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翻訳: Kumi Kaku
校正: Tomoyuki Suzuki
(クリス・アンダーソン)
マイク ようこそ
お会いできて嬉しいです
お話しするのが楽しみです
(マイケル・レヴィン)
お招きありがとうございます
(クリス) さて 大半の人が
生物と聞いて抱くイメージは
00:12
Chris Anderson: Mike, welcome.
0
12864
1446
00:14
It's good to see you.
I'm excited for this conversation.
1
14334
2641
DNAは全ての生物に備わるもので
それがソフトウェア的に働き
00:16
Michael Levin: Thank you so much.
I'm so happy to be here.
2
16999
2770
体のハードウェアを構築する
という感じでしょう
00:19
CA: So, most of us have
this mental model in biology
3
19793
3059
00:22
that DNA is a property
of every living thing,
4
22876
4260
多くの人がそう考えています
しかしそのイメージは
あまりにも多くの謎を残します
00:27
that it is kind of the software
that builds the hardware of our body.
5
27160
5411
そうした謎のいくつかと
00:32
That's how a lot of us think about this.
6
32595
2087
オタマジャクシとの関係を
ご説明いただけますか?
00:34
That model leaves too many deep mysteries.
7
34706
3243
(マイク) 承知しました
00:37
Can you share with us
some of those mysteries
8
37973
2947
別の方向からこの問題について
ご説明したいと思います
DNAの機能の1つは 個々の細胞の
ハードウェアを指定することです
00:40
and also what tadpoles have to do with it?
9
40944
2594
00:44
ML: Sure. Yeah.
10
44336
1322
DNAは個々の細胞が持つべき
タンパク質を指示します
00:45
I'd like to give you another
perspective on this problem.
11
45682
2705
00:48
One of the things that DNA does
is specify the hardware of each cell.
12
48411
4488
オタマジャクシを例に挙げると
ほとんどの人の目には
00:52
So the DNA tells every cell
what proteins it's supposed to have.
13
52923
4321
遺伝子が徐々に
発現していくように見えるでしょう
00:57
And so when you have
tadpoles, for example,
14
57268
2824
特定の遺伝子がオンやオフになって
01:00
you see the kind of thing
15
60116
2314
オタマジャクシが
カエルになるときに
01:02
that most people think is sort of
a progressive unrolling of the genome.
16
62454
4691
顔を作り直さねばならず
目や鼻や顎など全ての部品の
移動が必要になると思うのです
01:07
Specific genes turn on and off,
17
67169
1973
従来の説では
01:09
and a tadpole, as it becomes a frog,
18
69166
2249
物理的に定められた
一連の手順に従って
01:11
has to rearrange its face.
19
71439
1487
01:12
So the eyes, the nostrils, the jaws --
everything has to move.
20
72950
2968
全ての部品が移動して
カエルになると考えられていました
01:15
And one way to think about it
used to be that, well,
21
75942
2448
しかし数年前に我々は
非常に驚くべき現象を見つけました
01:18
you have a sort of hardwired
set of movements
22
78414
2346
いわゆる「ピカソ顔のカエル」—
01:20
where all of these things move around
and then you get your frog.
23
80784
3229
アゴは横に 目は頭の上に
鼻はこちらにと
01:24
But actually, a few years ago,
we found a pretty amazing phenomenon,
24
84037
3252
全ての部品を
バラバラに配置した―
01:27
which is that if you make
so-called "Picasso frogs" --
25
87313
2962
オタマジャクシを作っても
どれも大体普通の顔の
カエルになるのです
01:30
these are tadpoles where the jaws
might be off to the side,
26
90299
3316
これは驚くべきことです
01:33
the eyes are up here,
the nostrils are moved,
27
93639
2119
全ての部品が間違った位置で
スタートしても
01:35
so everything is shifted --
28
95782
1474
01:37
these tadpoles make
largely normal frog faces.
29
97280
3521
最後は立派なカエルの顔が
出来上がるのですから
01:40
Now, this is amazing,
30
100825
1151
そこから このシステムが
01:42
because all of the organs
start off in abnormal positions,
31
102000
3898
多くの生物システムと同様
物理的に定められた
一連の移動ではなく
01:45
and yet they still end up making
a pretty good frog face.
32
105922
2729
今の状態と 正しいと分かっている
カエルの顔との
01:48
And so what it turns out
is that this system,
33
108675
2286
01:50
like many living systems,
34
110985
1812
誤差を修正するシステムであることが
分かりました
01:52
is not a hardwired set of movements,
35
112821
2132
新しい状況に柔軟に対応する
この種の意思決定能力は
01:54
but actually works to reduce the error
between what's going on now
36
114977
3738
01:58
and what it knows is a correct
frog face configuration.
37
118739
3502
他の文脈では
知能と呼ばれるものです
ですから我々が今
理解する必要があるのは
02:02
This kind of decision-making
38
122265
1450
02:03
that involves flexible responses
to new circumstances,
39
123739
4141
細胞の移動や
遺伝子の発現などが実行される
02:07
in other contexts,
we would call this intelligence.
40
127904
2416
メカニズムだけでなく
情報のフローなのです
02:10
And so what we need to understand now
is not only the mechanisms
41
130344
4236
細胞同士がいかに協力し合って
02:14
by which these cells
execute their movements
42
134604
2121
大規模な構造物を作り
02:16
and gene expression and so on,
43
136749
1488
02:18
but we really have to understand
the information flow:
44
138261
2786
完成したときに
作業を停止するのでしょうか?
02:21
How do these cells
cooperate with each other
45
141071
2106
メカニズムだけではなく
02:23
to build something large
and to stop building
46
143201
3557
体の構造を制御する
その種の計算が
02:26
when that specific structure is created?
