夢のような大きな機械と自分自身の構築 | 煙台バニラのさやのグループ

今週の最初は、最大のマシンのビルダーに関する記事です。プロデューサーのケビン・マクリーンがスタッフライターのエイドリアン・チョーとエイドリアンの父親ともう一人の赤ちゃん、X線シンクロトロンについて語ります。

このエピソードの次は、自己組織化されたランドスケープについて見ていきます。司会者のサラ・クレスピ氏と南京大学生態学教授のチー・シュー氏が、生態系の回復力が植物と土壌の亀裂の相互作用からどのように生まれるかについてのサイエンス・アドバンスズの論文について話します。

最後に、Science/AAAS Custom Publishing Office からのスポンサー付きコーナーで、カスタム出版のアシスタント編集者である Jackie Oberst が、若手研究者が直面する課題と、このグループへの的を絞った資金提供がどのように彼らの将来の成功を可能にするかについて議論します。彼女は、マイケルソン・フィランソロピーズの創設者兼共同会長であるゲイリー・マイケルソン氏と、毎年恒例のマイケルソン・フィランソロピーズおよび免疫学科学賞の今年の大賞受賞者であるアレクサンダー・オブラドビッチ氏と対談します。

今週のエピソードは Podigy の協力を得て制作されました。

サイエンスポッドキャストについて

転写

0:00:05.7 サラクレスピ: これは、2023 年 5 月 5 日のサイエンスポッドキャストです。私はサラクレスピです。今週の最初は、最大のマシンのビルダーに関する記事です。プロデューサーのケビン・マクリーンがニュースライターのエイドリアン・チョーとエイドリアンの父親ともう一人の赤ちゃん、そしてX線シンクロトロンについて語ります。次に、自己組織化ランドスケープを見てみましょう。 Chi Xu は、乾燥が進む中国のレッドビーチがどのように対処しているのか、そしてこの生態系の回復力が実際に土壌の亀裂によってどのように強化されているのかについて語ります。最後に、当社のカスタム出版オフィスからのスポンサー付きコーナーで、カスタム・パブリッシングの副編集長であるジャッキー・オバーストが、マイケルソン・フィランソロピーズの創設者で共同会長のゲイリー・マイケルソンと対談します。そして今年のマイケルソン慈善・免疫学科学賞の大賞受賞者、アレクサンダル・オブラドビッチ氏。

0:01:00.0 Kevin McLean: 物理学において、データ収集は重要な作業です。研究者は粒子加速器のような巨大な機械を構築し、多くの場合、新しい道を切り開き、史上初めて物を作ります。何千人もの科学者がこれらの施設を使用して新しい発見をしていますが、時間の経過とともにそれらは時代遅れになり、アップグレードする必要があります。スタッフライターのエイドリアン・チョーが今日ここに来て、アルゴンヌ国立研究所の高度な光子源の再構築に関するレポートであると同時に、この巨大な科学機械の設計と構築という亡き父親の仕事についての個人的なエッセイでもある記事を持ってここに来ています。元の形で。エイドリアン、サイエンスポッドキャストへようこそ。

0:01:39.0 エイドリアン・チョー: ありがとう、ケビン。ここに来られて嬉しいです。

0:01:41.2 KM: 素晴らしい。そうですね、まず、Advanced Photon Source (APS) について話しましょう。APS と呼ばれていると思います。これはイリノイ州のアルゴンヌ国立研究所にある粒子加速器です。しかし、この機械は正確に何をするのでしょうか?

0:01:55.5 AC: 非常に短い答え、一文の答えは、あらゆる科学に使用できる、非常に高強度、非常に安定した、非常に純粋な X 線ビームを生成する X 線源であるということです。そのため、タンパク質の構造を解き明かしたり、材料の原子構造、建材やエンジンの亀裂、タービンブレードなどを調べることができます。原子スケールの物質に関係するものであれば、おそらく X 線を使って研究できる何らかの方法があるでしょう。これらは、物質の原子構造を観察するための主要な方法であり続けています。しかし、もう少し詳しく説明すると、これが何であるか、APS が何であるかというと、専門的にはストレージリングとして知られる長さ 1.1 キロメートルのリング状の加速器です。この言葉を聞いたことがある人はいるかもしれませんが、それは一種のシンクロトロンです。本質的に何が起こるかというと、電子ビームを受け取り、それを高エネルギーに加速してこのリングの周りに送ります。電子は基本的に光速で移動しているため、リングの周りを1秒間に約30万回周回します。

0:03:05.1 AC: それは、電子のような荷電粒子があり、その経路が曲がると放射するという物理学の非常に基本的な部分です。したがって、これらの電子がリングの周りを飛び回るときに X 線を放射し、この方法で非常に強力な X 線源を作ることができます。そして、これについて考える方法は、実際にはそれほど悪くはありませんが、濡れた手ぬぐいを隅から回すと、水の玉がはじき飛ばされることです。電子が周回するときに同じようなことが起こります。電子はリングから接線方向に放射される X 線を放射し、X 線ビームパイプに入り、そこに送られます。電子は周囲に 68 の実験ステーションがあると思います。リング。過去 27 年間、このリングは世界で最も明るい X 線ビームを生成するために稼働し、それを使ってあらゆることを行ってきました。

0:04:02.3 KM: それで、彼らが現在使用している X 線は、あなたが考えているようなことをしているのです... X 線で十分ですが、画像が異なる場合物の種類を調べたり、物がどのようなものであるかを調べたり、それがどのように使用されているか?

