Bacteria are the oldest living organisms on the earth. They've been here for billions of years, and what they are are single-celled microscopic organisms. So they're one cell and they have this special property that they only have one piece of DNA. So they have very few genes and genetic information to encode all of the traits that they carry out. And the way bacteria make a living is that they consume nutrients from the environment, they grow to twice their size, they cut themselves down in the middle, and one cell becomes two, and so on and so on. They just grow and divide and grow and divide -- so a kind of boring life, except that what I would argue is that you have an amazing interaction with these critters.
Bakterioj estas la plej malnovaj vivantaj organismoj sur la tero. Ili estas ĉi tie jam miliardojn da jaroj, kaj ili estas unuĉelaj mikroskopaj organismoj. Ili do konsistas el unu ĉelo, kaj ili havas la specialan econ ... posedi nur unu pecon da DNA. Ili havas malmultegajn genojn kaj genetikajn informojn por kodigi ĉiujn aferojn, kiujn ili efektivigas. Kaj la maniero, laŭ kiu bakterioj vivas, estas, ke ili konsumas nutraĵojn el la medio, ili kreskas ĝis duobla grando, ili mez-akse distranĉiĝas, kaj unu ĉelo fariĝas du, kaj tiel plu, kaj tiel plu. Ili nur kreskas kaj dividiĝas, kaj kreskas kaj dividiĝas, do ia enua vivo, escepte de tio, laŭ mia argumento, ke vi havas mirigan interrilaton kun tiuj estaĵoj.
I know you guys think of yourself as humans, and this is sort of how I think of you. This man is supposed to represent a generic human being, and all of the circles in that man are all the cells that make up your body. There's about a trillion human cells that make each one of us who we are and able to do all the things that we do. But you have 10 trillion bacterial cells in you or on you at any moment in your life. So, 10 times more bacterial cells than human cells on a human being. And, of course, it's the DNA that counts, so here's all the A, T, Gs and Cs that make up your genetic code and give you all your charming characteristics. You have about 30,000 genes. Well, it turns out you have 100 times more bacterial genes playing a role in you or on you all of your life. So at the best, you're 10 percent human; more likely, about one percent human, depending on which of these metrics you like. I know you think of yourself as human beings, but I think of you as 90 or 99 percent bacterial.
Mi scias, ke vi konsideras vin kiel homoj, kaj mi konsideras vin iom tiel. Ĉi tiu figuro celas reprezenti mezan homan estaĵon, kaj la cirkletoj tie estas ĉiuj ĉeloj, kiuj konsistigas la korpon. Estas proksimume duiliono da homaj ĉeloj en ĉiu el ni, kreante nian identon kaj kapablon, sed estas aldone 10 duilionoj da bakteriaj ĉeloj en aŭ sur ni je ĉiu momento de la vivo. Do 10-oble pli da bakteriaj ĉeloj ol homaj ĉeloj ĉe homa estaĵo. Kaj kompreneble estas la DNA, kiu gravas, do jen ĉiuj A, T, G kaj C, kiuj konsistigas vian genetikan kodon kaj ĉiujn viajn ĉarmajn karakterizaĵojn. Vi havas proksimume 30 000 genojn. Nu, montriĝis, ke vi havas 100-oble pli da bakteriaj genoj ludantaj rolon en aŭ sur vi dum via tuta vivo. Vi maksimume estas dek-procente homa, sed pli probable proksimume unu-procente homa, depende de la mezurilo kiun vi preferas. Mi scias, ke vi pensas pri vi, kiel pri homaj estaĵoj, sed mi pensas pri vi, kiel pri 90- aŭ 99-procente bakteriaj.
(Laughter)
(Rido)
And these bacteria are not passive riders. These are incredibly important; they keep us alive. They cover us in an invisible body armor that keeps environmental insults out so that we stay healthy. They digest our food, they make our vitamins, they actually educate your immune system to keep bad microbes out. So they do all these amazing things that help us and are vital for keeping us alive, and they never get any press for that. But they get a lot of press because they do a lot of terrible things as well. So there's all kinds of bacteria on the earth that have no business being in you or on you at any time, and if they are, they make you incredibly sick.
Tiuj bakterioj ne estas pasivaj kunuloj, ili estas nekredeble gravaj por teni nin vivantaj. Ili kovras nin kiel nevidebla korpa kiraso, kiu fortenas ekologiajn minacojn, por ke ni restu sanaj. Ili digestas niajn manĝitaĵojn, faras niajn vitaminojn, ili efektive edukas nian imunsistemon por forteni malbonajn mikrobojn. Do ili faras ĉiujn tiujn mirindajn aferojn, kiuj helpas nin kaj estas nemalhaveblaj por teni nin vivantaj, kaj ili neniam ricevas ies atenton pro tio. Sed ili akiras grandan atenton pro la multaj teruraj aferoj, kiujn ili ankaŭ faras. Estas ĉiaspecaj bakterioj sur la tero, kiuj neniam ajn okupiĝu en aŭ sur vi, kaj se ili ja estas tie, ili igas vin nekredeble malsanaj.
