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.
As bactérias são os mais antigos seres vivos na Terra. Elas existem aqui há bilhões de anos e elas são organismos unicelulares microscópicos. Elas são uma só célula e tem esta propriedade especial que é ter um só pedaço de DNA. Elas têm poucos genes e pouca informação genética que codifica todas as características que elas possuem. E a maneira pela qual as bactérias vivem, é que elas consomem nutrientes do meio-ambiente, elas crescem até atingir duas vezes o seu tamanho, e aí elas se cortam ao meio, e uma célula se transforma em duas, e assim por diante. Elas só fazem crescer e se dividir, crescer e se dividir -- é uma vida bem aborrecida, exceto que eu argumentaria que nós temos uma interação impressionante com estas criaturinhas.
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.
Eu sei que vocês pensam em si próprios como sendo seres humanos, e é algo assim que eu também penso sobre vocês. Este homem representa um ser humano genérico, e todos o círculos neste homem representam células que formam o seu corpo. Cerca de um trilhão de células nos compõem e fazem de nós o que somos e nos capacitam a fazer tudo o que fazemos, mas nós temos dez trilhões de células bacterianas em nós, ou sobre nós, durante toda a nossa vida. Portanto, há dez vezes mais células bacterianas que células humanas, em um ser humano. E é claro, é o DNA que conta. Portanto aqui estão os A,T,G e Cs que compõem o seu código genético e lhe dão todas aquelas características charmosas. Vocês tem cerca de 30 000 genes. Bem, acontece que vocês tem 100 vezes mais genes bacterianos agindo em vocês, durante toda a sua vida. Na melhor hipótese, vocês são 10% humanos, ou mais provavelmente, cerca de 1% humanos, dependendo de qual tipo de mensuração vocês usam. Eu sei que vocês se consideram seres humanos, mas eu penso em vocês como sendo 90 a 99% bacterianos.
(Laughter)
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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.
Estas bactérias não são passageiros passivos, elas são incrivelmente importantes, elas nos mantém vivos. Elas nos cobrem com uma armadura invisível que nos protege das agressões ambientais de forma que nos mantemos saudáveis. Elas digerem nossa comida, fazem nossas vitaminas, elas educam nosso sistema imunológico, de fato, para manter os micróbios maus fora de nós. Portanto, elas fazem todas estas coisas incríveis que nos ajudam e são vitais para nos manter vivos, e elas nunca obtém publicidade por isto. Mas elas obtém um monte de publicidade porque elas fazem muitas coisas horríveis também. Portanto, há vários tipos de bactérias na Terra que não tem nada a ver com vocês, ou com estar em vocês, e se elas estão em vocês, elas os fazem ficar muito doentes.
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.
E portanto a questão para o meu laboratório é se vocês querem pensar sobre todas as boas coias ou todas as más coisas que as bactérias fazem. A questão que nós tínhamos era, como elas podem fazer o que quer que seja? Eu quero dizer, elas são incrivelmente pequenas, é necessário ter um microscópio para vê-las. Elas vivem esta vida aborrecida, crescendo e dividindo-se e sempre foram consideradas organismos associais e solitários. E nos pareceu que elas eram pequenas demais para ter um impacto no meio-ambiente, se elas simplesmente agissem como indivíduos. E portanto nós queríamos saber se não podia haver algo diferente na maneira de viver das bactérias.
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.
A chave nos veio através de uma bactéria marinha chamada Vibrio fischeri O que vocês vêem neste slide é uma pessoa do meu laboratório segurando um frasco cheio de liquido de cultura de uma bactéria, uma linda bactéria que não é daninha, vinda do oceano, chamada Vibrio fischeri Esta bactéria tem a propriedade especial de gerar luz, ela gera bioluminescência, da mesma forma que os vagalumes geram luz. Nós não estamos fazendo nada com estas células aqui. Nós só tiramos uma foto, após apagar as luzes do laboratório, e isto é o que se vê.
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.
