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.
Bakterier er de eldste levende organismer på jorda. De har vært her for milliarder av år og de er encellede mikroskopiske organismer. De er altså én celle og de har denne spesielle egenskapen at de har kun én del med DNA. De har veldig få gener, og lite genetisk informasjon for å kode alle funksjonene som de kan bruke. Bakterier tjener til livets opphold ved å bruke sine evner til å oppta næringsstoffer fra omgivelsene, deretter vokser de til det dobbelte av sin opprinnelig størrelse, så deler de seg i midten, og en celle blir til to, og så videre og så videre. De vokser og deler seg, vokser og deler seg -- altså et slags kjedelig liv, likevel vil jeg hevde at dere er i et forbløffende samspill med disse små krypene.
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.
Jeg vet at dere ser på dere som mennesker, og det er vel omtrent slik jeg ser på dere også. Denne personen skal representere et generisk menneske, og alle sirkler i personen er samtlige cellene som kroppen deres består av. Det er omtrent en billiard menneskeceller som gjør enhver av oss til den vi er og i stand til å gjøre alt det vi gjør, men dere har 10 billiarder bakterie celler inn i dere eller på dere under hele livet deres. Altså, 10 ganger flere bakterieceller enn menneskeceller i et menneske. Og selvsagt, siden det er DNA som teller, her er alle A'ene, T'ene, G'ene og C'ene som det genetiske materialet består av, som gir dere alle de sjarmerende egenskapene. Dere har sirka 30.000 gener. Derfor har dere 100 ganger så mange bakterielle gener som spiller en rolle i dere eller på dere under hele livet. I beste fall er dere derfor 10 prosent menneske, men mer sannsynlig rundt en prosent menneske, avhengig av hvilken av disse målestokkene dere foretrekker. Jeg vet at dere ser på dere selv som mennesker, men jeg anser dere som 90 eller 99 prosent bakterier.
(Laughter)
(Latter)
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.
Disse bakterier er ikke passive omstreifere, de er meget viktige, de holder oss i live. De omgir oss med en usynlig skuddsikker vest som beskytter oss fra angrep fra omgivelsene slik at vi holder oss i god helse. De fordøyer maten vår, de lager våre vitaminer, faktisk lærer de immunsystemet deres til å stenge dårlige mikrober ute De gjør altså alt dette fantastiske som hjelper oss og er nødvendig for å holde oss levende, og likevel får de aldri noen hederlig omtale. Men de får en hel del oppmerksomhet fordi de gjør en masse forferdelige ting også. Det vil si, det er en masse bakterier på kloden som har ingenting å gjøre i dere eller på dere, og hvis de skulle være der, vil de gjøre dere veldig syke.
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.
Og derfor blir spørsmålet for vår lab om hvorvidt dere helst vil tenke på alle de gode gjerninger til bakterier eller alle de dårlige gjerninger. Spørsmålet vi stilte oss, var hvordan kunne de egentlig gjøre noe som helst? De er jo så utrolig små, dere trenger et mikroskop for å se en av dem. De lever dette ensformede livet sitt der de vokser og deler seg, og de har alltid blitt sett på som disse usosiale og avsondrete organismer. Derfor trodde vi at de rett og slett var for små til å ha en innvirkning på sine omgivelser i den grad de bare agerte som individer. Og det var grunnen til at vi ville se om det ikke var en annen måte bakterier lever på.
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.
Hintet i denne retning kom fra en annen marin bakterie ved navn Vibrio fischeri. Det dere ser på dette lysbilde er ganske enkelt noen fra min lab som holder en beholder med en væskekultur med bakterier, en harmløs og flott bakterie som kommer fra havet, kalt for Vibrio fischeri. Denne bakterie har den spesielle egenskap at den lager lys, eller bioluminescens, som lysbiller [også kalt "Sankthansormer"] lager lys. Vi gjør ingenting med cellene her. Vi tok bare dette bildet i det vi slo av lyset i rommet, og det er dette vi kan se.
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.
