Lee Cronin: Making matter come alive

リー・クローニン: 物質に生命を吹き込む

翻訳: Myongok Park 校正: Makoto Ikeo

What I'm going to try and do in the next 15 minutes or so

これから約15分かけてお伝えしたいのは

is tell you about an idea

いかにして物質に生命を 吹き込むかということです

of how we're going to make matter come alive.

いかにして物質に生命を 吹き込むかということです

Now this may seem a bit ambitious,

これはやや大それたことのようですが

but when you look at yourself, you look at your hands,

ご自身やご自身の手を ご覧になれば

you realize that you're alive.

生きていることが分かります

So this is a start.

さあ始めましょう

Now this quest started four billion years ago on planet Earth.

この旅は40億年前の地球から始まります

There's been four billion years

有機的かつ生物学的な生命は

of organic, biological life.

40億年前に登場しました

And as an inorganic chemist,

無機化学の専門家である

my friends and colleagues make this distinction

私の友人や同僚は分別しています

between the organic, living world

有機的な生きた世界と

and the inorganic, dead world.

無機的な死んだ世界を

And what I'm going to try and do is plant some ideas

私がお話ししたいのは 無機的な死んだ世界を

about how we can transform inorganic, dead matter

生きた世界に 無機生物へと変える

into living matter, into inorganic biology.

いくつかの方法です

Before we do that,

しかし まずは

I want to kind of put biology in its place.

生物学の話から始めましょう

And I'm absolutely enthralled by biology.

私は生物学のとりこです

I love to do synthetic biology.

合成生物学が好きで

I love things that are alive.

生きたものが好きです

I love manipulating the infrastructure of biology.

生命の装置をいじるのが好きです

But within that infrastructure,

しかし 生命の装置というのは

we have to remember

まさに進化により

that the driving force of biology

駆動していることを

is really coming from evolution.

忘れてはいけません

And evolution,

また 進化は

although it was established well over 100 years ago by Charles Darwin

100年以上も前に チャールズ・ダーウィンにより

and a vast number of other people,

確立しましたが 大勢の人にとって

evolution still is a little bit intangible.

依然として つかみどころのないものです

And when I talk about Darwinian evolution,

ダーウィン進化論とは

I mean one thing and one thing only,

一言で言うと

and that is survival of the fittest.

適者生存です

And so forget about evolution

ここでは 概念的に

in a kind of metaphysical way.

進化を考えるのではなく

Think about evolution

生存競争の末

in terms of offspring competing,

生き残る者がいると言う意味での

and some winning.

進化を考えて見ましょう

So bearing that in mind,

このことを胸に 私は

as a chemist, I wanted to ask myself

化学者として 生物学で答えられていない

the question frustrated by biology:

ある問いに挑戦してみました

What is the minimal unit of matter

ダーウィンの進化を起こすために

that can undergo Darwinian evolution?

必要な物の最小単位は何か？

And this seems quite a profound question.

これは極めて深遠な問いです

And as a chemist,

我々 化学者は日頃

we're not used to profound questions every day.

深遠な問いには慣れていません

So when I thought about it,

この問題を考えてみて

then suddenly I realized

ふと気づきました

that biology gave us the answer.

答えは生物学にあると

And in fact, the smallest unit of matter

そして 事実 独自に進化出来る

that can evolve independently

最小単位の物は

is, in fact, a single cell --

単一の細胞 すなわち

a bacteria.

細菌なのです

So this raises three really important questions:

ここから とても重要な疑問が ３つ生まれます

What is life?

生命とは何か？

Is biology special?

生物学は特別か？

Biologists seem to think so.

生物学者はそう信じているようです

Is matter evolvable?

物質は進化できるか？

Now if we answer those questions in reverse order,

これらの質問を逆の順番で答えると つまり

the third question -- is matter evolvable? --

３つ目の問い 「物質は進化できるか」の

if we can answer that,

答えが分かったなら

then we're going to know how special biology is,

生物学がどれだけ特別かが分かり

and maybe, just maybe,

そして あくまでも おそらくですが

we'll have some idea of what life really is.

生命が何たるかが 少しはわかることでしょう

So here's some inorganic life.