47
146782
3024
将来の生物学の主題です
(クリス) 従来のモデルでは
02:29
And these kinds of computations,
not just the mechanisms,
48
149830
2706
細胞同士が何らかの方法で
生化学的な信号を交わすことによって
02:32
but the computations
of anatomical control,
49
152560
2969
02:35
are the future of biology.
50
155553
1469
合理的な発達が可能になると
いうことだと思いますが
02:37
CA: And so I guess the traditional model
51
157046
2218
02:39
is that somehow cells are sending
biochemical signals to each other
52
159288
4665
別の仕組みがあると
お考えですね
どういうものでしょう?
02:43
that allow that development
to happen the smart way.
53
163977
4294
(マイク) 確かに細胞同士は生化学的にも
物理的な力でも交信していますが
それ以外にも非常に興味深いことが
起きています
02:48
But you think there is
something else at work.
54
168295
2431
02:50
What is that?
55
170750
1162
それは生体電気と呼ばれるもので
02:51
ML: Well, cells certainly do communicate
biochemically and via physical forces,
56
171936
3766
神経伝達とは別の電気信号です
02:55
but there's something else going on
that's extremely interesting,
57
175726
3083
全ての細胞が―
神経細胞だけではなく
体中の細胞が―
02:58
and it's basically called bioelectricity,
58
178833
3354
電気信号を使って交信していると
分かったのです
今お見せしているのは
タイムラプス映像です
03:02
non-neural bioelectricity.
59
182211
1880
03:04
So it turns out that all cells --
60
184115
1595
史上初めて
03:05
not just nerves,
but all cells in your body --
61
185734
2175
細胞同士が交わしている
電気的な会話の全貌が
03:07
communicate with each other
using electrical signals.
62
187933
2489
垣間見えるようになりました
03:10
And what you're seeing here
is a time-lapse video.
63
190446
2421
いかがでしょうか
03:12
For the first time,
64
192891
1204
ご覧になっているのは―
初期のカエルの胚です
03:14
we are now able to eavesdrop
on all of the electrical conversations
65
194119
3412
発生後およそ8-10時間の胚を
03:17
that the cells are having with each other.
66
197555
2081
実際の電気状態によって色分けし
03:19
So think about this.
67
199660
1179
03:20
We're now watching --
68
200863
1159
遺伝子が定めた
細胞というハードウェア上で
03:22
This is an early frog embryo.
69
202046
1431
03:23
This is about eight hours
to 10 hours of development.
70
203501
2515
実行されている電気的なソフトウェアの
全貌を可視化したものです
03:26
And the colors are showing you
actual electrical states
71
206040
3999
基本的にこれらの細胞が
交信している内容は
03:30
that allow you to see
all of the electrical software
72
210063
3030
誰が頭になり
誰が尻尾になるか
03:33
that's running on the genome-defined
cellular hardware.
73
213117
3573
誰が左や右になって目や脳を作るか
といった情報です
03:36
And so these cells are basically
communicating with each other
74
216714
3976
つまり このソフトウェアこそが
生体システムが特定の目的を
果たすことを可能にしているのです
03:40
who is going to be head,
who is going to be tail,
75
220714
2365
03:43
who is going to be left and right
and make eyes and brain and so on.
76
223103
3237
それは胚の構築だったり
動物によっては
手足の再生だったりします
03:46
And so it is this software
77
226364
1503
03:47
that allows these living systems
to achieve specific goals,
78
227891
3810
こうした電気的な会話を
可視化したことによって
03:51
goals such as building an embryo
79
231725
1547
03:53
or regenerating a limb
for animals that do this,
80
233296
3309
その生体システムが
実現しようとしている目的を
03:56
and the ability to see
these electrical conversations
81
236629
5545
標的にしたり
書き換えたりするという
驚くべき機会が生まれます
(クリス) それは相当過激ですね
04:02
gives us some really
remarkable opportunities
82
242198
2860
私の理解が正しいか確認させてください
04:05
to target or to rewrite
the goals towards which
83
245082
3187
ある生物が成長を始めたときに
04:08
these living systems are operating.
84
248293
1990
1つの細胞が分裂するや否や
04:10
CA: OK, so this is pretty radical.
85
250307
1706
細胞同士で電気信号が交わされますが
04:12
Let me see if I understand this.
86
252037
2011
04:14
What you're saying is that
when an organism starts to develop,
87
254072
4243
細胞が百なり数百なりに達すると
04:18
as soon as a cell divides,
88
258339
1446
04:19
electrical signals are shared
between them.
89
259809
3287
それらの信号がどういうわけか
コンピュータープログラム的なものを形成し
04:23
But as you get to, what,
a hundred, a few hundred cells,
90
263120
4557
その中にはどういうわけか
その生物に今後の運命を告げるのに必要な
04:27
that somehow these signals end up forming
essentially like a computer program,
91
267701
6279
全ての情報が含まれるようになる
04:34
a program that somehow includes
all the information needed
92
274004
5376
そのような解釈で
よろしいでしょうか?
(マイク) そのとおりです
基本的に
何が起きているかというと
04:39
to tell that organism
93
279404
1667
それらの細胞が
脳内ネットワークとよく似た
04:41
what its destiny is?
94
281095
1901
04:43
Is that the right way to think about it?
95
283020
1997
電気的なネットワークを
築くことによって
04:45
ML: Yes, quite.
96
285041
1233
04:46
Basically, what happens
is that these cells,
97
286298
2124
パターン記憶などの情報を
処理します
04:48
by forming electrical networks
much like networks in the brain,
98
288446
3951
情報の中には大規模な生体構造の
詳細すなわち
04:52
they form electrical networks,
99
292421
2200
04:54
and these networks process information
including pattern memories.