Det som faktisk interesserte oss var ikke at bakterier lager lys, men når bakterier lager lys. Det som slo oss var at når bakteriene var alene, det vil si når de var i et fortynnet miljø laget de ikke lys, Men når de samlet seg og ble et visst antall celler ville alle sammen slå lyset på samtidig. Spørsmålet ble hvordan kan bakterier, disse primitive organismer, se forskjell på når de er alene og når de er sammen med andre for så å gjøre noe i felleskap. Det vi har funnet ut er at måten de gjør dette på er ved å snakke sammen, og de snakker et kjemisk språk. Dette skal nå være min bakterie celle.
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.
Når den er alene lager den ikke noe lys. Men, den produserer og utsondrer små molekyler som dere kan forestiller dere som slags hormoner, og de er disse røde trekantene, og når bakterien er alene vil molekylet ganske enkelt flyte bort og dermed blir det ingen lys. Men når bakterien vokser og dobles og de alle sammen deltar i denne produksjonen av molekylene, dette molekyl -- den utenomcellulære andel av dette molekylet vil øke proporsjonalt med antall celler. Og når molekylet finns i en viss mengde, og dette så informerer bakteriene om hvor mange naboer det er, de vil nå gjenkjenne dette molekylet og samtlige bakterier vil nå slå på lys synkront. Det er slik bioluminescens fungerer -- de snakker med disse kjemiske ordene.
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.
Årsaken til at Vibrio fischeri gjør dette er biologisk. Et nytt poeng for havdyrene, Vibrio fischeri lever i blekkspruten. Det dere ser her er en korthalet blekksprut fra Hawai, og den er snudd opp ned, og jeg håper dere kan se de to glødende lappene som huser Vibrio fischeri cellene, de lever inne i disse, i et høyt antall vil molekylet være der, og de lager lys. Grunnen til at blekkspruten tolererer disse småskurkene er at den ønsker seg dette lyset.
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.
Måten denne symbiosen foregår er at den lille blekkspruten lever rett utenfor kysten til Hawai, i grunt knedypt vann. Blekkspruten er et nattdyr, som på dagtid graver seg selv ned i sanden og sover, men så om natta vil den komme ut for å jakte. På lyse netter med stjerneskinn og månelys vil dette lyset kunne trenge gjennom vannet der blekkspruten holder til, siden det kun er snakk om sirka en meter dypt vann. Det blekkspruten har utviklet er en utløser som kan åpnes og lukkes over dette spesialiserte lysorgan som huser bakteriene. Så har det detektorer på bakre del som kan sanse hvor mye stjerne-og månelys treffer dens bakre del. Og den åpner og lukker utløseren slik at mengden lys som kommer nedenfra -- produsert av bakteriene -- tilsvarer nøyaktig mengden lys som treffer blekksprutens bakre del, slik at blekkspruten ikke lager skygger. Den bruker faktisk lyset fra bakteriene til å mot-belyse seg selv, i et anti-predator system som fjerner skygger som eventuelle rovdyr kunne ha sett, den regner ut rovdyrets bane, og spiser den. Dette er som havets 'stealth'-bombefly.
(Laughter)
(Latter)
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.
Tenk på dette, blekkspruten har dette store problemet med disse døende, tjukke bakteriekulturer i seg, og den klarer seg ikke med dette. Så det som skjer hver morgen ved soloppgang er at blekkspruten vil gå til å sove, den graver seg ned i sanden, og den har en pumpe som er koblet til dens døgnrytme, og ved soloppgang vil den pumpe ut så mye som 95 prosent av bakteriene. Nå er de resterende bakteriene tynnet ut, de små hormon molekylene er borte, og derfor lager de ikke noe lys lenger - men blekkspruten bryr seg ikke, så klart. Den sover jo i sanden. I løpet av dagen vil bakteriene dobles i antall, de sender ut molekylet, og igjen vil lys slås på om natta, akkurat når blekkspruten ønsker det.
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.