0:04:16.1 AC: それは多かれ少なかれ、歯科医院や診療所にある機械で、単に電荷、つまり電子の束を金属片に叩きつけることによって動作します。そして止まるとX線を放射します。そうすれば、たくさんの X 線が得られますが、何も得られません...[笑い] これらの機械の 1 つから得られる X 線は、非常に小さな小さなビームで届きます。それは信じられないほど強烈です。さて、医療用X線検査を受けることについて考えるとき、あなたはただ画像を取得するだけですよね？機械の下に手を入れると、基本的に目に見えるものは、X 線が骨をあまり透過しないため、画像は単なる骨の影になります。しかし、X 線は、はるかに微妙で複雑な処理を行うことができます。高度な光子源のように X 線の波長が十分に短い場合、何が起こるかというと、X 線は結晶内の原子の異なる面で散乱します。

0:05:09.2 AC: 結晶は原子の積層平面と考えることができます。そして、X 線は結晶構造を元に戻すことができるような方法でそれらの面から散乱します。これは回折と呼ばれます。そしてそれは信じられないほど強力なツールです。そして驚くべきことに、それが本当に優れていることが証明されているのは、タンパク質や生体分子の構造を決定することです。たとえば、APS は、新型コロナウイルス感染症 (COVID-19) の原因となるウイルスである新型コロナウイルス感染症 (COVID-19) の構造を解読するのに役立ちました。 Paxlovid の開発に貢献し、35,000 のタンパク質構造の決定に関与しています。はい、これは単なる画像処理ではありませんが、これは非常に強力な X 線ビームです。

0:05:51.6 KM: わかりました。そこで現在、システムのアップグレードを進めているところです。正確には何が必要で、どれくらいの時間がかかりますか?

0:06:00.7 AC: 父が作ったマシンの完全な再構築が必要になります。これは私の父が長い間取り組んできたことです。基本的に、これから起こることは、いくつかの重要な部分を除いて、加速器全体、リング全体が外に出て、新しい設計に置き換えられ、この小さな小さな電子ビームがさらに小さくなるということです。それにより、X 線の明るさが 500 倍に増加し、あらゆる種類の新しいことが可能になります。右？先ほどのタンパク質の構造の例に戻りましょう。 APS のような機械ではすでに非常に小さな結晶を使用して構造を得ることができますが、X 線の強度が 500 倍になるため、さらに小さくすることもできるでしょう。それが彼らがやっていることなのです。彼らは基本的に私の父が作ったこの機械を持ち出し、それを持ち出すつもりです。たくさんの部品が溶けて、まったく新しいデザインに置き換えられることになるのですが、実際に倉庫に保管されており、準備が整い、すべてが 1 年以内に行われる予定です。

0:07:05.6 KM: なんと。わかった。それで、あなたはそれを持ち出しました、マシンのアップグレード、そしてそれは実際には解体です、しかしあなたはこれについて非常に個人的な角度からも書きました、なぜならあなたが言ったように、それはあなたの父親の赤ちゃんだったからです。オリジナルの APS システムの構築における彼の役割は実際には何でしたか?

0:07:28.1 AC: 私の父、ヤンライ・チョーはアルゴンヌ大学の加速器物理学者でした。彼はキャリア全体をそこで過ごし、最終的に APS となる概念設計レポートを作成したこの小さなグループを率いました。それで彼は一階にいました。私の父は、ゴパール・シェノイという名前の研究員で、材料科学者で、機械が何をするかについて科学的根拠を調べ、開発しました。そして、1983 年から 10 人ほどの人々がこのマシンを製造するよう研究室に働きかけ始めました。そして興味深いのは、米国がこの機械を推進すべきであるという、ある種のハイレベル報告書が存在したということです。彼がこの仕事を本格的に始めたのは私が18歳の時だったと思います。アルゴンヌはある意味... ある意味小康状態にありました。1979 年に主要な粒子加速器を停止したのは、すべての活動がフェルミ研究所に向けて進んでいたからです。

0:08:24.5 AC: しかし、私の父は非常に決意の強い人で、この機会に気づき、このグループを集め、DOE にアルゴンヌに提供してもらうためにこのマシンを製造するよう研究室を推進し始めました。そこで彼は、元のレイアウトである概念設計に取り組み、加速器のパラメータ、建物のパラメータ、その他あらゆる種類のパラメータを多かれ少なかれ指定しました。そして、これに関与したのは間違いなく彼だけではありませんでしたが[笑い]、彼は地上レベルで関与していました。それで、父は 2015 年に亡くなりました。晩年はかなりの病気を患っていました。彼は数回の脳卒中を患っていた。しかし、正直に言うと、父が亡くなった後、私はこのマシンを父の遺産だと思っていました。たとえ父がいなくなっても、このマシンは生き続けていると思うと少し安心しました。そして、今これらのことで起こっているように、機械自体はなくなるでしょう。右？それで、施設はまだそこにありますが、彼が非常に考え、多くの時間を費やしたこの加速器は、解体され、その後交換される予定です。

