Es existieren sehr wenige Gegenden auf der Erde, die für den Menschen bewohnbar sind, dennoch haben wir überlebt. Als Häuser und Lebensgrundlage unserer primitiven Vorfahren in Gefahr waren, wagten sie sich in unbekannte Gegenden auf der Suche nach besseren Chancen. Und als Nachfahren dieser Entdecker fließt deren nomadisches Blut auch durch unsere Venen. Doch zur gleichen Zeit, abgelenkt von Brot und Spielen und in Kriege verwickelt, die wir gegeneinander führten, scheint es, dass wir das Verlangen zu entdecken vergessen haben. Wir, als eine Spezies, haben uns einzigartig entwickelt für die Erde, auf der Erde und durch die Erde, und sind so zufrieden mit unseren Lebensumständen geworden, dass wir selbstgefällig geworden sind und zu beschäftigt, um zu erkennen, dass unsere Mittel, genau wie das Leben unserer Sonne, begrenzt sind. Während Mars und all die Filme über diesen den Ethos der Raumfahrt wiederbelebt haben, erkennen nur wenige, dass unser fragiler menschlicher Körperbau bedauerlicherweise unvorbereitet für längere Reisen ins Weltall ist. Werfen wir einen Blick auf Ihren lokalen Wald für einen schnellen Realitättest. Jetzt einfach die Hand heben: Wie viele von Ihnen denken, dass sie in dieser üppigen Wildnis ein paar Tage überleben? Na, das sind ja einige. Und einige Wochen? Das ist eine ansehnliche Zahl. Und einige Monate? Das ist auch ziemlich gut. Stellen wir uns nun vor, dass dieser örtliche Wald einen ewigen Winter durchmacht. Dieselbe Frage: Wie viele von Ihnen denken, dass Sie ein paar Tage lang überleben? Das sind ziemlich viele. Und ein paar Wochen? Damit es spaßiger wird, stellen wir uns nun vor, dass die einzige Wasserquelle mehrere Meilen unter der Erde eingefroren und eingeschlossen ist. Weil es so wenige Bodennährstoffe gibt, kann keine Vegetation entstehen und natürlich existiert kaum eine nennenswerte Atmosphäre.
So there are lands few and far between on Earth itself that are hospitable to humans by any measure, but survive we have. Our primitive ancestors, when they found their homes and livelihood endangered, they dared to make their way into unfamiliar territories in search of better opportunities. And as the descendants of these explorers, we have their nomadic blood coursing through our own veins. But at the same time, distracted by our bread and circuses and embroiled in the wars that we have waged on each other, it seems that we have forgotten this desire to explore. We, as a species, we're evolved uniquely for Earth, on Earth, and by Earth, and so content are we with our living conditions that we have grown complacent and just too busy to notice that its resources are finite, and that our Sun's life is also finite. While Mars and all the movies made in its name have reinvigorated the ethos for space travel, few of us seem to truly realize that our species' fragile constitution is woefully unprepared for long duration journeys into space. Let us take a trek to your local national forest for a quick reality check. So just a quick show of hands here: how many of you think you would be able to survive in this lush wilderness for a few days? Well, that's a lot of you. How about a few weeks? That's a decent amount. How about a few months? That's pretty good too. Now, let us imagine that this local national forest experiences an eternal winter. Same questions: how many of you think you would be able to survive for a few days? That's quite a lot. How about a few weeks? So for a fun twist, let us imagine that the only source of water available is trapped as frozen blocks miles below the surface. Soil nutrients are so minimal that no vegetation can be found, and of course hardly any atmosphere exists to speak of.
Solche Beispiele sind nur einige der Herausforderungen, die man auf einen Planeten wie Mars bewältigen müsste. Wie können wir uns für Reisen, deren Ziele so weit entfernt vom tropischen Urlaub sind, wappnen? Werden wir dauerhaft Nachschub von der Erde schicken? Sollen Weltraumlifte oder unmöglich lange Transportbänder den Planeten unserer Wahl mit der Erde verbinden? Und wie bauen wir Nahrung an, die auf der Erde heranwuchs, so wie wir?
Such examples are only a few of the many challenges we would face on a planet like Mars. So how do we steel ourselves for voyages whose destinations are so far removed from a tropical vacation? Will we continuously ship supplies from Planet Earth? Build space elevators, or impossible miles of transport belts that tether your planet of choice to our home planet? And how do we grow things like food that grew up on Earth like us?