100
294645
4081
色々な器官の行き先や
前と後 頭と尻尾といった
その動物のさまざまな軸が
04:58
They include representation
of large-scale anatomical structures
101
298750
4837
含まれており
それらが 大きな組織全体にわたる
電気回路の中に
05:03
where various organs will go,
102
303611
1613
文字通り保持されます
05:05
what the different axes of the animal --
front and back, head and tail --
103
305248
3672
これはまさに脳が別種の記憶や
学習内容を保持するやり方と同じです
05:08
are going to be,
104
308944
1158
05:10
and these are literally
held in the electrical circuits
105
310126
2614
(クリス) つまり
こういうことですか?
05:12
across large tissues
106
312764
1661
05:14
in the same way that brains
hold other kinds of memories and learning.
107
314449
5971
これは ものの見方の
大転換と言えそうなので ―
私が初めて
コンピューターを手にしたとき
ビット単位で直接
プログラミングする ―
05:20
CA: So is this the right way
to think about it?
108
320444
2225
05:22
Because this seems to be such a big shift.
109
322693
2103
いわゆる「機械語」ができる人は
何て凄いんだと思いました
05:24
I mean, when I first got a computer,
110
324820
2849
05:27
I was in awe of the people
who could do so-called "machine code,"
111
327693
4619
普通の人には
不可能だったからです
しかし コンピューターを
自在に操るためには
大規模な目的をより簡素に
実現する手段が必要であり
05:32
like the direct programming
of individual bits in the computer.
112
332336
4027
それがプログラミング言語でした
05:36
That was impossible for most mortals.
113
336387
1814
05:38
To have a chance
of controlling that computer,
114
338225
2171
05:40
you'd have to program in a language,
115
340420
2425
私の理解が正しければ
05:42
which was a vastly simpler way
of making big-picture things happen.
116
342869
6979
こう仰っているのですね
現在の生物学研究のほとんどが
機械語による
プログラミングのようなものであり
個々の細胞同士の生化学信号を
理解する努力なのだと
05:49
And if I understand you right,
117
349872
1440
05:51
what you're saying is that most of biology
today has sort of taken place
118
351336
3399
待てよ そういうことか
ここに電気的な言語があるのですね
05:54
trying to do the equivalent
of machine code programming,
119
354759
2642
この電気的な言語さえ
理解できれば
05:57
of understanding the biochemical signals
between individual cells,
120
357425
3189
06:00
when, wait a sec, holy crap,
there's this language going on,
121
360638
3318
生き物が成長する仕組みについて
全く新しい知見が
06:03
this electrical language,
which, if you could understand that,
122
363980
4534
得られるということですね
そのような喩えでよろしいでしょうか?
(マイク) 全くそのとおりです
06:08
that would give us a completely
different set of insights
123
368538
3028
40年代にプログラミングが
行われた方法を振り返ってみると
06:11
into how organisms are developing.
124
371590
2309
コンピューターに
何か異なることをさせるためには
06:13
Is that metaphor basically right?
125
373923
1867
配線自体の
繋ぎ替えが必要でした
06:15
ML: Yeah, this is exactly right.
126
375814
1569
06:17
So if you think about the way
programming was done in the '40s,
127
377407
3011
ハードウェアの内部を
配線し直す必要があったのです
ハードウェアに
直接手を加えることしか
06:20
in order to get your computer
to do something different,
128
380442
2649
機械の動作を変更する手段が
ありませんでした
06:23
you would physically
have to shift the wires around.
129
383115
2452
06:25
So you'd have to go in there
and rewire the hardware.
130
385591
2498
今我々が素晴らしい
テクノロジー革命や
06:28
You'd have to interact
with the hardware directly,
131
388113
2337
情報科学などを
手にしているのは
06:30
and all of your strategies
for manipulating that machine
132
390474
2720
コンピューターサイエンスの焦点が
ハードウェアから離れたからです
06:33
would be at the level of the hardware.
133
393218
1844
06:35
And the reason we have
this now amazing technology revolution,
134
395086
3095
ハードウェアの機能さえ十分であれば
06:38
information sciences and so on,
135
398205
1865
― ちなみに 生物のハードウェアの機能は
全く申し分ないですが ―
06:40
is because computer science moved
from a focus on the hardware
136
400094
3826
調整や繋ぎ替えを行わなくても
システムを操れるという理解に移ったのです
06:43
on to understanding that if
your hardware is good enough --
137
403944
2843
06:46
and I'm going to tell you that biological
hardware is absolutely good enough --
138
406811
3789
実際 書き換え可能な
コンピューターに行うのと同様に
06:50
then you can interact with your system
not by tweaking or rewiring the hardware,
139
410624
5424
細胞ネットワークにも
外から刺激つまり入力を与えてやれば
それが元々行うはずだったこととは
06:56
but actually, you can take a step back
and give it stimuli or inputs
140
416072
3770
06:59
the way that you would give
to a reprogrammable computer
141
419866
3008
全く別の変化を誘因できるのです
生体電気信号の可視化は
07:02
and cause the cellular network
to do something completely different
142
422898
4785
大規模な生体の構築を指示する
ソフトウェアに直接入る
07:07
than it would otherwise have done.
143
427707
1657
突破口を与えてくれています
07:09
So the ability to see
these bioelectrical signals
144
429388
3548
個々の細胞内で特定の経路に
配線し直すのとは
07:12
is giving us an entry point
directly into the software
145
432960
2863
全く異なる医学的アプローチです
07:15
that guides large-scale anatomy,
146
435847
2021
(クリス) (画像を見て)多くの点で
これがあなたの偉業ですね
07:17
which is a very different
approach to medicine
147
437892
3180
これらの扁形動物を使って
そのような電気信号の解読が始まり
07:21
than to rewiring specific pathways
inside of every cell.