And so the question for my lab is whether you want to think about all the good things that bacteria do or all the bad things that bacteria do. The question we had is: How could they do anything at all? I mean, they're incredibly small. You have to have a microscope to see one. They live this sort of boring life where they grow and divide, and they've always been considered to be these asocial, reclusive organisms. And so it seemed to us that they're just too small to have an impact on the environment if they simply act as individuals. So we wanted to think if there couldn't be a different way that bacteria live.
Kaj do, la demando por mia laboratorio estas, ĉu vi volas pripensi pri ĉiuj bonaĵoj, kiujn bakterioj faras, aŭ pri ĉiuj malbonaĵoj kiujn ili faras. Ni al ni demandis, kiel ili povas fari ion ajn. Mi volas diri, ke ili nekredeble tiom etas, ke oni bezonas mikroskopon por vidi iun. Ili vivas tian enuan vivon, kie ili kreskas kaj dividiĝas, kaj ili ĉiam estis konsiderataj kiel tiuj malsocialaj malsociemaj organismoj. Kaj tiel ŝajnis al ni, ke ili estas nepre tro malgrandaj por efiki en la medio, se ili simple agas individue. Kaj ni do volis pripensi, ĉu povus esti alia maniero, laŭ kiu bakterioj vivas.
And the clue to this came from another marine bacterium, and it's a bacterium called "Vibrio fischeri." What you're looking at on this slide is just a person from my lab holding a flask of a liquid culture of a bacterium, a harmless, beautiful bacterium that comes from the ocean, named Vibrio fischeri. And this bacterium has the special property that it makes light, so it makes bioluminescence, like fireflies make light. We're not doing anything to the cells here, we just took the picture by turning the lights off in the room, and this is what we see.
La spuro al tio venis de iu mara bakterio nomata "Vibrio fischeri". Tio, al kio vi rigardas en ĉi tiu bildo, estas nur persono de mia laboratorio, tenanta botelon kun likva kulturo de bakterio, sendanĝera bela oceana bakterio, nomata "Vibrio fischeri". Tiu bakterio havas la specialan kapablon lumi, do ĝi biolumineskas, kiel lumas lampiroj. Ni ne faras ion ajn al ĉi tiuj ĉeloj. Ni nur fotis malŝaltinte la lumon en la ĉambro, kaj jen tio, kion ni vidas.
And what's actually interesting to us was not that the bacteria made light but when the bacteria made light. What we noticed is when the bacteria were alone, so when they were in dilute suspension, they made no light. But when they grew to a certain cell number, all the bacteria turned on light simultaneously. So the question that we had is: How can bacteria, these primitive organisms, tell the difference from times when they're alone and times when they're in a community, and then all do something together? And what we figured out is that the way they do that is they talk to each other, and they talk with a chemical language.
Interesis nin, ne ke, la bakterioj lumas, sed kiam, la bakterioj lumas. Ni rimarkis, ke kiam la bakterioj solis, do kiam ili estis en malkoncentrita suspensaĵo, ili ne lumis. Sed kiam ilia ĉelnombro kreskis ĝis iu valoro, ĉiuj bakterioj samtempe eklumis. Nia demando estis, kiel bakterioj, tiuj primitivaj organismoj, kapablas distingi momenton, kiam ili estas solaj, disde momento, kiam ili estas en komunumo, por tiam kune fari ion. Ni malkovris, ke la maniero, laŭ kiu ili faras tion, estas ke ili parolas unu al la alia, kaj ili parolas per kemia lingvo. Jen mia supozata bakteria ĉelo.
So this is now supposed to be my bacterial cell. When it's alone, it doesn't make any light. But what it does do is to make and secrete small molecules that you can think of like hormones, and these are the red triangles. And when the bacteria are alone, the molecules just float away, and so, no light. But when the bacteria grow and double and they're all participating in making these molecules, the molecule, the extracellular amount of that molecule, increases in proportion to cell number. And when the molecule hits a certain amount that tells the bacteria how many neighbors there are, they recognize that molecule and all of the bacteria turn on light in synchrony. And so that's how bioluminescence works -- they're talking with these chemical words.