Aber ich greife hier mal voraus. Auf unserer Suche nach einem neuen Zuhause unter einer neuen Sonne werden wir sehr wahrscheinlich viel Zeit mit der Fahrt an sich verbringen, im Weltraum, in einem Schiff, einer hermetischen fliegenden Büchse, wahrscheinlich mehrere Generationen lang.
But I'm getting ahead of myself. In our species' journey to find a new home under a new sun, we are more likely than not going to be spending much time in the journey itself, in space, on a ship, a hermetic flying can, possibly for many generations.
Die längste durchgehende Zeit, die ein Mensch im Weltraum verbrachte, beträgt etwa 12 bis 14 Monate. Durch die Erfahrungen der Astronauten wissen wir, dass der Aufenthalt in der Schwerelosigkeit zu Knochenabbau, Muskelabbau und Kreislaufproblemen führt, unter vielen anderen Folgeschäden, die von physiologischen bis hin zu psychologischen reichen. Und was ist mit Makrogravitation oder jeder anderen Abweichungen der Anziehungskraft des Planeten, auf dem wir uns befinden?
The longest continuous amount of time that any human has spent in space is in the vicinity of 12 to 14 months. From astronauts' experiences in space, we know that spending time in a microgravity environment means bone loss, muscle atrophy, cardiovascular problems, among many other complications that range for the physiological to the psychological. And what about macrogravity, or any other variation in gravitational pull of the planet that we find ourselves on?
Kurzum, unsere kosmischen Reisen werden voller Gefahren sein -- bekannte und unbekannte. Bisher erwarteten wir neue mechanische Technologien oder den Roboter der nächsten Generation, um unserer Spezies eine sichere Fahrt ins Weltall zu gewährleisten. So wunderbar sie sind, glaube ich, die Zeit ist reif, um diese sperrigen, elektronischen Riesen mit dem zu ergänzen, was die Natur bereits erfand: Die Mikrobe, ein einzelliges Lebewesen, das selbst eine selbsterzeugende, selbst auffüllende, lebende Maschine ist. Sie benötigt recht wenig, diese aufrechtzuerhalten, bietet sehr viel Freiheit im Design und verlangt lediglich in einem einzigen Plastikschlauch getragen zu werden.
In short, our cosmic voyages will be fraught with dangers both known and unknown. So far we've been looking to this new piece of mechanical technology or that great next generation robot as part of a lineup to ensure our species safe passage in space. Wonderful as they are, I believe the time has come for us to complement these bulky electronic giants with what nature has already invented: the microbe, a single-celled organism that is itself a self-generating, self-replenishing, living machine. It requires fairly little to maintain, offers much flexibility in design and only asks to be carried in a single plastic tube.
Der Forschungsbereich, der es uns ermöglicht hat, die Fähigkeiten der Mikrobe zu nutzen, ist als synthetische Biologie bekannt. Sie entstammt der Molekularbiologie, welche uns Antibiotika und Impfstoffe gegeben hat sowie bessere Möglichkeiten, die physiologischen Feinheiten des menschlichen Körpers zu beobachten. Mittels der synthetischen Biologie können wir nun die Gene von nahezu jedem Organismus bearbeiten, mikroskopisch und nicht-mikroskopisch, mit unglaublicher Geschwindigkeit und Genauigkeit. Angesichts der Einschränkungen unserer erbauten Maschinen wird die synthetische Biologie ein Mittel sein, um nicht nur unser Essen, unseren Brennstoff und unsere Umwelt zu verändern, sondern auch uns selbst, um unsere physischen Unzulänglichkeiten zu kompensieren und unser Überleben im Weltraum zu sichern.
The field of study that has enabled us to utilize the capabilities of the microbe is known as synthetic biology. It comes from molecular biology, which has given us antibiotics, vaccines and better ways to observe the physiological nuances of the human body. Using the tools of synthetic biology, we can now edit the genes of nearly any organism, microscopic or not, with incredible speed and fidelity. Given the limitations of our man-made machines, synthetic biology will be a means for us to engineer not only our food, our fuel and our environment, but also ourselves to compensate for our physical inadequacies and to ensure our survival in space.
