TED日本語 - モーガン・ヴェイグ: プラスチックを食べる細菌

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TED日本語 - モーガン・ヴェイグ: プラスチックを食べる細菌

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プラスチックを食べる細菌
These bacteria eat plastic
モーガン・ヴェイグ
Morgan Vague

内容

人類は毎年3億トンの新しいプラスチックを生産しています。そして私たちの最善の努力にも関わらず、リサイクルされているのはその10パーセント以下に過ぎません。もっと良い方法はないのでしょうか?微生物学者のモーガン・ヴェイグは、クリエイティブな適応によってプラスチックを食べるという予期せぬ能力を進化させた細菌の研究をしています。これが拡大し続ける汚染問題の解決に繋がるかもしれません。

Script

Plastics: you know about them, you may not love them, but chances are you use them every single day. By 2050, researchers estimate that there will be more plastic in the ocean than fish.

Despite our best efforts, only nine percent of all plastic we use winds up being recycled. And even worse, plastic is incredibly tough and durable and researchers estimate that it can take anywhere from 500 to 5,000 years to fully break down. It leaches harmful chemical contaminants into our oceans, our soil, our food, our water, and into us.

So how did we wind up with so much plastic waste? Well, it's simple. Plastic is cheap, durable, adaptable, and it's everywhere. But the good news is there's something else that's cheap, durable, adaptable and everywhere. And my research shows it may even be able to help us with our plastic pollution problem.

I'm talking about bacteria. Bacteria are microscopic living beings invisible to the naked eye that live everywhere, in all sorts of diverse and extreme environments, from the human gut, to soil, to skin, to vents in the ocean floor, reaching temperatures of 700 degrees Fahrenheit. Bacteria live everywhere, in all sorts of diverse and extreme environments. And as such, they have to get pretty creative with their food sources. There's also a lot of them. Researchers estimate that there are roughly five million trillion trillion -- that's a five with 30 zeros after it -- bacteria on the planet. Now, considering that we humans produce 300 million tons of new plastic each year, I'd say that our plastic numbers are looking pretty comparable to bacteria's.

So, after noticing this and after learning about all of the creative ways that bacteria find food, I started to think: could bacteria in plastic-polluted environments have figured out how to use plastic for food? Well, this is the question that I decided to pursue a couple of years ago. Now, fortunately for me, I'm from one of the most polluted cities in America, Houston, Texas.

(Laughs)

In my hometown alone, there are seven EPA-designated Superfund sites. These are sites that are so polluted, that the government has deemed their cleanup a national priority. So I decided to trek around to these sites and collect soil samples teeming with bacteria. I started toying with a protocol, which is fancy science talk for a recipe. And what I was trying to cook up was a carbon-free media, or a food-free environment. An environment without the usual carbons, or food, that bacteria, like us humans, need to live.

Now, in this environment, I would provide my bacteria with a sole carbon, or food, source. I would feed my bacteria polyethylene terephthalate, or PET plastic. PET plastic is the most widely produced plastic in the world. It's used in all sorts of food and drink containers, with the most notorious example being plastic water bottles, of which we humans currently go through at a rate of one million per minute. So, what I would be doing, is essentially putting my bacteria on a forced diet of PET plastic and seeing which, if any, might survive or, hopefully, thrive.

See, this type of experiment would act as a screen for bacteria that had adapted to their plastic-polluted environment and evolved the incredibly cool ability to eat PET plastic. And using this screen, I was able to find some bacteria that had done just that. These bacteria had figured out how to eat PET plastic.

So how do these bacteria do this? Well, it's actually pretty simple. Just as we humans digest carbon or food into chunks of sugar that we then use for energy, so too do my bacteria. My bacteria, however, have figured out how to do this digestion process to big, tough, durable PET plastic.

Now, to do this, my bacteria use a special version of what's called an enzyme. Now, enzymes are simply compounds that exist in all living things. There are many different types of enzymes, but basically, they make processes go forward, such as the digestion of food into energy. For instance, we humans have an enzyme called an amylase that helps us digest complex starches, such as bread, into small chunks of sugar that we can then use for energy. Now, my bacteria have a special enzyme called a lipase that binds to big, tough, durable PET plastic and helps break it into small chunks of sugar that my bacteria can then use for energy. So basically, PET plastic goes from being a big, tough, long-lasting pollutant to a tasty meal for my bacteria. Sounds pretty cool, right?