O que foi interessante para nós não é que a bactéria gerasse luz, mas quando ela gerava esta luz. O que nós vimos é que quando as bactérias estão sós, quando elas estão diluídas na suspensão, elas não geram nenhuma luz. Mas quando elas crescem e chegam a um certo número, todas as bactérias começaram a gerar luz simultaneamente. A nossa questão era, como bactérias, que são organismos primitivos, sabem a diferença entre quando estão sós, ou quando estão em comunidade, e aí fazem algo, todas juntas. O que nós descobrimos é que elas falam umas com as outras, e elas falam usando uma linguagem química. Isto aqui representa uma célula bacteriana.
So this is now supposed to be my bacterial cell. When it's alone, it doesn't make any light. But what it does do is to make and secrete small molecules that you can think of like hormones, and these are the red triangles. And when the bacteria are alone, the molecules just float away, and so, no light. But when the bacteria grow and double and they're all participating in making these molecules, the molecule, the extracellular amount of that molecule, increases in proportion to cell number. And when the molecule hits a certain amount that tells the bacteria how many neighbors there are, they recognize that molecule and all of the bacteria turn on light in synchrony. And so that's how bioluminescence works -- they're talking with these chemical words.
Quando ela está so, ela não produz nenhuma luz. O que ela faz é fabricar e secretar pequenas moléculas que vocês podem considerar como hormônios, e estão representadas aqui por triângulos vermelhos. Quando a bactéria está só estas moléculas flutuam e se afastam, e não há luz. Mas quando as bactérias crescem e dobram de número, e quando todas estão participando na fabricação destas moléculas, a molécula -- esta quantidade extra-celular daquela molécula, aumenta na proporção do aumento numérico de células bacterianas. E quando as moléculas atingem um certo número que diz às bactérias quantos vizinhos elas têm, elas reconhecem aquela molécula, e todas as bactérias ligam a luz simultaneamente. É assim que a bioluminescência ocorre -- elas estão falando com estas palavras químicas.
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.
A razão pela qual as Vibrio fischeri fazem isto vem da biologia. De novo, uma conexão com os animais do oceano. As Vibrio fischeri vivem dentro desta lula. O que vocês vêem aqui é a uma lula havaiana chamada Bobtail, e ela foi virada para mostrar o seu dorso, e o que eu espero que vocês consigam ver são estes dois lóbulos brilhantes que são a casa das células bacterianas de Vibrio fischeri, elas vivem ali, em alto número de células, esta molécula esta ali, e elas estão fazendo luz. A razão pela qual a lula tolera estas travessuras é porque ela quer esta luz.
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.
A maneira pela qual esta simbiose funciona é que esta lulinha vive na região costal do Havai, em águas rasas, na altura do nosso joelho. A lula é noturna, portanto durante o dia ela se enterra na areia e dorme, mas à noite ela tem que sair para caçar. Em noites claras, quando há luz da lua ou das estrelas esta luz penetra através da água onde a lula vive, já que ela está a só uns 50 centímetros de profundidade. O que a lula desenvolveu foi uma espécie de interruptor que liga e desliga neste órgão especializado que abriga as bactérias. Além disto, a lula tem detectores no seu dorso e pode sentir quanta luz da lua ou das estrelas atinge seu dorso. Ela liga e desliga este interruptor de forma que a quantidade de luz que vem de baixo -- e que é gerada pelas bactérias -- fique exatamente igual à quantidade de luz que atinge o dorso da lula, desta forma, a lula não faz nenhuma sombra. Ela usa a luz gerada pelas bactérias para contra-iluminar a si mesma, como um mecanismo anti-predatório, de forma que o predadores não conseguem ver sua sombra, calcular sua trajetória, e comê-la. Ela é como um bombardeiro invisível do oceano.
(Laughter)
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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.
Mas quando você pensa bem, a lula tem um problema terrível, porque ela tem esta cultura imensa de bactérias, que está morrendo, e ela não pode sustentar esta colônia. Portanto o que ocorre é que a cada manhã, quando o sol nasce, a lula vai dormir, ela se enterra na areia, e ela tem uma espécie de bomba ligada ao ritmo circadiano, e quando o sol nasce, ela bombeia 95% das bactérias para fora de seu corpo. Agora as bactérias ficam diluídas, a molécula que gera luz desaparece, e portanto elas não estão fazendo nenhuma luz -- mas é claro que a lula não se importa, ela está dormindo na areia. E enquanto o dia transcorre as bactérias se multiplicam, elas liberam a molécula, e a luz aparece de noite, exatamente quando a lula a quer.
