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.
I batteri sono gli organismi più antichi che vivono sulla terra sono stati qui per miliardi di anni Sono microscopici organismi mono cellulari Hanno una sola cellula ed hanno questa caratteristica particolare di avere un solo pezzo di DNA hanno solo pochi geni e poche informazioni genetiche che codificano i loro comportamenti i batteri vivono consumando il nutrimento che trovano nell'ambiente crescono fino al doppio delle dimensioni originale, si dividono nel mezzo e da una cellula ne nascono due e così di seguito Crescono e si duplicano, crescono e si duplicano -- in realtà un vita abbastanza noiosa solo che quello che sostengo invece è che esiste una stupenda relazione fra queste creature.
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.
So che vi pensate come esseri umani ed anch'io vi penso in questi termini Questa figura dovrebbe rappresentare un uomo Un comune essere umano ed i cerchi all'interno della figura rappresentano le cellule che formano il vostro corpo Noi siamo fatti di circa 1000 miliardi di cellule che costituiscono il nostro essere e fanno le cose facciamo ma ciascuno di noi ospita 10.000 miliardi di cellule batteriche dentro o sul nostro corpo in ogni istante della nostra vita quindi 10 volte il numero delle cellule umane che costituiscono ognuno di noi E naturalmente è il DNA che conta ecco quindi tutti gli A, T, G e C che costituiscono il vostro codice genetico e sono repsonsabili di tutte le vostre belle caratteristiche. Voi avete circa 30.000 geni ma capita che abbiate anche 100 volte tanti geni appartenenti a batteri che giocano un ruolo importante in voi e su di voi in tutta la vostra vita. Nel migliore dei casi quindi siete solo per il 10% umani, ma più probabilmente solo l'1% umani, a seconda di come fate il conto. Lo so che vi pensate come esseri umani, ma per me siete al 90 o al 99% batteri.
(Laughter)
(Risate)
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.
Questi batteri non sono passeggeri passivi, sono incredibilmente importanti, ci tengono vivi, ci ricoprono come un invisibile armatura che ci protegge dagli attacchi dell'ambiente mantenendoci sani. Digeriscono il cibo per noi, producono le nostre vitamine, educano il nostro sistema immunitario a tenere lontano i batteri nocivi. Fanno tutte queste cose meravigliose che ci aiutano e sono essenziali a tenerci in vita, eppure nessuno ne parla mai bene. E invece se ne parla tanto perchè fanno anche un sacco di malestri. Esistono anche batteri di tanti tipi sulla terra che non dovrebbero mai essere nè dentro nè su di voi e quando invece ci sono vi ammalate gravemente.
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.
La domanda quindi per il mio laboratorio è se vogliamo occuparci delle buone azioni o delle cattive azioni dei batteri. La domanda per noi è come possano agire, come possano fare quello che fanno. Voglio dire sono così incredibilmente piccoli che vi serve un microscopio per vederli vivono questa vita abbastanza noiosa in cui crescono e si dividono e sono sempre stati considerati organismi asociali e appartati. Apparentemente troppo piccoli per avere un peso sull'ambiente circostante se agiscono come individui. E quindi volevamo verificare se non fosse possibile vedere diversamente la vita dei batteri.
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.
Lo spunto ci è stato dato da un batterio marino, che si chiama Vibrio fischeri quello che vedete in questa slide è una persona del mio laboratorio con in mano un contenitore di una cultura liquida di un batterio un innocuo bellissimo batterio proveniente dall'oceano chiamato Vibrio fischeri E' un batterio che ha la capacità di emettere luce quindi produce bioluminescenza come le lucciole. Non stiamo facendo niente qui con queste cellule che vedete abbiamo scattato la foto dopo aver semplicemente spento la luce della stanza e questo e quello che si vede.
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.
Quello che ci interessava in realtà non era la capacità di emettere luce da parte del batterio ma QUANDO lo faceva Notammo che quando il batterio era solo cioè in una sospensione diluita i batteri non emettevano luce ma quando la densità cresceva tutti cominciavano ad emettere luce contemporaneamente. A questo punto la domanda era come i batteri, questi organismi primordiali si accorgevano quando erano soli e quando erano una comunità cui reagivano comportandosi tutti allo stesso modo Abbiamo capito che si muovono all'unisono perchè si parlano fra loro e si parlano con un linguaggio chimico. Questa che vedete rappresenta una cellula batterica
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.
quando è sola non emette luce ma quello che fa è di secernere un piccola molecola che possiamo pensare come un ormone rappresentata dai triangoli rossi, quando il batterio è solo le molecole si allontanano e niente luce Ma quando i batteri crescono e si moltiplicano e tutti secernono queste molecole la molecola -- la quantità extra cellulare di molecole cresce proporzionalmente al numero di cellule presenti e quando queste molecole superano un certo numero questo segnala ai batteri quanti sono i loro simili nei paraggi riconoscono la molecola e tutti i batteri si illuminano contemporaneamente Così funziona la bioluminescenza i batteri si parlano con queste parole chimiche.