And I think, given the current scope of our plastic pollution problem, I think it sounds pretty useful. The statistics I shared with you on just how much plastic waste has accumulated on our planet are daunting. They're scary. And I think they highlight that while reducing, reusing and recycling are important, they alone are not going to be enough to solve this problem. And this is where I think bacteria might be able to help us out.

But I do understand why the concept of bacterial help might make some people a little nervous. After all, if plastic is everywhere and these bacteria eat plastic, isn't there a risk of these bacteria getting out in the environment and wreaking havoc? Well, the short answer is no, and I'll tell you why. These bacteria are already in the environment. The bacteria in my research are not genetically modified frankenbugs. These are naturally occurring bacteria that have simply adapted to their plastic-polluted environment and evolved the incredibly gnarly ability to eat PET plastic.

So the process of bacteria eating plastic is actually a natural one. But it's an incredibly slow process. And there remains a lot of work to be done to figure out how to speed up this process to a useful pace. My research is currently looking at ways of doing this through a series of UV, or ultraviolet, pretreatments, which basically means we blast PET plastic with sunlight. We do this because sunlight acts a bit like tenderizer on a steak, turning the big, tough, durable bonds in PET plastic a bit softer and a bit easier for my bacteria to chew on.

Ultimately, what my research hopes to do is create an industrial-scale contained carbon-free system, similar to a compost heap, where these bacteria can thrive in a contained system, where their sole food source is PET plastic waste. Imagine one day being able to dispose of all of your plastic waste in a bin at the curb that you knew was bound for a dedicated bacteria-powered plastic waste facility. I think with some hard work this is an achievable reality.

Plastic-eating bacteria is not a cure-all. But given the current statistics, it's clear that we humans, we could use a little help with this problem. Because people, we possess a pressing problem of plastic pollution. And bacteria might be a really important part of the solution.

Thank you.

(Applause)

プラスチック ― 皆さんご存知ですね 良い印象はないかもしれませんが でも多分毎日使っているでしょう 研究者たちの予想では 2050年までに 魚よりも多くのプラスチックが 海を漂うことになります

最善の努力を 払っているにもかかわらず 私達の使ったプラスチックの たった9%しかリサイクルされておらず 更に悪いことに プラスチックは恐ろしく 丈夫で長持ちし 研究者たちは 完全に分解されるには 500~5,000年もかかると 予測しています プラスチックからの有害化学物質は 海洋や土壌 食べ物や水 更には私達の体内へと 広がっていきます

なぜこんなにも多くのプラスチックごみで 溢れることになってしまったのか? 答えは単純 プラスチックは安くて丈夫で 利用しやすく どこにでもあるからです 良いニュースは 他にも安くて 丈夫で 利用しやすく どこにでもあるものがあり 私の研究では それが プラスチックによる汚染問題の 解決策となるかも しれないことです

それが細菌なんです 細菌は肉眼では見えない ごく小さな生物で あらゆる場所に存在します 様々な極限環境にもいます ヒトの内臓の中や土壌や皮膚から 370℃にもなる海底の熱水噴出孔まで 細菌はあらゆるところ 極限環境まで含めた 様々な種類の環境にいます そのため 細菌たちは餌について 工夫しなければなりません 細菌は数も多いです 研究者たちはおよそ 500穣(5×10の30乗)ほどの細菌が 地球上にいると推測しています 人類が3億トンのプラスチックを 毎年新たに生み出していることを考えると プラスチックは数の上で 細菌に匹敵するかも知れません

このことに気づき また細菌が餌を得る 様々なユニークな方法を学んだことで ある考えが浮かびました プラスチック汚染された環境にいる細菌は プラスチックを食べ始めるだろうか? 数年前に追いかけ始めた疑問です 幸い 私はアメリカでも 最も汚染のひどい場所に住んでいます テキサス州ヒューストンです

(笑)