Først fant vi ut hvordan bakterien gjør dette, men så benyttet vi verktøy fra molekylærbiologien for å finne den reelle virkemåten. Og det vi fant -- så dette skal igjen være min bakterie celle -- er at Vibrio fischeri har et protein det er den røde boksen -- et enzym som lager dette lille hormon molekylet -- den røde trekanten. Og så, mens cellene vokste, vil alle sammen sende molekylet ut i miljøet rundt, slik at det er massevis av dette molekylet omkring der. Og bakterien har også en reseptor på sin celloverflate som passer som en nøkkel til en lås med dette molekylet. De er som reseptorene på deres celler. Når molekylet når en viss mengde -- som forteller noe om antall celler -- vil det låse seg til reseptoren og informasjonen når cellene som slår på denne kollektive atferden med å lage lys.
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.
Dette er interessant fordi vi i det siste tiåret har funnet ut at dette ikke er et avvik hos denne komiske, lys-i-mørke-bakterien som lever i havet -- nei, alle bacterier har slike systemer. Det vi forstår nå, er at alle bakterier kan snakke med hverandre. De lager kjemiske ord, de oppfatter slike ord, og de utløser gruppeatferd som krever at samtlige celler bidrar unisont for å oppnå suksess. Vi har et 'fancy' navn for dette, quorum sansing. De avgir stemmer med disse kjemiske stemmesedler, sedlene blir talt opp, og så vil alle sammen svare i tråd med avstemningen.
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.
Det viktige med dette tema i dag er at vi vet at det dreier seg om hundrevis av forskjellige atferdsmønstre som bakterier utøver i denne kollektive ånden. Men det som trolig har størst betydning for dere er virulens (giftighet). Her snakker vi ikke om en liten gjeng med bakterier som begynner å skille ut giftstoffer i dere -- dere er altfor store til at dette ville gi noen effekt. Dere er kjempestore. Vi forstår nå at de kommer seg inn, venter, begynner å vokse og blir mange, at de teller hvor mange de er gjennom disse molekyler, og vil så forstå tidspunktet der de er mange nok bakterieceller at dersom de angriper som samlet styrke, vil de kunne klare å overvinne en aldri så overveldende stor vert. Bakterier kontroller alltid sykdomsprosessen med 'quorum sansing'. Det er slikt det fungerer.
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.
Vi gikk så over til å se nærmere på disse molekylene -- de røde trekantene på mine lysbilder fra i sted. Dette er Vibrio fischeri molekylet. Det er dette ordet som bakterien bruker for å snakke. Når vi deretter så til andre bakterier, og disse er kun et ørlite utvalg av slike molekyler som vi har oppdaget. Jeg håper det er klart for dere at molekylene er av samme type. Venstre siden av molekylet er identisk i absolutt alle bakteriearter. Men høyre siden av molekylet er litt forskjellig fra art til art. Gjennom dette blir uallminnelig artsavhengig informasjon en del av dette språket. Hvert av molekylene passer nøyaktig til partner reseptoren og ingen andre. Dette er altså private og konfidensielle konversjoner. Disse samtalene tjener kommunikasjon mellom arter. Forskjellige bakterier bruker egne molekyler til sitt språk, for å kunne telle antall av samme arten.
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.
Nå som vi hadde kommet så langt, trodde vi å begynne å forstå at bakterier viser sosial atferd. Men det vi virkelig funderte på er at bakterier det meste av tiden ikke lever isolert, men i utrolige blandinger, med hundrevis eller tusenvis av andre bakteriestammer. Dette er avbildet på lysbildet her. Det viser huden deres. Dette er bare et bilde -- et mikroskop-bilde av huden deres. Overalt på kroppen, ser det nok så likt ut som dette, og jeg håper dere forstår at det vil være all slags typer bakterier her. Vi begynte å tenke at dersom dette faktisk dreier seg om kommunikasjon mellom bakterier, og det dreier seg om å telle naboene, vil det ikke være nok å snakke med sine egne. Det må være en måte å finne ut hvor mange det er av de andre bakterie-stammene i populasjonen. Derfor gikk vi tilbake til molekylærbiologien
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.