Um Ihnen ein Beispiel zu geben, inwiefern wir synthetische Biologie für die Erkundung des Weltraums nutzen können, kehre ich zum Milieu des Mars zurück. Die Bodenzusammensetzung auf dem Mars ist ähnlich wie die der Vulkanasche auf Hawaii, mit Spuren von organischem Material. Angenommen, rein hypothetisch: Was, wenn auf dem Boden des Mars tatsächlich Pflanzenwachtum möglich wäre, ohne die Nährstoffe der Erde? Zuerst sollten wir die Frage stellen: Wie können wir unsere Pflanzen kältebeständig machen? Denn die durchschnittliche Temperatur auf dem Mars beträgt ungemütliche -60°C. Die nächste Frage wäre dann: Wie machen wir unsere Pflanzen trockenheitsresistent? Da der Großteil des Wassers als Frost schneller verdunstet, als ich das Wort "verdunsten" sagen kann. Aber das haben wir bereits getan. Durch das Übernehmen von Genen für Frostschutzproteine von Fischen und Gene für Trockenheitsresistenz von anderen Pflanzen wie Reis und anschließend in Pflanzen einfügen, die jene benötigen, haben wir nun Pflanzen, die fast jede Dürre und Kälte dulden. Uns sind sie als "GVOs" bekannt, oder genetisch veränderte Organismen, und wir verlassen uns auf jene, um alle Menschen der Welt zu ernähren. Die Natur betreibt so etwas bereits, auch ohne unsere Hilfe. Wir fanden einfach genauere Methoden, dies zu tun.
To give you an example of how we can use synthetic biology for space exploration, let us return to the Mars environment. The Martian soil composition is similar to that of Hawaiian volcanic ash, with trace amounts of organic material. Let's say, hypothetically, what if martian soil could actually support plant growth without using Earth-derived nutrients? The first question we should probably ask is, how would we make our plants cold-tolerant? Because, on average, the temperature on Mars is a very uninviting negative 60 degrees centigrade. The next question we should ask is, how do we make our plants drought-tolerant? Considering that most of the water that forms as frost evaporates more quickly than I can say the word "evaporate." Well, it turns out we've already done things like this. By borrowing genes for anti-freeze protein from fish and genes for drought tolerance from other plants like rice and then stitching them into the plants that need them, we now have plants that can tolerate most droughts and freezes. They're known on Earth as GMOs, or genetically modified organisms, and we rely on them to feed all the mouths of human civilization. Nature does stuff like this already, without our help. We have simply found more precise ways to do it.
Warum wollen wir also das Erbgut von Pflanzen für den Weltraum verändern? Verzichten wir darauf, würde dies das Verändern von unendlichen Landflächen auf einem vollkommen neuen Planeten bedeuten, indem wir Billionen Gallonen von atmosphärischen Gasen freisetzen und diese unter einer gigantischen Glaskuppel einschließen. Es ist ein irreales, technisches Vorhaben, das schnell zu einer teuren Frachttransportmission ausartet. Eine der besten Möglichkeiten, dass wir Nahrungsvorräte und die benötigte Luft haben, ist das Mitbringen von Organismen, die verändert wurden, um sich der neuen und rauen Umgebung anzupassen. Kurzum, die Verwendung veränderter Organismen hilft uns, einen Planeten zu terraformieren -- kurzfristig und langfristig. Diese Organismen können auch so verändert werden, um Medizin oder Treibstoff zu erzeugen.
So why would we want to change the genetic makeup of plants for space? Well, to not do so would mean needing to engineer endless acres of land on an entirely new planet by releasing trillions of gallons of atmospheric gasses and then constructing a giant glass dome to contain it all. It's an unrealistic engineering enterprise that quickly becomes a high-cost cargo transport mission. One of the best ways to ensure that we will have the food supplies and the air that we need is to bring with us organisms that have been engineered to adapt to new and harsh environments. In essence, using engineered organisms to help us terraform a planet both in the short and long term. These organisms can then also be engineered to make medicine or fuel. So we can use synthetic biology to bring highly engineered plants with us,
Wir können also die synthetische Biologie nutzen, um genetisch veränderte Pflanzen mitzunehmen. Doch was können wir noch tun? Wie bereits erwähnt, haben wir uns als Spezies spezifisch für die Erde entwickelt. Diese Tatsache hat sich in den letzten fünf Minuten wenig geändert, während Sie dort gesessen haben und ich hier gestanden habe. Würden wir einige von uns genau jetzt auf dem Mars abladen, selbst bei genügend Nahrung, Wasser, Luft und einem Anzug, würden wie wahrscheinlich sehr unangenehme Beschwerden wahrnehmen, aufgrund der Menge der ionisierenden Strahlung, welche die Oberfläche von Planeten mit geringer oder keiner Atmosphäre, wie den Mars, bombardiert. Wenn wir uns bei unserem Aufenthalt auf einem neuen Planeten nicht unterirdisch verstecken wollen, müssen wir bessere Möglichkeiten finden, uns zu schützen, ohne eine Rüstung zu tragen, die ungefähr soviel wie unser eigenes Körpergewicht wiegt, oder uns hinter einer Mauer aus Blei zu verstecken.