0:09:30.7 KM: あなたはキャリアを通じて物理学について多くの著作を執筆しており、職業的にも個人的にもさまざまな方法でこの施設に精通しています。この話をレポートするのは興味深い経験だったに違いありませんが、あなたにとってどんな驚きがありましたか? これまで考えもしなかったことはありますか？

0:09:47.8 AC: 私は 20 年以上サイエンスライターとして働いてきました。物理学には大きなプロジェクトが数多く含まれるため、多くの大きなプロジェクトについて書いてきました。この小さなエッセイで私が本当に伝えたいことは、機械製造者であるということのまさにある種の特殊な性質です。なぜなら、それはこれらの施設のいずれかのユーザーであることとは大きく異なるからです。右？そして、APS は毎年 5,700 人もの科学者にサービスを提供していますよね? つまり、文字通り何千人もの人々がこの X 線源に依存してあらゆる種類のことを行っていることになります。こうしたものを設計して構築するのは、はるかに少数の人々のグループです。それは本当に…つまり、私は何も作ったことがないので、直接の経験からこれについては何も言えませんが、この種の特別なスキルセットはありますよね？それは、巨大な科学機械の構想とそれを実行することに関係しています。

0:10:46.8 AC: そして、あなたが持っていなければならないこれらのスキルは、これらの施設のいずれかのユーザーになるために必要なスキルとまったく同じではありません。たとえば、私がここ数年で気づいたことの 1 つは、これらの施設の 1 つを建設したい場合、あなたが設計者で、これらの施設の 1 つを提案することになるということです。ある程度のレベルでは、概念設計レポートは一般的なアイデアを具体化し、「よし、これで構築できるものがある」と示します。右？これは詳細なエンジニアリング設計ではありませんが、プロジェクトを実際に判断するには十分です。これを行うつもりなら、構築する見込みがないほど素晴らしい野心的なものを設計することはできません。右？つまり、一定の期間、一定の金額で構築する必要があります。

0:11:36.1 AC: それはだめです...想像力を自由に働かせることはできません。しかし、その裏返しとして、保守的になりすぎてもいけないということもあります。なぜなら、保守的すぎると、本質的にすでに持っているものを再生産することになるため、誰もそれを構築しなくなるからです。右？つまり、概念設計をレイアウトするときに、それが機能するということが 100% 確実にわかっているとしても、100% 確信を得る唯一の方法は既に実行している場合であるため、おそらく十分な作業を進めていないことになります。そのようなものを作りました。したがって、これらの機械を製造する人々は、何か新しいことを行うものを提案しようとしているが、時間と予算内で達成できないほど奇抜ではないというバランスに常に取り組んでいます。

0:12:17.6 KM: そうですね。これは、大量の知識と、あなたが書いたように多くの楽観主義の間の信じられないほどのバランスのようです...そして、実用性と現実性も同様です。人がその役割を果たすためには、本当に素晴らしいバランスが必要だと感じます。

0:12:34.1 AC: それは単なる科学者とは異なる種類のスキルセットだと思います。つまり、これらの施設のいずれかのユーザーであることに反対するわけではありませんが、何かを構築するには、この種の異なる考え方が必要です。私の父は移民で、24歳のときにアメリカに来ました。私の父は障害を持っていました。彼は子供の頃にポリオを患っていました。それで彼はひどい足を引きずって歩き、走ることもできませんでした。彼は本当に激しい気性を持っていました（笑）

0:13:05.3 AC: 私の父は、普通の生活の中で、少し部外者だったと思う人でした。文化の壁があったため、明らかな障害を伴うこの問題が発生しました。ほとんどの場合、彼は丸い穴に小さな四角い杭を打ったような感じでした。しかし、私にとって興味深かったのは、年齢を重ねるにつれて、人々がこれらの機械をどのように構築するのか、そしてそれには何が関係しているのかを学ぶようになったということです。振り返ってみると、物事がただ単に行われなければならないこの世界では、非常に興味深いということです。そのため、時間と予算内で終わらせなければならないので、父のような横柄な態度を持った男でも、居場所を見つけることができるだけでなく、実際に成功することができたのも、部分的にはこの種の態度のおかげでした。つまり、機械を作る人たちには、私が知る限り、本当に我慢、あるいは黙秘の姿勢が見られます。なぜなら、これらのことはやらなければならないし、時間通りに終わらせなければならないからです。予算内でやり遂げなければなりません。それで、もしあなたが間違った考えを思いついたとしても、彼らはきっぱりと教えてくれるそうです。だから、それはちょっと…私の知る限りでは、ちょっと骨の折れる職業だったけど、どういうわけかそれは彼にとって完璧でした。彼は科学のこの種の特殊な分野で本当に成功することができました、そしてそれは科学の非常に重要な部分です。この機械として、この再構築が始まるにつれて、私は父のことだけでなく、これらの大きな機械の構築に何が関係しているのかについてもよく考えてきました。

0:14:37.4 KM: あなたのお父さんがこのアップグレードと次に何が起こるか、そしてすべてについてどう思うかわかりますか?

