TED日本語 - エリック・ヘイゼルティン: 次なる科学の大発見とは?

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TED日本語 - エリック・ヘイゼルティン: 次なる科学の大発見とは?

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次なる科学の大発見とは?
What will be the next big scientific breakthrough?
エリック・ヘイゼルティン
Eric Haseltine

内容

これまでの歴史の中で、思索することが美しく革新的な科学の発見に拍車を掛け、我々は全く新たな世界を見ることができるようになりました。エリック・ヘイゼルティンは「少しずつ進歩していく科学のことではなく、飛躍的な大進歩を遂げる科学についてお話しします」と言います。このトークで、ヘイゼルティンは情熱をもって2つのアイデアを挙げて、我々を知的な探求の最先端へといざないます。1つ目は既に歴史的な成功を収めたことの紹介で、他方は称賛にも値する野心さ(と健全な一握の懐疑心)をもって、人類にとっての最大の未解決問題の1つを掘り下げようとしている試みです。

Script

Tonight, I'm going to share with you my passion for science. I'm not talking about science that takes baby steps. I'm talking about science that takes enormous leaps. I'm talking Darwin, I'm talking Einstein, I'm talking revolutionary science that turns the world on its head. In a moment, I'm going to talk about two ideas that might do this. I say "might" because, with revolutionary ideas, most are flat wrong, and even those that are right seldom have the impact that we want them to have.

To explain why I picked two ideas in particular, I'm going to start with a mystery. 1847, Vienna, Austria. Ignaz Semmelweis was a somber, compulsively thorough doctor who ran two maternity clinics. They were identical except for one thing. Women were dying of high fevers soon after giving birth three times more often at one of the clinics than at the other. Trying to figure out what the difference was that caused this, Semmelweis looked at everything he could. Sanitation? No. Medical procedures? No. Air flow? No.

The puzzle went unsolved until he happened to autopsy a doctor who died of an infected scalpel cut. The doctor's symptoms were identical to those of the mothers who were dying. How was that possible? How could a male doctor get the same thing as new mothers? Semmelweis reconstructed everything the doctor had done right before he got sick, and he discovered that he'd been autopsying a corpse. Had something gotten in his wound that killed him? With growing excitement, Semmelweis looked for any connection he could between dead bodies in the morgue and dead mothers in his delivery room, and he found it. It turned out that at the hospital with the high death rate, but not the others, doctors delivered babies immediately after autopsying corpses in the morgue. Aha! Corpses were contaminating the doctors' hands and killing his mothers. So he ordered the doctors to sterilize their hands, and the deaths stopped. Dr. Ignaz Semmelweis had discovered infectious disease.

But the doctors of the day thought he was crazy, because they knew, and had for hundreds of years, that odorous vapors called miasmas caused disease, not these hypothetical particles that you couldn't see. It took 20 years for Frenchman Louis Pasteur to prove that Semmelweis was right. Pasteur was an agricultural chemist who tried to figure out why milk and beer spoiled so often. He found that bacteria were the culprits. He also found that bacteria could kill people in exactly the same way that Semmelweis's patients were dying.

We now look at what I want to talk about tonight, in two ideas. We saw it with Semmelweis, that he was a revolutionary. He did it for two reasons. One, he opened our eyes to a completely new world. We'd known since the 1680s about bacteria. We just didn't know that bacteria killed people. And he also demolished fond ideas that people kept close to their heart. Miasmas didn't kill people. Bacteria killed people.

So this brings me to the two ideas I want to talk about tonight. One has opened our eyes to a completely new universe, and the other attacks long-held beliefs.

Let's get started with Dr. Eric Betzig. He's a physicist who has opened our eyes to an entirely new world by violating the laws of physics. Betzig is a true rebel. He quit a job at prestigious Bell Laboratory inventing new microscopes for biology because he thought scientists were taking his brilliant inventions and doing lousy work with them. So he became a househusband, but he never lost his passion for figuring out how to get microscopes to see finer and finer details than had ever been seen before or ever could be seen. This is crucial if we're ever going to understand how cells work, and how cancer works, and how something 150th the size of a head of a pin can do all these amazing things, like make proteins and move charges around and all of those things.

There's just one problem. There's this thing called the law of physics, and part of the law of physics is the thing called the diffraction limit. The diffraction limit is kind of like when you go to a doctor's office, you can only see so far down, no matter how good glasses you have.

This was a so-called impossible problem. But one of Betzig's friends figured out how to take a tiny molecule that was smaller than the best microscope could see and get it to light up and fluoresce. "Aha!" Betzig said. "I think maybe the laws of physics are not so unbreakable after all."