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.
Primeiro nós descobrimos como esta bactéria faz isto, e aí nós usamos as ferramentas da biologia molecular para ver qual era realmente o mecanismo. E o que nós encontramos -- e isto é para ser de novo minha célula bacteriana -- é que a Vibrio fischeri tem uma proteína -- representada pelo quadradinho vermelho -- é uma enzima que faz aquela moléculazinha -- o triângulo vermelho. E quando as células se multiplicam, elas estão todas liberando a molécula no meio-ambiente, portanto há muitas moléculas ali. As bactérias também têm um receptor na sua superfície que se encaixa como uma chave numa fechadura, com aquela molécula. Eles são exatamente como os receptores na superfície das células de vocês. Quando as moléculas atingem uma certa quantidade -- o que diz algo sobre o número de células bacterianas -- elas se encaixam firmemente nos receptores e a informação chega às células bacterianas, dizendo que esta na hora delas iniciarem o comportamento coletivo de gerar luz.
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.
Isto é interessante porque na década passada nós descobrimos que isto não é uma anomalia desta ridícula bactéria luminosa que vive no oceano -- todas as bactérias tem sistemas como este. E agora nós entendemos que todas as bactérias podem falar umas com as outras. Elas fazem palavras químicas, elas reconhecem estas palavras e elas iniciam comportamentos de grupo que só são bem sucedidos quando todas participam em uníssono. Nós temos um nome bacana para isto, nós o chamamos de "quorum sensing"-- percepção de grupo. Elas votam com estes votos químicos, os votos são contados e todos respondem ao resultado da votação.
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.
O que é importante para a palestra de hoje é que nós sabemos que existem centenas de comportamentos que as bactérias podem ter, de forma coletiva. Mas o que nos interessa mais é virulência. Não é como se uma meia dúzia de bactérias entrasse em você e começasse a secretar toxinas -- você é enorme, isto não teria nenhum efeito em você. O que elas fazem, nós entendemos agora, é que elas entram em você, esperam, começam a crescer, elas contam seu próprio número com estas moléculazinhas, e elas reconhecem quando tem o número adequado de células, que permitirão a todas as bactérias lançarem um ataque virulento juntas, onde elas vão ser bem sucedidas contra um hospedeiro enorme. Bacterias sempre controlam a sua patogenicidade através de quorum sensing. É assim que elas funcionam.
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.
Nós também fomos olhar o que eram estas moléculas -- estes triângulos vermelhos nos meus slides anteriores. Isto é a molécula da Vibrio fischeri. Esta é a palavra que ela usa para falar. Nós começamos a estudar outras bactérias e isto é só uma pequena amostra das moléculas que nós descobrimos. O que eu espero que vocês vejam é que as moléculas se assemelham. A parte esquerda da molécula é idêntica em todas as espécies de bactérias. Mas a parte direita é um pouquinho diferente em cada espécie isolada. O que isto faz é conferir especificidades de linguagem a cada tipo de bactéria. Cada molécula se encaixa no seu receptor específico, e em nenhum outro. Portanto, estas conversações são privadas, secretas. Estas conversações servem para comunicação intra-espécie. Cada bactéria usa uma molécula específica, que é a sua linguagem, e que a permite contar o número de suas "irmãs".
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.
Quando nós chegamos a este ponto pensamos que havíamos começado a entender que as bactérias tinham estes comportamentos sociais. Mas o que nós realmente estávamos pensando é que na maior parte do tempo as bactérias não vivem isoladas, elas estão em misturas incríveis, com centenas ou milhares de outras espécies de bactérias. E isto é mostrado neste slide.Esta é a pele de vocês. Isto é só uma figura -- um micrográfico da pele. Em qualquer lugar do corpo, a figura é semelhante, e o que eu espero que vocês vejam é que há vários tipos de bactérias aqui. E aí nós começamos a pensar se isto tinha a ver com comunicação entre bactérias, e sobre contar os seus vizinhos, não é suficiente falar apenas com indivíduos da sua espécie. Deve haver uma maneira de se fazer um censo do resto das bactérias da população. E aí nos voltamos à biologia molecular
So we went back to molecular biology and started studying different bacteria. And what we've found now is that, in fact, bacteria are multilingual. They all have a species-specific system, they have a molecule that says "me." But then running in parallel to that is a second system that we've discovered, that's generic. So they have a second enzyme that makes a second signal, and it has its own receptor, and this molecule is the trade language of bacteria. It's used by all different bacteria, and it's the language of interspecies communication. What happens is that bacteria are able to count how many of "me" and how many of "you." And they take that information inside, and they decide what tasks to carry out depending on who's in the minority and who's in the majority of any given population.