ここに無機生命体があります

This is a dead crystal,

これは死んだ結晶です

and I'm going to do something to it,

これに手を加えると

and it's going to become alive.

生命が吹き込まれるのです

And you can see,

そして 見ての通り

it's kind of pollinating, germinating, growing.

授粉、発芽、生育している感じになります

This is an inorganic tube.

この無機物は管になりました

And all these crystals here under the microscope

この顕微鏡下の結晶はすべて

were dead a few minutes ago, and they look alive.

数分前には死んでいたのに 生きているようです

Of course, they're not alive.

もちろん 生きてはいません

It's a chemistry experiment where I've made a crystal garden.

これは私が化学実験で作った 結晶の庭です

But when I saw this, I was really fascinated,

しかし これを目にしたとき 夢中になりました

because it seemed lifelike.

生命体のように見えたからです

And as I pause for a few seconds, have a look at the screen.

２、３秒間 画面の方に注目してください

You can see there's architecture growing, filling the void.

構造物が育って 空間を埋めていっていますね

And this is dead.

そして これは死んでいるのです

So I was positive that,

私は確信しました

if somehow we can make things mimic life,

生命を真似たものを作れるのなら

let's go one step further.

さらに一歩踏み出せると

Let's see if we can actually make life.

生命を作れるか試してみようと

But there's a problem,

しかし 困ったことに

because up until maybe a decade ago,

約10年前までは

we were told that life was impossible

生命体を作るのは不可能で

and that we were the most incredible miracle in the universe.

生命は宇宙で最も素晴らしい 奇跡だと言われていました

In fact, we were the only people

実際 我々は宇宙で唯一の

in the universe.

ヒトなのです

Now, that's a bit boring.

でも それじゃあ少しつまらないですよね

So as a chemist,

ですので 私は化学者として

I wanted to say, "Hang on. What is going on here?

「少し待て！ 本当に生命は作れないのか？」

Is life that improbable?"

と声を上げたかったのです

And this is really the question.

そしてこれこそが 私の追求しているものなのです

I think that perhaps the emergence of the first cells

私は 最初の細胞が誕生する確率は

was as probable as the emergence of the stars.

星が誕生する確率と 同じぐらいだと思います

And in fact, let's take that one step further.

さらに一歩踏み込んでみましょう

Let's say

宇宙に融合の物理過程が

that if the physics of fusion

あらかじめ組み込まれていたとしたら

is encoded into the universe,

あらかじめ組み込まれていたとしたら

maybe the physics of life is as well.

生命の物理過程もそうでしょう

And so the problem with chemists --

化学者の短所は--

and this is a massive advantage as well --

同時に大きな長所でもありますが--

is we like to focus on our elements.

元素に着目したがることです

In biology, carbon takes center stage.

生物学では炭素が主役です

And in a universe where carbon exists

そして炭素が存在する宇宙と

and organic biology,

有機生物学では

then we have all this wonderful diversity of life.

素晴らしい生命の多様性がもたらされます

In fact, we have such amazing lifeforms that we can manipulate.

事実 遺伝子操作が可能な 素晴らしい生命体が存在します

We're awfully careful in the lab

バイオハザードが起こらないよう

to try and avoid various biohazards.

研究室では細心の注意を払っています

Well what about matter?

では 物質はどうでしょうか？

If we can make matter alive, would we have a matterhazard?

もし物質に生命が宿れば 物質ハザードが起こるでしょうか？

So think, this is a serious question.

これは真剣な問題です 考えて下さいね

If your pen could replicate,

もしペンが増殖できたら

that would be a bit of a problem.

困ったことになるでしょう

So we have to think differently

物質に生命を吹き込みたいなら

if we're going to make stuff come alive.

見方を変えなくてはいけませんし

And we also have to be aware of the issues.

さっきのような課題もあります

But before we can make life,

しかし 生命体を作る前に

let's think for a second

ちょっと考えて見ましょう

what life really is characterized by.

生命の特徴とは何かを

And forgive the complicated diagram.

この入り組んだ図を見て下さい

This is just a collection of pathways in the cell.

これは細胞の反応経路の一覧です

And the cell is obviously for us

私たちにとって細胞は間違いなく

a fascinating thing.