but what else can we do? Well, I mentioned earlier that we, as a species, were evolved uniquely for planet Earth. That fact has not changed much in the last five minutes that you were sitting here and I was standing there. And so, if we were to dump any of us on Mars right this minute, even given ample food, water, air and a suit, we are likely to experience very unpleasant health problems from the amount of ionizing radiation that bombards the surface of planets like Mars that have little or nonexistent atmosphere. Unless we plan to stay holed up underground for the duration of our stay on every new planet, we must find better ways of protecting ourselves without needing to resort to wearing a suit of armor that weighs something equal to your own body weight, or needing to hide behind a wall of lead.
Lassen wir uns stattdessen von der Natur inspirieren. Unter der Fülle an Leben hier auf der Erde existiert eine Untergruppe, namens Extremophile, oder Liebhaber extremer Lebensräume, falls Sie sich an den Biologieunterricht in der Schule erinnern. Unter diesen Lebewesen existiert ein Bakterium namens Deinococcus radiodurans. Seine Resistenz gegen Kälte, Dehydration, Vakuum, Säuren ist bekannt sowie insbesondere gegen Strahlung. Während seine Mechanismen für Strahlungsresistenz bekannt sind, müssen wir noch die relevanten Gene für Säugetiere anpassen -- was nicht so leicht zu machen ist. Mehrere Faktoren bewirken die Resistenz gegen Strahlung. Daher ist es keine simple Übertragung eines Gens. Mit etwas menschlichem Einfallsreichtum und etwas mehr Zeit ist eine Umsetzung jedoch nicht besonders schwer. Selbst wenn wir nur ein Bruchteil der Fähigkeit, Strahlung zu ertragen, entliehen, wäre dies unendlich besser, als das, was wir bereits haben: das Melanin in unserer Haut. Mittels der synthetischen Biologie können wir die Fähigkeit des Deinococcus radiodurans nutzen, um unter sonst tödlichen Dosen Strahlung zu florieren. So schwer es auch zu erkennen ist, aber der Homo sapiens, der Mensch, entwickelt sich jeden Tag und entwickelt sich weiterhin. Die Jahrtausende der Evolution haben uns nicht nur Menschen wie die Tibeter gegeben, die unter sauerstoffarmen Bedingungen leben können, sondern auch die Argentinier, die Arsen aufnehmen und umwandeln können -- das Element, das den durchschnittlichen Menschen tötet. Jeden Tag entwickelt sich der menschliche Körper durch zufällige Mutationen, die es ebenso zufällig bestimmten Menschen erlauben, in düsteren Situationen zu überleben.
So let us appeal to nature for inspiration. Among the plethora of life here on Earth, there's a subset of organisms known as extremophiles, or lovers of extreme living conditions, if you'll remember from high school biology. And among these organisms is a bacterium by the name of Deinococcus radiodurans. It is known to be able to withstand cold, dehydration, vacuum, acid, and, most notably, radiation. While its radiation tolerance mechanisms are known, we have yet to adapt the relevant genes to mammals. To do so is not particularly easy. There are many facets that go into its radiation tolerance, and it's not as simple as transferring one gene. But given a little bit of human ingenuity and a little bit of time, I think to do so is not very hard either. Even if we borrow just a fraction of its ability to tolerate radiation, it would be infinitely better than what we already have, which is just the melanin in our skin. Using the tools of synthetic biology, we can harness Deinococcus radiodurans' ability to thrive under otherwise very lethal doses of radiation. As difficult as it is to see, homo sapiens, that is humans, evolves every day, and still continues to evolve. Thousands of years of human evolution has not only given us humans like Tibetans, who can thrive in low-oxygen conditions, but also Argentinians, who can ingest and metabolize arsenic, the chemical element that can kill the average human being. Every day, the human body evolves by accidental mutations that equally accidentally allow certain humans to persevere in dismal situations.