0:14:45.2 AC: 彼は最初にこう言うでしょう、「マシンは 27 年間存在し、テクノロジーは進歩しました。だから、私たちは変わらなければなりません。」彼は感傷的な男ではなかった。マシンがその目的を果たし、アップグレードの時期が来たら、彼はもうそれで終わりだろう。つまり、これらの機械製造業者は感傷的な人ではありません。つまり、彼らはマシンを見て、ああ、そのマシンはこれほどうまく機能しましたが、このことはあまりうまくできなかったと言うでしょう。そして、彼らはそれについてもっとうまくやるべきだった。

0:15:11.0 KM: ということは、彼もそろそろ時間だと言っているようですね。

0:15:13.9 AC: ああ、確かに。彼は後ろを振り向かなかった。彼はそんな男ではなかった…特に自分の仕事に関しては、機械について感傷的になったりはしなかった。彼はすぐそこにいて、できるだけ良いものにしたいと思っているでしょう。

0:15:27.3 KM: 素晴らしい。そうですね、どうもありがとう、エイドリアン。

0:15:29.4 AC: ああ、嬉しいです、ケビン。お時間を割いていただきありがとうございます。

0:15:31.8 KM: そうですね。 Adrian Cho は Science のスタッフニュースライターです。私たちが議論した記事へのリンクは、science.org/podcast で見つけることができます。

0:15:40.1 SC: 中国のレッドビーチを赤く染める計画と、これらの小さな多肉植物が干ばつが増加する時期にどのように足がかりを保つかについて、Chi Xu とのチャットをお楽しみに。

[音楽]

0:16:00.4 SC: 猫の縞模様から成長するシダの頭の螺旋まで、自然界には多くのパターンが見られます。そして、これらのパターンは多くの場合、モデリングと数学を使用して説明できます。より大きなレベルでは、妖精の輪や草原、あるいは樹冠に触れることを抵抗する森林の樹皮の亀裂など、風景の中にパターンを見ることができます。このように、生物と土地自体の相互作用による空間の操作を空間的自己組織化と呼びます。これはモデリングを通じて説明することもでき、時間の経過に伴う生態系の変化を検出するのに役立ちます。今週の『Science Advances』では、Chi Xuらはレッドビーチと呼ばれる中国北部の沿岸塩性湿地における空間的自己組織化について書いた。サイエンスポッドキャストへようこそ、Chi Xu。

0:16:46.9 Chi Xu: 迎えてくれてありがとう。

0:16:48.5 SC: この場所のこの風景の説明から始めませんか?

0:16:53.8 CX: 私たちは中国北部の黄河デルタ地帯の沿岸塩性湿地の景観を調査しました。これは中国北部の典型的な塩性湿地の生態系であり、世界中の多くの場所で見つけることができます。

0:17:08.7 SC: それはどのようなものですか、何が特別ですか?

0:17:11.2 CX: この風景にはスアエダサルサと呼ばれる植物が優勢です。単にスアエダまたはソウダと呼びましょう。世界中の多くの沿岸地域で生息する耐塩性の多肉植物です。この種の多肉植物は、広大な塩性湿地の景観を支配することができます。秋から冬にかけて紅葉のように紅葉します。そのため、その期間中、海岸全体の風景が赤みを帯びることが想像できます。中国では、それを紅浜と呼んでいます。ここは観光名所であるだけでなく、生物多様性のホットスポットでもあります。毎年、シベリアとオーストラリアの間を移動する何万羽もの渡り鳥が、休息や食料供給のための重要な中継地として赤い砂浜を利用します。かなり重要な生態系です。

0:18:05.7 SC: つまり、レッドビーチは実際には塩性湿地であり、海草です。私が言いたいのは、海草ではなく海草です。海草は、生態系全体を変えるこの多肉植物の陸上植物です。年。ここで注目するのは、乾季における海草、これらの赤い植物と土壌の間の相互作用です。先ほども述べたように、ここは塩性湿地なので、通常は周囲に塩辛い塩水がたくさんありますが、それが干上がると、風景はまったく違って見えます。

0:18:39.7 CX: 私たちは何十年もの間、これらのサイトに取り組んできました。私たちが研究していることは、結局のところ、いわゆる空間的自己組織化と呼ばれる問題または現象に帰着します。自然界では、他の空間パターンを見つけることがよくあります。それらは斑点であったり、縞、円、迷路、その他の不規則な形であったりする場合があります。たとえば、アフリカやオーストラリアの乾燥地では、トラの縞模様に似た特別な模様を示す低木植物であるタイガーブッシュが発見されています。これらのパターンは魅力的ですが、当然の疑問は、規則的なパターンがどのようにして生まれるのかということです。まあ、それらは人間や宇宙人によって作られたものではありません。 [笑い]