素晴らしいものです

Synthetic biologists are manipulating it.

合成生物学者はこれらを操作します

Chemists are trying to study the molecules to look at disease.

化学者は病気の研究で 分子を調べます

And you have all these pathways going on at the same time.

これらの反応経路は同時進行します

You have regulation;

制御機構もあり

information is transcribed;

情報は転写され

catalysts are made; stuff is happening.

触媒が作られ 色々と起こっています

But what does a cell do?

しかし 細胞は何をするのでしょう？

Well it divides, it competes,

細胞は分裂し 競争し

it survives.

生き残ります

And I think that is where we have to start

これこそが

in terms of thinking about

生命について考える際の

building from our ideas in life.

原点となるのです

But what else is life characterized by?

そして 他にどんな特徴があるでしょう？

Well, I like think of it

私は 瓶の中の

as a flame in a bottle.

炎を連想します

And so what we have here

ここに示したのは

is a description of single cells

単細胞についての記述です

replicating, metabolizing,

単細胞は、増殖し、代謝し、

burning through chemistries.

化学反応によって燃焼します

And so we have to understand

ですので 人工生命体を作ったり

that if we're going to make artificial life or understand the origin of life,

生命の起源を知るためには エネルギーの供給源を

we need to power it somehow.

考える必要があります

So before we can really start to make life,

生命を作るためには まず その起源について

we have to really think about where it came from.

考えなければいけません

And Darwin himself mused in a letter to a colleague

ダーウィンも同僚に宛てた手紙の中で

that he thought that life probably emerged

生命が誕生したのはおそらく

in some warm little pond somewhere --

どこかの暖かい池で--

maybe not in Scotland, maybe in Africa,

スコットランドではなく アフリカか

maybe somewhere else.

どこかだろう と述べています

But the real honest answer is, we just don't know,

しかし 正直なところ 誰もその答えを知りません

because there is a problem with the origin.

生命の起源には問題があるからです

Imagine way back, four and a half billion years ago,

45億年前に遡って 化学物質に満たされた

there is a vast chemical soup of stuff.

巨大な池があるとします

And from this stuff we came.

この物質から我々が生まれました

So when you think about the improbable nature

これから数分の話の中で

of what I'm going to tell you in the next few minutes,

不可能に近いと感じることがあれば

just remember,

思い出してください

we came from stuff on planet Earth.

我々は地球上の物質から生まれたのだと

And we went through a variety of worlds.

我々は様々な世界を生き抜いてきました

The RNA people would talk about the RNA world.

RNAの専門家は RNAの世界を語ることでしょう

We somehow got to proteins and DNA.

やがて タンパク質とDNAが生まれ

We then got to the last ancestor.

共有祖先へとつながります

Evolution kicked in -- and that's the cool bit.

そして進化が起こり-- 一番面白い所です--

And here we are.

その結果 私たちがいます

But there's a roadblock that you can't get past.

ところが 越えられない障壁があります

You can decode the genome, you can look back,

遺伝子を解読し 過去を遡って

you can link us all together by a mitochondrial DNA,

皆をミトコンドリアDNAで 結びつけることは--

but we can't get further than the last ancestor,

可能ですが共通祖先

the last visible cell

--DNAが読める最初の細胞--

that we could sequence or think back in history.

より前までは遡れません

So we don't know how we got here.

ここまでの道のりは謎なのです

So there are two options:

二つ選択肢があります

intelligent design, direct and indirect --

一つはインテリジェント・デザイン

so God,

直接的もしくは間接的

or my friend.

神か宇宙人の仕業です

Now talking about E.T. putting us there, or some other life,

ここでE.T.や他の生命体を持ち出すと

just pushes the problem further on.

問題を遠くに置きなおすだけです

I'm not a politician, I'm a scientist.

私は政治家ではなく科学者です

The other thing we need to think about

我々が考えなければいけないのは

is the emergence of chemical complexity.

化学的な複雑さの誕生です

This seems most likely.

最もありえそうですよね

So we have some kind of primordial soup.

なので ある原始のスープがあり

And this one happens to be

これがたまたま 20種もの

a good source of all 20 amino acids.

アミノ酸のいい供給源でした

And somehow

そして何らかの形で

these amino acids are combined,

このアミノ酸が組み合わさり

and life begins.