Kiam ĝi estas sola, ĝi faras neniom da lumo. Sed ĝi ja produktas kaj sekrecias malgrandajn molekulojn, kiujn vi povas imagi kiel hormonojn, kaj tiuj estas la ruĝaj trianguloj, kaj kiam la bakterio solas, la molekuloj nur forflosas, do neniu lumo. Sed kiam la bakterioj plinombriĝas kaj duobliĝas kaj ĉiuj kune produktas tiujn molekulojn, la molekuloj -- la eksterĉela kvanto de tiu molekulo -- pliiĝas proporcie kun la ĉela nombro. Kaj kiam la molekuloj atingas certan kvanton, kiu sciigas al la bakterioj, kiom estas da najbaroj, ili rekonas tiun molekulon kaj ĉiuj bakterioj samtempe eklumas. Jen kiel bioluminesko funkcias -- ili interparolas per tiuj kemiaj vortoj.
The reason Vibrio fischeri is doing that comes from the biology -- again, another plug for the animals in the ocean. Vibrio fischeri lives in this squid. What you're looking at is the Hawaiian bobtail squid. It's been turned on its back, and what I hope you can see are these two glowing lobes. These house the Vibrio fischeri cells. They live in there, at high cell number. That molecule is there, and they're making light. And the reason the squid is willing to put up with these shenanigans is because it wants that light.
La kialo, pro kiu "Vibrio fischeri" faras tion, venas el la biologio. Ankoraŭ pri la bestoj en la oceano ... "Vibrio fischeri" vivas en ĉi tiu kalmaro. Jen havaja kalmaro "Euprymna scolopes", surdorsigita, kaj mi esperas, ke vi vidu ĉi tiujn du brilajn lobojn, kiuj gastigas la ĉelojn de "Vibrio fischeri", kiuj loĝas tie, ĉe alta ĉelnombro. La molekuloj tieas grandnombre, kaj ili lumas. La kalmaro toleras tiujn petolulojn, ĉar ĝi volas tiun lumon.
The way that this symbiosis works is that this little squid lives just off the coast of Hawaii, just in sort of shallow knee-deep water. And the squid is nocturnal, so during the day, it buries itself in the sand and sleeps. But then at night, it has to come out to hunt. So on bright nights when there's lots of starlight or moonlight, that light can penetrate the depth of the water the squid lives in, since it's just in those couple feet of water. What the squid has developed is a shutter that can open and close over the specialized light organ housing the bacteria. And then it has detectors on its back so it can sense how much starlight or moonlight is hitting its back. And it opens and closes the shutter so the amount of light coming out of the bottom, which is made by the bacterium, exactly matches how much light hits the squid's back, so the squid doesn't make a shadow. So it actually uses the light from the bacteria to counter-illuminate itself in an antipredation device, so predators can't see its shadow, calculate its trajectory and eat it. So this is like the stealth bomber of the ocean.
La simbiozo funkcias jene: tiu malgranda kalmaro vivas tuj apud la havaja marbordo nur en ĝisgenuaj akvejoj. La kalmaro estas noktulo, do tage ĝi kaŝiĝas sub la sablon kaj dormas, sed nokte ĝi aperu por ĉasi. Dum helaj noktoj, kiam estas multe da stela aŭ luna lumo, tiu lumo povas penetri en la profundon de la akvo, en kiu la kalmaro vivas, ĉar ĝi profundas nur eble duonmetron. La kalmaro evoluigis ŝutron, kiun ĝi povas fermi kaj malfermi super tiu speciala lumorgano gastiganta la bakteriojn. Krome ĝi havas sensojn sur sia dorso por sensi, kiom da stela aŭ luna lumo trafas sian dorson. Kaj ĝi fermas kaj malfermas la ŝutron tiel, ke la kvanto da lumo el la malsupro -- farita de la bakterioj -- precize egalas al la lumkvanto, kiu trafas la dorson de la kalmaro, tiel ke la kalmaro ne faras ombron. Ĝi fakte uzas la lumon de la bakterioj por kontraŭlumigi sin, per kontraŭpredada aparato, por ke predantoj ne povu vidi ĝian ombron, kalkuli ĝian trajektorion, kaj manĝi ĝin. Ĝi estas kvazaŭ la radarimuna bombavio de la oceano.
(Laughter)
(Rido)
But then if you think about it, this squid has this terrible problem, because it's got this dying, thick culture of bacteria, and it can't sustain that. And so what happens is, every morning when the sun comes up, the squid goes back to sleep, it buries itself in the sand, and it's got a pump that's attached to its circadian rhythm. And when the sun comes up, it pumps out, like, 95 percent of the bacteria. So now the bacteria are dilute, that little hormone molecule is gone, so they're not making light. But, of course, the squid doesn't care, it's asleep in the sand. And as the day goes by, the bacteria double, they release the molecule, and then light comes on at night, exactly when the squid wants it.