148
441096
3380
素晴らしい実演も行われました
07:25
CA: And so in many ways,
this is the amazingness of your work
149
445087
2888
ここでは 何が起きているのでしょうか
07:27
is that you're starting to crack the code
of these electrical signals,
150
447999
3311
(マイク) これは
プラナリアという生物で
07:31
and you've got an amazing
demonstration of this
151
451334
2346
扁形動物です
07:33
in these flatworms.
152
453704
1309
実は非常に複雑な生き物です
07:35
Tell us what's going on here.
153
455037
2556
立派な脳とさまざまな器官を
持っています
07:37
ML: So this is a creature
known as a planarian.
154
457617
2628
プラナリアの驚くべきところは
07:40
They're flatworms.
155
460269
1490
その傑出した再生能力です
07:41
They're actually quite a complex creature.
156
461783
2038
細かく切り分けても―
実に200以上の断片に分けても ―
07:43
They have a true brain,
lots of different organs and so on.
157
463845
2822
07:46
And the amazing thing about these planaria
158
466691
2001
それぞれの断片が
必要なものを正しく再生して
07:48
is that they are highly,
highly regenerative.
159
468716
2107
07:50
So if you cut it into pieces --
in fact, over 200 pieces --
160
470847
4109
1匹の完全な個体になります
いかがでしょう
このシステムでは
1つ1つの断片が
07:54
every piece will rebuild
exactly what's needed
161
474980
3540
それぞれ正しいプラナリアの姿を
正確に知っており
正しい器官を正しい位置に
構築したところで動作が停止します
07:58
to make a perfect little worm.
162
478544
1460
08:00
So think about that.
163
480028
1171
08:01
This is a system where every single piece
164
481223
2017
そこが再生について
最も驚くべき点の1つです
08:03
knows exactly what
a correct planarian looks like
165
483264
2991
我々が発見したのは
1匹を3片に切り分け
08:06
and builds the right organs
in the right places and then stops.
166
486279
3504
頭と尻尾を落とした
真ん中の1片だけを残した場合に
08:09
And that's one of the most
amazing things about regeneration.
167
489807
2932
それがこの画面ですが
08:12
So what we discovered is that
if you cut it into three pieces
168
492763
3112
驚いたことに 頭から尻尾への
電位勾配が生じ
08:15
and amputate the head and the tail
and you just take this middle fragment,
169
495899
3518
断片に 頭と尻尾の行き先とともに
08:19
which is what you see here,
170
499441
1362
頭と尻尾をいくつ持つべきかを
告げていることです
08:20
amazingly, there is an electrical
gradient, head to tail, that's generated
171
500827
3715
そこから この電位勾配を
操作すべきであることと
08:24
that tells the piece
where the heads and the tails go
172
504566
3002
電気を流さないことが
重要だと分かりました
08:27
and in fact, how many heads or tails
you're supposed to have.
173
507592
2912
代わりに我々は小さなトランジスターの―
実際にはイオンチャネルタンパク質ですが―
08:30
So what we learned to do
is to manipulate this electrical gradient,
174
510528
4327
オンオフの切り替えを行いました
08:34
and the important thing
is that we don't apply electricity.
175
514879
2866
個々の細胞が本来 こうした電気的な状態を
設定するのに使っている方法です
08:37
What we do instead was we turned
on and off the little transistors --
176
517769
4191
我々がオンオフを切り替える
手段を手にして
08:41
they're actual ion channel proteins --
177
521984
2045
可能になったことの1つは
その回路を切り替えて
「いや 頭を2つ作れ」とか
「頭を作るな」とか指示する状態に
08:44
that every cell natively uses
to set up this electrical state.
178
524053
3380
08:47
So now we have ways
to turn them on and off,
179
527457
2345
できるようになったことです
08:49
and when you do this,
one of the things you can do
180
529826
2396
この画像はその結果 頭が2つになったり
無くなったりした個体の
08:52
is you can shift that circuit
to a state that says no, build two heads,
181
532246
4120
実際の様子です
あの電位勾配は
細胞が何をすべきかの決定に
08:56
or in fact, build no heads.
182
536390
1593
使っている手段だからです
08:58
And what you're seeing here are real worms
that have either two or no heads
183
538007
4063
ご覧のものは
生きた双頭のプラナリアです
09:02
that result from this,
184
542094
1167
これらを生み出したところで
とんでもない実験を行いました
09:03
because that electrical map
is what the cells are using
185
543285
2989
09:06
to decide what to do.
186
546298
1720
一方の双頭プラナリアの頭の部分を
2つとも切り落として
09:08
And so what you're seeing here
are live two-headed worms.
187
548042
3318
正常な真ん中の断片だけを
残したのです
09:11
And, having generated these,
we did a completely crazy experiment.
188
551384
4091
断っておきますが
ゲノム編集は一切行っていません
09:15
You take one of these two-headed worms,
and you chop off both heads,
189
555499
3915
遺伝子には全く手を付けておらず
09:19
and you leave just
the normal middle fragment.
190
559438
2204
ゲノム配列は完全な野生型です
09:21
Now keep in mind, these animals
have not been genomically edited.
191
561666
3285
頭を2つとも切り落として
正常な断片を得たところで
09:24
There's absolutely nothing different
about their genomes.
192
564975
2711
真水に入れるとどうなるでしょう?
09:27
Their genome sequence
is completely wild type.
193
567710
2316
通常の予想は
もちろんこうでしょう
09:30
So you amputate the heads,
you've got a nice normal fragment,
194
570050
4535
間違った位置にある
余分な組織を取り除いたら
ゲノム編集もしていないことだし
完璧に正常な個体になるはずだ
09:34
and then you ask: In plain water,
what is it going to do?
195
574609
2808
09:37
And, of course, the standard
paradigm would say,
196
577441
2286
しかし驚いたことに
そうはならないのです
09:39
well, if you've gotten rid
of this ectopic extra tissue,
197
579751
2690
これらのプラナリアは
切断を何度繰り返しても
09:42
the genome is not edited so it should
make a perfectly normal worm.