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 ragione del comportamento del Vibrio fischeri deriva dalla biologia Un altro esempio di un animale dell'oceano Il Vibrio fischeri vive dentro a questo calamaro Quello che vedete è il calamaro Bobtail delle Hawaii rovesciato sulla schiena e quello che spero notiate sono questi due lobi luminosi che contengono le cellule di Vibrio fisheri che vivono là dentro in gran numero. La molecola pure è numerosa e quindi i batteri emettono luce La ragione per cui il calamaro tollera tutto questo show è che ha bisogno di quella luce
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 simbiosi funziona così il piccolo calamaro vive vicino alla costa Hawaiiana dove l'acqua è alta fino al ginocchio Il calamaro è notturno quindi di giorno si sotterra nella sabbia e dorme mentre di notte esce per cacciare Nelle notti chiare rischiarate dalla luce lunare o stellare la luce può penetrare il piccolo strato d'acqua dove vive il calamaro, acqua alta circa 60 cm Il calamaro ha sviluppato un diaframma che può aprire e chiudere su un organo speciale dove vive il batterio poi ha dei sensori sulla schiena che misurano l'intensità della luce naturale notturna incidente sulla sua schiena ed apre e chiude il diaframma in modo che la luce che esce dal fondo, quella prodotta dai batteri, sia esattamente uguale a quella che colpisce la schiena del calamaro ed in questo modo il calamaro non fa ombra infatti usa la luce dei batteri per autoilluminarsi in funzione anti predatoria. Infatti in questo modo i predatori non vedendo la sua ombra non possono calcolare la traiettoria del suo movimento e mangiarselo. E' come il bombardiere invisibile dell'oceano
(Laughter)
(Risate)
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.
Ma se ci pensate il calamaro ha un problema terribile perchè accoglie questa densa e morente popolazione di batteri che non può mantenere a lungo. Allora ogni mattino al sorgere del sole, quando il calamaro torna a dormire sotterrandosi nella sabbia, una pompa collegata al suo ritmo circadiano allo spuntar del sole espelle il 95% dei batteri Adesso la densità dei batteri nella sacca è diminuita e con essi il numero di molecole ormonali e quindi i batteri si spengono Ma naturalmente il calamaro se ne frega visto che dorme già sotto la sabbia. Durante il giorno i batteri si riproducono rilasciando la molecola e la luce si riaccende di notte esattamente quando il calamaro ne ha bisogno
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.
Prima abbiamo capito come faccia il batterio a fare ciò che fa, poi ci siamo serviti degli strumenti della biologia molecolare per comprendere il MECCANISMO del comportamento e quello che abbiamo scoperto -- ecco di nuovo la mia cellula batterica -- è che questo vibrio fisheri ha una proteina il rettangolo rosso -- è un enzima che produce la molecola ormone rappresentata dal triangolino rosso e via via che le cellule crescono tutte rilasciano la molecola ormone nell'ambiente ed ecco che la loro densità cresce Il batterio ha anche un ricettore sulla superficie cellulare che si combina come un chiave in un lucchetto con le molecole che hanno la stessa forma del recettore Quando le molecole aumentano oltre un certo valore che dipende dal numero delle cellule si appaiano col recettore e così arriva alla cellula il messaggio capace di provocarne l'illuminazione in un comportamento collettivo e sincronizzato.
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.
Questa cosa è interessante perchè nel decennio passato abbiamo scoperto che questo non è una qualche anomalia di questo ridicolo batterio capace di illuminarsi nel buio dell'oceano dove vive tutti i batteri hanno un comportamento analogo Quindi adesso sappiamo che tutti i batteri possono colloquiare fra loro usando parole chimiche e riconoscendole scatenano comportamenti collettivi che hanno successo solo se tutti batteri si comportano all'unisono questo comportamento ha un nome altisonante chiamato 'quorum sensing' nel senso che votano chimicamente i voti vengono conteggiati e tutti rispondono al risultato del voto
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.
Quello che conta in questa chiacchierata è che sappiamo che vi sono centinaia di comportamenti che i batteri adottano in questo modo collettivo ma il più importante per voi è probabilmente la virulenza Non è che un paio di batteri entrano nel vostro corpo cominciano a secernere tossine -- voi siete enormi, pochi batteri non avrebbe effetto alcuno su di voi. Siete grandi. Quello che fanno, adesso lo sappiamo, è di entrare in voi, aspettare, cominciare a riprodursi si contano fra loro usando queste piccole molecole e si accorgono quando il numero è sufficiente e se tutte le cellule batteriche lanciano il loro attacco virulento contemporaneamente hanno la possibilità di abbattere il loro enorme ospite. I batteri controllano la patogenesi col meccanismo del quorum sensing Funziona così
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.
