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.
Poche e lontani tra loro sono i territori sulla Terra ospitali per l'uomo eppure siamo sopravvissuti. I nostri antenati primitivi, quando hanno visto il pericolo per la propria esistenza hanno osato avventurarsi in territori ignoti in cerca di migliori opportunità. In quando discendenti di questi esploratori, abbiamo il loro sangue nomade che scorre nelle nostre vene. Ma nello stesso tempo, distratti da panem et circenses e invischiati nelle guerre che ci siamo dichiarati a vicenda, sembra che abbiamo dimenticato il desiderio di esplorare. In quanto specie, ci siamo evoluti unicamente per la Terra, sulla Terra, e dalla Terra, e siamo così appagati dalle nostre condizioni di vita che siamo cresciuti compiaciuti e troppo impegnati da notare che le sue risorse sono finite, e che la vita del nostro Sole è anch'essa finita. Mentre Marte e tutti i film realizzati sull'argomento hanno rinforzato l'ethos per i viaggi nello spazio, pochi sembrano rendersi veramente conto che la costituzione fragile della nostra specie è miseramente impreparata per lunghi viaggi nello spazio.
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.
Facciamo un giro nella foresta nazionale locale per un veloce controllo. Per alzata di mano: quanti di voi pensano di poter sopravvivere in questa natura lussureggiante per qualche giorno? Parecchi. Qualche settimana? Discreto. Qualche mese? Non male neanche questo. Immaginiamo che questa foresta sprofondi in un inverno eterno. Stesse domande: quanti di voi pensano di poter sopravvivere qualche giorno? Parecchi. Qualche settimana? Per divertimento, immaginiamo che l'unica fonte di acqua disponibile sia intrappolata in blocchi di ghiaccio sotto la superficie. I nutrienti nel suolo sono così ridotti che non si trova vegetazione, e naturalmente di atmosfera non se ne parla neanche.
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?
Questi esempi sono solo alcune delle sfide che affronteremmo su un pianeta come Marte. Allora perché ci impuntiamo a fare viaggi con destinazioni che sono ben diverse da una vacanza tropicale? Riforniremo continuamente dalla Terra? Costruiremo ascensori spaziali o chilometri di nastri trasportatori che legano i due pianeti? E come coltiviamo cose come il cibo che crescono sulla Terra?
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.
Sto correndo troppo. Nel nostro viaggio alla scoperta di una nuova casa sotto un nuovo sole, è più probabile che si passi più tempo nel viaggio stesso, nello spazio, su una navicella, una lattina volante ermetica, probabilmente per tante generazioni.
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?
Il periodo di tempo più lungo mai trascorso da un essere umano nello spazio va dai 12 ai 24 mesi. Dall'esperienza degli astronauti nello spazio, sappiamo che trascorrere tempo in un ambiente di microgravità significa perdita di densità ossea, atrofia muscolare, problemi cardiovascolari, tra le altre complicazioni che possono essere fisiologiche e psicologiche. E la macrogravità, o qualunque altra variazione nella spinta gravitazionale del pianeta su cui ci troviamo?
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.
In breve, i nostri viaggi cosmici saranno pieni di pericoli noti e ignoti. Finora abbiamo cercato le ultime tecnologie meccaniche o la prossima generazione di robot come elementi per assicurarci un passaggio sicuro per lo spazio. Per quanto siano meravigliosi, credo sia giunto il momento di integrare questi giganti elettronici con quello che la natura ha già inventato: i microbi, organismi monocellulari che di per se stessi sono macchine viventi che si autogenerano, si autoriforniscono. Ci vuole poco per mantenerli, offrono molta flessibilità nel design e basta un tubetto di plastica per trasportarli.
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.
Il campo di studi che ci ha permesso di utilizzare le capacità dei microbi è noto come biologia di sintesi. Ha origine dalla biologia molecolare, che ci ha dato gli antibiotici, i vaccini e metodi migliori per osservare le sfumature fisiologiche del corpo umano. Usando gli strumenti della biologia di sintesi, ora possiamo modificare i geni di praticamente qualunque organismo, microscopico o meno, con incredibile velocità e precisione. Dati i limiti delle macchine create dall'uomo, la biologia di sintesi sarà un modo per progettare non solo il cibo, il carburante e l'ambiente, ma anche noi stessi per compensare le nostre mancanze fisiche e per assicurarci la sopravvivenza nello spazio.
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.
Per farvi un esempio di come possiamo usare la biologia di sintesi per l'esplorazione spaziale, torniamo all'ambiente di Marte. La composizione del suolo di Marte è simile a quello della cenere vulcanica delle Hawaii, con tracce di materiale organico. Diciamo, per ipotesi, che il suolo di Marte possa sopportare la crescita di piante senza utilizzare nutrienti provenienti dalla Terra. La prima domanda che dovremmo porci è, come renderemmo le piante resistenti al freddo? Perché, in media, la temperatura su Marte è un poco invitante -60 gradi centigradi. La domanda successiva che dovremmo porci, come rendere le piante resistenti alla siccità? Considerato che gran parte dell'acqua è sotto forma di ghiaccio evapora più rapidamente di quanto ci metta a dirlo. Apparentemente abbiamo già fatto cose di questo genere. Prendendo a prestito geni antigelo dal pesce e geni anti-siccità da altre piante come il riso e agganciandole a piante che ne hanno bisogno, ora abbiamo piante che resistono alla siccità e al gelo. Sulla Terra sono note come OGM, o organismi geneticamente modificati, e ci affidiamo a loro per l'alimentazione umana. La natura fa già cose di questo genere, senza il nostro aiuto. Abbiamo semplicemente scoperto modi più precisi per farlo.
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.