198
582465
3860
09:46
And the amazing thing is
that it is not what happens.
199
586349
2879
真水の中で
双頭として再生されるのです
09:49
These worms, when cut again and again,
in the future, in plain water,
200
589252
5912
考えてみてください
彼らが損傷した後に
再生するパターン記憶が
09:55
they continue to regenerate as two-headed.
201
595188
2599
恒久的に書き換えられて
しまったのです
09:57
Think about this.
202
597811
1163
それどころか 今ではゲノム編集を行わずに
パターン記憶を元通りに書き換えて
09:58
The pattern memory to which these animals
will regenerate after damage
203
598998
5209
再び単頭に戻すこともできます
そのことから 頭をいくつ持つべきかを
告げる情報構造が
10:04
has been permanently rewritten.
204
604231
1952
10:06
And in fact, we can now write it back
and send them back to being one-headed
205
606207
3701
遺伝子中に直接的に刻まれて
いるわけではないと分かります
10:09
without any genomic editing.
206
609932
1812
遺伝子中に直接的に刻まれて
いるわけではないと分かります
それは付加的な生体電気層の
中にあります
10:11
So this right here is telling you
that the information structure
207
611768
3104
そこには他にも
多くのものがあるでしょう
10:14
that tells these worms how many heads
they're supposed to have
208
614896
2917
今我々はそれを書き換える
能力を持っています
10:17
is not directly in the genome.
209
617837
1531
そしてもちろん その情報構造こそが
記憶の正体です
10:19
It is in this additional
bioelectric layer.
210
619392
2131
それは長期的に安定し かつ
書き換え可能でなければなりません
10:21
Probably many other things are as well.
211
621547
1892
10:23
And we now have the ability to rewrite it.
212
623463
2289
我々は形態形成の暗号を
解読し始めたところで
10:25
And that, of course,
is the key definition of memory.
213
625776
3679
何をすべきか示した地図を
組織がどう保存しているのか
10:29
It has to be stable, long-term stable,
and it has to be rewritable.
214
629479
3668
10:33
And we are now beginning to crack
this morphogenetic code
215
633171
3709
そして 地図を我々がどう書き替えて
新たな結果を生みだせるのかを探っています
10:36
to ask how is it that these tissues
store a map of what to do
216
636904
4881
(クリス) それはたいへん魅力的な
証拠のように思えます
10:41
and how we can go in
and rewrite that map to new outcomes.
217
641809
3717
DNAだけがこれらの生き物の
最終形態を
10:46
CA: I mean, that seems
incredibly compelling evidence
218
646674
3820
制御しているのではなく
10:50
that DNA is just not
controlling the actual final shape
219
650518
6991
全く別のことが起きていることを
示す証拠です
この暗号が解読できたら
そこから一体何が
起きるのでしょうか
10:57
of these organisms,
220
657533
1628
これらを見ていて
ふと思ったのですが
10:59
that there's this
whole other thing going on,
221
659185
3225
双頭のプラナリアの生活は
どんなものなのでしょうか?
11:02
and, boy, if you could crack that code,
222
662434
1881
というか 一種の
トレードオフがありそうです
11:04
what else could that lead to.
223
664339
2068
素晴らしい立体視で
世界を見られるのは良いですが
11:06
By the way, just looking at these ones.
224
666431
2019
11:08
What is life like
for a two-headed flatworm?
225
668474
2953
両方の口から排便しなければ
ならないのはどうもね
11:11
I mean, it seems like
it's kind of a trade-off.
226
671451
2244
11:13
The good news is you have this amazing
three-dimensional view of the world,
227
673719
3945
(マイク) プラナリアは
咽頭と呼ばれる細い管を持っていて
11:17
but the bad news is you have
to poop through both of your mouths?
228
677688
4337
その管は体の真ん中あたりにあり
排泄はそこから行います
11:22
ML: So, the worms have
these little tubes called pharynxes,
229
682901
4015
彼らは生存能力が
非常に高いので
全く平気だと思いますよ
11:26
and the tubes are sort of
in the middle of the body,
230
686940
2457
ただし問題は
2つの頭が
うまく協力し合わないために
11:29
and they excrete through that.
231
689421
1470
11:30
These animals are perfectly viable.
232
690915
1678
あまり上手に
食べられないことです
11:32
They're completely happy, I think.
233
692617
2931
ただし 何とか手で給餌してあげれば
永遠に生き続けます
11:35
The problem, however,
234
695572
1183
実はプラナリアは
基本的に不死なのです
11:36
is that the two heads
don't cooperate all that well,
235
696779
2471
傑出した再生能力のお陰で
11:39
and so they don't really eat very well.
236
699274
1941
11:41
But if you manage to feed them by hand,
237
701239
1875
年齢の上限はありません
11:43
they will go on forever,
238
703138
1151
そこから分かるのは 新たな細胞の
成長だけでなくその止め時を知るという
11:44
and in fact, you should know
these worms are basically immortal.
239
704313
3064
11:47
So these worms, because
they are so highly regenerative,
240
707401
3323
再生の秘密を解き明かせば―
11:50
they have no age limit,
241
710748
1441
そこが極めて重要ですが―
11:52
and they're telling us that
if we crack this secret of regeneration,
242
712213
3349
細胞が成長していく
3次元構造に対する
11:55
which is not only growing new cells
but knowing when to stop --
243
715586
3080
この深遠な制御能力を
我々が発揮し続けられれば
11:58
you see, this is absolutely crucial --
244
718690
1895
老化や外傷などを克服する
可能性も
12:00
if you can continue to exert
this really profound control
245
720609
4174
出てくるということです
忘れてならないのは
12:04
over the three-dimensional structures
that the cells are working towards,
246
724807
3476
体の大規模な構造を書き換える
この能力が
12:08
you could defeat aging
as well as traumatic injury
247
728307
2886
奇妙なプラナリアの
専売特許ではないことです
12:11
and things like this.