So he lashed together a microscope in his friend's living room. He had no laboratory. This revolutionary instrument got different protein molecules to light up in different colors, and with a computer, he was able to turn very, very fuzzy blurs into very sharp dots and produce images of unprecedented and startling clarity.

For this work, last year, Eric Betzig won the Nobel Prize. Why? Because now we can see with unprecedented detail things that we never had seen before, and now doctors can get a better handle on things like cancer.

But do you think Betzig was satisfied there? No. He wanted movies. The problem was that even the genius microscopes that he invented were just too slow. So what did he do? He came up with a 200-year-old idea called moire patterns. So the way that works is if you take two very, very fine patterns and you move them across each other, you will see a gross pattern that a microscope can see that otherwise you would not be able to see. So he applied this technique to taking a really blurry image of a cell and moving lots of structured light patterns across it until this cell became crystal clear. And here is the result: a mysterious new world, full of strange things zipping around doing things that we don't know what they're doing. But when we figure it out, we'll have a better handle on life itself.

For example, those green globs that you see? Those things are called clathrins. They're molecules that protect other molecules as they move through a cell. Unfortunately, viruses sometimes hijack those to infect cells. Also, you see those little squiggly wormlike things moving around? Those are actin molecules. Unfortunately, viruses also climb down those things to get into the cell nucleus to replicate themselves and make you sick.

Now that we can look at movies of what's actually going on deep inside a cell, we have a much better chance of curing viral diseases like AIDS.

So when you look at a movie like this, it's very clear that Betzig has opened our eyes to a completely new world. But he hasn't shattered any cherished beliefs.

That leads us to Dr. Aubrey de Grey at Cambridge. De Grey definitely has scientists squirming with an interesting idea: we can be immortal. We can beat aging. Now, most scientists think he's a crackpot. Any Biology 101 student knows that aging is an inevitable consequence of living. For example, when we eat, we take in food and we metabolize it, and that throws off what we call free radicals. You might have heard of those. Also known as oxygen ions, those bind to our DNA, cause it to mutate, and cause us to get old and lose our hair.

(Laughter)

It's just like, no, it's exactly like oxygen binding to iron and making it rust. So you age because you rust out.

(Laughter)

Oh, and scientists also know there is something called immortality: in cancer cells. So if you stop aging, all of you are going to turn into giant walking malignant tumors.

These are cherished beliefs, but could de Grey be on to something? I think he deserves a closer look. First of all, I have a really hard time seeing him as a crackpot. Yeah, he started off life as a computer scientist, not a biologist, but he earned a PhD in biology from Cambridge, and he has published some very significant work on mitochondrial DNA and a bunch of other stuff. Secondly, he started an antiaging foundation that has identified seven different causes of aging, to me, that seem very plausible, and he is hot in pursuit of fixes for every single one of them. For example,one of the reasons we age is that our mitochondrial DNA mutates, and we get kind of old and our cells lose energy. He believes, and he's made a convincing case, that using viruses we can do gene therapy, fix that DNA and rejuvenate our cells.

One more thing. We have an existent proof that extreme longevity is possible. Bristlecone pine trees live 5,000 years, and some lobsters don't age at all.

Now, this doesn't mean that de Grey is going to revolutionize our lifespans. I mean, after all, we're not trees, and most of us are not lobsters.

(Laughter)

But I've got to believe that there are Darwins and Einsteins out there, and I'll tell you why. Consider this: there are seven times more people alive today than during Darwin's time. There are four times as many people alive today as Einstein. When you consider that the proportion of scientists in the population has skyrocketed, there are now seven million scientists. I've got to believe, and I do believe, that there's one of them out there who is working right now in obscurity to rock our lives, and I don't know about you, but I can't wait to be rocked.

Thank you.

(Applause)

今晩は 私の科学に対する情熱を 皆さんと分かち合おうと思います 少しずつ進歩していく 科学のことではなく 飛躍的な大進歩を遂げる 科学についてお話しします それはダーウィンやアインシュタインが 成し遂げたようなことです 天地をひっくり返すような 革新的な科学についてお話しします これが実現されるかもしれない 2つのアイデアについて間もなくお話しします 「かも」と言ったのは 革命的なアイデアというものは 往々にして完全に間違っていて 正しかったとしても 我々が期待するような効果は 滅多に得られないからです

