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.
Bacteriile sunt cele mai vechi organisme vii de pe Pământ. Se găsesc aici de miliarde de ani și sunt organisme microscopice unicelulare. Sunt deci o singură celulă care au această trăsătură specială - au doar o bucată de ADN. Au foarte puține gene și informație genetică care să declanșeze toate acțiunile pe care le fac. Bacteriile trăiesc consumând nutrienți din mediul înconjurător, își dublează mărimea, se înjumătățesc și dintr-o celulă apar două, și așa mai departe. Cresc, se divizează, și cresc și se divizează - au o viață cam plictisitoare dar eu aș vrea să demonstrez că aveți interacțiuni uimitoare cu aceste creaturi.
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.
Știu că voi vă considerați oameni și cam așa mă gândesc și eu la voi. Acest om ar trebui să reprezinte o ființă umană obișnuită și toate cercurile din acel om sunt toate celulele care formează corpul vostru. Există aproximativ un trilion (o mie de miliarde) de celule umane in fiecare din noi care ne definesc si ne permit să facem toate lucrurile pe care le facem, dar aveți 10 trilioane de celule bacteriene în voi sau pe voi în fiecare moment al vieții voastre. Deci de 10 ori mai multe celule bacteriene decât celule umane pe o ființa umană. Și bineînțeles că ADN-ul este important, așa că iată toate moleculele A, T, G și C care formează codul vostru genetic și vă dau toate trăsăturile fermecătoare. Aveți cam 30.000 de gene. Ei bine, se pare că aveți de 100 de ori mai multe gene bacteriene care joacă un rol în voi și în toată viața voastră În cel mai bun caz sunteți 10 la sută umani, sau mai degrabă 1 la sută, în funcție de ce criteriu preferați. Știu că vă considerați ființe umane, dar eu vă văd mai degrabă ca 90 sau 99 la sută material bacterian.
(Laughter)
(Râsete)
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.
Aceste bacterii nu sunt pasageri pasivi, ele sunt incredibil de importante, ele ne țin în viață. Ele ne acoperă într-o platosă corporală invizibilă care respinge atacurile venite din mediul înconjurător și ne menține sănătoși. Aceste bacterii ne digeră mâncarea, ne creează vitaminele, și ne antrenează sistemul imunitar să respingă microbi dăunători. Ele fac deci toate aceste lucruri uimitoare care ne ajută și ne sunt vitale pentru supraviețuire, dar nu au parte niciodată de atenția noastră. Dar au o imagine proastă pentru că fac și o grămadă de lucruri groaznice. Deci există tot felul de bacterii pe Pământ care nu au ce căuta în sau pe voi niciodată, iar dacă au, vă îmbolnăvesc foarte grav.
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.
A apărut, așadar, întrebarea pentru laboratorul meu, daca vrem să ne gândim la toate lucrurile bune pe care le fac bacteriile sau la toate cele rele. Întrebarea care a apărut a fost "Cum de pot totuși să facă ceva?" Adică sunt incredibil de mici, îți trebuie un microscop ca să vezi una. Au viața asta plictisitoare în care cresc și se divizează, și dintotdeauna au fost considerate niste organisme solitare și asociale. Așadar credeam că sunt pur și simplu prea mici pentru a avea vreun impact asupra mediului înconjurător dacă acționează individual. Așa că am vrut să ne gândim dacă nu ar fi posibil un alt stil de viață al bacteriilor.
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.
Indiciul pentru această idee a venit de la o altă bacterie marină, și această bacterie se numește Vibrio fischeri. Ceea ce vedeți în acest slide este un membru al laboratorului meu ținând o eprubetă cu o cultură lichidă de bacterii, o bacterie frumoasă și inofensivă care provine din ocean, numită Vibrio fischeri. Această bacterie are caracteristica specială de a produce lumină, deci produce bioluminescență, așa cum licuricii produc lumină. Noi nu intervenim cu nimic asupra acestor celule. Noi doar am făcut o fotografie după ce am stins lumina în cameră, și asta e ceea ce vedeți.
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.
Ceea ce ne-a interesat pe noi nu a fost că bacteria producea lumină, ci când anume o producea. Ceea ce am observat este că dacă bacteriile erau singure, adică se găseau într-o soluție diluată, nu produceau lumină. Dar când se înmulțeau și ajungeau la un anumit număr toate bacteriile deveneau luminoase simultan. Întrebarea care a apărut a fost cum de pot bacteriile, aceste organisme primitive, să facă diferența între momentele când sunt singure, și momentele când sunt într-o comunitate, ca apoi să facă toate ceva împreună. Ne-am dat seama că felul în care resușesc să facă asta este vorbind între ele, și vorbesc printr-un limbaj chimic. Aceasta reprezintă celula mea bacterială.