Tamen, se vi pripensas tion, la kalmaro havas teruran problemon, ĉar ĝi havas mortantan, dikan bakteri-kultivejon kaj ĝi ne povas konservi tion. Jen kio okazas: ĉiumatene je sunleviĝo la kalmaro revenas por dormi, ĝi kaŝiĝas sub la sablon, kaj per pumpilo ligita al sia tagnokta ritmo, kiam la suno leviĝas, ĝi forpumpas proksimume 95 procentojn de la bakterioj. Nun post tiu malkoncentriĝo de la bakterioj, la eta hormona molekulo malaperis, do la bakterioj ne lumas, sed kompreneble la kalmaro ne maltrankviliĝas. Ĝi dormas en la sablo. Kaj dum la daŭro de la tago, pro la bakteria duobliĝo ... ili eligas la molekulon, kaj eklumas nokte, precize kiam la kalmaro volas.
So first, we figured out how this bacterium does this, but then we brought the tools of molecular biology to this to figure out, really, what's the mechanism. And what we found -- so this is now supposed to be my bacterial cell -- is that Vibrio fischeri has a protein. That's the red box -- it's an enzyme that makes that little hormone molecule, the red triangle. And then as the cells grow, they're all releasing that molecule into the environment, so there's lots of molecule there. And the bacteria also have a receptor on their cell surface that fits like a lock and key with that molecule. These are just like the receptors on the surfaces of your cells. So when the molecule increases to a certain amount, which says something about the number of cells, it locks down into that receptor and information comes into the cells that tells the cells to turn on this collective behavior of making light.
Unue ni montris, kiel tiu bakterio faras tion, sed poste ni ekuzis la ilojn de molekula biologio por vere kompreni la mekanismon. Kaj ni trovis (ĉi tio denove estu mia bakteria ĉelo) ke "Vibrio fischeri" posedas proteinon, (la ruĝa skatolo) enzimon kiu faras ... tiun etan hormonan molekulon (la ruĝa triangulo). Kaj poste, dum la ĉeloj kreskas, ili ĉiuj liberigas tiun molekulon en la medion, do tie multas la molekuloj. Kaj la bakterio havas sur sia ĉelsurfaco ankaŭ ingon, kiu estas kiel seruro, kies ŝlosilo estas tiu molekulo. Ili estas kiel la ingoj sur la surfacoj de viaj ĉeloj. Kiam la molekulo atingas certan kvanton, kiu signifas ion pri la nombro de la ĉeloj, tiam ĝi enadaptiĝas en tiun ingon kaj informo eniras la ĉelojn igante la ĉelojn ŝalti tiun kolektivan konduton lumi.
Why this is interesting is because in the past decade, we have found that this is not just some anomaly of this ridiculous, glow-in-the-dark bacterium that lives in the ocean -- all bacteria have systems like this. So now what we understand is that all bacteria can talk to each other. They make chemical words, they recognize those words, and they turn on group behaviors that are only successful when all of the cells participate in unison. So now we have a fancy name for this: we call it "quorum sensing." They vote with these chemical votes, the vote gets counted, and then everybody responds to the vote.
Tio estas interesa, ĉar en la pasinta jardeko ni trovis, ke tio ne estas nur iu anomalio de tiu stranga brilanta bakterio kiu vivas en la oceano, male, ĉiuj bakterioj havas tiajn sistemojn. Laŭ nia nuna kompreno, ĉiuj bakterioj kapablas interparoli. Ili faras kemiajn vortojn, ili rekonas tiujn vortojn, kaj ili ŝaltas grupajn kondutojn, kiuj nur sukcesas, se ĉiuj ĉeloj konkorde partoprenas. Estas aparta nomo por tio, oni nomas ĝin kvorumsensado. Ili voĉdonas per tiuj kemiaj voĉoj, la voĉoj estas kalkulataj, kaj sekve ĉiuj respondas la voĉdonadon.
What's important for today's talk is we know there are hundreds of behaviors that bacteria carry out in these collective fashions. But the one that's probably the most important to you is virulence. It's not like a couple bacteria get in you and start secreting some toxins -- you're enormous; that would have no effect on you, you're huge. But what they do, we now understand, is they get in you, they wait, they start growing, they count themselves with these little molecules, and they recognize when they have the right cell number that if all of the bacteria launch their virulence attack together, they're going to be successful at overcoming an enormous host. So bacteria always control pathogenicity with quorum sensing. So that's how it works.
Gravas por la nuna prelego scii, ke estas centoj da kondutoj, kiujn bakterioj efektivigas laŭ tiuj kolektivaj manieroj. Sed verŝajne la plej grava por vi estas veneneco. Ne estas tiel, ke kelkaj bakterioj eniras vin kaj eksekrecias iun venenon; vi estas grandega, tio neniom efikus en vi. Vi gigantas. Ni nun komprenas, ke ili eniras vin, atendas, ekkreskas, nombras sin per tiuj malgrandaj molekuloj, kaj scias, ke kiam ili atingas la taŭgan ĉelnombron, se ĉiuj bakterioj kune lanĉas sian venenatakon, tiam ili sukcese venkos grandegan gastiganton. Bakterioj ĉiam regas malsanigecon per kvorumsensado. Tiel ili laboras.
