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.
Bacteriën zijn de oudste levende organismen op aarde. Ze zijn hier al miljarden jaren, en het zijn ééncellige microscopische organismen. Ze bestaan dus uit één cel en ze hebben de speciale eigenschap dat ze maar één stuk DNA hebben. Ze hebben erg weinig genen en genetische informatie om alle eigenschappen die ze hebben te coderen. En de manier waarop bacteriën leven is dat ze nutriënten uit de omgeving opnemen, ze groeien tot twee keer hun grootte, hakken zichzelf door het midden, en zo wordt één cel twee, enzovoorts. Ze groeien gewoon en delen, groeien en delen -- het is een saai leven, behalve dat ik zou zeggen dat er een verbazingwekkende interactie is tussen deze wezentjes.
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.
Ik weet dat jullie jezelf als mensen zien, en dit is ongeveer hoe ik dat zie. Deze man stelt een gewoon mens voor, en alle cirkels in die man zijn de cellen die je lichaam vormen. Er zijn ongeveer een biljoen cellen die ons maken tot wat we zijn en die de dingen doen die we kunnen doen, maar je hebt tien biljoen bacteriën in je en op je op elk moment van je leven. Dus, tien keer zoveel bacteriën als menselijke cellen in een mens. En natuurlijk is het het DNA dat telt, alle A's, T's, G's en C's die je genetische code vormen, en die je al je charmante eigenschappen geven. Jij hebt ongeveer 30.000 genen. Nou, het blijkt dat je 100 keer zoveel bacteriegenen hebt die een rol in en op je spelen tijdens je leven. Je bent op zijn best 10 procent mens, maar waarschijnlijk ongeveer één procent, afhankelijk van welke van deze criteria je gebruikt. Ik weet dat je jezelf als mens ziet, maar ik zie je als 90 of 99 procent bacterie.
(Laughter)
(gelach)
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.
Deze bacteriën zijn geen passieve passagiers, ze zijn heel belangrijk, ze houden ons in leven. Ze bedekken ons als een onzichtbaar pantser dat ons beschermt tegen invloeden van buiten zodat we gezond blijven. Ze verteren ons voedsel, ze maken onze vitaminen, ze leren zelfs ons immuunsysteem slechte microben te weren. Ze doen al deze geweldige dingen die ons helpen en onmisbaar zijn om ons in leven te houden en ze komen er niet eens voor in de krant. Ze komen wel in de krant voor de vele verschrikkelijke dingen die ze doen. Er zijn veel soorten bacteriën op aarde die nooit iets in of op je te zoeken hebben, en die je verschrikkelijk ziek maken als ze er wel zijn.
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.
En dus is de vraag voor mijn lab of je wil nadenken over alle goede dingen die bacteriën doen, of alle slechte dingen. De vraag was hoe ze überhaupt iets kunnen doen. Ik bedoel maar, ze zijn enorm klein, je moet door een microscoop kijken om ze te zien. Ze hebben zo'n saai leven waarin ze groeien en delen, en ze werden altijd gezien als van die niet-sociale, teruggetrokken organismen. En dus leek het ons dat ze simpelweg te klein waren om invloed te hebben op de omgeving als ze gewoon als eenlingen werken. Daarom wilden we weten of bacteriën in feite niet op een andere manier leven.
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.
Een aanwijzing kwam van een andere bacterie uit de zee, en het heet Vibrio fischeri. Wat je hier ziet is gewoon iemand van mijn lab die een fles met een vloeibare cultuur van een bacterie vasthoudt, een onschuldige, mooie bacterie die uit de oceaan komt, Vibrio fischeri. Deze bacterie heeft de bijzondere eigenschap dat het licht geeft, het maakt dus bioluminescentie, net als vuurvliegen licht maken. We doen hier niks met de cellen. We namen gewoon de foto door het licht uit te doen, en dit is wat je ziet.
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.
Wat er vooral interessant aan was voor ons is niet dát de bacteriën licht geven, maar wannéér ze dat doen. Wat we opmerkten is dat wanneer de bacteriën alleen waren, wanneer ze in een verdunde oplossing waren, ze geen licht gaven. Maar wanneer ze een bepaald aantal bereikten begonnen ze allemaal tegelijk licht te geven. De vraag die we nu hadden was, hoe kunnen bacteriën, deze eenvoudige organismen, weten wanneer ze alleen zijn, en wanneer ze met velen zijn, en dan samen iets gaan doen. We hebben ontdekt dat ze dat doen door met elkaar te spreken, en dat ze een chemische taal spreken. Dit stelt nu mijn bacteriecel voor.