特にある2つのアイデアを 選んだ理由を説明するために まずは1847年 ― オーストリアのウィーンで起きた 謎めいた出来事から始めます センメルヴェイス・イグナーツは 2つの病院を経営する ― 地味で 非常に徹底した産科医でした 2つの病院は ある1つのことを除き全く同じでした 一方の病院では お産の直後に 婦人が高熱で亡くなる割合が 他方の3倍も高かったのです このような違いが起こる理由を 見つけ出そうとし センメルヴェイスは あらゆることを調べました 衛生? これではない 治療の順序? 違う 空気の流れ? 違う

この謎が解けたのは 彼が偶然 メスで創傷したときの感染が原因で 死亡した医師の検死を行った時でした 医師の症状は 死んでいった 婦人達のものと全く同じでした なぜこんなことが起こるのか? 男性の医師と 赤子を産んだばかりの母親に 同じことが起こるとは? センメルヴェイスは その医師が 病にかかる直前に 何を行っていたか 出来事をたどっていくと その医師は遺体の検死を 行っていたことが分かったのです 何かが傷口に入り込み 死に至らしめたのでは? 神経をたかぶらせながら センメルヴェイスは 遺体安置所の遺体と 分娩室で死んだ母親との関係を調べ 共通点を見出しました 死亡率の高い方の病院にあって 他方に無かったことは 医者が遺体安置所で検死した直後に お産に立ち会っていたことです そうか! 遺体が医者の手を汚染させ 母親達の命を奪ったんだ! そこで 医師たちに 手を消毒するよう指示すると 母親たちの死は 起こらなくなりました センメルヴェイス・イグナーツ博士は 感染症を発見したのです

それでも 当時の医師たちは 彼の考えはおかしいと考えていました と言うのも 何百年もの間 信じられてきたことが あったからです それは目に見えない想像上の粒子ではなく 瘴気(しょうき)という匂いのある気体が 病を起こしている というものだったからです その後20年経って フランス人のルイス・パスツールが センメルヴェイスの考えが 正しいことを証明しました パスツールは農芸化学者で 牛乳とビールが頻繁に腐ってしまう理由を 見出そうとしていました 彼は細菌が犯人であること発見しました また 細菌が全く同じ仕組みで センメルヴェイスの患者を 死に至らしめていたことを 発見しました

では 今晩の本題 2つのアイデアについてお話ししましょう センメルヴェイスが いかに革命的だったか見てきました 2つの理由があって達成できました 1つ目は 彼は私たちに 全く新たな世界を見せたこと 細菌の存在は1680年代以来 知られていましたが 細菌が人を死に至らしめるとは 知られていませんでした さらに彼は人々が好んで 固く信じてきた考えを打ち砕いたのです 瘴気が人を殺したのではない 細菌が人を殺してきたのだと

このことは 今晩お話ししたい 2つのアイデアに繋がります 1つ目は 全く新たな世界に 目を向けること もう1つは 長く信じられていたことに 挑戦することです

エリック・ベツィグ博士のお話しから始めます 彼は物理学の法則を破ることによって 全く新たな世界を見ることを可能にした 物理学者です ベツィグは真の反逆者です 彼は名高いベル研究所で 生物学に用いる ― 新しい光学顕微鏡を発明しましたが ここを去りました なぜなら 科学者たちが 彼の素晴らしい発明を使って 質の低い研究をしていると思ったからです 彼は主夫業に専念しましたが 彼の情熱は冷めませんでした それは ― それまでの限界 また 今後も見ることが出来ないとされた ― 小さな世界を見ることが出来る 光学顕微鏡を作ることです これは 細胞の機能や 癌の仕組み ピン先の150分の1の大きさの何かが タンパク質を生成し 電荷を移動させるといった あらゆる見事なことを やり遂げていることを理解する上で とても重要なことでした

ただ1つ問題がありました 物理学の法則というものです 物理学の法則の1つに 回折限界と言うものがあります 回折限界とは どんなに立派な眼鏡を使っても 病院での視力検査で これより下は見えないという 限界のようなものです

これは決して 解決できないとされる問題でした しかし ベツィグの友人が 最高の光学顕微鏡の分解能よりも 小さな分子に光を当て 蛍光を発生させる方法を見出しました 「これだ!」ベツィグは言いました 「物理学の法則を破ることが できるのでは」

彼は友人の家の居間で 顕微鏡を組み立てました 研究室などありませんでしたから この革新的な装置は 異なるタンパク質の分子を 異なる色で光らせ コンピュータ処理により とても とても ぼやけた画像を 非常にくっきりした点に変え 前例のない 目を見張るような鮮明な画像を映し出しました

この発明により 昨年 エリック・ベツィグは ノーベル賞を受賞しました なぜかって? かつては不可能だった 前例のないほどの詳細さで 物を見ることが出来るようになり 医師たちには癌といったものが より扱いやすくになりました

