋をわたり

across the Indian Ocean.

現在も航海を続けています

It's very tough duty; we're doing this on a sailing vessel,

大変な任務ですが

in part to help excite young people

若い人々が科学に興味を持てるよう

about going into science.

帆船を使います

The experiments are incredibly simple.

実験はいたって簡単

We just take seawater and we filter it,

海水を汲み取り フィルターのサイズごとに

and we collect different size organisms on different filters,

生物を集めます

and then take their DNA back to our lab in Rockville,

次に 24時間に１億塩基の遺伝子コードを読める

where we can sequence a hundred million letters

ロックビルの研究室に

of the genetic code every 24 hours.

DNAを送ります

And with doing this,

すでにいくつかの

we've made some amazing discoveries.

びっくりするような発見をしました

For example, it was thought that the visual pigments

たとえば われわれの目にある視色素は

that are in our eyes -- there was only one or two organisms

環境にいる生物では一 二種類が

in the environment that had these same pigments.

同じ色素を持っているだけです

It turns out, almost every species

温帯の海の

in the upper parts of the ocean

上部にいる

in warm parts of the world

ほとんどの生物が

have these same photoreceptors,

同じ光レセプターを持ち

and use sunlight as the source of their energy

日光をエネルギー源として使い

and communication.

コミュニケーションに使っています

From one site, from one barrel of seawater,

ある所では 160リットルの海水から

we discovered 1.3 million new genes

130万の新しい遺伝子と

and as many as 50,000 new species.

5万にも及ぶ新種の生物を見つけました

We've extended this to the air

同じように空中の生物を探索するために

now with a grant from the Sloan Foundation.

スローン財団から研究費を獲得しました

We're measuring how many viruses and bacteria

何種類のウィルスや細菌を

all of us are breathing in and out every day,

毎日呼吸しているか数えます

particularly on airplanes

特に飛行機の中や

or closed auditoriums.

閉ざされたた講堂の中で

(Laughter)

（笑）

We filter through some simple apparatuses;

簡単な装置を使ってフィルターし

we collect on the order of a billion microbes from just a day

たった一日で10億もの微生物を集め

filtering on top of a building in New York City.

ニューヨークのビルディングの上でもサンプルを集めます

And we're in the process of sequencing all that

今そのサンプル全部の

at the present time.

塩基配列決定をしています

Just on the data collection side,

データ収集場所からいうと

just where we are through the Galapagos,

ちょうどガラパゴス諸島を通過したところです

we're finding that almost every 200 miles,

320 kmごとの

we see tremendous diversity

海水サンプルに

in the samples in the ocean.

とてつもない多様性を見つけています

Some of these make logical sense,

いくつかは論理に合います

in terms of different temperature gradients.

海水には温度差がありますから

So this is a satellite photograph

これは衛星写真で 海の温度を示しています

based on temperatures -- red being warm,

赤が高温で

blue being cold --

青が低温です

and we found there's a tremendous difference between

暖水域のサンプルと

the warm water samples and the cold water samples,

冷水域のサンプルの間には

in terms of abundant species.

種の豊富さについて大きな違いがあります

The other thing that surprised us quite a bit

もう一つ私たちを驚かせたのは

is these photoreceptors detect different wavelengths of light,

光レセプターが違った波長の光を感知することです

and we can predict that based on their amino acid sequence.

アミノ酸配列を見ればそれがわかります

And these vary tremendously from region to region.

これは海域によっても大きく異なります

Maybe not surprisingly,

驚くことではありませんが

in the deep ocean, where it's mostly blue,

深海では光はほとんど青色なので

the photoreceptors tend to see blue light.

光レセプターは青色を感知します

When there's a lot of chlorophyll around,

クロロフィルが周囲にたくさんあるときには

they see a lot of green light.

緑色の光をよく感知します

But they vary even more,

感知する光の色は

possibly moving towards infrared and ultraviolet

極端な場合

in the extremes.

紫外光から赤外光まで広い範囲に及びます

Just to try and get an assessment

これまでに集めた遺伝子の

of what our gene repertoire was,

レパートリーを評価するために

we assembled all the data --

データをまとめてみました

including all of ours thus far from the expedition,

今回の探検で得られた全ての遺伝子は

which represents more than half of all the gene data on the planet --

地球上の遺伝子データの半分以上になりますが

and it totaled around 29 million genes.