We also then went to look at what are these molecules. These were the red triangles on my slides before. This is the Vibrio fischeri molecule. This is the word that it talks with. And then we started to look at other bacteria, and these are just a smattering of the molecules that we've discovered. What I hope you can see is that the molecules are related. The left-hand part of the molecule is identical in every single species of bacteria. But the right-hand part of the molecule is a little bit different in every single species. What that does is to confer exquisite species specificities to these languages. So each molecule fits into its partner receptor and no other. So these are private, secret conversations. These conversations are for intraspecies communication. Each bacteria uses a particular molecule that's its language that allows it to count its own siblings.
Ni ankaŭ esploris, pri kiuj estas tiuj molekuloj, kiuj estas la ruĝaj trianguloj en miaj antaŭaj bildoj. Jen la molekulo de "Vibrio fischeri". Jen la vorto, per kiu ĝi interparolas. Tiam, ni ekrigardis al aliaj bakterioj, kaj jen nur kelkaj el la molekuloj, kiujn ni malkovris. Mi esperas, ke vi vidu, ke la molekuloj interrilatiĝas. La maldekstra parto de la molekulo estas identa ĉe ĉiu aparta specio de bakterioj. Sed la dekstra parto de la molekulo iomete malsamas ĉe ĉiu aparta specio. Ĝi atribuas speci-specifojn al tiuj lingvoj. Ĉiu molekulo enadaptiĝas en sian partneran ingon kaj en neniun alian. Do tiuj konversacioj estas privataj, sekretaj. Tiuj konversacioj estas por komunikado ene de specio. Ĉiu bakterio uzas apartan molekulon, kiu estas ĝia lingvo, ebligante al ĝi nombri siajn proprajn samspeciulojn.
Once we got that far, we thought we were starting to understand that bacteria have these social behaviors. But what we were really thinking about is that most of the time, bacteria don't live by themselves, they live in incredible mixtures, with hundreds or thousands of other species of bacteria. And that's depicted on this slide. This is your skin. So this is just a picture -- a micrograph of your skin. Anywhere on your body, it looks pretty much like this. What I hope you can see is that there's all kinds of bacteria there. And so we started to think, if this really is about communication in bacteria, and it's about counting your neighbors, it's not enough to be able to only talk within your species. There has to be a way to take a census of the rest of the bacteria in the population.
Tiam alveninte tie, ni pensis ke ni ekkomprenis ke bakterioj havas tiujn sociajn kondutojn. Sed ni fakte pensis, ke plejofte bakterioj ne vivas solaj, ili vivas en nekredeblaj miksaĵoj, kun centoj aŭ miloj da aliaj bakterispecioj. Kaj tio estas prezentata sur ĉi tiu bildo. Ĉi tio estas via haŭto. Estas nur bildo, mikrofotografaĵo de via haŭto. Ĉie ajn sur via korpo aspektas pli-malpli kiel ĉi tiu, kaj mi esperas, ke vi vidu, ke tie estas ĉiuspecaj bakterioj. Kaj sekve ni ekpensis, ke se vere temas pri komunikado inter bakterioj, kaj pri nombrado de la najbaroj, ne sufiĉas povi paroli nur ene de sia propra specio. Devas ekzisti maniero sensi la ceterajn bakteriojn en la populacio. Tial ni revenis al molekula biologio
So we went back to molecular biology and started studying different bacteria. And what we've found now is that, in fact, bacteria are multilingual. They all have a species-specific system, they have a molecule that says "me." But then running in parallel to that is a second system that we've discovered, that's generic. So they have a second enzyme that makes a second signal, and it has its own receptor, and this molecule is the trade language of bacteria. It's used by all different bacteria, and it's the language of interspecies communication. What happens is that bacteria are able to count how many of "me" and how many of "you." And they take that information inside, and they decide what tasks to carry out depending on who's in the minority and who's in the majority of any given population.
kaj ekesploris malsamajn bakteriojn, kaj ni trovis, ke bakterioj fakte estas plurlingvaj. Ĉiuj havas specispecifan sistemon, ili havas molekulon, kiu diras "mi". Sed paralele al tio, estas dua sistemo, kiun ni malkovris, kiu estas komuna. Ili do havas duan enzimon, kiu faras duan signalon, kaj tiu havas sian propran ingon, kaj tiu molekulo estas la interlingvo de bakterioj. Ĝi estas uzata de ĉiuj malsamaj bakterioj kaj ĝi estas la lingvo por interspecia komunikado. Bakterioj do kapablas nombri kiom da "mi", kaj kiom da "vi". Ili prenas tiun informon enen, kaj ili decidas, kiuj taskoj efektivigendas depende de kiuj estas en la plimulto kaj kiuj en la malplimulto de koncerna populacio.