e começamos a estudar diferentes tipos de bactérias, e nós descobrimos que bactérias são de fato poliglotas. Elas têm um sistema que é espécie-específico -- elas têm uma molécula que diz "eu". Mas em paralelo elas usam um segundo sistema que nós descobrimos ser genérico. Portanto, elas têm uma segunda enzima que produz um segundo sinal e que tem seu próprio receptor, e esta molécula é a "linguagem comercial" das bactérias. Ela é utilizada por todos os tipos de bactérias e é a linguagem de comunicação inter-espécies. Ocorre que as bactérias têm a habilidade de contar quantos de mim e quantos de vocês existem. Elas pegam esta informação e decidem que tarefas devem ser feitas, dependendo de quem está em minoria e em maioria numa determinada população.
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.
Então, nós voltamos novamente à química, e nós descobrimos que molécula genérica era esta -- representada pelos ovais cor-de-rosa no meu último slide. É uma molécula pequena com cinco carbonos. O que nós aprendemos de importante é que cada célula bacteriana tem exatamente a mesma enzima e faz exatamente a mesma molécula. Portanto, elas estão todas usando esta molécula para comunicação inter-espécies. Este é o Esperanto bacteriano.
(Laughter)
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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?
Quando nós chegamos aí, nos começamos a aprender que as bactérias podem falar umas com as outras, usando esta linguagem química. Mas nós começamos a pensar que talvez houvesse mais coisas práticas que nós poderíamos fazer também. Eu disse que as bactérias têm todos estes comportamentos sociais, que elas se comunicam com estas moléculas. e também disse que uma das coisas importantes que elas fazem é iniciar patogenicidade usando quorum sensing. Nós pensamos, e se modificássemos estas bactérias de forma que não possam falar, ou não possam ouvir? Será que elas poderiam ser usadas como novos tipos de antibióticos?
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?
Claro que vocês já ouviram e já sabem que nós estamos esgotando nossos antibióticos. As bactérias se tornaram incrivelmente multi-resistentes, devido ao fato dos antibióticos que usamos para matar as bactérias. Eles estouram a membrana bacteriana, ou a impedem de replicar o seu DNA. Nó matamos as bactérias com antibióticos tradicionais e assim selecionamos mutantes que são resistentes. E portanto nós agora temos este problema global em doenças infecciosas. Nós pensamos que se pudéssemos modificar o comportamento, fazer de um jeito que as bactérias não pudessem falar ou contar, aí elas não saberiam como lançar a virulência.
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.
E foi exatamente o que fizemos, usando 2 tipos de estratégia. Primeiro nós visamos o sistema de comunicação intra-espécie. Nós fizemos moléculas que se parecem com as moléculas que existem de verdade -- que vocês viram -- mas que são ligeiramente diferentes. E portanto elas se encaixam nos receptores e obstruem o reconhecimento do sinal real. Quando visamos o sistema vermelho, nós conseguimos fazer moléculas de quorum sensing que são espécie-específicas ou doença-específicas. Nós também fizemos a mesma coisa com o sistema cor-de-rosa. Nós pegamos aquela molécula universal e a transformamos um pouco, de forma a fazer antagonistas do sistema de comunicação intra-espécie. Temos a esperança que estes sejam usados em antibióticos de largo espectro, que funcionarão contra todas as bactérias.
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.
Para finalizar, eu vou mostrar à vocês a estratégia. Aqui eu estou usando a molécula inter-espécie, mas a lógica é exatamente a mesma. O que se sabe é que quando a bactéria entra no animal, neste caso, um camundongo, ela não inicia a virulência imediatamente. Ela entra, começa a crescer, começa a secretar as suas moléculas de quorum sensing, ela reconhece quando há um número suficiente de bactérias e aí lança o ataque, e o animal morre. O que nós conseguimos fazer foi provocar estas infecções virulentas, ao mesmo tempo que administramos as nossas moléculas anti-quorum sensing -- estas são moléculas se parecessem com as reais, mas elas são um pouquinho diferentes, como mostrado neste slide. Nós sabemos que se tratarmos o animal com uma bactéria patogênica -- uma bactéria multi-resistente e patogênica -- e ao mesmo tempo dermos uma molécula anti-quorum sensing, o animal fica vivo.