約2900万遺伝子です

And we tried to put these into gene families

同系の遺伝子ごとにまとめ

to see what these discoveries are:

発見がどんなものか―

Are we just discovering new members of known families,

同じ科に属する新しい種か

or are we discovering new families?

それとも新しい科か 調べてみたのです

And it turns out we have about 50,000

するとなんと5万もの

major gene families,

独立した科が見つかっており

but every new sample we take in the environment

新しい場所でサンプルを採取すると

adds in a linear fashion to these new families.

また新しい科が見つかります

So we're at the earliest stages of discovery

ですから私たちはまだ基本的遺伝子や

about basic genes,

遺伝子の構成要素といった 地球上の生命

components and life on this planet.

の発見段階の初めにいると言えるでしょう

When we look at the so-called evolutionary tree,

いわゆる系統樹を見ますと

we're up on the upper right-hand corner with the animals.

人間はほかの動物と共に右上にいます

Of those roughly 29 million genes,

これまで発見された2900万と比較して

we only have around 24,000

人間のジノムは

in our genome.

たった24000の遺伝子からできています

And if you take all animals together,

動物の遺伝子全部を合わせても

we probably share less than 30,000

30,000以下でしょう

and probably maybe a dozen

たぶん

or more thousand different gene families.

1万数千の遺伝子ファミリーです

I view that these genes are now

わたしはこれらの遺伝子について

not only the design components of evolution.

進化を方向付ける要素と 言うだけではないと思っています

And we think in a gene-centric view --

多分リチャード ドーキンスの考え方に始まり --

maybe going back to Richard Dawkins' ideas --

ジノム中心的な見方ではなく

than in a genome-centric view,

我々は遺伝子中心的な見方をしています --

which are different constructs of these gene components.

ジノムは遺伝子の違った組み合わせでできているわけです

Synthetic DNA, the ability to synthesize DNA,

ここ10年から20年にかけて

has changed at sort of the same pace

DNAを人工合成する技術は

that DNA sequencing has

DNA配列を決定する技術と

over the last decade or two,

ほぼ同じ速さで進歩し

and is getting very rapid and very cheap.

高速で安価になりました

Our first thought about synthetic genomics came

人工ジノムを作ってみようと思ったのは

when we sequenced the second genome back in 1995,

1995年に二つ目のジノムの塩基配列

and that from mycoplasma genitalium.

mycoplasma genitaliumの塩基配列を 決定している時でした

And we have really nice T-shirts that say,

かっこいいTシャツも作りました

you know, "I heart my genitalium."

「アイ♡私の性器（細菌の名前）」 と書いてあります

This is actually just a microorganism.

これはただの微生物ですが

But it has roughly 500 genes.

約500の遺伝子を持っています

Haemophilus had 1,800 genes.

ヘモフィルスは1,800です

And we simply asked the question,

一つの生物には800の遺伝子が必要　 ほかの生物では500

if one species needs 800, another 500,

だったら一つの生物をつくるのに

is there a smaller set of genes

最低いくつの遺伝子が必要なんだろう

that might comprise a minimal operating system?

と考えました

So we started doing transposon mutagenesis.

そこでトランスポゾンを使った実験を始めました

Transposons are just small pieces of DNA

トランスポゾンは小さなDNAの断片で

that randomly insert in the genetic code.

遺伝子中にランダムに挿入されます

And if they insert in the middle of the gene, they disrupt its function.

遺伝子に挿入されればその遺伝子の機能はなくなります

So we made a map of all the genes

それを使ってトランスポゾンが挿入されても

that could take transposon insertions

機能を続けるすべての遺伝子の地図を作り

and we called those "non-essential genes."

「非必須遺伝子」と名付けました

But it turns out the environment is very critical for this,

しかし生物が生きるには 環境条件が非常に重要で

and you can only

「必須」「非必須」遺伝子は

define an essential or non-essential gene

その生物がどのような環境にいるかによって

based on exactly what's in the environment.

どちらかに変わることが分かりました

We also tried to take a more directly intellectual approach

13の類似した生物のジノムを使って

with the genomes of 13 related organisms,

もっと知的な方法も試しました

and we tried to compare all of those, to see what they had in common.

