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.
Bakteria ialah organisma tertua yang hidup di bumi. Sudah berbilion tahun ia berada di sini dan ia merupakan organisma mikroskopik unisel. Ia hanya terdiri daripada 1 sel dan memiliki sifat istimewa, iaitu ia hanya mempunyai 1 DNA. Ia hanya mempunyai beberapa gen dan informasi genetik untuk mengekod semua ciri yang dijalankan. Cara hidup bakteria ialah, ia mengambil makanan dari persekitaran, membesar 2 kali ganda saiznya, membahagi diri di bahagian tengah, dan 1 sel tadi menjadi 2, dan seterusnya. Ia membesar dan membahagi, ia satu kehidupan yang membosankan, tapi saya ingin menyatakan bahawa anda mempunyai interaksi yang amat hebat dengan makhluk ini.
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.
Anda fikir bahawa anda manusia, saya pun begitu. Katakan lelaki ini mewakili seorang manusia, Katakan lelaki ini mewakili seorang manusia, semua bulatan dalamnya mewakili sel-sel yang membina tubuh anda. Terdapat sekitar satu trilion sel yang membentuk diri kita, siapa diri kita dan mampu membuat segala apa yang kita lakukan, tapi anda mempunyai 10 trilion sel bakteria dalam atau pada diri anda pada setiap masa. Jadi, sel bakteria 10 kali lebih banyak daripada sel-sel seorang manusia. Semestinya, DNA yang diambil kira, jadi inilah semua A, T, G, C yang membina kod genetik, dan memberikan semua ciri-ciri anda. Anda miliki lebih kurang 30,000 gen. Tapi anda mempunyai 100 kali lebih banyak gen bakteria yang memainkan peranan dalam atau pada badan anda seumur hidup. Paling bagus pun, anda hanyalah 10% manusia, tapi mungkin hanya 1% manusia, bergantung kepada skala mana yang anda suka. Anda anggap diri anda manusia, tapi saya anggap anda 90% atau 99% bakteria.
(Laughter)
(Gelak ketawa)
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.
Bakteria-bakteria ini bukan penumpang yang pasif. Ia amat penting; ia membantu kita terus hidup. Ia melindungi badan kita dengan perisai yang tidak kelihatan yang menahan serangan luar agar kita kekal sihat. yang menahan serangan luar agar kita kekal sihat. Ia menghadamkan makanan kita, membuat vitamin untuk kita, ia melatih sistem imun kita untuk memastikan bakteria perosak tidak berjangkit. Ia melakukan semua perkara yang hebat ini yang membantu kita dan ia amat penting untuk memastikan kita hidup. Ia tidak pernah mendapat liputan kerana semua ini, tapi ia banyak mendapat liputan kerana melakukan banyak perkara buruk. tapi ia banyak mendapat liputan kerana melakukan banyak perkara buruk. Jadi, ada banyak jenis bakteria di bumi ini yang tidak sepatutnya berada dalam atau pada badan anda bila-bila masa pun, dan jika ada, ia membuatkan anda sakit teruk.
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.
Soalan bagi makmal saya ialah, sama ada anda mahu memikirkan semua perkara baik yang dilakukannya, atau semua perkara buruk yang dilakukannya. Soalan kami ialah, bagaimana ia melakukan apa-apa sekalipun? Maksud saya, ia sangat kecil, anda perlukan mikroskop untuk melihatnya. Hidupnya membosankan kerana ia membesar dan membahagi dan ia selalu dianggap sebagai organisma yang hidup menyendiri. Bagi kita, ia terlalu kecil untuk memberikan kesan kepada persekitaran jika ia bertindak secara individu. Jadi kami mahu berfikir jika ada cara yang berlainan bagaimana bakteria hidup.
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.