0:19:23.0 CX: 代わりに、特定の条件が満たされたときに自然に発生する可能性があります。私たちはこの自発的なプロセスを空間的自己組織化と呼びます。場合によっては、空間的自己組織化パターンが非常に独特であるため、重要な信号を伝達する可能性があります。したがって、観察されたパターンをコンピューターモデルから導き出された対応するパターンと比較して、生態系がどのように発展するか、どのように機能するか、または気候変動にどのように反応するかを理解することができます。現在、科学者たちは、非常に多くの空間的自己組織化システムの根底にあるメカニズムを検討しています。多くの場合、空間的自己組織化は、植物間の競争や促進などの生物学的プロセスによって引き起こされます。しかし、場合によっては、生物の関与なしに自己組織化パターンが出現することもあるようです。ほとんどの人がよく知っている例としては、砂の波紋、砂丘、泥の亀裂などが挙げられます。マッドクラックは私たちが現在研究しているものです。 [含み笑い]

0:20:33.3 SC: そうですね。

0:20:34.6 CX: つまり、私たちはそれらを物理的自己組織化と呼んでいます。

0:20:38.5 SC: つまり、植物に何かが起こり、それが土地に影響を与え、土地が反応し、植物が植物を前進させるという相互作用はありません。

0:20:47.1 CX: その通りです。

0:20:47.8 SC: それよりも物理的なことが最初に起こります。

0:20:51.4 CX: この種の物理的自己組織化は、通常は地質学者や地理学者によって研究されますが、現在では私たち生態学者もそれらに興味を持っています。私たちは、物理的な自己組織化が生態系とどのように結びついているのかを理解したいと考えています。この種のプロセスは、特に気候変動のような大きな問題に関して、生態系の構造、動態、機能に影響を与えるのでしょうか? したがって、これらはまだ未解決の質問であり、新しい質問であり、これがこの研究の本質的な動機です。

0:21:28.9 SC: この地域を空から見ると、ただただ驚くばかりです。植物の赤い岸辺が河口や小さな川を切り開き、それは海であり、行進しており、赤いのがわかります。それはただ素晴らしく、とても豊かに見えます。では、私たちがここレッドビーチで話しているようなひび割れた泥は正確に何がもたらすのでしょうか。

0:21:50.2 CX: 春または夏の集中的な干ばつ。特に近年、熱波が北半球全体を頻繁に襲っていることがわかっているため、こうした泥割れはますます頻繁になっています。

0:22:06.5 SC: 蔓草や赤い植物とどのような関係がありますか?

0:22:10.7 CX: そうそう。これは...

[笑い]

0:22:13.3 CX: これは興味深い質問ですね。基本的に、干ばつの後、干潟全体に亀裂が発生し、現在の正多角形の形状になっていることがわかりました。これは空間的自己組織化の典型的な兆候です。この干ばつは...その間、風景全体のほとんどの植物を枯らす可能性があります。しかし、数週間後、泥の亀裂ができると、植物は元に戻ります。彼らは亀裂から成長しており、その後、塩性湿地の植生は風景全体で非常に急速に回復する可能性があります。このプロセスの最初の段階では、海草植物が亀裂から成長しており、亀裂とほぼ完全に関連していることがわかります。とても興味深い質問ですね。私たちは、おそらくこの自己組織化された泥の亀裂が生態系の維持に重要な役割を果たすことができるのではないかと考え始めます。

0:23:19.1 SC: 新聞で見たのですが、一連の画像のようなものがあり、泥の亀裂が見え、それからこれらが小さなもののように見えます... 植物が少しずつ芽生え始め、それからパターンが変化していくのがわかります隠れた。しかし、それは植物の定着にとって初期段階では非常に重要でした。研究で何をいじろうとしましたか?

0:23:37.5 CX: 私たちはいくつかのフィールド実験を計画しました。一般的な考え方は、操作的なフィールド実験により、植物と亀裂の間の相互作用を調べることができたということです。差し支えなければ、いくつか例を挙げさせていただきます。 [含み笑い]

0:23:52.9 SC: それは素晴らしいですね。はい。

0:23:54.0 CX: わかりました。たとえば、亀裂がある場所とない場所に海草を移植し、亀裂が植物の生存と成長にどのような影響を与えるかを調べました。そして、亀裂のある場所で、移植された種草がより良く成長することができれば、それは亀裂が植物にとって良いことを意味します。 [笑い] また、亀裂の内側と外側の土壌を研究室に持ち帰りました。そして数週間後、そこから何本の苗ができるかを数えました。基本的に、この方法で、亀裂がより多くの種子を捕捉できるかどうかを確認しました。彼らは罠のように働いています。そして、そこに亀裂があると、そこにたくさんの種子が閉じ込められ、種子の発芽が可能になります。しかし、現場ではそれを判断することはできません。土を研究室に持ち帰って待つ必要があります。 [含み笑い]

0:24:46.9 SC: 亀裂の土は何が違ったのでしょうか。栄養分が豊富なのでしょうか? 濡れていますか？

0:24:52.5 CX: まず、より柔らかく、より多くの水分が含まれ、塩分が少ないということです。植物の生育にはより適しています。海草も耐塩性があるので、塩分は少ないほうが良いです。

0:25:05.1 SC: 望ましいです。うん。この研究ではモデリングも行いました。そこで注目していた変数にはどのようなものがありましたか?