これらに共通な遺伝子を探すと

And we got these overlapping circles. And we found only 173 genes

13の生物全てに共通であったのは

common to all 13 organisms.

たった173の遺伝子でした

The pool expanded a little bit if we ignored

ある細胞内寄生微生物を除外すると

one intracellular parasite;

共通遺伝子の数は少し増えます

it expanded even more

重要な働きを持つ遺伝子を加えると

when we looked at core sets of genes

さらに増えて

of around 310 or so.

310ほどになりました

So we think that we can expand

考え方次第で

or contract genomes, depending on your point of view here,

共通遺伝子の数は増減しますが

to maybe 300 to 400 genes

自然の生物は最低遺伝子を500持っていますから

from the minimal of 500.

「必須」遺伝子の数は300から400遺伝子の間でしょう

The only way to prove these ideas

これを実際に証明するには

was to construct an artificial chromosome with those genes in them,

このジノムを使ってカセット方式で

and we had to do this in a cassette-based fashion.

これらの遺伝子を含む 人工染色体を作ることです

We found that synthesizing accurate DNA

正確な配列の大きなDNA断片を作ることは

in large pieces was extremely difficult.

大変難しいことだと分かりました

Ham Smith and Clyde Hutchison, my colleagues on this,

私の同僚のハム・スミスとクライド・ハッチソンが

developed an exciting new method

画期的な新しい方法を編み出しました

that allowed us to synthesize a 5,000-base pair virus

それで5000塩基対のウィルスを 2週間で合成できます

in only a two-week period

それで5000塩基対のウィルスを 2週間で合成できます

that was 100 percent accurate,

しかもその塩基配列と生物学的性質は

in terms of its sequence and its biology.

100パーセント正確です

It was a quite exciting experiment -- when we just took the synthetic piece of DNA,

興奮するような実験でした -- 人工合成したDNAを

injected it in the bacteria and all of a sudden,

細菌に注入するとすぐに

that DNA started driving the production of the virus particles

DNAはウィルス粒子を作り始めました

that turned around and then killed the bacteria.

やがてそのウイルスは 細菌を殺しました

This was not the first synthetic virus --

これは初めての人工ウィルスではありませんでした --

a polio virus had been made a year before --

ポリオウィルスが一年前に合成されていました --

but it was only one ten-thousandth as active

しかしその活性は1万分の1しかなく

and it took three years to do.

合成に3年もかかりました

This is a cartoon of the structure of phi X 174.

これはウィルスphi X 174の構造図です

This is a case where the software now builds its own hardware,

これはソフトウェアから ハードウェアが作られる例で

and that's the notions that we have with biology.

まさに生物学の概念です

People immediately jump to concerns about biological warfare,

人々は生物兵器にすぐ結びつけるもので

and I had recent testimony before a Senate committee,

最近わたしは上院の公聴会で訊問されました

and a special committee the U.S. government has set up

アメリカ政府ではこの分野を調査する

to review this area.

特別委員会を設けました

And I think it's important to keep reality in mind,

重要なのは現実的であることで

versus what happens with people's imaginations.

空想とは区別する必要があります

Basically, any virus that's been sequenced today --

これまでに塩基配列が決定されたどのウィルスからでも

that genome can be made.

ジノムを作ることが可能です

And people immediately freak out about things about Ebola or smallpox,

エボラ熱や天然痘のことを聞くと 人々は卒倒しそうになりますが

but the DNA from this organism is not infective.

これらのウィルスのDNA自体に感染力はありません

So even if somebody made the smallpox genome,

だれかが天然痘のジノムを作ったとしても

that DNA itself would not cause infections.

DNA自体は感染力を持ちません

The real concern that security departments have

公安の関係者が本当に心配するのは

is designer viruses.

デザイナー・ウイルスです

And there's only two countries, the U.S. and the former Soviet Union,

世界で二か国だけ アメリカと前ソ連が

that had major efforts

生物兵器を

on trying to create biological warfare agents.

作ろうとしました

If that research is truly discontinued,

もしそこで研究が本当に中止されたのであれば

there should be very little activity

将来にわたっても 新しくデザイナー・ウィルスを

on the know-how to make designer viruses in the future.

作る方法は開発されないでしょう

I think single-cell organisms are possible within two years.