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.
Wanneer ze alleen is maakt ze geen licht. Maar wat ze wel doet is het uitscheiden van kleine moleculen die je als een soort hormonen kan zien, dat zijn de rode driehoeken, en wanneer de bacteriën alleen zijn drijven de moleculen weg en is er geen licht. Maar als de bacteriën groeien en verdubbelen, en ze allemaal meedoen aan het maken van deze moleculen, neemt de hoeveelheid van het molecuul evenredig met het aantal cellen toe. En wanneer het molecuul in een bepaalde hoeveelheid aanwezig is weten de bacteriën met hoevelen ze zijn, ze herkennen het molecuul en alle bacteriën zetten tegelijk het licht aan. Dat is hoe bioluminescentie werkt -- ze spreken met deze chemische woorden.
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.
De reden dat Vibrio fischeri dit doet komt uit de biologie. En weer een aanbeveling voor de dieren in de oceaan, Vibrio fischeri leeft in deze pijlinktvis. Je kijkt nu naar Euprymna scolopes, en het is op zijn rug gelegd, en wat ik hoop dat je kan zien zijn deze twee lichtgevende stukken, hierin leven de Vibrio fischeri, ze leven er in grote aantallen, het molecuul is er, en ze maken licht. De reden dat de inktvis de bacterie daar laat leven is omdat het het licht wil.
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.
De manier waarop de symbiose werkt is dat deze kleine inktvis net buiten de kust van Hawaï leeft, in kniediep water. De inktvis is 's nachts actief, en overdag begraaft hij zichzelf in het zand en slaapt hij, maar 's nachts moet hij komen jagen. Tijdens heldere nachten wanneer er veel licht van sterren en de maan is kan dat licht tot op de diepte in het water waar de inktvis leeft doordringen omdat het heel ondiep is. De inktvis heeft een sluiter ontwikkeld die dit gespecialiseerde lichtorgaan met de bacteriën kan openen en sluiten. Hij heeft ook detectoren op zijn rug waarmee hij kan waarnemen hoe licht het boven hem is. En hij opent en sluit de klep zodat de hoeveelheid licht aan de onderkant -- dat de bacterie maakt -- precies hetzelfde is als de hoeveelheid aan zijn bovenkant, zodat de inktvis geen schaduw maakt. Hij gebruikt het licht van de bacteriën eigenlijk om zichzelf weg te belichten en zo te voorkomen dat roofdieren hem zien, zijn route berekenen en hem opeten. Dit is zeg maar de onzichtbare bommenwerper uit de oceaan.
(Laughter)
(gelach)
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.
Maar als je erover nadenkt heeft de inktvis een groot probleem, omdat hij met een dikke, stervende cultuur van bacteriën zit die hij niet kan onderhouden. En elke morgen wanneer de zon opkomt, begraaft de inktvis zich om te gaan slapen. Hij heeft een pomp gestuurd door zijn circadiaans ritme, die wanneer de zon opkomt, zo'n 95% van de bacteriën naar buiten pompt. Nu zijn er weinig bacteriën, dat hormoonmolecuul is weg, dus maken ze geen licht -- maar dat maakt de inktvis niet uit. Het ligt in het zand te slapen. En tijdens de dag verdubbelt het aantal bacteriën, die scheiden het molecuul uit, en het licht gaat 's nachts aan, precies wanneer de inktvis dat wil.
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.
Eerst hebben we ontdekt hoe de bacterie dit doet, maar daarna brachten we de gereedschappen van de moleculaire biologie erbij om uit te vinden hoe het mechanisme echt werkt. En wat we ontdekten -- dus dit moet weer mijn bacteriecel voorstellen -- is dat Vibrio fischeri een eiwit heeft -- dat is de rode rechthoek -- het is een enzym dat het kleine hormoonmolecuul maakt -- de rode driehoek. En wanneer de cellen groeien, laten ze allemaal dat molecuul los in de omgeving, dus er is daar een hoop van. En de bacteriën hebben ook een receptor op hun celoppervlak dat als een sleutel en slot bij het molecuul past. Dit zijn receptoren zoals die ook op jouw cellen voorkomen. Wanneer er een bepaalde hoeveelheid van het molecuul is -- dat zegt iets over het aantal cellen -- grijpt het op de receptor aan en het gegeven komt de cellen in dat de cellen vertelt om deze gezamenlijke lichtproductie aan te zetten.