Then, again, we turned to chemistry, and we figured out what this generic molecule is -- that was the pink ovals on my last slide, this is it. It's a very small, five-carbon molecule. And what the important thing is that we learned is that every bacterium has exactly the same enzyme and makes exactly the same molecule. So they're all using this molecule for interspecies communication. This is the bacterial Esperanto.
Nu tiam, ni denove turniĝis al la kemio, kaj ni eltrovis, kiu estas tiu komuna molekulo. Temas pri la rozkoloraj ovaloj en mia lasta bildo, jen ĝi. Ĝi estas tre malgranda kvinkarbona molekulo. Ni lernis la gravan aferon, ke ĉiu bakterio havas precize la saman enzimon kaj faras precize la saman molekulon. Ili do ĉiuj uzas tiun molekulon por interspecia komunikado. Tio estas la bakteria Esperanto.
(Laughter)
(Rido)
So once we got that far, we started to learn that bacteria can talk to each other with this chemical language. But we started to think that maybe there is something practical that we can do here as well. I've told you that bacteria have all these social behaviors, that they communicate with these molecules. Of course, I've also told you that one of the important things they do is to initiate pathogenicity using quorum sensing. So we thought: What if we made these bacteria so they can't talk or they can't hear? Couldn't these be new kinds of antibiotics?
Atinginte tiun scion, ni eklernis, ke bakterioj kapablas paroli unu al la alia per tiu kemia lingvo. Sed ni ekpensis, ke eble estas io praktika, kion ni ankaŭ povas fari ĉi tie. Mi rakontis al vi, ke bakterioj efektive havas ĉiujn ĉi sociajn kondutojn, ili komunikadas per tiuj molekuloj. Kompreneble, mi ankaŭ rakontis al vi, ke unu el la gravaj aferoj, kiujn ili faras, estas iniciati malsanigon uzante kvorumsensadon. Ni pensis pri kio okazus, se ni farus al tiuj bakterioj ke ili ne kapablu paroli aŭ aŭdi. Ĉu tiel povus esti novaj specoj de antibiotikoj?
And of course, you've just heard and you already know that we're running out of antibiotics. Bacteria are incredibly multi-drug-resistant right now, and that's because all of the antibiotics that we use kill bacteria. They either pop the bacterial membrane, they make the bacterium so it can't replicate its DNA. We kill bacteria with traditional antibiotics, and that selects for resistant mutants. And so now, of course, we have this global problem in infectious diseases. So we thought, what if we could sort of do behavior modifications, just make these bacteria so they can't talk, they can't count, and they don't know to launch virulence?
Kompreneble, vi ĵus aŭdis kaj jam scias, ke ni estas elĉerpantaj nian provizon da antibiotikoj. Bakterioj iĝis nun nekredeble imunaj al multaj medikamentoj, pro tio, ke ĉiuj antibiotikoj, kiujn ni uzas, mortigas bakteriojn. Ili krevigas la bakterian membranon, ili faras la bakterion tia, ke ĝi ne povas reprodukti sian DNA-on. Ni mortigas bakteriojn per tradiciaj antibiotikoj kaj tiel bredelektas rezistajn mutaciintojn. Kaj sekve ni nun kompreneble havas tiun tutmondan problemon pri infektaj malsanoj. Ni pensis, nu, se ni povus okazigi iajn kondutoŝanĝojn, fari tiujn bakteriojn tiaj, ke ili ne kapablu paroli, ne povu nombri, kaj ne sciu kiam lanĉi venenon.
So that's exactly what we've done, and we've sort of taken two strategies. The first one is, we've targeted the intraspecies communication system. So we made molecules that look kind of like the real molecules, which you saw, but they're a little bit different. And so they lock into those receptors, and they jam recognition of the real thing. So by targeting the red system, what we are able to do is make species-specific, or disease-specific, anti-quorum-sensing molecules. We've also done the same thing with the pink system. We've taken that universal molecule and turned it around a little bit so that we've made antagonists of the interspecies communication system. The hope is that these will be used as broad-spectrum antibiotics that work against all bacteria.