生命の誕生です

But life begins, what does that mean?

しかし 「生命の誕生」とは何か？

What is life? What is this stuff of life?

生命とは何か？ 生命の物質とは何か？

So in the 1950s,

1950年代に

Miller-Urey did their fantastic chemical Frankenstein experiment,

ミラー・ユーレイは化学の フランケンシュタイン創造とも言える

where they did the equivalent in the chemical world.

素晴らしい実験を行いました

They took the basic ingredients, put them in a single jar

彼らは基本となる材料を反応容器に入れ

and ignited them

これに点火し

and put a lot of voltage through.

高電流を流しました

And they had a look at what was in the soup,

そしてスープの中身を調べたところ

and they found amino acids,

アミノ酸が作られていました

but nothing came out, there was no cell.

しかし 細胞はありませんでした

So the whole area's been stuck for a while,

このため この分野の研究は 一時下火になりましたが

and it got reignited in the '80s

分析技術やコンピュータ技術の発達と共に

when analytical technologies and computer technologies were coming on.

1980年代に再燃しました

In my own laboratory,

私の研究室では

the way we're trying to create inorganic life

様々な反応様式で無機的生命体を

is by using many different reaction formats.

作ろうとしています

So what we're trying to do is do reactions --

我々は１つのフラスコではなく

not in one flask, but in tens of flasks,

数十個のフラスコがつながる

and connect them together,

循環システムの中で

as you can see with this flow system, all these pipes.

反応を起こそうとしています

We can do it microfluidically, we can do it lithographically,

これは３Dプリンターで流路を彫り

we can do it in a 3D printer,

数滴分のわずかな流体だけで

we can do it in droplets for colleagues.

行うことができます

And the key thing is to have lots of complex chemistry

大事なのは たくさんの複雑な 化学反応が

just bubbling away.

絶えず起こり続けることです

But that's probably going to end in failure,

しかし これはおそらく失敗に終わるでしょう

so we need to be a bit more focused.

もう少し集中しなくてはいけません

And the answer, of course, lies with mice.

答えは もちろんM・I・C・Eにあります

This is how I remember what I need as a chemist.

これは 化学から見て 必要となるものの覚えかたです

I say, "Well I want molecules."

分子は必要でしょう

But I need a metabolism, I need some energy.

しかし 代謝（Metabolism）も エネルギー（Energy)も必要です

I need some information, and I need a container.

情報（Information）も 容器（Container)も必要です

Because if I want evolution,

進化を起こすためには

I need containers to compete.

互いに競合する容器が必要です

So if you have a container,

容器を手にするのは

it's like getting in your car.

車を手にするようなものです

"This is my car,

「これが私の車だ

and I'm going to drive around and show off my car."

ドライブして車を見せびらかそう」

And I imagine you have a similar thing

細胞生物学でも生命の誕生について

in cellular biology

似たような状況が

with the emergence of life.

あったと思います

So these things together give us evolution, perhaps.

多分 これらの組み合わせが 進化を起こします

And the way to test it in the laboratory

それを実験で証明するには

is to make it minimal.

最小限に抑えなければいけません

So what we're going to try and do

ですので 我々が試みるのは

is come up with an inorganic Lego kit of molecules.

無機的な分子のレゴキットを作ることです

And so forgive the molecules on the screen,

画面上の分子をご覧下さい

but these are a very simple kit.

これは非常に単純なキットで

There's only maybe three or four different types of building blocks present.

ブロックは3、4種類しかありません

And we can aggregate them together

これらを組み合わせ

and make literally thousands and thousands

まさに数百数千の

of really big nano-molecular molecules

DNAやタンパク質と同じ大きさの ナノ分子を

the same size of DNA and proteins,

つくることができます

but there's no carbon in sight.

しかし 炭素は含みません

Carbon is banned.

炭素を使うのは禁止です

And so with this Lego kit,

このレゴキットを用いれば

we have the diversity required

DNAに頼らずに

for complex information storage

複雑な情報を蓄積するのに必要な

without DNA.

多様性を作り出すことができます

But we need to make some containers.