og studerte flere forskjellige bakterier, og det vi fant nå var at bakteriene faktisk er fler-språklige. De har alle et artsspesifikt system -- de har et molekyl som betyr "meg". Men så, parallelt har vi oppdaget et annet system, et generisk system. De har altså et annet enzym som signaliserer noe annet, det har sin egen reseptor, og dette molekylet er handelsspråket for bakteriene. Det brukes av alle forskjellige bakterier og er et art-uspesifikt språk. Bakterier kan på denne måten telle antallet av oss og antallet av dere. De tar informasjonen til seg, og bestemmer hva de skal gjøre i forhold til hvem som er i mindretall og hvem som er i flertall i en gitt populasjon.
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.
Vi tyr igjen til kjemi, for å finne ut av dette artsmessige molekylet -- de rosa ovalene på mitt siste lysbilde, her er det. Det er et veldig lite fem karbon molekyl. Det viktige vi lærte her er at hver bakterie har nøyaktige det samme enzym og lager nøyaktig samme molekyl. Så alle sammen benytter seg av dette molekylet for kommunikasjon mellom arter. Dette er den bakterielle esperanto.
(Laughter)
(Latter)
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?
Når vi hadde vi begynt å lære oss at bakterier kan snakke med hverandre med dette kjemiske språket. Vi begynte nå å spekulere i om det kunne være noe praktisk vi kunne gjøre her i tillegg. Jeg har nevnt for dere at bakterier har alle disse sosiale atferdsmønstre, at de kommuniserer med disse molekyler. Ikke minst var jeg inne på hvordan de igangsetter sykdomsfremmkallende angrep ved å bruke 'quorum sansing'. Vel, hva om vi kunne lage bakterier som ikke kan snakke eller ikke kan høre? Kunne det bli en ny type antibiotika?
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?
Som dere sikkert har hørt går vi snart "tomme" for antibiotika. Bakterier er blitt veldig mye mer resistent for mange slike medisiner, på grunn av alle disse antibiotika som vi bruker for å drepe bakterier. Antibiotika sprenger bakteriemembranen, eller endrer bakterien slik at den ikke kan replisere DNA'et. Vi dreper bakterier med tradisjonelle antibiotika, og det selekterer for de resistente mutantene. Og derfor har vi nå intet mindre enn dette globale problemet med smittsomme sykdommer. Vi tenkte, hva om vi kunne gjøre en slags endring av atferden, gjøre dem til bakterier som kan verken snakke, telle, uten evne til å angripe oss.
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.
Og det er dette vi gjør, vi forfølger to strategier. Den første går ut på å ramme det artsspesifikke kommunikasjonssystemet. Vi har laget molekyler som ser omtrent ut som de opprinnelige molekylene -- som dere har sett -- men med noen små forskjeller. De låser seg inn i reseptorene, og blokkerer mottakelsen av de ekte. Ved å ramme det røde systemet, kan vi gjøre det artsspesifikk, eller sykdomsspesifikke anti-quorum sansing molekyler. Vi gjorde det samme med det rosa systemet. Vi tok det universale molekylet, snudde det litt rundt og laget dermed motstykker til det artsuavhengige kommunikasjonssystemet. Vi håper dette vil kunne brukes i bredbånds-antibiotika mot all slags bakterier.
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.
Avslutningsvis vil jeg vise dere strategien. I denne her bruker jeg kun arts-uspesifikke molekylet, men logikken bak er akkurat den samme. Dere vet at når bakterien kommer seg inn i dyret, i dette tilfelle, en mus, vil den vente med å angripe verten. Den kommer seg inn, vokser, utsondrer sine quorum sensum molekyer. Den forstår når de er mange nok til å kunne gå til angrep, og dyret vil til slutt dø. Vi kunne gi slike voldsomme infeksjoner, men nå skjer de samtidig med vår anti-quorum sansing molekyler -- så dette er er molekyler som ser ut som "ekte vare", bare en smule forskjellig, som jeg har avbildet på lysbildet. Vi vet at når vi infiserer dyret med et sykdomsframkallende bakterium -- et multi-resistent bakterium -- samtidig som vi tilfører våre anti-quorum sansing molekyler, vil dyret faktisk klare seg.
