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.
אז יש מחוזות מעטים ומרוחקים על כדור הארץ עצמו שהם מסבירות פנים לבני אדם בכל מובן וקנה מידה, אך אנו שרדנו בכל זאת. אבותינו הקדמונים, כשהם חשו שבתיהם ופרנסותיהם נמצאים בסכנה, העזו לעשות דרכם אל הלא נודע בחיפוש אחר אפשרויות טובות יותר. ובתור הצאצאים של אותם מגלי ארצות, גם בורידים שלנו זורם אותו הדם הנוודי של אבותינו. אך באותו זמן, כשדעתנו מוסחת על ידי הלחם והשעשועים שלנו ואנו סבוכים במלחמות אחד כנגד השני, נראה ששכחנו את התשוקה לחקור ולגלות מקומות חדשים. אנו, כמין, התפתחנו באופן מיוחד עבור כדור הארץ, על כדור הארץ ועל ידי כדור הארץ, ואנו כה מרוצים מתנאי המחייה שלנו עד שנהיינו שאננים ופשוט עסוקים מידי מכדי להבחין שהמשאבים אינם אין סופיים, ואפילו החיים של השמש שלנו הם סופיים. בעוד שמאדים וכל הסרטים שנעשו עליו החיו מחדש את האתוס של המסע לחלל החיצון, מעטים מאיתנו באמת מבינים שההרכב העדין של המין שלנו אינו מוכן כלל למסעות ארוכים לחלל.
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.
בואו נצא לטרק אל היער הלאומי שלכם בשביל בדיקת מהירות זריזה. אז בהרמת ידיים זריזה: כמה מכם חושבים שתצליחו לשרוד בטבע השופע והפראי הזה למשך כמה ימים? ובכן, זה הרבה מכם. מה לגבי כמה שבועות? זאת כמות נאה. מה לגבי כמה חודשים? גם זה די יפה. עכשיו, בואו נדמיין שהיער הזה חווה חורף נצחי. כמה שאלות: כמה מכם חושבים שתוכלו לשרוד בו כמה ימים? זה די הרבה. מה לגבי כמה שבועות? בשביל טוויסט משעשע, בואו נדמיין שמקור המים היחיד שזמין לכוד כבלוקים קפואים, קילומטרים מתחת לפני השטח. חומרי ההזנה באדמה הם כל כך מעטים עד שאין צמחיה, וכמובן כמעט ולא קיימת אטמוספירה.
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?
דוגמאות כאלו הן רק מעטות מתוך האתגרים שנתמודד עימם, על כוכב כמו מאדים. אז איך אנחנו מחשלים את עצמנו עבור מסעות שהיעדים שלהם הם כל כך מרוחקים מחופשה טרופית? האם נשלח אספקה מתמדת מכדור הארץ? נבנה מעליות חלל או קילומטרים בלתי אפשריים של מסועים שמחברים את הכוכב הרצוי לכדור הארץ? ואיך נגדל דברים כמו אוכל שגדל על כדור הארץ?
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.
אבל אני מתקדמת מהר מידי. במסע של המין שלנו למציאת בית חדש תחת שמש חדשה, סביר מאוד שנבלה הרבה זמן במסע עצמו, בחלל, על ספינה, פחית מעופפת הרמטית, יתכן שבמשך דורות רבים.
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?
הזמן הרציף הארוך ביותר שבן אדם כלשהו בילה בחלל הוא כ12-14 חודשים. מהחוויות של אסטרונאוטים בחלל, אנחנו יודעים שלבלות זמן בסביבה עם מיקרו גרביטציה משמעו אובדן מסת עצם, ניוון שרירים, בעיות כלי דם, וסיבוכים נוספים מהפיזיולוגי לפסיכולוגי. ומה לגבי מאקרו-גרביטציה, או כל ואריאציה אחרת בכח הכובד של הכוכב שנמצא את עצמנו עליו?
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.
בקצרה, המסעות הקוסמיים שלנו יהיו רצופים בסכנות ידועות לנו וגם בלתי ידועות. עד כה חיכינו לטכנולוגיה המכנית החדשה או איזה רובוט מהדור הבא כחלק מהמערך שיבטיח את המעבר הבטוח של המין שלנו בחלל. עד כמה שהם נפלאים, אני מאמינה שהגיע הזמן להשלים את אותם ענקים טכנולוגיים עם מה שהטבע כבר המציא: המיקרוב, אורגניזם חד-תאי שיודע לחדש את עצמו, מכונה חיה, שדורשת יחסית מעט על מנת לקיים את עצמה, מאפשרת הרבה גמישות בעיצוב ודורשת רק להינשא במבחנת פלסטיק.
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.