Kaj do precize tion ni faris, ni elektis du strategiojn. La unua estas, ke ni celis la enspecian komunikadan sistemon. Ni do faris molekulojn, kiuj iel aspektas kiel la veraj molekuloj kiujn vi vidis, sed ili estas iomete malsamaj. Kaj sekve, ili enadaptiĝas en tiuj ingoj, kaj blokas la rekonon de la veraj. Celante la ruĝan sistemon ni kapablas fari speci-specifajn, aŭ malsan-specifajn kontraŭkvorumsensajn molekulojn. Ni ankaŭ faris la samon pri la rozkolora sistemo. Ni prenis tiun universalan molekulon kaj iom turnis ĝin, tiel ke ni faris kontraŭilojn ... de la interspecia komunikada sistemo. La espero estas, ke tiuj estos uzataj ĉe larĝaspektraj antibiotikoj, kiuj efikas kontraŭ ĉiuj bakterioj.
And so to finish, I'll show you the strategy. In this one, I'm just using the interspecies molecule, but the logic is exactly the same. So what you know is that when that bacterium gets into the animal -- in this case, a mouse -- it doesn't initiate virulence right away. It gets in, it starts growing, it starts secreting its quorum-sensing molecules. It recognizes when it has enough bacteria that now they're going to launch their attack, and the animal dies. And so what we've been able to do is to give these virulent infections, but we give them in conjunction with our anti-quorum-sensing molecules. So these are molecules that look kind of like the real thing, but they're a little different, which I've depicted on this slide. What we now know is that if we treat the animal with a pathogenic bacterium -- a multi-drug-resistant pathogenic bacterium -- in the same time we give our anti-quorum-sensing molecule, in fact, the animal lives.
Fine, mi montros al vi la strategion. Ĉi tie mi uzas nur la interspecian molekulon, sed la logiko precize samas. Vi scias, ke kiam tiu bakterio eniras beston, ĉikaze muson, ĝi ne tuj ekvenenigas. Ĝi eniras, ekkreskas, kaj ekekskrecias siajn kvorumsensajn molekulojn. Ĝi scias, kiam estas sufiĉe da bakterioj por lanĉi la atakon, kaj la besto mortas. Ni kapablis doni tiujn venenajn infektojn, sed ni donis ilin kune kun niaj kontraŭkvorumsensaj molekuloj, kiuj do estas molekuloj aspektantaj kiel la veraj, sed iomete malsamas, kiel desegnite en ĉi tiu bildo. Ni nun scias, ke se ni donas al besto malsanigan bakterion, multmedikamentimunan malsanigan bakterion, kaj samtempe donas nian kontraŭkvorumsensan molekulon, fakte la besto restas vivanta.
And so we think that this is the next generation of antibiotics, and it's going to get us around, at least initially, this big problem of resistance. What I hope you think is that bacteria can talk to each other, they use chemicals as their words, they have an incredibly complicated chemical lexicon that we're just now starting to learn about. Of course, what that allows bacteria to do is to be multicellular. So in the spirit of TED, they're doing things together because it makes a difference. What happens is that bacteria have these collective behaviors, and they can carry out tasks that they could never accomplish if they simply acted as individuals.
Ni opinias, ke tio estas la nova generacio de antibiotikoj kaj ke ĝi helpos nin solvi, almenaŭ komence, tiun grandan problemon de rezisto. Mi esperas ke vi opiniu, ke bakterioj povas paroli unu al la alia, ke ili uzas kemiaĵojn kiel vortojn, ke ili havas nekredeble malsimplan kemian leksikonon, kiun ni nun nur komencas esplori. Kompreneble, tio ebligas al bakterioj fariĝi multĉelaj. Do en la spirito de TED ili faras aferojn kune, ĉar tio realigas pozitivan ŝanĝon. Bakterioj havas tiujn kolektivajn kondutojn, kaj ili povas efektivigi taskojn, kiujn ili neniam povus plenumi, se ili simple agus individue.
What I would hope that I could further argue to you is that this is the invention of multicellularity. Bacteria have been on the earth for billions of years; humans, couple hundred thousand. So we think bacteria made the rules for how multicellular organization works. And we think by studying bacteria, we're going to be able to have insight about multicellularity in the human body. So we know that the principles and the rules, if we can figure them out in these sort of primitive organisms, the hope is that they will be applied to other human diseases and human behaviors as well. I hope that what you've learned is that bacteria can distinguish self from other. So by using these two molecules, they can say "me" and they can say "you." And again, of course, that's what we do, both in a molecular way, and also in an outward way, but I think about the molecular stuff.