そして 容器も必要になりますが

And just a few months ago in my lab,

私の研究室で つい2、3ヶ月前

we were able to take these very same molecules and make cells with them.

これらの分子から 細胞が作り出されました

And you can see on the screen a cell being made.

画面に写っているのは 細胞が誕生するところです

And we're now going to put some chemistry inside and do some chemistry in this cell.

そして 今度はこの中で 化学反応を起こそうとしています

And all I wanted to show you

私が本当に見せたいのは

is we can set up molecules

細胞膜の中--本物の細胞の中に

in membranes, in real cells,

分子を組み込むことができれば

and then it sets up a kind of molecular Darwinism,

ある種の分子ダーウィン進化を 起こせるということです

a molecular survival of the fittest.

分子の自然淘汰です

And this movie here

今お見せしている動画は

shows this competition between molecules.

分子間の競争を示しています

Molecules are competing for stuff.

分子たちは物質を巡り競争しています

They're all made of the same stuff,

彼らは全て同じ物質からできていますが

but they want their shape to win.

自分たちの形態が勝ち

They want their shape to persist.

生き残ろうとしているのです

And that is the key.

これが鍵となります

If we can somehow encourage these molecules

何らかの形で 分子が互いに応答し

to talk to each other and make the right shapes and compete,

正しい形を作って 競争するようにできれば

they will start to form cells

分子は細胞を形成し始め

that will replicate and compete.

細胞が増殖して競争することでしょう

If we manage to do that,

それが達成できるとしたら

forget the molecular detail.

まず 分子についての 細かい話を脇に置いて

Let's zoom out to what that could mean.

この話を大局的に考えてみましょう

So we have this special theory of evolution

現在 進化論は唯一

that applies only to organic biology, to us.

有機生物学の世界でだけ 成り立っています

If we could get evolution into the material world,

物質の世界で進化を 起こすことができたなら

then I propose we should have a general theory of evolution.

もっと広義な進化論が提唱できます

And that's really worth thinking about.

これはまさに一考の価値があります

Does evolution control

宇宙にある物質の調和は

the sophistication of matter in the universe?

進化によりコントロール されているのでしょうか？

Is there some driving force through evolution

物質の競争を促すような力が 進化によって

that allows matter to compete?

働いているのでしょうか？

So that means we could then start

それが出来れば 物質の進化を

to develop different platforms

探究するための新しい基盤の

for exploring this evolution.

開発を始められるでしょう

So you imagine,

もし自給自足できる

if we're able to create a self-sustaining artificial life form,

人工生命体を作り出すことができたなら

not only will this tell us about the origin of life --

生命の起源について分かるだけではなく

that it's possible that the universe doesn't need carbon to be alive;

炭素は生命に必須ではなく なんでも使うことが出来る

it can use anything --

ということが分かります

we can then take [it] one step further and develop new technologies,

さらに踏み込めば ソフトウェアに

because we can then use software control

進化を組み込んで

for evolution to code in.

新技術を開発できます

So imagine we make a little cell.

小さな細胞を作ったとして

We want to put it out in the environment,

これを環境中に出し 太陽の--

and we want it to be powered by the Sun.

エネルギーを利用させたいとします

What we do is we evolve it in a box with a light on.

我々はそれを 電灯で照らした箱の中で進化させ

And we don't use design anymore. We find what works.

設計の力は借りずに 何が上手くいくかが分かります

We should take our inspiration from biology.

生物学からのインスピレーションです

Biology doesn't care about the design

生物学では 生き残ることが出来れば

unless it works.

設計は重要ではありません

So this will reorganize

なので物質の進化は 今後

the way we design things.

設計手法を変えるでしょう

But not only just that,

そればかりではなく

we will start to think about

生物学と共生する道を

how we can start to develop a symbiotic relationship with biology.

模索し始めることになるでしょう

Wouldn't it be great

人工細胞と

if you could take these artificial biological cells

本物の細胞とを融合し これまで

and fuse them with biological ones

解決策がなかった難問を

to correct problems that we couldn't really deal with?

解決できれば素晴らしいですよね

The real issue in cellular biology

細胞生物学における大きな課題は

is we are never going to understand everything,

進化によって問題が多面化しているため

because it's a multidimensional problem put there by evolution.