この私の故郷だけでも 7箇所の米国環境保護庁指定 スーパーファンド地区があります 汚染が特に深刻な地域で 政府がその汚染除去を 国の優先事業として指定した場所です これらの場所を訪ね歩いて 細菌が豊富な土壌のサンプルを集め 実験手順を考え始めました レシピのことを 科学では気取ってそう言います 作ろうとしたのは 「炭素フリー」の培地 餌の無い環境です 私たちと同様 細菌が生きるために必要な 餌となる有機物が 存在しない環境です

さて この環境で 細菌には 有機物 すなわち餌・栄養源として もっぱらポリエチレンテレフタレート PETだけを与えることにします PETは世界で最も多く生産されている プラスチックのひとつで あらゆる飲食物の容器に使われています 最も悪名高い例は ペットボトル 毎分100万本が消費されています 私がやろうとしたのは 細菌にPETしか食べるものが 無い環境で暮らさせ 生き延び 更には繁栄する細菌が いるかどうか見るということです

このような実験によって プラスチックで汚染された 環境に適応し PETを食べるよう進化した細菌を 選別しようというわけです この実験によって そのような細菌をいくつか 見つけ出すことができました PETの食べ方を覚えた 細菌たちです

どうやっているのでしょう? 実はとても単純です 人が 有機物つまり食べ物を 糖へと消化分解して エネルギーに変えるように 細菌もそうします そして私の細菌は この消化処理を 大きく丈夫で耐久性のある PETに行う方法を見つけたのです

そのために細菌は 特別な酵素を用います 酵素はあらゆる生き物の中に存在する 化合物ですが 様々な種類の酵素があり 基本的には食べ物を消化し エネルギーに変える処理を 担っています 例えば ヒトにはアミラーゼ酵素があり パンなどの複雑な構造のでん粉を エネルギーになる小さな糖の塊へと 消化するのを助けてくれます さて 私の細菌は リパーゼという酵素を持ち 大きく丈夫で耐久性のある PETに結合して 小さな糖の塊へと分解し 細菌はそれをエネルギーにしています つまり PETプラスチックが 大きく丈夫で耐久性のある汚染物質から 細菌のごちそうへと 変身するということです なかなかいけてるでしょう?

現在のプラスチック汚染のまん延を考えると これはとても有効だと思います どれ程のプラスチックごみが 地球上に溜まっているか という統計には ゾッとします 恐ろしい状況です リデュース(減らす)・ リユース(使い捨てない)・リサイクルは大事です でもそれだけでは 問題を 解決できそうにありません そして細菌が 解決の助けに なるかもしれないんです

細菌が助けとなるというアイデアを 不安に感じる人もいるのは分かります もしプラスチックが遍在していて それを細菌が食べるのなら その細菌が環境中に広がって 猛威を振るうのではないか? 簡単な答えは「ノー」です 理由はこうです この細菌はすでに環境内に存在しています 私の研究で使った細菌は 遺伝子組換えされた怪物菌ではありません 自然の中に存在する細菌たちが 単にプラスチック汚染された環境に 適応し 進化して PETを食べるという 凄技を身に着けただけです

つまり細菌がプラスチックを食べるのは 自然なプロセスだということです でもこれはもの凄く ゆっくりとしたプロセスでもあります そのプロセスを 実用的なスピードにするには まだまだやることがあります 私の研究では 現在これを実現する 方法を検討していて 紫外線を使った前処理をします PETに太陽光を当てるんです これは太陽光がステーキ肉を柔らかくする 筋切り器の働きをし 大きく丈夫で耐久性のある PETの結合を 柔らかく 細菌が食べやすくするためです

究極的には 私の研究が目指すのは 工業的規模の密閉された 脱炭素システム ― 堆肥炉のようなものですが その密閉環境で細菌が PETを餌として 育つというものです プラスチックごみはみんな 道ばたのゴミ箱へ捨てたら 細菌によるプラスチックごみ処理施設へ 送られる世界を想像してみて下さい これは努力すれば 実現可能だと思っています

プラスチックを食べる細菌で すべて解決はしないでしょうが 現在の統計を鑑みると 明らかに私たち人間は この問題について 少し手助けが必要です なぜなら 私たちはプラスチック汚染という 切迫した問題を抱えているからです そして細菌は解決策の 重要な部分になるかもしれません

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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