Siamo poi andati a vedere come sono fatte queste molecole quelle indicate con i triangoli rossi nelle slides precedenti questa è la molecola emessa da Vibrio fischeri la parola che usa per comunicare Poi abbiamo dato un' occhiata ad altri batteri e questa è solo un abbozzo di quello che abbiamo scoperto Quello che spero notiate è che le molecole sono della stessa famiglia la parte sinistra della molecola infatti è identica in ogni specie di batterio ma quella destra è un pochino diversa in ogni specie quello che fa è di conferire una delicata specificità di linguaggio ad ogni specie. Ogni molecola si adatta al ricettore del suo partner ed a nessun altro permettendo così conversazioni private e segrete Queste sono conversazioni tra membri della stessa specie ogni batterio usa una particolare molecola che è il suo dialetto che gli permette di contare i suoi simili.
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.
Arrivati a questo punto abbiamo pensato che cominciavamo a capire il comportamento sociale di questi batteri ma quello che pensavamo veramente era che nella maggior parte dei casi i batteri non vivono isolati ma in una incredibile crogiuolo assieme a centinaia di migliaia di altre specie di batteri come rappresentato in questa immagine. Questa è la vostra pelle. Così questa è l'immagine – una microrappresentazione della vostra pelle. in ogni parte del corpo le cose sono pressappoco così e spero possiate vedere che c'è ogni sorta di batteri laggiù e quindi cominciammo a pensare che comunicazione tra batteri e conteggio dei propri simili nelle vicinanze non è sufficiente essere capaci di parlare con gli appartenenti alla propria specie doveva esserci un modo di censire il resto della popolazione batterica Così abbiamo invocato la biologia molecolare di nuovo
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.
e studiato batteri diversi e quello che abbiamo trovato è che in effetti i batteri sono poliglotti hanno tutti una sistema specifico della specie una molecola che dice 'noi' ed accanto un sistema analogo che abbiamo scoperto essere generico un altro enzima che emette un secondo segnale che ha il suo ricettore particolare e questa seconda molecola è il linguaggio comune dei batteri usato da batteri di specie diverse quindi è il linguaggio di comunicazione inter-specie Così i batteri sono capaci di contare quanti 'me' e quanti 'altri' ci sono. Recepiscono questa informazione e decidono quale comportamento adottare sulla base di qual'è la minoranza e qual'è la maggioranza in ogni popolazione.
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.
Con l'uso della chimica abbiamo isolato la molecola generica rappresentata dagli ovali rosa nelle mie slides: eccola è un piccola molecola di 5 atomi di carbonio la cosa importante è che abbiamo imparato è che ogni batterio ha esattamente lo stesso enzima e produce esattamente la stessa molecola tutti usano questa molecola per la comunicazione inter-specie. è l'Esperanto dei batteri
(Laughter)
(Risate)
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?
Arrivati a questo punto abbiamo capito che i batteri possono comunicare tra loro con questo linguaggio chimico ma cominciavamo a pensare come usare questa informazione praticamente Vi ho spiegato il comportamento sociale di questi batteri che comunicano tramite queste molecole naturalmente vi ho anche detto che una cosa importante che fanno è che iniziano la patogenesi usando il sistema di 'quorum sensing' Ci siamo chiesti che succede se impediamo ai batteri di parlarsi e di sentirsi? Potrebbero essere questi i nuovi antibiotici?
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?
Naturalmente avrete sentito parlare o sapete già che stiamo esaurendo gli antibiotici i batteri di oggi sono incredibilmente resistenti a molte medicine e questo perchè gli antibiotici che usiamo uccidono i batteri o perforano la membrana del batterio o gli impediscono di replicare il suo DNA Uccidiamo i batteri con gli antibiotici tradizionali e così si selezionano le mutazioni capaci di resistere Così adesso abbiamo questo problema globale di malattie infettive Allora abbiamo pensato di modificar in qualche modo il comportamento dei batteri costringendoli a non colloquiare e a non contarsi e quindi impedirgli di lanciare attacchi virulenti.
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.
Ed proprio quello che abbiamo fatto usando due strategie nella prima abbiamo colpito il sistema di comunicazione intra-specie. Abbiamo creato molecole simili a quelle reali che avete visto -- ma un po' diverse che si accoppiano ai ricettori ed impediscono a questi ultimi di avvertire la reale situazione Focalizzandoci sul sistema in rosso riusciamo a produrre molecole anti 'quorum sensing' per una specie particolare e per una malattia particolare Poi abbiamo fatto la stessa cosa agendo sul sistema rosa. Abbiamo cambiato un po' la molecola universale in modo da renderla inibitoria del sistema di comunicazione inter-specie La speranza è che questi possano essere usate come antibiotici a largo spettro che cioè funzionino con tutti i batteri.