תחום המחקר שאיפשר לנו לנצל את היכולות של המיקרוב ידוע כביולוגיה סינתטית. הוא נובע מביולוגיה מולקולרית, שנתנה לנו אנטיביוטיקה, חיסונים, ודרכים טובות יותר להבחין בניואנסים הפיזיולוגיים של הגוף האנושי. על ידי שימוש בכלים של הביולוגיה הסינתטית. אנו יכולים כיום לערוך את הגנים של כמעט כל אורגניזם, מיקרוסקופי או לא, במהירות ואמינות מדהימות. בהינתן המגבלות של המכונות מעשה ידי האדם, ביולוגיה סינתטית תהיה אמצעי עבורנו להנדס לא רק את האוכל שלנו, הדלק שלנו והסביבה שלנו, אלא גם את עצמנו כך שנוכל לפצות על החסרונות הפיזיקליים שלנו ולהבטיח את הישרדותנו בחלל.
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.
לדוגמה איך אנחנו משתמשים בביולוגיה סינטטית לחקר החלל, בואו נחזור לסביבת מאדים. הרכב האדמה במאדים דומה לאפר וולקני בהוואי, עם סימנים לחומרים אורגניים. בואו נגיד, היפותטית, מה אם אדמת מאדים יכולה למעשה לתמוך בצמיחת צמחים בלי שימוש בחומרים מזינים מכדור הארץ? השאלה הראשונה שאנחנו כנראה נצטרך לשאול, איך נעשה את הצמחים שלנו עמידים לקור? בגלל, שבממוצע, הטמפרטורה במאדים היא מינוס 60 מעלות לא מזמינות. השאלה הבאה שאנחנו צריכים לחשוב היא, איך אנחנו הופכים את הצמחים שלנו לעמידים לבצורת? בהתחשב בזה שרוב המים במאדים נוצרים כקרה מתאדים מהר יותר משאני יכולה להגיד את המילה "מתאדים." ובכן, מסתבר שכבר עשינו דברים כאלה. על ידי השאלת גנים לחלבון נוגד קפאון מדגים וגנים לעמידות לבצורת מצמחים אחרים כמו אורז ואז לתפור אותם לתוך צמחים שצריכים אותם, יש לנו עכשיו צמחים שיכולים לעמוד ברוב הבצורות ובקיפאון. הם ידועים בכדור הארץ כ GMO, או אורגניזמים מהונדסים גנטית, ואנחנו מסתמכים עליהם כדי להזין את כל הפיות הרעבים של הציוויליזציה האנושית. הטבע עושה דברים כאלה כבר, בלי העזרה שלנו. פשוט מצאנו דרכים יותר מדויקות לעשות את זה.
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.
אז למה נרצה לשנות את ההרכב הגנטי של צמחים בחלל? ובכן, לא לעשות זאת אומר שנצטרך להנדס דונמים אין סופיים של אדמה על פלנטה חדשה לגמרי על ידי שיחרור טריליונים של גלונים של גזים אטמוספריים ואז לבנות כיפת זכוכית עצומה כדי להכיל את כל זה. זה מפעל הנדסי לא מציאותי שמגיע במהרה לעלויות שינוע מטען עצומות. אחת הדרכים הכי טובות להבטיח שתהיה לנו אספקת מזון ואויר שאנחנו צריכים היא להביא איתנו אורגניזמים שהונדסו להתאים לסביבות חדשות וקשות. בעיקרון, שימוש באורגניזמים מהונדסים כדי לעזור לשנות את פני הפלנטה גם בטווח הקצר וגם בארוך. האורגנימזים האלה יכולים אז גם להיות מהונדסים ליצור תרופות או דלק.
So we can use synthetic biology to bring highly engineered plants with us, 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.
אז אנחנו יכולים להשתמש בביולוגיה סינטטית כדי להביא צמחים מאוד מהונדסים איתנו, אבל מה עוד אנחנו יכולים לעשות? ובכן, הזכרתי קודם לכן שאנחנו, כמין, התפתחנו במיוחד לכדור הארץ. העובדה שלא הרבה השתנה בחמש הדקות האחרונות בהן ישבתם פה ואני עמדתי שם. וכך, אם היינו זורקים כל אחד מאיתנו על מאדים הרגע, אפילו עם מספיק אוכל, מים, אוויר וחליפה, אנחנו כנראה נחווה בעיות בריאותיות מאוד לא נעימות מכמות הקרינה המייננת שמפציצה את פני השטח של פלטות כמו מאדים שיש להם אטמוספירה דלילה או לא קיימת. אלא אם אנחנו מתכננים להשאר בחור מתחת לאדמה לכל אורך השהות שלנו על כל פלנטה חדשה, אנחנו חייבים למצוא דרכים טובות יותר להגן על עצמנו בלי להגיע למצב שאנחנו לובשים שריון ששוקל משהו בדומה למשקל הגוף שלכם, או שנצטרך להתחבא מאחורי קיר עופרת.
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.