Petunjuk kepada hal ini datang daripada bakteria lain dari lautan yang bernama Vibrio fischeri. Slaid ini ialah salah seorang ahli makmal saya memegang satu bekas kultur bakteria dalam bentuk cecair, bakteria cantik tidak berbahaya yang berasal dari lautan, bernama Vibrio fischeri. Ia mempunyai ciri khas, iaitu menghasilkan cahaya. Ia melakukan biopendarcahaya seperti kelip-kelip menghasilkan cahaya. Kami tidak melakukan apa-apa kepada sel-sel itu. Kami hanya mengambil gambar dengan menutup lampu bilik, dan inilah yang kami nampak.
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.
Apa yang menarik perhatian kami bukanlah penghasilan cahaya oleh bakteria itu, tapi bila masanya ia menghasilkan cahaya. Berdasarkan perhatian kami, apabila ia bersendirian, apabila ia berada dalam jumlah yang kecil, ia tidak menghasilkan cahaya. Tapi apabila ia membiak sehingga jumlah tertentu, semua bakteria ini menghasilkan cahaya serentak. Soalannya, bagaimana bakteria, organisma primitif ini, mengetahui perbezaaan masa ia bersendirian dan masa ia berada dalam komuniti, dan kemudiannya melakukan sesuatu bersama. Apa yang kami tahu ialah, ia berkomunikasi sesama sendiri, dan ia berkomunikasi menggunakan bahasa kimia. Katakan, ini sel bakteria saya.
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.
Apabila ia bersendirian, ia tidak menghasilkan cahaya. Tapi, ia menghasilkan dan merembeskan molekul kecil yang boleh dianggap sebagai hormon, Ia diwakili segitiga merah. Apabila ia bersendirian, molekul ini hanya berlalu sahaja, jadi tiada cahaya. Tapi apabila bakteria itu membesar dan berganda dan semuanya turut serta menghasilkan semua molekul ini, maka jumlah sel tambahan molekul itu bertambah mengikut kadar jumlah sel bakteria. Apabila molekul ini mencapai jumlah tertentu yang memberitahu bakteria jumlah "jiran" mereka, maka bakteria mengenali molekul tersebut dan semua bakteria itu menghasilkan cahaya serentak. Itulah caranya ia menghasilkan cahaya; ia berkomunikasi menggunakan bahasa kimia ini.
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.
Vibrio fischeri melakukannya kerana faktor biologi. Satu lagi promosi untuk haiwan dari lautan, Vibrio fischeri hidup di dalam sotong ini. Ini Sotong Bobtail Hawaii. Ia telah diterbalikkan. Ini Sotong Bobtail Hawaii. Ia telah diterbalikkan. Harap anda dapat melihat dua lobus yang bercahaya ini dan ia dihuni oleh sel-sel Vibrio fischeri, mereka hidup di situ dalam jumlah yang banyak molekul itu ada di situ dan ia menghasilkan cahaya. Sotong ini mahu bersama bakteria ini kerana ia mahukan cahaya itu.
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.
Cara dua organisma ini berfungsi ialah, sotong kecil ini hidup di persisiran pantai Hawaii, dalam paras air sedalam paras lutut. Sotong ini aktif pada malam, jadi pada siang hari ia menimbuskan dirinya dalam pasir dan tidur, tapi pada waktu malam, ia keluar mencari makanan. Pada waktu malam yang terdapat banyak cahaya bintang atau bulan, ia yang dapat menembus ke dalam air tempat sotong itu tinggal kerana airnya hanya sedalam beberapa kaki. Sotong ini telah membina pengatup yang boleh buka dan tutup organ khas bercahaya yang mengisi bakteria itu. Ia memiliki pengesan di belakangnya. Jadi, ia boleh tahu berapa banyak cahaya bintang atau bulan mengenai belakangnya. Ia buka dan tutup pengatup itu agar jumlah cahaya yang keluar dari bahagian bawahnya yang dihasilkan oleh bakteria ini sama dengan jumlah cahaya yang mengenai belakangnya; jadi, sotong ini tidak menghasilkan bayang-bayang. Ia menggunakan cahaya daripada bakteria untuk membalas cahaya yang terkena badannya sebagai alat anti pemangsa; jadi, pemangsa tidak dapat melihat bayang-bayangnya, mengira pergerakannya dan makannya. Ini seperti pengebom hendap di lautan
(Laughter)
(Gelak ketawa)
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.