Aber, und das ist ein großes "Aber", eine solche Evolution benötigt zwei Dinge, die wir nicht immer haben oder aufbringen könnten, nämlich den Tod und die Zeit. In unserem Bemühen, einen Platz im Universum zu finden, haben wir sicher nicht immer die Zeit für die natürliche Evolution von besonderen Funktionen für das Überleben auf anderen Planeten. Nach E. O. Wilson leben wir im Zeitalter der Genüberlistung, während wir genetischen Defekte wie Mukoviszidose oder Muskeldystrophie mit vorläufig externen Ergänzungen beheben. Aber mit jedem Tag, der vergeht, nähern wir uns einem Zeitalter der willentlichen Evolution -- einer Zeit, in der wir als Spezies die Fähigkeit haben werden, selbst über unser genetisches Schicksal zu entscheiden. Die Verbesserung des Körpers durch neue Fähigkeiten ist nicht mehr eine Frage der Möglichkeit, sondern der Zeit.
But, and this is a big but, such evolution requires two things that we may not always have, or be able to afford, and they are death and time. In our species' struggle to find our place in the universe, we may not always have the time necessary for the natural evolution of extra functions for survival on non-Earth planets. We're living in what E.O. Wilson has termed the age of gene circumvention, during which we remedy our genetic defects like cystic fibrosis or muscular dystrophy with temporary external supplements. But with every passing day, we approach the age of volitional evolution, a time during which we as a species will have the capacity to decide for ourselves our own genetic destiny. Augmenting the human body with new abilities is no longer a question of how, but of when.
Synthetische Biologie zu nutzen, um den genetischen Aufbau eines jeden Lebewesen zu ändern, besonders unser eigener, geht nicht ohne moralisches und ethisches Dilemma einher. Macht die eigene Veränderung uns weniger zum Menschen? Andererseits, was ist Menschlichkeit, wenn nicht Sternenasche mit Bewusstsein? Wo sollte die menschliche Genialität hinsteuern? Sicher ist es eine Verschwendung, sich nur zurückzulehnen und sie zu bewundern. Wie nutzen wir unser Wissen, um uns vor fremden Gefahren zu schützen und dann um uns vor uns selbst zu schützen?
Using synthetic biology to change the genetic makeup of any living organisms, especially our own, is not without its moral and ethical quandaries. Will engineering ourselves make us less human? But then again, what is humanity but star stuff that happens to be conscious? Where should human genius direct itself? Surely it is a bit of a waste to sit back and marvel at it. How do we use our knowledge to protect ourselves from the external dangers and then protect ourselves from ourselves?
Ich werfe diese Fragen nicht auf, um Angst vor der Wissenschaft zu erzeugen, sondern um die vielen Möglichkeiten zu beleuchten, die die Wissenschaft erzeugt hat und weiter erzeugen wird. Wir müssen als Menschen zusammenwachsen, um die Lösungen wahrzunehmen und zu diskutieren, nicht nur mit Bedacht, sondern auch mit Mut.
I pose these questions not to engender the fear of science but to bring to light the many possibilities that science has afforded and continues to afford us. We must coalesce as humans to discuss and embrace the solutions not only with caution but also with courage.
Der Mars ist ein Ziel, aber es wird nicht unser letztes sein. Unsere eigentliche letzte Grenze, die wir überwinden müssen, liegt im Entscheiden, was wir mit unserer unwahrscheinlichen Intelligenz machen.
Mars is a destination, but it will not be our last. Our true final frontier is the line we must cross in deciding what we can and should make of our species' improbable intelligence.
Der Weltraum ist kalt, brutal und gnadenlos. Unser Weg zu den Sternen wird voll von Versuchen sein, die uns nicht nur zu der Frage bringen, wer wir sind, sondern auch wohin wir gehen werden. Die Antwort liegt in unserer Entscheidung, die Technologie zu nutzen oder aufzugeben, die wir vom Leben selbst sammelten, und sie wird uns für den Rest unserer Zeit in diesem Universum definieren.
Space is cold, brutal and unforgiving. Our path to the stars will be rife with trials that will bring us to question not only who we are but where we will be going. The answers will lie in our choice to use or abandon the technology that we have gleaned from life itself, and it will define us for the remainder of our term in this universe. Thank you.
Vielen Dank.
(Applause)
(Applaus)