人工単細胞生物は二年以内に作成可能になると思います

And possibly eukaryotic cells,

私たちが持っているような

those that we have,

真核細胞を作ることは

are possible within a decade.

10年以内に可能になると思います

So we're now making several dozen different constructs,

私たちは今数十個の遺伝子断片を作っています

because we can vary the cassettes and the genes

これらを使ってカセットや遺伝子を作り

that go into this artificial chromosome.

人工染色体を作ります

The key is, how do you put all of the others?

鍵となるのは これら全部をどうやって詰め込むかです

We start with these fragments,

DNA断片から初めて

and then we have a homologous recombination system

これを相同的組み換えのシステムを使い 染色体として並び替えるのです

that reassembles those into a chromosome.

この組み換えシステムは デイノコッカス・ラディオデュランス

This is derived from an organism, deinococcus radiodurans,

と呼ばれる細菌に由来するものです

that can take three million rads of radiation and not be killed.

この細菌は300万ラドの放射能を受けても死にません

It reassembles its genome after this radiation burst

大量の放射線を受けると12から24時間以内に

in about 12 to 24 hours,

文字通り染色体がバラバラになった後で

after its chromosomes are literally blown apart.

ジノムの再編成を始めます

This organism is ubiquitous on the planet,

この細菌は地球上のどこにでもいて

and exists perhaps now

われわれがすでに宇宙旅行をしたので

in outer space due to all our travel there.

宇宙にも広がっているかもしれません

This is a glass beaker after

これは約50万ラドの放射線を

about half a million rads of radiation.

あてた後のガラスビーカーです

The glass started to burn and crack,

ガラスですら熱せられひびが入りましたが

while the microbes sitting in the bottom

この細菌は

just got happier and happier.

底で幸福にしています

Here's an actual picture of what happens:

この写真が実際に起こったことです

the top of this shows the genome

上の方にあるのが170万ラッドの放射線を

after 1.7 million rads of radiation.

照射後のジノムでです

The chromosome is literally blown apart.

染色体は文字通りバラバラになりました

And here's that same DNA automatically reassembled

これが24時間後に同じDNAが

24 hours later.

自動的に再構成したところです

It's truly stunning that these organisms can do that,

この細菌の能力には本当にびっくりします

and we probably have thousands,

地球上には数千種類の

if not tens of thousands, of different species

同じようなことのできる

on this planet that are capable of doing that.

細菌がいます

After these genomes are synthesized,

このようにジノムができたら

the first step is just transplanting them

最初に試すことは

into a cell without a genome.

ジノムを持たない細胞に移植してみることです

So we think synthetic cells are going to have tremendous potential,

このように人工細胞を作ることは

not only for understanding the basis of biology

基本的な生物学を理解することだけでなく

but for hopefully environmental and society issues.

環境や社会問題を理解するのに大きな可能性を持っていると思います

For example, from the third organism we sequenced,

たとえば 3番目に塩基配列を決定した

Methanococcus jannaschii -- it lives in boiling water temperatures;

メタノカルドコックス・ヤンナスキイ という沸騰水中に住む細菌は

its energy source is hydrogen

水素をエネルギー源に使い

and all its carbon comes from CO2 it captures back from the environment.

環境中のCO2から炭素を手に入れます

So we know lots of different pathways,

こういった異なる代謝経路を持つ

thousands of different organisms now

数千もの生物が

that live off of CO2,

CO2を使って生存し

and can capture that back.

環境からCO2を捕捉することが出来ます

So instead of using carbon from oil

有機合成のために

for synthetic processes,

石油からの炭素を使わずに

we have the chance of using carbon

大気中の炭素を捕捉して

and capturing it back from the atmosphere,

使い

converting that into biopolymers

生物ポリマーや

or other products.

他の製品を作ることが可能です

We have one organism that lives off of carbon monoxide,

一酸化炭素を利用できる生物もあります

and we use as a reducing power

これを還元物質として使い

to split water to produce hydrogen and oxygen.

水を酸素と水素に分解します

Also, there's numerous pathways

別の代謝経路を使って

that can be engineered metabolizing methane.

メタンガスを代謝するよう設計することも可能です

And DuPont has a major program with Statoil in Norway

デュポンはノルウェーのスタトイルと共同で

to capture and convert the methane

ガス田からのメタンガスを捕捉し

from the gas fields there into useful products.