Namun, sotong ini menghadapi masalah besar kerana ia mengandungi kultur pekat bakteria yang akan mati ini, dan ia tidak dapat menampungnya. kerana ia mengandungi kultur pekat bakteria yang akan mati ini, dan ia tidak dapat menampungnya. Jadi apa yang berlaku ialah, setiap pagi apabila matahari terbit sotong itu kembali tidur, menanam dirinya dalam pasir, dan ia mempunyai pam yang berhubung dengan rentak tidur bangunnya, apabila matahari terbit, ia mengepam keluar sejumlah 95% bakteria tersebut. Sekarang bakteria itu telah cair, dan hormon kecil molekul itu sudah tiada lagi, jadi ia tidak menghasilkan cahaya. Tapi sotong itu tidak kisah, ia tidur dalam pasir. Tatkala siang berlalu, bakteria itu berganda, ia mengeluarkan molekul, dan terhasillah cahaya pada waktu malam, tepat pada masa yang dikehendaki sotong itu.
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.
Pertamanya, kami memikirkan bagaimana bakteria ini melakukannya, tapi kami gunakan kaedah molekul biologi dalam hal ini untuk memikirkan apakah mekanisma sebenarnya. Kami dapati - katakanlah ini sel bakteria saya, Vibrio fischeri itu mempunyai protein iaitu diwakili kotak merah; ia enzim yang membuat hormon molekul kecil itu - diwakili segitiga merah. Apabila sel-sel itu membiak, ia mengeluarkan molekul itu ke persekitaran, jadi terdapat banyak molekul di situ. Bakteria itu mempunyai liang penerima di permukaan sel yang sepadan dengan molekul tersebut. Semua ini seperti liang penerima pada permukaan sel-sel anda. Apabila bilangan molekul ini sampai ke jumlah tertentu yang menunjukkan jumlah sel, ia melekat pada liang penerima dan maklumat sampai kepada sel-sel yang memberitahu sel-sel untuk memulakan tindakan bersama untuk menghasilkan cahaya.
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.
Hal ini menarik kerana dalam abad yang lalu, kami dapati bahawa ini bukan satu kejanggalan bagi bakteria pelik bercahaya dalam gelap yang hidup dalam lautan; semua bakteria mempunyai sistem seperti ini. Jadi, semua bakteria berkomunikasi sesama sendiri. ia menghasilkan perkataan kimia, ia memahaminya, dan ia memulakan tindakan berkumpulan yang hanya akan berjaya apabila semua bakteria bertindak bersama. kami menamakannya penderiaan kuorum. Bakteria mengundi dengan undi kimia ini, undi itu dikira, dan semua bakteria bertindak balas terhadap undi tersebut.
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.
Apa yang penting dalam ceramah ini ialah, kita tahu bahawa terdapat beratus-ratus perilaku yang dilakukan oleh bakteria secara kolektif. Tapi, yang terpenting ialah kemudaratan. Ia bukanlah beberapa bakteria menyerang anda dan ia mula merembeskan beberapa toksin. Anda sangat besar, itu tidak akan memberikan kesan kepada anda. Apa yang dilakukannya ialah, ia masuk ke dalam badan anda, tunggu, mula membiak, mengira bilangannya dengan molekul-molekul kecil ini, dan ia tahu apabila ia capai jumlah yang sepatutnya dan jika semua bakteria itu melancarkan serangan penyakit serentak, ia akan berjaya mengatasi "tuan rumah"nya yang besar. Bakteria selalu mengawal penyebaran penyakit dengan penderiaan kuorum. Itulah caranya ia berfungsi.
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.