0:25:12.4 CX: つまり、植物と亀裂がポジティブなフィードバックをもたらす可能性があるという、これらの根本的なメカニズムを直観的に理解しています。植物は亀裂を好み、亀裂も植物を好みます。

[含み笑い]

0:25:26.2 CX: 基本的にはそれだけです。そして、これらの相互作用メカニズムをモデルに組み込むことで、フィールド観察または前述したフィールド実験からモデルのパラメーターを取得できるようになります。私たちは、このモデルが空間パターン全体を再発明できるかどうかを確認したいと考えています。そして私たちを驚かせたのは、これは非常に単純なモデルですが、空間パターンを非常にうまく反映しており、規則的な空間パターンの柔らかい泥のひび割れや植生をほぼ完璧に再現していることです。そこで私たちは、もしかしたらそうなる可能性がある…もしかしたら真実に近づいているかもしれない、と考えています。

0:26:14.9 SC: そうですね。つまり、土壌が良好であるか、塩分濃度が低く、水分が多いため、植物は亀裂を好むのです。それらは植物の成長を助け、亀裂は植物と同じように[笑います]、なぜなら亀裂を補強して所定の位置に保つからです。あなたがここで説明したシステムは、気候変動にどのように反応するのでしょうか? この地域では今後さらに気候が変動すると予想されており、干ばつがさらに増えるか、干ばつがさらに強まるかもしれないが、大きな変化が起こるだけだ。

0:26:44.0 CX: そうですね、難しい質問ですね。特に私たちが注目しているのは大規模なシステムであり、気候変動に対するシステムの反応がより長い時間スケールで起こるダイナミクスでもあります。したがって、これは私たちが行った野外実験とは異なりますが、このモデルツールがあり、このモデルを使用して、この物理的に自己組織化された泥亀裂が生態系の干ばつに対する耐性にどのような影響を与えるかを研究しているのは良いことです。基本的に、このモデルでは、干ばつを段階的に増加させることができます。そして、特定の臨界閾値に達すると、エコシステム全体が崩壊することがわかりました。

0:27:33.3 SC: そうですね。

0:27:34.7 CX: しかし、泥亀裂の存在は生態系が干ばつに耐えるのに役立ちます。言い換えれば、干ばつが激化すると、この生態系は崩壊に向かうが、泥亀裂により、崩壊はより高いレベルの干ばつ、より強い干ばつでのみ発生する可能性がある。

0:27:51.0 SC: つまり、泥の亀裂がこの緩衝材を提供しているということですね。したがって、亀裂はさらに深刻になり、植物はもう少し足がかりを持ちます。

0:27:58.4 CX: その通りです。

0:28:00.4 SC: そして、少なくともある臨界点まではそれが景観を助けるのですが、その後は行き過ぎて悪すぎます。複雑な話ですね。大きな空間ですね。相互作用には非常に多くの層があります。本当に面白いですね。

0:28:13.1 CX: その通りです。それが私たち生態学者の仕事です。 [含み笑い]

0:28:19.6 SC: そうですね。 [笑い]本当にそうです。本当にありがとう、チーさん。

0:28:23.4 CX: はい、ありがとうございます。

0:28:23.9 SC: Chi Xu は南京大学の生態学の教授です。私たちが議論した Science Advances の論文へのリンクは、science.org/podcast で見つけることができます。次は、マイケルソンフィランソロピー & 免疫学科学賞によって提供される、カスタム出版オフィスからのスポンサー付きセグメントです。

[音楽]

0:28:48.4 Jackie Oberst: ポッドキャストリスナーの皆さん、こんにちは。サイエンス AAAS カスタム出版局がスポンサーとなり、マイケルソンフィランソロピーズがお届けするこのカスタムインタビューへようこそ。私の名前はジャッキー・オバーストです。Custom Publishing and Science のアシスタント編集者です。今日は、免疫学、病気、そして初期のキャリアの研究者への資金提供がどのように変化をもたらすことができるかについて話します。免疫システムは、健康状態と不健康状態の境界にあるものです。これは体の防御メカニズムの一部であり、外傷、微生物の侵入、有害な化合物などの有害な異物の刺激を特定して排除し、治癒プロセスを開始します。ただし、時間的に活性化され、持続すると、進行性の組織損傷を引き起こし、生存率が低下する可能性があります。慢性炎症は体に悪影響を与える可能性があり、ほぼすべての慢性変性疾患を引き起こす重要な要因となります。世界保健機関は、慢性炎症疾患を世界中の人間の健康に対する最大の脅威としてランク付けしています。 5人に3人は、脳卒中、慢性呼吸器疾患、心臓疾患、がん、肥満、糖尿病、関節炎などの慢性炎症疾患、および関節疾患が原因で死亡しています。これらの結果を改善するには、ヒト免疫学の革新的な研究が必要です。 2021 年、マイケルソンフィランソロピーはサイエンスと提携し、免疫学の初期キャリア研究者を奨励しサポートするための年次賞を創設しました。