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.
Per concludere vi mostrerò la strategia qui sto usando la molecola inter-specie ma la logica è esattamente la stessa Sapete che quando il batterio entra nell'animale in questo caso un topo non inizia la virulenza immediatamente Entra, cresce, secerne la sua molecola 'quorum sensing' si accorge quando il numero è sufficiente ed allora lancia l'attacco virulento e l'animale muore Siamo stati in grado di creare infezioni virulente in combinazione con le molecole anti 'quorum sensing' molecole che sono simili alle reali ma leggermente diverse che ho indicato qui nella diapositiva Quello che sappiamo è che se iniettiamo nell'animale un batterio patogeno - un batterio patogeno resistente alle molte medicine - e contemporaneamente iniettiamo la molecola anti-quorum sensing l'animale sopravvive
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.
Pensiamo che questa sia la nuova generazione di antibiotici che ci permetteranno di superare almeno all'inizio questo grosso problema di resistenza alle medicine Spero di avervi convinto che i batteri possono comunicare fra loro usando parole chimiche ma hanno un lessico chimico molto complicato che siamo cominciando a comprendere solo ora Naturalmente quello che questo meccanismo permette ai batteri di fare è di essere multicellulari e, nello spirito di TED, lo fanno tutti assieme perchè l'unione fa la differenza. Succede che questi batteri hanno questo comportamento collettivo che permette loro di compiere cose che non potrebbero mai realizzare se agissero in solitudine
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.
Spero inoltre di potervi convincere che questa è l'invenzione della multicellularità. I batteri hanno abitato sulla terra per miliardi di anni gli esseri umani per solo duecentomila per cui pensiamo che i batteri abbiano inventato le regole di funzionamento dellle organizzazioni multicellulari. Crediamo che studiando i batteri possiamo apprendere molto sul funzionamento multicellulare del corpo umano Sappiamo che i principi e le regole se possiamo comprenderli in questi organismi primitivi la speranza è che si applichino anche alle malattie dell'uomo ed al comportamento umano Spero che quello che avete imparato è che i batteri distinguono i loro simili dagli altri usando queste molecole possono dire 'io' e 'tu' Che naturalmente è quello che facciamo anche noi uomini sia molecolarmente che nel mondo esterno ma io penso al mondo molecolare
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.
Questo è esattamente quello che succede nel vostro corpo non è che le cellule del vostro cuore e quelle dei vostri reni si mescolino ogni giorno e questo perchè c'è tutta questa chimica circolante queste molecole che riconoscono a quale di questi gruppi appartengono e quale è il proprio compito. Crediamo che i batteri abbiano inventato questo meccanismo e che voi abbiate evoluto alcune migliorie esteriori ma le idee di base siano in questi semplici sistemi che possiamo studiare.
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.
L'ultima cosa è che, focalizzando l'aspetto pratico della ricerca, è che abbiamo creato queste molecole anti 'quorum sensing' che vengono sviluppate come una nuova linea di medicine ma per finire con una pubblicità a favore di tutti i buoni e miracolosi batteri che vivono sulla terra. Abbiamo anche creato molecole pro 'quorum sensing'. Abbiamo sperimentato su alcuni sistemi con molecole incentivanti Ricordatevi che esistono 10 volte tante cellule batteriche in e su di voi che vi mantengono sani Cerchiamo inoltre di migliorare la conversazione dei batteri che vivono simbioticamente con voi con la speranza di migliorare la vostra salute migliorando queste conversazioni in modo che i batteri facciano quello che vogliamo facciano meglio di quando lavorano nel loro modo naturale.
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.
In fine volevo mostrarvi la mia gang all'Univerità di Princeton Tutto quello che vi ho raccontato è stato scoperto da qualcuno in quella foto Spero che quando imparate qualcosa su come funziona il mondo della natura Voglio dire che ogni qualvolta leggete qualcosa sul giornale o vi capita di sentire una notizia strana sul mondo naturale è stato scoperto da un ragazzo La scienza è fatta da questi giovani tutti questi ragazzi hanno tra i 20 e i 30 anni e sono il motore che produce le scoperte scientifiche in questo paese ed è una fortuna lavorare con loro
(Applause)
io continuo ad invecchiare ma loro rimangono sempre della stessa età
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.
ed è un lavoro pazzo e bellissimo Voglio anche ringraziarvi per avermi invitato qui. E' un grande piacere partecipare a questa 'conference'. (Applauso)
(Applause)
Thanks.
Grazie
(Applause)
(Applauso)