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.
Nós pensamos que esta é a próxima geração de antibióticos e que vai mudar, ao menos inicialmente, o grande problema da resistência. Eu agora espero que vocês pensem que as bactérias podem falar umas com as outras, usando as suas palavras químicas, e que elas tem um léxico químico incrivelmente complicado, que só agora começamos a aprender a repeito. É claro, isto permite que as bactérias sejam multicelulares. Portanto, bem no espírito da TED, elas estão fazendo coisas juntas porque isto faz uma diferença. O que ocorre é que as bactérias têm comportamentos coletivos e podem realizar tarefas que elas nunca realizariam se agissem como indivíduos isolados.
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.
Eu espero poder argumentar com vocês que esta é a grande invenção da multicelularidade. As bactérias tem vivido na Terra por bilhões de anos. Os humanos -- por uns 200 000 anos. Nós achamos que as bactérias estabeleceram as regras sobre como a organização multicelular funciona. Nós achamos que através do estudo das bactérias, nós teremos entendimento sobre a multicelularidade no corpo humano. Nós sabemos que os princípios e regras, se nós pudermos entendê-los nos organismos primitivos, a esperança é que talvez possam ser aplicados à outras doenças e comportamentos humanos. Eu espero que vocês tenham aprendido que as bactérias conseguem distinguir os outros de si próprias. Usando estas duas moléculas, elas conseguem dizer "eu" e "você". Novamente, isto é o que nós fazemos, tanto a nível molecular, como a nível externo, mas eu penso sobre estes aspectos moleculares.
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.
Isto é exatamente o que acontece no corpo humano. As células cardíacas não se misturam com as células renais todo o dia, e isto ocorre por que há toda esta química acontecendo, estas moléculas que dizem que grupo de células são cada um destes e quais devem ser as suas tarefas. Nós achamos que as bactérias inventaram isto e que os humanos só desenvolveram umas especialidades e truques a mais, mas todas as idéias já estavam nestes sistemas simples que estudamos.
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.
Finalmente, para reiterar esta parte prática, nós fizemos estas moléculas anti-quorum sensing que estão sendo desenvolvidas como novos tipo de terapêutica. Então, para terminar com uma nota sobre todos os tipos de bactérias boas e miraculosas que vivem na Terra, nós também fizemos moléculas pro-quorum sensing. Nós visamos os sistemas que fazem as moléculas trabalhar melhor. Lembrem-se, nós temos 10 vezes mais células bacterianas em nós, que nos mantém saudáveis. O que nós estamos tentando fazer é melhorar e aumentar a conversa das bactérias que vivem como mutualistas em nosso corpo, esperando que isto vá nos tornar mais saudáveis, melhorando estas conversas, para que as bactérias façam coisas que nós queremos que elas façam, melhor do que elas fariam por si sós.
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.
Finalmente, eu quero mostrar à vocês o meu grupo em Princeton, Nova Jersey. Tudo que eu falei à vocês foi descoberto por alguém nesta foto. Espero que quando vocês aprendam coisas, do estilo como o mundo natural funciona -- eu só quero dizer que quando vocês lêem algo num jornal ou quando ouvem falar sobre algo ridículo do mundo natural, isto foi feito por um jovem. Ciência é feita por esta faixa demográfica. Todas as pessoas naquela foto tem entre 20 e 30 anos, e elas são o motor que direciona a descoberta científica neste país. É realmente uma sorte trabalhar com eles.
(Applause)
Eu vou ficando cada vez mais velha e eles tem sempre a mesma idade,
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.
e é um trabalho louco e delicioso. Eu gostaria de agradecer à vocês por me convidarem para vir aqui, é um grande presente para mim vir à esta conferência. -aplauso-
(Applause)
Thanks.
Obrigada.
(Applause)
-aplauso-