0:30:06.0 JO: 過去 3 年間に行った仕事を説明するエッセイに基づいて、グランプリ受賞者には 30,000 米ドルが授与され、ファイナリスト 2 名にはそれぞれ 10,000 米ドルが授与されます。賞金に加えて、グランプリ受賞者のエッセイはオンラインおよびサイエンスマガジンに印刷されて掲載されます。マイケルソン・フィランソロピーズの創設者兼共同会長であるゲイリー・マイケルソン博士と、マイケルソン・フィランソロピーズおよび免疫学科学賞の今年の大賞受賞者であるアレクサンダー・オブラドビッチ博士にご一緒させていただけることを大変嬉しく思います。ゲイリーとアレクサンダー、今日は私と話す時間を割いていただき、本当にありがとうございました。まずはオブラドヴィッチ博士から始めましょう。初期のキャリアの研究者が直面する課題にはどのようなものがありますか?

0:30:44.3 アレクサンダル・オブラドビッチ博士: 研究室を設立するのは簡単ではありません。ポスドクの採用、大学院生、学部生の採用、インフラの構築など、すべてに多くの時間と労力と労力がかかります。最初のカップルを獲得するまでは、助成金を獲得するのは常に困難です。それで、私は自分の部門やメンターから多くの組織的なサポートを受け、また多くの共有インフラストラクチャを得ることができたことに感謝し、非常に幸運に思っています。これらのおかげで、私はこれらの特定の課題に直面するのにある程度助けられました。他の課題は、私が多くの帽子をかぶっているという点で、より具体的には私に関係しています。私は単なる若い医師科学者ではないので、この研究室を設立すると同時に医学研修の真っ最中です。キャリアの後半になると、自分自身のスケジュールをより柔軟に構築できるようになる傾向があります。ほとんど私の手に負えない臨床スケジュールに対処しなければならないのは困難でしたが、それは私が乗り越えることができた課題でもありました。

0:31:46.0 JO: さて、マイケルソン博士の話に移りましょう。マイケルソン博士?

0:31:49.3 ゲイリー・マイケルソン博士: フランシス・コリンズが2010年に書いたエッセイの中で、彼は1980年代に初めてRO1助成金を獲得した研究者の平均年齢は34歳だったと指摘しました。年。現在44歳ですが、何が起こっているのでしょうか？その10年はどこへ向かうのでしょうか？ R01 を裏付ける基礎研究がなければ、R01 を入手することはできません。キャッチ22です。他人の研究室で働いていると、そんな機会はありません。それができないなら、あなたは他の人の研究室で働いていることになります。私たちがやっていることは、思春期の遅れです。現代の研究時代以前は、ハードサイエンス分野でノーベル賞を受賞した人々を見ると、その大多数が独創的な研究を行った時点で 35 歳未満であったため、これには本当に莫大な費用がかかります。仕事。私たちの賞品は、いくつかの方法で是正措置を講じようとしていました。したがって、NIH は漸進的な研究にのみ資金を提供していることがわかります。そして、いくつかの小さなステップでは溝を飛び越えることはできないという素晴らしいことわざがあります。つまり、彼らがやっていないのは、飛躍的な研究、つまり画期的な研究に資金を提供していないということです。そしてそれは本質的にハイリスク、ハイリターン、高い失敗率です。しかし、私たちがやろうとしているのは、まず第一に、35 歳以下の若い研究者に機会を与えることです。そして、ハイリスク、ハイリターンのタイプの研究を意図的に探しています。

0:33:21.8 JO: こうしたハイリスク、ハイリターンなタイプの研究で成功したものはありますか?

0:33:26.4 DM: 全員が成功しました。私たちが当初予想していた形ではなく、それがコース、つまりこれらの人々のキャリアの軌跡に潤いを与えたという事実において。私たちが彼らに与えた助成金を受けて、彼ら全員が独立して資金を得ることができました。

0:33:43.7 JO: ゲイリー、どのような若い研究者を探していますか?

0:33:47.0 DM: 免疫学者以外の方にもこの賞に応募していただきたいと考えています。計算科学の分野に人材を集めたいと考えています。そして今年、それが実現しました。タンパク質工学や合成生物学を専門とする人を探したいと思っています。マイクロバイオームに詳しい人を探したいのですが。私たちは、自分が免疫学者であるとは考えていない人々に、「私がやっていることは次のとおりですが、それは皆さんの興味のあることに関連していると思います。」と言ってもらいたいと心から思っています。それが私たちのアプローチです。

0:34:13.0 JO: アレクサンダー、グランプリに輝いたあなたの研究について提出したエッセイを詳しく説明してもらえますか?