Kami kemudiannya melihat apakah sebenarnya molekul-molekul ini; ia diwakili segitiga merah dalam slaid sebelum ini. Ini molekul Vibrio fischeri. Ini perkataan yang digunakan untuk berkomunikasi. Jadi, kami mula melihat bakteria lain, dan ini hanya beberapa molekul yang telah kami temui. Saya harap anda dapat lihat bahawa semua molekul ini mempunyai perkaitan. Saya harap anda dapat lihat bahawa semua molekul ini mempunyai perkaitan. Bahagian kiri molekul ini adalah sama bagi setiap spesis bakteria, tapi pada bahagian kanan molekul ini ada sedikit perbezaan bagi setiap spesis. Ia memberikan pengkhususan spesis kepada bahasa-bahasa perhubungan. Ia memberikan pengkhususan spesis kepada bahasa-bahasa perhubungan. Setiap molekul ini hanya padan dengan liang penerima rakannya. Jadi, ini ialah perbualan persendirian dan sulit. Perbualan ini ialah komunikasi sesama spesis. Setiap bakteria menggunakan molekul tertentu sebagai bahasa perhubungan yang membolehkannya mengira jumlah kelompoknya.
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.
Apabila kami sampai ke tahap ini, kami mula memahami bahawa bakteria mempunyai perilaku sosial sebegini. Tapi apa yang kami sebenarnya fikirkan ialah, pada hampir setiap masa bakteria tidak hidup hanya sesama sendiri, ia hidup dalam campuran hebat dengan ratusan atau ribuan spesis bakteria lain. Ia digambarkan pada slaid ini. Ini kulit anda. Ini graf mikro kulit anda. Mana-mana saja pada badan anda, ia kelihatan begini. Saya harap anda dapat lihat bahawa terdapat pelbagai jenis bakteria di situ. Jadi kami mula memikirkan jika ini memang komunikasi bakteria, dan ia berkenaan mengira jumlah "jiran" mereka. Tidak cukup hanya mampu berkomunikasi sesama spesis, pasti terdapat cara untuk membuat pengiraan bakteria lain dalam populasi. Jadi, kami kembali kepada faktor biologi molekul dan mula mengkaji bakteria lain.
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.
Jadi, kami kembali kepada faktor biologi molekul dan mula mengkaji bakteria lain. Apa yang kami dapati ialah, sebenarnya, bakteria boleh bertutur banyak bahasa. Semua bakteria mempunyai sistem spesis spesifik; ia mempunyai molekul yang menyatakan "aku" Tapi, terdapat sistem kedua yang kami temui, ia agak umum. Tapi, terdapat sistem kedua yang kami temui, ia agak umum. Jadi ia mempunyai enzim kedua yang menghasilkan signal kedua dan ia mempunyai liang penerimanya sendiri, dan molekul ini ialah bahasa khusus untuk bakteria. Ia digunakan oleh semua jenis bakteria lain dan ia bahasa komunikasi antara spesis. Apa yang berlaku ialah, bakteria dapat mengira berapa banyak "aku" dan berapa banyak "kau". Ia menerima maklumat tersebut, dan menentukan apakah tugas yang akan dijalankan bergantung kepada siapa yang minoriti dan siapa yang majoriti dalam populasi tertentu. bergantung kepada siapa yang minoriti dan siapa yang majoriti dalam populasi tertentu.
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.
Kemudian, kami kembali semula kepada faktor kimia, dan kami temui apa dia molekul umum ini; ia berbentuk bujur merah muda pada slaid sebelum ini, ini dia. Ia molekul kecil 5 karbon. Perkara penting yang kami telah pelajari ialah, setiap bakteria ini mempunyai enzim yang sama dan menghasilkan enzim yang sama. setiap bakteria ini mempunyai enzim yang sama dan menghasilkan enzim yang sama. Jadi, ia menggunakan molekul ini untuk komunikasi sesama spesis. Jadi, ia menggunakan molekul ini untuk komunikasi antara spesis. Ini ialah bakteria Esperanto.
(Laughter)
(Gelak ketawa)
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?