248
731217
1163
これが可能なのは
扁形動物だけではありません
12:12
So one thing to keep in mind
is that this ability to rewrite
249
732404
3401
12:15
the large-scale anatomical
structure of the body
250
735829
2421
ご覧の画像は目が1つ腸が1つの
オタマジャクシです
12:18
is not just a weird planarian trick.
251
738274
2142
精密に特定したイオンチャネルを
オンにするとこうなりました
12:20
It's not just something
that works in flatworms.
252
740440
3278
基本的に細胞内にある この小さな
トランジスターを操作して
12:23
What you're seeing here is a tadpole
with an eye and a gut,
253
743742
2946
12:26
and what we've done is turned on
a very specific ion channel.
254
746712
4497
いくつかの腸細胞に
12:31
So we basically just manipulated
these little electrical transistors
255
751233
3385
普通なら目の形成に関係する
状態を作りました
12:34
that are inside of cells,
256
754642
1506
その結果 その細胞は
目を1つ形成したのです
12:36
and we've imposed a state
on some of these gut cells
257
756172
3753
どちらも完全な目で
視神経やレンズや網膜など
12:39
that's normally associated
with building an eye.
258
759949
2536
目が持つべき要素を
全て備えています
12:42
And as a result, what the cells do
is they build an eye.
259
762509
2862
ちなみにどちらも
ちゃんと視力があります
12:45
These eyes are complete.
260
765395
1322
12:46
They have optic nerve, lens, retina,
261
766741
3266
ご覧の画像が示しているのは
体内の生理的な
ソフトウェアの中の
12:50
all the same stuff that an eye
is supposed to have.
262
770031
2431
目を作るサブルーチン(副プログラム)を
呼び出すことによって
12:52
They can see, by the way,
out of these eyes.
263
772486
2080
極めて容易に 複雑な器官を作るように
指示できることです
12:54
And what you're seeing here
264
774590
1363
12:55
is that by triggering
eye-building subroutines
265
775977
2527
生物医学にとって これは重要です
12:58
in the physiological software of the body,
266
778528
2700
我々は目を微細に作り込む
方法を知らないからです
13:01
you can very easily tell it
to build a complex organ.
267
781252
3525
本当に目や手などの器官を
1から作れるようになるまで
相当時間が掛かると思います
13:04
And this is important for our biomedicine,
268
784801
2150
13:06
because we don't know how to micromanage
the construction of an eye.
269
786975
3227
しかし体が既にその方法を知っているので
我々にその必要はなく
13:10
I think it's going to be
a really long time
270
790226
2046
サブルーチンを呼び出すための
特殊な電気パターンを
13:12
before we can really bottom-up build
things like eyes or hands and so on.
271
792296
4947
見つけ出せば良いのです
13:17
But we don't need to, because the body
already knows how to do it,
272
797267
3127
それが「生体電気の暗号を
解読する」ということです
13:20
and there are these subroutines
that can be triggered
273
800418
2775
我々は目も作れますし
余分な手足も作れます
13:23
by specific electrical patterns
that we can find.
274
803217
2922
これは5本足のオタマジャクシです
余分な心臓も作れます
13:26
And this is what we call
"cracking the bioelectric code."
275
806163
3281
そうした複雑な器官を作るために
我々が発動すべきサブルーチンが
13:29
We can make eyes. We can make extra limbs.
276
809468
2001
ソフトウェアのどこにあるのか
13:31
Here's one of our five-legged tadpoles.
277
811493
2069
理解するための暗号解読は
始まっており
13:33
We can make extra hearts.
278
813586
1789
細胞レベルで微細に作り込む
方法の解明に
13:35
We're starting to crack the code
to understand where are the subroutines
279
815399
3721
はるかに先行しています
13:39
in this software
280
819144
1179
(クリス) この電気層と
その能力が分かり始めて
13:40
that we can trigger
and build these complex organs
281
820347
2990
13:43
long before we actually know
how to micromanage the process
282
823361
3074
(クリス) この電気層と
その能力が分かり始めて
作成できるようになったものが―
13:46
at the cellular level.
283
826459
1418
13:47
CA: So as you've started to get
to learn this electrical layer
284
827901
4842
生物の新しい形である
「ゼノボット」だとは
言い過ぎでしょうか?
13:52
and what it can do,
285
832767
1181
ゼノボットについて
教えてください
13:53
you've been able to create --
286
833972
2527
(マイク) 了解です
これについて考えると
摩訶不思議な予測に辿り着きます
13:56
is it fair to say it's almost
like a new, a novel life-form,
287
836523
3539
14:00
called a xenobot?
288
840086
1170
細胞が本当に自ら進んで
特定の地図に従って構築を行うのなら
14:01
Talk to me about xenobots.
289
841280
1761
14:03
ML: Right.
290
843065
1151
14:04
So if you think about this,
this leads to a really strange prediction.
291
844240
4290
遺伝子を改変していない
細胞を取り出して—
ご覧の画像はカエルの体から
取り出した細胞を
14:08
If the cells are really willing to build
towards a specific map,
292
848554
3956
多細胞性を自由に描き直すように
融合したものです
14:12
we could take genetically unaltered cells,
293
852534
3690
14:16
and what you're seeing here
is cells taken out of a frog body.
294
856248
3468
こちらの画像では
細胞が元の動物の体から
解放されたときに
14:19
They've coalesced in a way that asks them
to re-envision their multicellularity.