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.
De reden dat dit belangwekkend is, is dat we tijdens de laatste tien jaar hebben ontdekt dat dit niet gewoon een gekkigheid is van deze belachelijke, lichtgevende bacterie die in de oceaan leeft -- alle bacteriën hebben zo'n systeem. Wat we nu dus weten is dat alle bacteriën met elkaar kunnen spreken. Ze maken chemische woorden, en herkennen die, en ze laten groepsgedrag zien dat alleen slaagt wanneer alle cellen eraan meewerken. We hebben hier een leuke naam voor, we noemen het quorumsensen. Ze stemmen met hun chemische stem, de stemmen worden geteld, en dan reageren ze allemaal op de stemming.
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.
Wat voor dit praatje belangrijk is, is dat we weten dat er honderden gedragingen zijn die bacteriën uitvoeren op deze gemeenschappelijke manier. Maar de belangrijkste voor jullie is waarschijnlijk virulentie. Het is niet alsof er een paar bacteriën bij je binnenkomen en dat ze dan beginnen giffen uit te scheiden -- je bent gigantisch, dat zou geen effect op je hebben. Je bent enorm groot. Wat ze doen, zoals we nu weten, is dat ze binnenkomen, wachten, beginnen te groeien, hun aantallen tellen met deze kleine moleculen, en ze herkennen het wanneer ze het juiste aantal hebben zodat wanneer ze allemaal tegelijk giffen gaan maken, ze het voor elkaar kunnen krijgen een enorme gastheer te overwinnen. Bacteriën beheersen pathogeniciteit altijd met quorumsensen. Zo werkt dat.
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.
We zijn toen ook naar deze moleculen gaan kijken -- de rode driehoeken in mijn eerdere afbeelding. Dit is het molecuul van Vibrio fischeri. Dit is het woord waar het mee spreekt. Daarna zijn we dus naar andere bacteriën gaan kijken, en dit zijn maar een paar van de moleculen die we ontdekt hebben. Wat ik hoop dat je kan zien, is dat de moleculen op elkaar lijken. De linkerkant van het molecuul is hetzelfde bij alle verschillende soorten bacteriën. Maar de rechterkant van het molecuul is ietwat verschillend in elke soort. Dat verleent uitstekende soorteigenheid in deze talen. Elke molecuul past in de bijbehorende receptor, en niet in een andere. Dus dit zijn besloten, geheime gesprekken. Deze gesprekken zijn voor mededelingen binnen de soort. Elke bacterie gebruikt een bepaald molecuul als eigen taal, dat het in staat stelt zijn soortgenoten te tellen.
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.
Toen we dit wisten, dachten we dat we begonnen te begrijpen dat bacteriën sociaal gedrag vertonen. Maar waar we echt over aan het denken waren is dat bacteriën meestal niet op zichzelf leven, maar in ongelofelijke mengsels, met honderden of duizenden andere soorten bacteriën. En dat zie je op deze afbeelding. Dit is je huid. Dit is dus gewoon een foto -- een microfoto van je huid. Over je hele lichaam ziet het er ongeveer zo uit, en wat ik hoop dat je kan zien is dat er veel verschillende soorten zijn hier. En dus begonnen we te denken dat als dit echt over communicatie in bacteriën gaat, over het tellen van je buren, is het niet genoeg om alleen met je eigen soort te kunnen spreken. Er moet een manier zijn om erachter te komen wat er verder aan bacteriën is in de gemeenschap. Dus gingen we terug naar de moleculaire biologie
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.
en begonnen verschillende bacteriën te bestuderen en wat we nu hebben gevonden is dat bacteriën in wezen meertalig zijn. Ze hebben allemaal een soorteigen manier -- ze hebben een molecuul dat "ik" zegt. Maar dan, daarnaast hebben ze een tweede manier die we ontdekt hebben, die algemeen is. Dus, ze hebben een tweede enzym dat een tweede woord maakt en dat een eigen receptor heeft, en dit molecuul is de handelstaal van bacteriën. Het wordt door alle bacteriën gebruikt en het is de taal voor mededelingen tussen soorten. Wat er gebeurt, is dat bacteriën kunnen tellen hoeveel van ons en hoeveel van jullie er zijn. Ze nemen die gegevens op, en beslissen welke taken ze gaan uitvoeren afhankelijk van wie de minderheid vormt en wie in de meerderheid in een gemeenschap
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.