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.
Când este singură nu produce deloc lumină. Dar, ceea ce face este să elimine mici molecule oarecum ca și hormonii, și astea sunt reprezentate de triunghiurile roșii, și când bacteria este singură moleculele se împrăștie și nu apare lumină. Dar când bacteriile cresc și se înmulțesc și toate participă la creearea acestor molecule, molecula - cantitatea extracelulară a acelei molecule crește proporțional cu numărul celulelor. Și când molecula ajunge la o anumită cantitate asta transmite bacteriilor câți vecini au, ele recunosc acea moleculă și toate bacteriile devin luminoase exact în același timp. Așa funcționează bioluminescența - bacteriile vorbesc prin aceste cuvinte chimice.
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.
Motivul pentru care Vibrio fischeri funcționează așa vine din biologie. Din nou, o altă reclamă pentru animalele din ocean, Vibrio fischeri trăiește în această sepie. Ceea ce vedeți este sepia hawaiiana încolăcită, și a fost întoarsă pe spate, și sper că puteți vedea acești doi lobi strălucitori care găzduiesc celulele Vibrio fischeri, care trăiesc în interior, într-un număr mare molecula este acolo și ele produc lumină. Motivul pentru care sepia acceptă mișmașurile astea este că are nevoie de lumină.
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.
Felul în care funcționează această simbioză este că această sepie trăiește chiar lângă coasta din Hawaii, în apă adâncă până la genunchi. Sepia este nocturnă, așa că în timpul zilei se îngroapă în nisip și doarme, dar noaptea trebuie să iasă și să vâneze. În nopțile cu multă lumină de la Lună și stele acea lumină poate pătrunde în apa în care trăiește sepia, fiind puțin adâncă. Ceea ce a dezvoltat sepia este o diafragmă care se poate închide și deschide peste acest organ luminos în care trăiesc bacteriile. Sepia are detectori pe spate prin care simte câtă lumină de la Lună și stele ajunge pe spatele său. Și deschide și închide diafragma astfel încât cantitatea de lumină care apare dedesubt - lumină produsă de bacterii - să fie identică ca și formă cu lumina care ajunge pe spatele sepiei, astfel încât sepia nu lasă nici o umbră. Folosește de fapt lumina bacteriilor ca să se contra-ilumineze și să se camufleze astfel încât prădatorii să nu-i poată vedea umbra, calcula traiectoria și să o mănânce. Acesta e echivalentul oceanic al bombardierelor care nu apar pe radar.
(Laughter)
(Râsete)
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.
Dar dacă te gândești bine, sepia are de fapt o problemă groaznică pentru că are această cultură mare, pe moarte, de bacterii pe care nu o poate susține. Așa că în fiecare dimineață când răsare soarele sepia se duce la culcare, se îngroapă în nisip, și are o pompă atașată la ritmul ei circadian, și când răsare soarele elimină cam 95 la sută din bacterii. Acum bacteriile sunt diluate, mica moleculă hormonală a dispărut, așa că nu mai produc lumină - dar bineînteles că puțin îi pasă sepiei. Ea doarme în nisip. Și pe parcursul zilei bacteriile se înmulțesc, elimină molecula, și apare lumina noaptea, exact când are nevoie sepia de ea.
So first, we figured out how this bacterium does this, but then we brought the tools of molecular biology to this to figure out, really, what's the mechanism. And what we found -- so this is now supposed to be my bacterial cell -- is that Vibrio fischeri has a protein. That's the red box -- it's an enzyme that makes that little hormone molecule, the red triangle. And then as the cells grow, they're all releasing that molecule into the environment, so there's lots of molecule there. And the bacteria also have a receptor on their cell surface that fits like a lock and key with that molecule. These are just like the receptors on the surfaces of your cells. So when the molecule increases to a certain amount, which says something about the number of cells, it locks down into that receptor and information comes into the cells that tells the cells to turn on this collective behavior of making light.