役立つ製品を作る大型プロジェクトを持っています

Within a short while, I think there's going to be a new field

近い将来「組み合わせジノム学」とよばれるような

called "Combinatorial Genomics,"

新しい分野ができるかも知れません

because with these new synthesis capabilities,

これらの新しい合成技術を使って

these vast gene array repertoires

種々の遺伝子配列と

and the homologous recombination,

相同的組み換え技術を使えば

we think we can design a robot to make

一日に百万種類もの染色体を

maybe a million different chromosomes a day.

作れるロボットを設計することが可能でしょう

And therefore, as with all biology,

すべての生物現象と同じように

you get selection through screening,

スクリーニングによって選択を行い

whether you're screening for hydrogen production,

水素生産や化学合成 または単に生存力を

or chemical production, or just viability.

指標にスクリーニングを行います

To understand the role of these genes

これらの遺伝子の役割を理解することは

is going to be well within reach.

十分可能です

We're trying to modify photosynthesis

私達は現在 光合成を改良して

to produce hydrogen directly from sunlight.

太陽光から直接水素を作ろうとしています

Photosynthesis is modulated by oxygen,

光合成は酸素により調節されますが

and we have an oxygen-insensitive hydrogenase

酸素非感受性のハイドロジネースもあり

that we think will totally change this process.

これは化学反応過程をすっかり変えてしまう可能性があります

We're also combining cellulases,

セルロースを単糖に分解する

the enzymes that break down complex sugars into simple sugars

セルロース分解酵素を

and fermentation in the same cell

同じ細胞の中で発酵反応と組み合わせて

for producing ethanol.

エタノールを作ります

Pharmaceutical production is already under way

細菌を使った

in major laboratories

製薬はすでに

using microbes.

主な研究室で行われています

The chemistry from compounds in the environment

環境中にある化合物は

is orders of magnitude more complex

化学者が作れる物質よりはるかに複雑ですが

than our best chemists can produce.

化学者が作れる物質よりはるかに複雑ですが

I think future engineered species

将来の人工生物は

could be the source of food,

食糧にもなるし

hopefully a source of energy,

エネルギー源にも

environmental remediation

環境の回復

and perhaps

そして

replacing the petrochemical industry.

石油工業の代替となると考えています

Let me just close with ethical and policy studies.

最後に倫理的な 政策研究について述べて 締めくくります

We delayed the start of our experiments in 1999

1999年にわれわれは1年半にわたる生命倫理審査が終わるまで

until we completed a year-and-a-half bioethical review

人工生物を作る試みを

as to whether we should try and make an artificial species.

遅らせました

Every major religion participated in this.

すべての主要な宗教が参加しました

It was actually a very strange study,

とても変った審査でした

because the various religious leaders were using their scriptures as law books,

宗教の指導者たちは自分たちの経典を 法律書と見做していましたが

and they couldn't find anything in them prohibiting making life,

生命を作ることを禁ずる項目が見つからなかったので

so it must be OK. The only ultimate concerns

問題はないだろうと考えられ

were biological warfare aspects of this,

生物学兵器に利用されるのでは という心配はありましたが

but gave us the go ahead to start these experiments

私たちが掲げた実験の目的にてらして

for the reasons we were doing them.

実験開始を許可するとの 結論に至りました

Right now the Sloan Foundation has just funded

さて スローン財団がこの課題に関する

a multi-institutional study on this,

複数研究機関の協同研究に 研究費を出資したところです

to work out what the risk and benefits to society are,

社会にとってこのような研究の持つ危険と利益を調査し

and the rules that scientific teams such as my own

我々のような研究チームがこの分野で

should be using in this area,

守るべき規則を作るためです

and we're trying to set good examples as we go forward.

私たちは研究を進めるにあたって 模範となることを心がけています

These are complex issues.

これらの問題は複雑ですが

Except for the threat of bio-terrorism,

バイオテロリズムの恐れを除外すると

they're very simple issues in terms of,

クリーンエネルギーを作る方法を設計したり

can we design things to produce clean energy,

発展途上国が

perhaps revolutionizing

驚異的に発展できるように

what developing countries can do

シンプルな方法を提供するという意味では

and provide through various simple processes.

問題は単純です

Thank you very much.

（拍手）