決してすべてを解明できないということです

Evolution cannot be cut apart.

進化はバラバラに分けて 考えることはできません

You need to somehow find the fitness function.

適者生存関数をどうにかして 見つけなければいけません

And the profound realization for me

私が強く認識しているのは

is that, if this works,

もしこれが本当に実現すれば

the concept of the selfish gene gets kicked up a level,

利己的な遺伝子という概念は 利己的な物質という

and we really start talking about selfish matter.

新たな概念へと発展するでしょう

And what does that mean in a universe

私たちが最も進化した存在である

where we are right now the highest form of stuff?

この宇宙でこれは何を 意味するのでしょう？

You're sitting on chairs.

皆さんは椅子に座っています

They're inanimate, they're not alive.

椅子は生物ではなく 動きません

But you are made of stuff, and you are using stuff,

ですが 皆さんは物質から成り立ち

and you enslave stuff.

物質を利用し 意のままにしています

So using evolution

生物学や有機生物学で

in biology,

進化を用いることは

and in inorganic biology,

私にとって とても魅力的で

for me is quite appealing, quite exciting.

ワクワクさせてくれます

And we're really becoming very close

死んでいる物質に生命を吹き込むのに

to understanding the key steps

重要な段階が

that makes dead stuff come alive.

今まさにわかりかけています

And again, when you're thinking about how improbable this is,

繰り返しになりますが これは不可能だと思うのであれば

remember, five billion years ago,

50億年前 人類はおらず

we were not here, and there was no life.

生命も存在していなかったことを 思い出してください

So what will that tell us

このことから生命の起源と

about the origin of life and the meaning of life?

生命の意味について 何がわかるでしょう？

But perhaps, for me as a chemist,

化学者ですからこの際

I want to keep away from general terms;

一般的な話は止めて

I want to think about specifics.

具体的な話をしましょう

So what does it mean about defining life?

これが生命の定義にどう影響するか？

We really struggle to do this.

生命の定義は難問です

And I think, if we can make inorganic biology,

ですが物質を進化させ

and we can make matter become evolvable,

無機生物学という分野を 切り開くことが出来れば

that will in fact define life.

それにより生命が定義できます

I propose to you

私は提言します

that matter that can evolve is alive,

進化する物質は生きていると

and this gives us the idea of making evolvable matter.

ですから進化する物質は 創ることが出来るのです

Thank you very much.

ありがとうございました

(Applause)

（拍手）

Chris Anderson: Just a quick question on timeline.

Chris Anderson（クリス）: 時期について 一つ教えてください

You believe you're going to be successful in this project?

この研究は成功するとお考えですか？

When?

それはいつでしょうか？

Lee Cronin: So many people think

Lee Cronin （リー）: 多くの人の考えでは 生命は

that life took millions of years to kick in.

数百万年がかりで誕生しています

We're proposing to do it in just a few hours,

我々は適切な化学反応さえ起これば

once we've set up

これは2-3時間で起こると

the right chemistry.

考えています

CA: And when do you think that will happen?

クリス: それはいつになるでしょうか？

LC: Hopefully within the next two years.

リー: できれば2年以内を目指しています

CA: That would be a big story.

クリス: それはとてつもない話ですね

(Laughter)

（笑）

In your own mind, what do you believe the chances are

炭素を含まない生命が

that walking around on some other planet

別の惑星に存在する

is non-carbon-based life,

可能性はどれぐらいあると

walking or oozing or something?

お考えですか？

LC: I think it's 100 percent.

リー: 私は100%だと思います

Because the thing is, we are so chauvinistic to biology,

私たちは生物学を熱狂的に 信奉しすぎです

if you take away carbon, there's other things that can happen.

炭素を除けば 別のことが起きます

So the other thing

別の事 つまり

that if we were able to create life that's not based on carbon,

炭素に依存しない生命が出来れば

maybe we can tell NASA what really to look for.

NASAに何を探すべきが提言できます

Don't go and look for carbon, go and look for evolvable stuff.

炭素ではなく 進化する物質を追い求めるべきです

CA: Lee Cronin, good luck. (LC: Thank you very much.)

クリス: ご成功をお祈りしています （リー: ありがとうございます）

(Applause)

（拍手）