295
859740
4878
このような新しく小さな体を作り
それが動作という面では
14:24
And what you see here
296
864642
1165
移動可能で 迷路の中を
動き回れることが見て取れます
14:25
is that when liberated from the rest
of the body of the animal,
297
865831
2995
これらはカエルともオタマジャクシとも
全く異なるものです
14:28
they make these tiny little novel bodies
that are, in terms of behavior,
298
868850
3924
カエルの細胞が 自分の作りたい種類の
体に描き直せと言われると
14:32
you can see they can move,
they can run a maze.
299
872798
2427
14:35
They are completely different
from frogs or tadpoles.
300
875249
3504
信じ難いほど
興味深いことを行うのです
14:38
Frog cells, when asked to re-envision
what kind of body they want to make,
301
878777
6132
これらの細胞は遺伝学的に与えられた
ハードウェア ―
例えば これらの小さな繊毛を用います
14:44
do something incredibly interesting.
302
884933
1993
繊毛は通常 カエルの皮膚で
粘液を再配分する機能が
14:46
They use the hardware
that their genetics gives them,
303
886950
5024
遺伝学的に定められています
14:51
for example, these
little hairs, these little cilia
304
891998
2404
しかし この生物は
細胞が全く新しい種類の
体を形成できるので
14:54
that are normally used to redistribute
mucus on the outside of a frog,
305
894426
3605
14:58
those are genetically specified.
306
898055
1662
小さな繊毛で水を掻くという
別の使い方を見つけて
14:59
But what these creatures did,
307
899741
2354
今では移動能力を獲得しました
15:02
because the cells are able
to form novel kinds of bodies,
308
902119
4649
これらの細胞は
動き回れるばかりでなく
15:06
they have figured out
how to use these little cilia
309
906792
2671
15:09
to instead row against the water,
and now have locomotion.
310
909487
4106
ご覧のように
融合することもできます
これは次に何を行うかについての
会話を始めているところです
15:13
So not only can they move around,
but they can, and here what you're seeing,
311
913617
4758
光を発して情報を交わしている様子が
ご覧になれるでしょう
15:18
is that these cells
are coalescing together.
312
918399
2819
断っておきますが
これはただの皮膚です
15:21
Now they're starting to have conversations
about what they are going to do.
313
921242
3587
神経系統もなく脳もない
ただの皮膚です
15:24
You can see here the flashes
are these exchanges of information.
314
924853
3777
その皮膚が新たな体を作り
15:28
Keep in mind, this is just skin.
315
928654
2267
環境を開拓して
動き回ることを覚えたのです
15:30
There is no nervous system.
There is no brain. This is just skin.
316
930945
3960
自発的な動作もあります
15:34
This is skin that has learned
to make a new body
317
934929
2476
ご覧のように ここでは迷路を
泳ぎ下っています
ここで戻ると決めて
元来た方向に引き返しています
15:37
and to explore its environment
and move around.
318
937429
2737
15:40
And they have spontaneous behaviors.
319
940190
2531
つまり独自の動作があります
これはいくつかの理由で
15:42
You can see here where
it's swimming down this maze.
320
942745
2479
画期的なモデルシステムです
15:45
At this point, it decides to turn around
and go back where it came from.
321
945248
3445
まず第1に
遺伝的には野生型である細胞の
15:48
So it has its own behavior,
and this is a remarkable model system
322
948717
3529
驚くべき可塑性が示されていること
ゲノム編集を行わなくても
15:52
for several reasons.
323
952270
1200
細胞は元々何か機能的な体を
作るように出来ているのです
15:53
First of all, it shows us
the amazing plasticity of cells
324
953494
3748
15:57
that are genetically wild type.
325
957266
1593
第2に
15:58
There is no genetic editing here.
326
958883
1702
バーモント大のジョシュ・ボンガードの
研究室と行った共同研究で
16:00
These are cells that are really prone
to making some sort of functional body.
327
960609
5129
彼らがこれらのモノの構造をモデル化し
仮想世界で進化させたことです
16:05
The second thing,
328
965762
1151
16:06
and this was done in collaboration
with Josh Bongard's lab at UVM,
329
966937
3313
これはコンピューター上で
モデル化されたものです
16:10
they modeled the structure of these things
and evolved it in a virtual world.
330
970274
6286
これは この地球上で私が知る限り
地球の生物圏ではなく
コンピューターの中で進化した
16:16
So this is literally -- on a computer,
they modeled it on a computer.
331
976584
3279
文字通り唯一の生物です
16:19
So this is literally the only organism
that I know of on the face of this planet
332
979887
4052
細胞にはそれぞれ
進化の歴史がありますが
16:23
whose evolution took place
not in the biosphere of the earth
333
983963
3159
この生物に
過去は存在しません
仮想世界で進化させて
16:27
but inside a computer.
334
987146
1910
研究室で作ったものが
16:29
So the individual cells
have an evolutionary history,
335
989080
2688
驚異的な可塑性を見せているのです
16:31
but this organism
has never existed before.
336
991792
2444
そこから人に役立つ機械が
作れるだけではありません
16:34
It was evolved in this virtual world,
337
994260
2409
16:36
and then we went ahead
and made it in the lab,
338
996693
2636
あらかじめプログラムして
環境中に放ち
16:39
and you can see this amazing plasticity.
339
999353
2504
毒物を回収して除去したり
16:41
This is not only
for making useful machines.
340
1001881
3211
ヒトの細胞から作ったものを
体内で泳がせて
がん細胞を回収したり
16:45
You can imagine now programming these
to go out into the environment
341
1005116
3989
関節炎で変形した
関節を再形成したり
16:49
and collect toxins and cleanup,
342
1009129
1656
16:50
or you could imagine ones
made out of human cells
343
1010809
2493
再生を促す化合物を届けたりと
用途はさまざまです
16:53
that would go through your body
and collect cancer cells
344
1013326
2995
しかもこのような役立つ応用に留まらず
これは細胞群と形態形成についての
16:56
or reshape arthritic joints,
345
1016345
2425
信号を交わす方法が学べる
優れた仮想環境でもあります
16:58
deliver pro-regenerative compounds,
346
1018794
2369
17:01
all kinds of things.