Apabila kami sampai ke tahap ini, kami dapati bahawa bakteria boleh berkomunikasi sesama sendiri dengan menggunakan bahasa kimia ini. Kami mula memikirkan bahawa mungkin kami boleh lakukan sesuatu yang praktikal. Kami mula memikirkan bahawa mungkin kami boleh lakukan sesuatu yang praktikal. Saya telah beritahu anda bahawa bakteria mempunyai kelakuan sosial begini; ia berkomunikasi dengan molekul-molekul ini. Saya juga beritahu anda bahawa satu perkara penting yang dilakukannya ialah, mulakan serangan penyakit menggunakan penderiaan kuorum. Kami terfikir, bagaimana jika kami lakukan sesuatu agar ia tidak boleh berkomunikasi atau tidak boleh mendengar? Mungkinkah ini menjadi satu jenis antibiotik baru?
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?
Anda baru dengar dan anda telah tahu bahawa kita ketandusan antibiotik. Kini, bakteria mampu menentang banyak ubat kerana semua antibiotik yang kita gunakan membunuh bakteria. Tisu kulit bakteria dipecahkan, akibatnya bakteria tidak boleh mereplikasi DNAnya. Kita bunuh bakteria dengan antibiotik tradisional dan itu menghasilkan mutasi yang mampu menentang. Kini, tentulah kita mempunyai masalah sedunia mengenai penyakit berjangkit. Kami terfikir, bagaimana jika kami lakukan pengubahsuaian perilaku agar bakteria ini tidak boleh berkomunikasi dan mengira, tidak tahu bila untuk melancarkan serangan penyakit.
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.
Itulah yang kami lakukan; kami menggunakan 2 strategi. Pertama, kami sasarkan sistem komunikasi antara spesis. Pertama, kami sasarkan sistem komunikasi sesama spesis. Kami wujudkan molekul yang seperti molekul sebenar tapi ia sedikit berbeza. Jadi ia melekat pada liang-liang penerima itu, dan ia hilangkan keupayaan untuk mengenali keadaan sebenar. Dengan menumpukan kepada sistem merah, kami berjaya hasilkan molekul antikuorum untuk spesis tertentu, atau untuk penyakit tertentu. kami berjaya hasilkan molekul antikuorum untuk spesis tertentu, atau untuk penyakit tertentu. Kami juga lakukan perkara yang sama kepada sistem merah muda. Kami ambil molekul universal ini dan mengubahnya sedikit; jadi kami telah hasilkan penentang kepada sistem komunikasi antara spesis. Harapan kami, ini akan digunakan sebagai antibiotik yang berkesan terhadap semua bakteria.
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.
Saya akan tunjukkan strateginya kepada anda. Yang ini, kami gunakan molekul antara spesis, tapi logiknya adalah sama. Apabila bakteria masuk ke dalam haiwan, dalam kes ini, seekor tikus, Apabila bakteria masuk ke dalam haiwan, dalam kes ini, seekor tikus, ia tidak memulakan serangan virus segera. Ia masuk ke dalam, mula membiak dan merembeskan molekul penderiaan kuorum. Ia masuk ke dalam, mula membiak dan merembeskan molekul penderiaan kuorum. Setelah terdapat bakteria yang cukup, ia akan mulakan serangan dan haiwan itu akan mati. ia akan mulakan serangan dan haiwan itu akan mati. Kami berjaya menyebabkan serangan penyakit, tapi kami juga memberikan molekul antipenderiaan kuorum; jadi, molekul ini kelihatan seperti molekul sebenar. tapi ia sedikit berbeza seperti yang ditunjukkan pada slaid ini. Kini, kami tahu bahawa jika kami berikan haiwan ini bakteria patogen, iaitu bakteria yang mampu menentang pelbagai ubat, dan molekul antipenderiaan kuorum, maka haiwan itu akan hidup.
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.
Kami fikir bahawa inilah antibiotik masa depan dan ia akan membantu kita mengatasi masalah penentangan. dan ia akan membantu kita mengatasi masalah penentangan. Harap-harap anda tahu, bakteria ini berkomunikasi sesama sendiri, ia menggunakan kimia sebagai bahasa, ia mempunyai bahasa kimia yang sangat rumit yang kami baru hendak mengkaji tentangnya. Semestinya, apa yang membolehkan bakteria melakukannya adalah dengan menjadi multisel. Dengan semangat TED, ia melakukannya bersama kerana ia membawa perubahan. Bakteria mempunyai perilaku kolektif ini dan ia mampu melakukan kerja yang tidak boleh dilakukan jika ia bertindak secara individu.