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.
Vi tror at at dette vil kunne bli neste generasjons antibiotikum og kunne holde oss i gang, i det minste til å begynne med, holde dette store resistens problemet i sjakk. Jeg håper dere nå er enige i at bakterier kan snakke med hverandre, at de bruker kjemiske stoffer som sine ord, at de har et meget komplisert kjemisk leksikon, som vi nettopp har begynt å forstå. Og dette vil gjøre bakterier istand til å blir flercellet. I tråd med med TED's ånd gjør de noe sammen for å utgjøre en forskjell. Bakterier har altså disse kollektive samhandlinger, og de kan utføre ting, som de aldri kunne ha klart å gjøre om de hadde opptredd som individer.
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.
Jeg vil i tillegg forsøke å argumentere for at dette er også oppfinnelsen av "fler-cellet-liv". Bakterier har vært på denne jorden i milliarder av år. Mennesker -- noen hundre tusener. Vi tror at bakterier en gang lagde reglene for hvordan flercellete organisasjoner fungerer. Vi tror at ved å studere bakterier, vil vi få innsyn i flercellet liv i vår menneskelige kropp. Vi vet at prinsippene og reglene, om vi kan finne dem i disse mer eller mindre primitive organismer, og vi håper at dette vil kunne bli benyttet i forbindelse med menneskelig sykdom og atferd. Jeg håper dere nå kan se at bakterier kan skille mellom seg selv og andre. Ved å bruke disse to molekyler kan de si "meg" og de kan si "deg". Dette er jo selvsagt noe vi også gjør, både molekylært men også på en utadvendt måte, men altså om molekylære ting.
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.
Dette er jo dette som skjer i kroppene deres. Det er jo ikke slik at hjerteceller og nyreceller blander seg hver dag, og det er fordi det foregår denne kjemien, disse molekylene som forteller hvilken av gruppene de tilhører, og hvilke oppgaver de har. Jeg gjentar, vi tror bakterier fant opp dette, og dere har kun utviklet en par triks på toppen, men alle ideene finnes i disse enklere systemer som vi kan studere.
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.
En siste ting, for å understreke at det finnes praktiske mulgheter her, og derfor har vi jo laget disse anti-quorum sansing molekyler som er blitt utviklet som nye terapiformer. Men for å avslutte med litt reklame for alle de gode og mirakuløse bakterier som lever på jorda, vi har også konstruert noen pro-quorum sansing molekyler. Vi har målrettet disse systemer slik at molekylene fungerer bedre. La oss huske at dere har 10 ganger eller mer bakterielle celler inn i dere og på dere, for å passe på helsa. Vi prøver også å forbedre samtaleevnen til de bakterier som lever som mutualister med dere, på denne måten håper vi å gi dere bedre helse, ved å forbedre samtalen, da vil bakterier kunne gjøre ting vi ønsker dem å gjøre bedre enn de ville ha klart uten hjelp.
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.
Til slutt vil jeg gjerne vise dere gjengen min ved Princeton, New Jersey. Alt jeg har berettet ble oppdaget av en eller annen på dette bildet. Forhåpentligvis når dere lærer nye ting, som f.eks. om naturen, noe dere leser i avisa eller hører noe merkelig om naturen, vil dette være verket til et barn. Vitenskap fungerer på denne demografiske måten. Alle sammen her er mellom 20 og 30 år gamle, og de er motoren til vitenskapelig oppdagelse i dette landet. Vi er virkelig heldig å kunne jobbe på denne måten.
(Applause)
Jeg selv blir eldre og eldre, men de er alltid i samme alder,
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.
og det er rett og slett en forferdelig morsom jobb. Takk for å ha invitert meg hit. Det er en stor glede for meg at jeg fikk komme til denne konferansen. (Applaus)
(Applause)
Thanks.
Takk.
(Applause)
(Klapping)