Dan gaan we weer naar scheikunde, en we ontdekten welke stof dit algemene woord vormt -- dat waren de roze ovalen op mijn laatste afbeelding, dit is het. Het is een heel klein molecuul met vijf koolstofatomen. Het belangrijke dat we hebben geleerd is dat elke bacterie precies hetzelfde enzym heeft en precies hetzelfde molecuul maakt. Dus ze gebruiken dit molecuul allemaal voor boodschappen tussen soorten. Dit is het Esperanto van bacteriën.
(Laughter)
(gelach)
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?
Toen we dit wisten begonnen we te ontdekken dat bacteriën met elkaar kunnen spreken in deze chemische taal. Maar wat we begonnen te denken is dat er misschien ook iets praktisch is dat we hier mee kunnen. Ik heb verteld dat bacteriën al deze sociale gedragingen hebben, ze communiceren met deze moleculen. Ik heb je natuurlijk ook verteld dat één van de belangrijke dingen die ze doen, met quorumsensen, het beginnen van pathogeniciteit is. We dachten, wat als we de bacteriën veranderen, zodat ze niet kunnen spreken of verstaan? Zouden dat geen nieuwe antibiotica kunnen zijn?
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?
Wat je natuurlijk al weet is dat onze antibiotica hun effectiviteit verliezen. Bacteriën zijn tegenwoordig ongelofelijk resistent voor vele medicijnen, en dat komt doordat alle antibiotica die we gebruiken bacteriën doden. Ze laten het membraan van de bacteriën barsten, ze zorgen dat bacteriën hun DNA niet kunnen repliceren. We doden bacteriën met traditionele antibiotica en zo selecteren we voor resistente mutanten. En nu hebben we natuurlijk dit wereldwijde probleem met infectieziekten. We dachten, nou ja, wat als we voor gedragsverandering konden zorgen, gewoon zorgen dat deze bacteriën niet kunnen spreken, niet kunnen tellen dan weten ze niet dat ze virulent moeten worden.
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.
En dat is precies wat we hebben gedaan, en we hebben twee strategieën. Als eerste hebben we op het systeem voor communicatie binnen de soort gemikt. We hebben moleculen gemaakt die lijken op de echte -- die je zag -- maar ze zijn een beetje anders. En dus blokkeren ze de receptoren en verstoren de herkenning van de echte moleculen. Door het rode systeem aan te pakken kunnen we juist tegen één soort, of één ziekte, antiquorumsensmoleculen maken. We hebben hetzelfde gedaan met het roze systeem. We hebben het universele molecuul genomen en het iets veranderd waarmee we een antagonist hebben gemaakt tegen de communicatie tussen soorten. De hoop is dat deze gebruikt gaan worden als breedspectrumantibiotica die tegen alle bacteriën werken.
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.
Als laatste zal ik gewoon de strategie laten zien. Hier gebruik ik alleen het molecuul voor tussen de soorten, maar de redenering is precies hetzelfde. Wat je weet is dat wanneer die bacterie een dier in komt, in dit geval een muis, het niet meteen met virulentie begint. Het komt binnen, gaat groeien, het begint met de uitscheiding van zijn quorumsensmoleculen. Het neemt het waar wanneer er genoeg bacteriën zijn en begint de aanval en het dier sterft. Wat ons gelukt is, is deze virulente infecties geven, maar dan samen met onze antiquorumsensmoleculen -- dat zijn de moleculen die op de echte lijken, maar die net anders zijn, zoals hier afgebeeld is. Wat we nu weten is dat als we het dier behandelen met een pathogene bacterie -- een stam die zeer resistent is -- en het gelijktijdig ons antiquorumsensmolecuul geven, het dier in feite blijft leven.