אז תנו לי לפנות לטבע להשראה. בין עושר החיים על כדור הארץ, יש קבוצה של אורגניזמים שידועים כאקסטרימופילים, או אוהבי סביבות מחיה קיצוניות, אם אתם זוכרים מביולוגיה של התיכון. ובין האורגניזמים האלה יש בקטריות בשם דינקוקוס רדיודורנס. היא ידועה ביכולת לעמדוד בקור, יבוש, ואקום, חומצה, והכי ראוי לציון, קרינה. בעוד מנגנוני העמידות לקרינה ידועים, עדיין לא התאמנו את הגנים הרלוונטיים ליונקים. לעשות זאת זה לא ממש פשוט. יש הרבה פנים שנכנסות לעמידות לקרינה, וזה לא כזה פשוט כמו להעביר גן אחד. אבל בהנתן מעט המצאתיות אנושית ומעט זמן, אני חושבת שלעשות זאת זה גם לא מאוד קשה. אפילו אם אנחנו שואלים רק שבריר מהיכולת שלה לעמידות לקרינה, זה יהיה טוב ברמות אין סופיות ממה שיש לנו עכשיו, שזה רק המלאנין בעור שלנו. בשימוש בכלים האלה של ביולוגיה סינטטית, אנחנו יכולים לנצל את היכולת של הדיינוקוקוס רדיודורנס כדי לשגשג תחת מנות קרינה שאחרת היו קטלניות. כמה שזה קשה לראות, הומוספיאנס, שזה אנשים, מתפתחים כל יום, ועדיין ממשיכים להתפתח. אלפי שנים של אבולוציה אנושית לא רק נתנו לנו אנשים כמו טיבטים, שיכולים לשגשג תחת תנאים דלי חמצן, אלא גם ארגנטינאים, שיכולים לבלוע ולעכל ארסניק, האלמנט הכימי שיכול להרוג אדם ממוצע. כל יום, הגוף האנושי מתפתח על ידי מוטציות אקראיות שבאותה מידה אקראית מאפשרים לאנשים מסויימים להשאר בחיים בתנאים עגומים.
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.
אבל, וזה אבל גדול, כזו אבולוציה דורשת שני דברים שאולי אין לנו תמיד, או נהייה מסוגלים להרשות לעצמנו, והם מוות וזמן. במאבק של המין שלנו למצוא את מקומו ביקום, אולי לא תמיד יש לנו את הזמן הדרוש לאבולוציה טבעית של פונקציות נוספות להשרדות על פלנטות לא דמויות ארץ. אנחנו חיים במה ש אי.או. ווילסון כינה דור עקיפת הגנים, במהלכו אנחנו מתקנים פגמים בגנים כמו סיסטיק פיברוזיס או ניוון שרירים עם תוספים חיצוניים זמניים. אבל עם כל יום שעובר, אנחנו מתקרבים לדור של אבולוציה רצונית, זמן שבמהלכו לנו כמין תהיה את היכולת להחליט עבור עצמנו את העתיד הגנטי שלנו. לשפר את הגוף האנושי ביכולות חדשות זה לא שאלה של איך יותר, אלא של מתי.
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?
בשימוש בביולוגיה סינטטית כדי לשנות את ההרכב הגנטי של כל אורגניזם חי, בעיקר של עצמנו, כולל גם את השאלות המורליות והאתיות. האם הנדסת עצמנו עושה אותנו פחות אנושיים? אבל אז, מה היא אנושיות אם לא חומר כוכבים שבמקרה יש לו הכרה? לאן הגאוניות האנושית תיקח את עצמה? ברור שזה קצת בזבוז לשבת ולהיות מוקסמים מזה. איך אנחנו משתמשים בידע שלנו כדי להגן על עצמנו מסיכונים חיצוניים ואז להגן על עצמנו מעצמנו?
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.
אני מעלה את השאלות האלו לא כדי ליצור את הפחד ממדע אלא כדי להביא לאור את האפשרויות הרבות שהמדע איפשר וממשיך לאפשר לנו. אנחנו חייבים להתכנס כאנושות כדי לדון ולקבל את הפתרונות לא רק עם זהירות אלא גם עם אומץ.
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.
מאדים הוא יעד, אבל הוא לא יהיה האחרון שלנו. היעד הסופי האמיתי שלנו היא הקו שאנחנו חייבים לחצות בהחלטה מה אנחנו יכולים וצריכים לעשות עם הבינה הלא סבירה של המין שלנו.
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.
החלל קר, ברוטלי ולא סלחן. הדרך שלנו לכוכבים תהיה מלאה קשיים שתביא אותנו לשאול לא רק מי אנחנו אלא לאן נלך. התשובות יהיו בבחירות שלנו להשתמש או לנטוש את הטכנולוגיה ששאבנו מהחיים עצמם, והיא תגדיר אותנו לשארית הקיום שלנו בקיום.
Thank you.
תודה לכם.
(Applause)
(מחיאות כפיים)