しかし ベツィグは ここで満足したと思いますか? いいえ 彼は 動画を撮影したいと思ったのです 問題は 彼が発明した見事な顕微鏡でも 動作が遅すぎたのです そこでどうしたのでしょうか? 彼は200年前に考え出された モアレ模様に思い当りました その動作原理はというと 2つのとても微細な模様を取り出し それらを互いに交差させると 顕微鏡を使った他の方法では 見ることが出来ない 模様の全体が 見えるようになるということです 彼はこの技法を とても不鮮明な細胞の画像に応用し この細胞の画像が 完全に明瞭になるまで 制御されたパターンで 光を様々な方向から当てたのです これがその実例です 不思議な新しい世界です 何をしているのか分かりませんが 多くの変わり者たちが 元気よく動き回っています しかし この手法により 生命の問題を より上手に扱うことが出来るでしょう

例えば この緑の塊をご覧ください これはクラスリンとよばれるものです 細胞の中を動き回る際に 他の分子を保護する分子です 残念ながら時にウィルスがこれを乗っ取り 細胞に感染します 小さくて くねくねと動き回る ミミズのようなものも見えますね? アクチン分子です 残念ながらウィルスは これにも取りついて 細胞核に侵入し 自らの複製を作り 我々を病気にさせます

今や 細胞の奥深くで 実際に何が起きているか 動画で見ることが出来るようになり エイズといったウィルス性の病気を 治癒できる可能性が大いに高まりました

このような動画を見ると ベツィグが全く新しい世界を 見させてくれたことは 実に明らかです しかし 彼は長い間信じられてきたことを何か 打ち砕いたわけではありません

そこで話をケンブリッジ大の オーブリー・デ・グレイ博士に移します デ・グレイはその興味深いアイデアで 間違いなく科学者たちをイライラさせました 人間は不死になれるとか 老化は回避できるといったことです 多くの科学者たちは 彼は狂っていると思いました 生物学の基礎を学んだ学生なら誰でも 老化は生命の避けられぬ 運命だと知っています 例えば 食事をすると 食べ物を取り込み 新陳代謝が起こり 遊離基と呼ばれるものを 直ぐに作り出します 皆さんがご存じのことかもしれません 酸素イオンとしても知られ これがDNAに結合して 変異を引き起こし 老化や 脱毛が起こります

(笑)

それは鉄が酸化して錆びるのと 似ている いや 全く同じ作用です つまり 老化は錆びつくということですね

(笑)

そういえば 科学者達は ある種の 不死というものがあることを知っています 癌細胞のことです つまり老化が止まるということは 誰もが巨大な歩く悪性腫瘍に なっているということですね

老化は不可避と信じられていますが デ・グレイは何かに気づいたのでしょうか? 彼は注目するに値すると思います まず最初に どう見ても私には 彼が狂っている人間には思えません 生物学者としてではなく コンピューター科学者として 彼のキャリアは始まりましたが ケンブリッジ大学で 生物学の博士号を取得しており ミトコンドリアDNAやその他に関する とても重要な論文を いくつか発表しました 2つ目に 彼は老化防止基金を設立し 7つの老化要因を特定しました これらの要因は 私には とても妥当に思えます そして 彼は個々の要因に対する解決策を 熱心に探し求めています 例えば 老化の要因の1つは ミトコンドリアDNAの突然変異にあり 我々は老化し 細胞はエネルギーを失っていきます 彼はウィルスを用いた 遺伝子治療が可能と信じており 確たる例も示しています DNAを修復し 細胞の若返りが可能なのです

もう1つあります 際立った長寿が可能であることの 生きた証拠があります イガゴヨウ(松の一種)の寿命は5千年で またある種のロブスターは 全く年をとりません

デ・グレイが人間の寿命に革命を 起こそうとしているとは言っていません 結局 我々は木でもないし 大抵の人はロブスターではありませんからね

(笑)

でも ダーウィンやアインシュタインのような 科学者がいると信じざるを得ません その理由は こういうことです 現在の人口は ダーウィンの時代に比べ 7倍にもなります アインシュタインの時代に比べれば4倍です 全人口に占める ― 科学者の割合は急激に増えており 今や7百万人の科学者がいます その中の1人が 生命の秘密を解明しようと 今も秘かに研究しているものと 信じざるを得ませんし そう信じています 皆さんはどうか分かりませんが 私は解明される日が待ち遠しいのです

ありがとうございました

(拍手)

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品詞分類

  • 主語
  • 動詞
  • 助動詞
  • 準動詞
  • 関係詞等

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