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.
We denken dat dit de nieuwe generatie antibiotica is en dat het ons, ten minste even, om het grote probleem van de resistentie heen helpt. Wat ik hoop dat je denkt is dat bacteriën met elkaar kunnen spreken, dat ze chemische woorden gebruiken, dat ze een ongelofelijk ingewikkelde chemische woordenlijst hebben, en dat we daar nu eindelijk over beginnen te leren. Wat dit bacteriën in staat stelt te doen is meercellig te zijn. Dus, in de geest van TED, ze doen dingen samen omdat het een verschil maakt. Wat er gebeurt, is dat bacteriën dit gezamenlijke gedrag hebben, en dat ze taken uitvoeren die ze nooit zouden kunnen als ze als éénlingen opereerden.
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.
Wat ik hoop dat ik verder kan stellen is dat dit de uitvinding van meercelligheid is. Bacteriën zijn al miljarden jaren op aarde. Mensen -- een paar honderdduizend. Wij denken dat bacteriën de regels uitvonden voor de werking van meercellige organisatie. We denken dat we in staat zullen zijn, door bacteriën te bestuderen, inzicht te krijgen in de meercelligheid van het menselijk lichaam. We weten dat de uitgangspunten en de regels, als we deze kunnen leren in deze min of meer primitieve organismen, de hoop is dat ze ook zullen worden toegepast op andere menselijke ziekten en gedragingen. Ik hoop dat wat je geleerd hebt, is dat bacteriën zelf van ander kunnen onderscheiden. Met deze twee moleculen kunnen ze "ik" en "jij" zeggen. Dat is natuurlijk wat wij ook doen, zowel op een moleculaire manier, als naar buiten toe, maar ik denk over de moleculaire dingen.
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.
Dit is juist wat er in je lichaam gebeurt. Het is niet alsof je hart- en niercellen elke dag door elkaar raken, en dat komt omdat al deze scheikunde gaande is, deze moleculen die zeggen wat elk van deze groepen cellen is, en wat hun taken zijn. Nogmaals, wij denken dat bacteriën dat uitgevonden hebben, en wij hebben daar gewoon een paar grapjes meer aan toegevoegd, maar al deze gedachten zitten in deze eenvoudige systemen die we kunnen bestuderen.
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.
Het laatste is, nogmaals te herhalen dat er een praktisch deel is, en we hebben dus deze antiquorumsensmoleculen gemaakt, die in ontwikkeling zijn als nieuwe medicijnen. Maar nu, om af te sluiten met een goede noot voor alle goede en bijzondere bacteriën die op aarde voorkomen, we hebben ook proquorumsensmoleculen gemaakt. We hebben deze systemen dus aangepakt om de moleculen beter te laten werken. Onthoud dat je tien of meer keer zoveel bacteriecellen hebt in je en op je, die je gezond houden. Wat we ook proberen te doen is het gesprek te versterken voor de bacteriën die als mutualisten met je leven, in de hoop dat je er gezonder door wordt, de gesprekken beter te maken zodat bacteriën de dingen beter kunnen doen die we willen dat ze doen dan ze op zichzelf zouden kunnen.
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.
Nu nog wil ik graag laten zien: dit is mijn groep op Princeton in New Jersey. Alles wat ik verteld heb is ontdekt door iemand op die foto. Ik hoop dat wanneer je dingen leert, bijvoorbeeld over de werking van de natuurlijke wereld -- Ik wil gewoon zeggen dat wanneer je iets leest in de krant of je hoort een verhaal over iets belachelijks in de natuurlijke wereld het is ontdekt bij een kind. Wetenschap wordt gedaan door kinderen. Al deze mensen zijn tussen de 20 en 30 jaar en zij zijn de motoren die wetenschappelijke ontdekkingen voortstuwen in dit land. Het is een bijzonder fijne groep om mee te werken.
(Applause)
Ik word ouder en ouder en zij hebben altijd dezelfde leeftijd,
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.
en het is gewoon een gekke, geweldige baan. Ik wil jullie bedanken dat jullie mij hebben uitgenodigd. Het is een groot feest voor mij om naar deze conferentie te komen. (applaus)
(Applause)
Thanks.
Bedankt.
(Applause)
(applaus)