0:34:17.5 DO: 私のエッセイの中心は、精密免疫療法とそれを提供できるという考え、そしてそれを提供する方法のパラダイムを考え出すことです。私の研究活動の全体的な目標は、腫瘍の免疫微小環境の理解とプロファイリングを改善し、チェックポイント免疫療法に対する耐性のメカニズムが何であるかを具体的に理解するための新しいツールを活用して開発することです。私が開発し、取り組んできた主なツールは、遺伝子発現データを変換して、どの調節タンパク質が個々の細胞レベルで活性であるかを推論するためのツールです。そのため、そこに存在する細胞の種類をより正確に把握できるようになります。それは私に治療の対象となる可能性も与えてくれます。したがって、さまざまな種類の腫瘍やさまざまな患者における治療抵抗性の原因となるメカニズムと細胞を理解したら、私がすでに取り組んでおり、今後も取り組み続ける次のステップは、それらの抵抗性メカニズムと併用療法を組み合わせることです。その抵抗を克服するのを助けるために。そして、その併用免疫療法、つまり個別化された併用免疫療法は、本当に刺激的なコンセプトです。これは私が非常に興奮している概念であり、実際に重大な治療効果をもたらす可能性があると考えています。なぜなら、これらの組み合わせの多くは、臨床的に成功しているものであっても、必ずしも明らかではないからです。

0:35:49.3 JO: この質問は、受賞者によく尋ねる質問です。受賞者が何を言うかわからないからです。アレクサンダル、このエッセイはどのようにして書いたのですか?

0:35:57.4 DO: 私には 1 歳半の息子がいます。そして、私がこのエッセイを書いているとき、彼はちょうど1歳くらいでした。それで、私はクリニックから家に帰って彼の世話をし、夕食、入浴、就寝前のルーチンを行いました。そんなこんなで、午後8時以降が本格的に研究活動に取り組む時間となりました。それで私はこのエッセイを書かなければなりません。少なくとも一週間前にはこれを書き始めないといけない、たぶん一晩に一時間かかるからね。そうやってすべてがまとまったのです。

0:36:23.6 JO: なんと。前にも言ったように、あなたはたくさんの帽子をかぶっています。アレクサンダルさん、この賞の受賞をどのように知らされたのか教えていただけますか?

0:36:30.9 DO: 極秘ですが、おめでとうございます、勝ちました、というメールを受け取りました。とても興奮しました。最初は信じられませんでした。私は、うわー、それは...機密情報がなくなるまで待ったほうがいい、と思いました。彼らの気が変わったらどうしますか？それで、とてもとても興奮しました。そのメールをいただいて本当に光栄でした。それから数日間、それがまだ受信トレイにあること、未送信になっていないことを確認するために眺め続けました。どうにか。 [含み笑い]

0:36:55.3 JO: 来年の賞に応募しようと考えている人たちにアドバイスをお願いします。

0:37:00.3 DO: キャリアのどの段階にいても、私自身がそうであったように、そして今もそうであるように、たとえ非常に初期の段階であっても、応募する価値はあると思います。自分の研究で伝えたいストーリーがある場合、紹介したいエキサイティングな研究がある場合、そしてそうする人はたくさんいると思いますが、常に応募する価値があると思います。何が評価されるかは分からないので、常に試してみる価値はあります。

0:37:18.6 JO: マイケルソン慈善活動と免疫学科学賞への応募を考えている若手研究者のために、若い科学者がこの賞から得られるものについてマイケルソン博士に最後の言葉を贈ります。

0:37:28.9 DM: そうですね、まず第一に、それは自由です。たとえあなたが上級捜査官だったとしても、非増分的なことをしようとしても、資金は得られないでしょう。私たちはあなたの素晴らしいアイデアを取り入れて、あなたがやりたいことを何でもあなたのやり方で実行できるようにします。そして、あなたは何を知っていますか？結局のところ、たとえ成功しなかったとしても、誰も不幸にはなりません。

0:37:46.8 JO: ゲイリーとアレクサンダー、あなたと話せて本当に楽しかったです。皆様のご多幸をお祈り申し上げます。ご参加いただきありがとうございます。このインタビューを後援してくださったマイケルソン・フィランソロピーズに感謝します。早期研究賞の詳細と具体的な応募方法については、science.org/michelsonprize にアクセスしてください。 2024 年の賞への応募は現在受付中であり、10 月 1 日まで受け付けられます。このポッドキャストは、Custom Publishing のディレクター兼上級編集者である Erica Burke と私、Jackie Oberst によって編集され、長めに要約されました。ご聴取ありがとうございました。

0:38:20.9 SC: これで、今回のサイエンスポッドキャストは終わりです。コメントや提案がある場合は、aaas.org のサイエンスポッドキャストまでご連絡ください。この番組は、当社の Web サイト（science.org/podcast）で聴くか、ポッドキャスティングアプリで Science Magazine を検索してください。この番組は、Podigy の制作協力を得て、私、サラ・クレスピ、ケビン・マクリーンによって編集されました。ジェフリー・クックが音楽を作曲しました。 Science とその発行元である AAAS を代表して、ご参加いただきありがとうございます。