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.
Saya harap, saya boleh katakan bahawa ini ialah penciptaan multisel. Bakteria telah berada di bumi selama berbilion tahun; manusia pula beratus ribu tahun. Kami fikir bahawa bakteria membuat peraturan bagaimana organisasi multisel berlaku. Kami fikir, dengan mengkaji bakteria, kita boleh mendalami kepelbagaian sel di dalam badan manusia. Kita tahu prinsip dan undang-undangnya, jika kita mendapat tahu daripada organisma primitif ini, harapannya ialah, ia akan digunakan untuk penyakit lain pada manusia dan perilaku manusia. Saya harap, anda telah belajar bahawa bakteria boleh membezakan dirinya daripada bakteria lain. Dengan menggunakan 2 molekul ini, ia boleh membezakan "aku" dan "kau". Sudah tentu, itulah yang kita lakukan dari segi molekul dan dari segi komunikasi, dari segi molekul dan dari segi komunikasi, tapi saya fikirkan dari segi molekul.
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.
Inilah yang berlaku di dalam badan anda. Sel-sel jantung dan sel-sel buah pinggang anda tidak bergabung setiap hari, ia kerana semua proses kimia ini terus berlaku; molekul ini dapat membezakan sel-sel di dalam kumpulan sel itu, dan apakah tugasnya. Kami fikir bahawa bakteria yang menghasilkannya; anda hanya menghasilkan loceng dan wisel, tapi semua idea ini terdapat dalam sistem-sistem ini yang boleh dikaji.
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.
Saya mahu mengulang bahawa terdapat bahagian praktikal dan kami telah hasilkan molekul antipenderiaan kuorum yang sedang dibangunkan sebagai penyembuh baru. Bagi semua bakteria yang baik dan hebat yang hidup di bumi, kami juga telah hasilkan molekul propenderiaan kuorum. kami juga telah hasilkan molekul propenderiaan kuorum. Kami telah sasarkan semua sistem itu agar semua molekul itu berfungsi dengan lebih baik. Ingat, terdapat 10 kali ganda atau lebih banyak sel bakteria di dalam anda atau pada anda yang memastikan anda sihat. Kami juga cuba menggalakkan komunikasi bakteria yang hidup bersama anda, dengan harapan ia akan menjadikan anda lebih sihat, menjadikan komunikasi itu lebih baik; jadi, bakteria boleh lakukan perkara yang kita mahu mereka lakukan lebih baik lagi daripada yang dilakukannya sendiri.
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.
Akhirnya, saya ingin tunjukkan kepada anda ahli-ahli kami di Princeton, New Jersey. Semua yang saya ceritakan tadi ditemui oleh seseorang di dalam gambar itu. Saya harap apabila anda belajar sesuatu, contohnya bagaimana alam semula jadi berfungsi, apabila anda membaca sesuatu dalam akhbar atau mendengar sesuatu yang pelik tentang alam semula jadi, ia dilakukan oleh anak-anak. Sains diusahakan oleh golongan ini. Mereka berusia antara 20 hingga 30 tahun. Sains diusahakan oleh golongan ini. Mereka berusia antara 20 hingga 30 tahun. Mereka ialah enjin yang menggerakkan penemuan saintifik di negara ini. Adalah amat bertuah untuk bekerja bersama golongan ini.
(Applause)
Saya semakin tua dan mereka tetap dengan usia yang sama;
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.
ia sebuah kerjaya yang amat menggembirakan. Saya ingin mengucapkan terima kasih kerana menjemput saya ke sini. Ia satu layanan hebat untuk berada di persidangan ini. (Tepukan)
(Applause)
Thanks.
Terima kasih.
(Applause)
(Tepukan)