347
1021187
1151
17:02
But not only these useful applications --
this is an amazing sandbox
348
1022362
3475
これを解明して細胞が何を行うか
決定する方法を理解すれば
17:05
for learning to communicate
morphogenetic signals to cell collectives.
349
1025861
4602
次はもちろんその情報を
書き換えることを学んで
17:10
So once we crack this, once we understand
how these cells decide what to do,
350
1030487
4906
再生医学の素晴らしい進歩へと
歩みを進めることができます
17:15
and then we're going to, of course,
learn to rewrite that information,
351
1035417
3349
健康な器官を作るよう
我々が指示できるようになるからです
17:18
the next steps are great improvements
in regenerative medicine,
352
1038790
4831
これは今 細胞の集合体との
交信方法を学ぶ
かけがえのない機会なのです
17:23
because we will then be able
to tell cells to build healthy organs.
353
1043645
3737
微細に作り込むのでもなく
ハードウェアに強制もせず
細胞と交信してそれらが目指している目的を
書き換える方法を学ぶのです
17:27
And so this is now
a really critical opportunity
354
1047406
3261
17:30
to learn to communicate with cell groups,
355
1050691
2097
(クリス) 全く度肝を抜かれます
17:32
not to micromanage them,
not to force the hardware,
356
1052812
2539
最後にマイク
もう一つだけお聞きします
17:35
to communicate and rewrite the goals
that these cells are trying to accomplish.
357
1055375
4150
生体電気という層の働きについて
理解が深まったとき
医学はどう変わるでしょうか
17:40
CA: Well, it's mind-boggling stuff.
358
1060026
1982
17:42
Finally, Mike, give us
just one other story
359
1062032
3158
医学はどう変わるでしょうか
17:45
about medicine that might be to come
360
1065214
3111
(マイク) 非常に楽しみなものになります
というのも ―
17:48
as you develop this understanding
361
1068349
3096
生物医学上の問題のほとんどは―
17:51
of how this bioelectric layer works.
362
1071469
2764
先天性異常や 変性疾患 加齢
外傷性の障害 がんさえも―
17:54
ML: Yeah, this is incredibly exciting
because, if you think about it,
363
1074818
3394
細胞が作るべきものを作っていない
17:58
most of the problems of biomedicine --
364
1078236
1889
その1点に尽きるからです
18:00
birth defects, degenerative disease,
aging, traumatic injury, even cancer --
365
1080149
6066
ですからその細胞群と交信し
それが目指す形態を
書き換えてやれば
18:06
all boil down to one thing:
366
1086239
1714
18:07
cells are not building
what you would like them to build.
367
1087977
2910
18:10
And so if we understood
how to communicate with these collectives
368
1090911
3456
がん細胞を正常な細胞に戻したり
先天性異常を修復したり
18:14
and really rewrite
their target morphologies,
369
1094391
4567
手足その他の器官の再生を
誘発したりできるでしょう
それは既に
カエルのモデルで実現しています
18:18
we would be able to normalize tumors,
370
1098982
2192
今 本当に楽しみな次の1歩は
18:21
we would be able to repair birth defects,
371
1101198
1969
18:23
induce regeneration of limbs
and other organs,
372
1103191
2584
これを哺乳類の細胞に応用して
18:25
and these are things
we have already done in frog models.
373
1105799
3392
次世代の再生医療に
繋げることです
18:29
And so now the next really exciting step
374
1109215
2662
この研究を通して 細胞群と交信し
生体電気のパターン記憶を
18:31
is to take this into mammalian cells
375
1111901
3729
18:35
and to really turn this into the next
generation of regenerative medicine
376
1115654
3486
書き換えることによって
生物医学上のあらゆるニーズに
応える方法を学びます
18:39
where we learn to address
all of these biomedical needs
377
1119164
4521
最後になりますが
この分野の重要性は
18:43
by communicating with the cell collectives
378
1123709
2080
生物医学に留まりません
18:45
and rewriting their bioelectric
pattern memories.
379
1125813
3438
最初にお話ししたように
全く新しい環境で
遺伝子の指示によらず
18:49
And the final thing I'd like to say
is that the importance of this field
380
1129275
3562
あらゆるものを構築するという
細胞のこの能力は
18:52
is not only for biomedicine.
381
1132861
1658
18:54
You see, this, as I started out by saying,
382
1134543
2163
知能とも呼べるものです
18:56
this ability of cells
in novel environments
383
1136730
2612
生物は脳が登場するずっと前から
18:59
to build all kinds of things
besides what their genome tells them
384
1139366
3944
問題をこうして知的に
解決してきました
ですからこれは脳だけでなく
体細胞の人工知能を模倣するという
19:03
is an example of intelligence,
385
1143334
1857
19:05
and biology has been
intelligently solving problems
386
1145215
2657
機械学習にとっての新たなインスピレーションの
始まりでもあります
19:07
long before brains came on the scene.
387
1147896
1928
19:09
And so this is also the beginnings
of a new inspiration for machine learning
388
1149848
4849
それを計算知能に応用するのです
19:14
that mimics the artificial intelligence
of body cells, not just brains,
389
1154721
4339
(クリス) マイク・レヴィン
画期的な研究成果と
19:19
for applications in computer intelligence.
390
1159084
3220
非常に面白い解説を
ありがとうございました
(マイク) どうもありがとう クリス
19:24
CA: Mike Levin, thank you
for your extraordinary work
391
1164566
3139
19:27
and for sharing it
so compellingly with us.
392
1167729
2303
19:30
Thank you.
393
1170056
1151
19:31
ML: Thank you so much. Thank you, Chris.
394
1171231
1999
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