Mi esperus plu argumenti al vi, ke tio estas la inventaĵo de multĉeleco. Bakterioj estas sur la tero jam miliardojn da jaroj. Homoj, nur kelkcent milojn. Ni pensas, ke bakterioj faris la regulojn, laŭ kiuj multĉeluloj funkcias. Ni pensas, ke esplorante bakteriojn, ni povos kompreneti multĉelecon en la homa korpo. Ni scias, ke la principoj kaj reguloj, se eblas kompreni ilin en tiaj primitivaj organismoj, estigas esperon, ke ili estos aplikataj ankaŭ por aliaj homaj malsanoj kaj homaj kondutoj. Mi esperas, ke vi lernis, ke bakterioj povas distingi sin de aliaj. Uzante tiujn du molekulojn, ili povas diri "mi" kaj ili povas diri "vi". Kompreneble ni faras tion kaj laŭ molekula maniero, kaj ankaŭ laŭ ekstera maniero, sed mi pensas pri la molekula afero.
This is exactly what happens in your body. It's not like your heart cells and kidney cells get all mixed up every day, and that's because there's all of this chemistry going on, these molecules that say who each of these groups of cells is and what their tasks should be. So again, we think bacteria invented that, and you've just evolved a few more bells and whistles, but all of the ideas are in these simple systems that we can study.
Jen precize, kio okazas en via korpo. Ne estas ke viaj korĉeloj kaj viaj renĉeloj intermiksiĝas ĉiutage, kaj estas pro tio, ke ĉiu ĉi kemio okazas, ke tiuj molekuloj diras, kion ĉiu el tiuj ĉelgrupoj estas, kaj kio devus esti iliaj taskoj. Denove, ni pensas, ke bakterioj inventis tion, kaj vi nur evoluigis kelkajn kromajn ecojn, sed ĉiuj ideoj estas en tiuj simplaj sistemoj, kiujn ni povas esplori.
And the final thing is, just to reiterate that there's this practical part, and so we've made these anti-quorum-sensing molecules that are being developed as new kinds of therapeutics. But then, to finish with a plug for all the good and miraculous bacteria that live on the earth, we've also made pro-quorum-sensing molecules. So we've targeted those systems to make the molecules work better. So remember, you have these 10 times or more bacterial cells in you or on you, keeping you healthy. What we're also trying to do is to beef up the conversation of the bacteria that live as mutualists with you, in the hopes of making you more healthy, making those conversations better, so bacteria can do things that we want them to do better than they would be on their own.
La fina afero estas, denove nur por ripeti ke estas praktika parto, ke ni faris tiujn kontraŭkvorumsensajn molekulojn, kiuj estas evoluigataj kiel novspecaj sanigiloj. Sed nun, por iom reklami ĉiujn bonajn kaj miraklajn bakteriojn, kiuj vivas sur la tero, ni ankaŭ faris molekulojn favorajn al kvorumsensado. Do, ni celis tiujn sistemojn por igi la molekulojn pli bone labori. Memoru, ke vi havas en aŭ sur vi almenaŭ dekoble pli da bakteriaj ĉeloj, kiuj tenas vin sana. Ni ankaŭ provas plifortigi la konversacion de la bakterioj, kiuj vivas kiel kunagantoj kun vi, esperante igi vin pli sana, plibonigante tiujn konversaciojn, por ke bakterioj povu pli bone fari la aferojn, kiujn ni deziras de ili, ol ili farus individue.
Finally, I wanted to show you -- this is my gang at Princeton, New Jersey. Everything I told you about was discovered by someone in that picture. And I hope when you learn things, like about how the natural world works -- I just want to say that whenever you read something in the newspaper or you hear some talk about something ridiculous in the natural world, it was done by a child. So science is done by that demographic. All of those people are between 20 and 30 years old, and they are the engine that drives scientific discovery in this country. And it's a really lucky demographic to work with.
Fine, mi volis montri al vi, ke ĉi tio estas mia kunlaborantaro ĉe Princeton, Nov-Ĵersejo. Ĉio, pri kio mi parolis al vi, estis eltrovata de iu en tiu bildo. Mi esperas, ke kiam vi lernas aferojn pri kiel la natura mondo funkcias -- mi nur volas diri, ke ĉiam, kiam vi legas ion en la ĵurnalo aŭ aŭdas iun paroli pri io ridinda en la natura mondo, ĝi estas farita de infano. Scienco estas farata de tiu demografia grupo. Ĉiu el tiuj homoj estas inter 20- kaj 30-jara, kaj ili estas la motoro, kiu pelas sciencan malkovradon en ĉi tiu lando. Estas vere bonŝanca demografio, por kunlabori.
(Applause)
Mi iĝas ĉiam pli aĝa kaj ili havas ĉiam la saman aĝon,
I keep getting older and older, and they're always the same age. And it's just a crazy, delightful job. And I want to thank you for inviting me here, it's a big treat for me to get to come to this conference.
kaj estas ravega laborposteno. Mi volas danki vin pro la invito al mi tien ĉi. Estas granda plezuro por mi veni al ĉi tiu konferenco. (Aplaŭdo)
(Applause)
Thanks.
Dankon.
(Applause)
(Aplaŭdo)