Perché dovremmo modificare i geni delle piante nello spazio? Non farlo significherebbe dover progettare infiniti ettari di terra di un intero pianeta rilasciando miliardi di miliardi di litri di gas atmosferici e poi costruire una gigantesca cupola di vetro per contenerlo. È un'impresa ingegneristica irrealizzabile che diventa rapidamente una missione di trasporto ad alto costo. Uno dei modi migliori per assicurarci cibo e aria è portarci dietro organismi progettati per adattarsi ad ambienti nuovi e rigidi. In sostanza, usare organismi ingegnerizzati per aiutarci nel breve e nel lungo termine. Questi organismi possono anche essere ingegnerizzati
So we can use synthetic biology to bring highly engineered plants with us,
per fare medicinali e carburante.
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.
Possiamo usare la biologia di sintesi per portarci dietro piante altamente ingegnerizzate, ma cos'altro possiamo fare? Ho detto prima che, in quanto specie, ci siamo evoluti unicamente per questo pianeta. Niente è cambiato negli ultimi cinque minuti voi seduti lì e io qui in piedi. Se ci mollassero su Marte in questo istante, anche con cibo, acqua e aria a sufficienza e una muta, affronteremmo problemi di salute molti spiacevoli dalla quantità di radiazioni ionizzanti che bombardano la superficie di pianeti come Marte che hanno poca o nessuna atmosfera. A meno di non pianificare di restare rintanati sottoterra per tutto il tempo su ogni nuovo pianeta, dobbiamo trovare modi migliori di proteggerci senza bisogno di ridurci a portare un'armatura che pesa quanto noi, o senza bisogno di nascondersi dietro un muro di piombo.
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.
Ispiriamoci alla natura. Nella pletora di vita sulla Terra, un sottoinsieme di organismi noti come estremofili, o amanti delle condizioni estreme, se vi ricordate dalle lezioni di biologia. Tra questi organismi c'è un batterio denominato Deinococcus radiodurans. È noto per esser capace di sopportare il freddo, la disidratazione, il vuoto, l'acido, e soprattutto, le radiazioni. Mentre i meccanismi di tolleranza alle radiazioni sono noti, dobbiamo ancora adattare i geni ai mammiferi. Farlo non è particolarmente facile. Sono molti gli aspetti relativi alla tolleranza alle radiazioni, e non è semplice quanto trasferire un gene. Ma con un po' di ingegno umano e un po' di tempo, non credo sia così difficile da fare. Anche se prendessimo in prestito solo una frazione della sua resistenza alle radiazioni, sarebbe infinitamente meglio di quello che già abbiamo, ossia la melanina nella pelle. Usando gli strumenti della biologia di sintesi, possiamo sfruttare la resistenza alle radiazioni del Deinococcus per prosperare sotto dosi di radiazioni altrimenti letali. Per quanto difficile sia da vedere, l'homo sapiens, ossia l'uomo, si evolve ogni giorno, e continua ancora ad evolversi. Migliaia di anni di evoluzione umana non solo ci hanno dato gente come i Tibetani, che sopravvivono in presenza di scarso ossigeno, ma anche gli Argentini che possono ingerire e metabolizzare l'arsenico, l'elemento chimico che può uccidere l'essere umano medio. Ogni giorno, il corpo umano si evolve per mutazioni casuali che altrettanto casualmente permettono a certi esseriumani di resistere in situazioni difficili.
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.
Ma, ed è un grande ma, una tale evoluzione necessita di due cose che potremmo non avere sempre, o poterci permettere, la morte e il tempo. Nella lotta della nostra specie alla ricerca di un posto nell'universo, potremmo non avere sempre il tempo necessario per l'evoluzione naturale di funzioni extra per la sopravvivenza su pianeti diversi dalla Terra. Viviamo in quello che E.O. Wilson ha definito era dell'aggiramento dei geni, durante la quale rimediamo ai nostri difetti genetici come la fibrosi cistica o la distrofia muscolare con protesi esterne temporanee. Ma con il passare dei giorni, ci avviciniamo all'era dell'evoluzione volontaria, un'era in cui in quanto specie avremo la capacità di decidere del nostro destino genetico. Aumentare il corpo umano con nuove capacità non è più una questione di come, ma di quando.
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?
Usare la biologia di sintesi per cambiare la mappa genetica di qualunque organismo vivente, specialmente il nostro, non è senza dilemmi etici e morali. Riprogettare noi stessi ci renderà meno umani? Di nuovo, cos'è l'umanità se non materia stellare che guarda caso è cosciente? Dove dovrebbe indirizzarsi il genio umano? Certamente è un po' uno spreco stare seduti a guardare. Come usiamo le nostre conoscenze per proteggerci dai pericoli esterni e proteggerci da noi stessi?
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.
Faccio queste domande non per generare paura della scienza ma per fare luce sulle tante possibilità che la scienza continua a potersi permettere. Dobbiamo unirci in quanto esseri umani per discutere e accogliere soluzioni non solo con cautela ma anche con coraggio.
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.
Marte è una destinazione, ma non sarà l'ultima. La nostra ultima frontiera è la linea che dobbiamo attraversare nel decidere quello che possiamo e dovremmo fare
Space is cold, brutal and unforgiving.
dell'incredibile intelligenza della nostra specie.
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.
Lo spazio è freddo, brutale e spietato. Il nostro viaggio verso le stelle sarà irto di difficoltà che ci porteranno a domande su chi siamo e su dove stiamo andando. Le risposte staranno nella nostra scelta di usare o abbandonare la tecnologia che abbiamo imparato dalla vita stessa, e ci definirà per il resto del nostro periodo in questo universo.
Thank you.
Grazie.
(Applause)
(Applausi)