Prima dată ne-am dat seama cum bacteriile fac asta, dar apoi am adus uneltele biologiei moleculare pentru a ne da seama care este mecanismul de fapt. Și ceea ce am aflat - aceasta ar trebui să fie, din nou, celula mea bacterială - este că Vibrio fischeri are o proteină - asta e dreptunghiul roșu - o enzimă care produce acea moleculă mică - triunghiul roșu. Și pe măsură ce celulele se înmulțesc, elimină această moleculă în mediul înconjurător, așa că sunt o grămadă de molecule acolo. Și bacteria are de asemenea un receptor pe suprafața celulei care se potrivește precum o încuietoare cu o cheie cu acea moleculă. Aceștia sunt ca și receptorii de pe suprafața celulelor voastre. Când molecula crește ajunge la o anumită cantitate - care spune ceva despre numărul de celule - se blochează în acel receptor și informația ajunge în celule care spune celulelor să înceapă comportamentul lor colectiv de producere a luminii.
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 ce e asta așa de interesant e pentru că în ultimul deceniu am descoperit că nu este doar o anomalie a acestei ridicole bacterii care strălucește în întuneric din ocean - toate bacteriile au sisteme asemănătoare. Acum ne-am dat seama că bacteriile pot vorbi unele cu altele. Ele creează cuvinte chimice, recunosc aceste cuvinte, și declanșează comportamente de grup care au succes doar când toate celulele participă la unison. Avem un nume sofisticat pentru asta, îi spunem "simțul cvorumului". Bacteriile votează cu aceste cuvinte chimice, voturile se numără, și apoi toată lumea răspunde votului.
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.
Ceea ce este important în prezentarea de azi este că știm că sunt sute de comportamente pe care bacteriile le pot îndeplini în mod colectiv. Dar cel care este probabil cel mai important pentru voi este comporamentul virulent. Nu e ca și când câteva bacterii ajung în voi și încep să elimine niște toxine - sunteți enormi, asta nu ar avea nici un efect asupra voastră. Sunteți gigantici. Ceea ce facem, acuma ne-am dat seama, este că pătrund în voi, așteaptă, încep să se înmulțească, se numără între ele cu ajutorul acestor molecule mici și știu când au numărul necesar de celule astfel încât dacă toate bacteriile își lansează atacul lor virulent împreună, vor avea succes în cucerirea unei gazde enorme. Bacteriile controlează întodeauna patogenicitatea cu ajutorul simțului cvorumului. Acesta este mecanismul.
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.
Ne-am uitat de asemenea la ce sunt aceste molecule - aceste triunghiuri roșii de pe imaginile mele de mai devreme. Aceasta este molecula Vibrio fischeri. Acesta este cuvântul prin care vorbește. Așa că am început să ne uităm la alte bacterii, și acestea sunt doar o mica fracțiune din moleculele pe care le-am descoperit. Ceea ce sper că puteți vedea este faptul că moleculele sunt înrudite. Partea din stânga a moleculei este identică în fiecare specie de bacterie. Dar partea dreaptă a moleculei este ușor diferită în fiecare specie. Această caracteristică conferă caracteristici deosebite speciilor care folosesc aceste limbaje. Fiecare moleculă se potrivește în receptorul partener și doar în acesta. Așadar acestea sunt un fel de conversații secrete, ascunse. Aceste conversații sunt pentru comunicarea în cadrul speciei. Fiecare bacterie folosește o moleculă specifică care este limbajul său, care îi permite să facă un recensământ.
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.
Odată ce am ajuns atât de departe ne-am dat seama că aceste bacterii au comportamente sociale. Dar ceea ce ne-a intrigat este faptul că, majoritatea timpului bacteriile nu trăiesc izolate, ci într-un amestec incredibil cu sute sau mii de specii de alte bacterii. Și asta este descris în această planșă. Aceasta este pielea voastră. Așadar aceasta este doar o imagine - o micografie a pielii voastre. Oriunde pe corpul vostru, arată cam așa, și sper că reușiți să vedeți că sunt tot felul de bacterii acolo. Așa că am început să ne gândim că dacă este cu adevărat vorba despre comunicare intrabacteriană și dacă este vorba de recensământul vecinilor, nu este suficient să poți vorbi doar cu specia ta. Trebuie să fie o metodă de a număra restul bacteriilor din populație. Așa ca ne-am reîntors la biologia moleculară
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.
și am început să studiem diferite bacterii, și ceea ce am descoperit este că, de fapt, bacteriile sunt poliglote. Toate au un sistem specific speciei - au o moleculă care spune "eu". Dar, în paralel, au un sistem secundar care am descoperit că este universal. Așadar, ele au o a doua enzimă care emite un al doilea semnal și are propriul receptor, și această moleculă este limba comună a bacteriilor. Este folosită de toate bacteriile, indiferent cât de diferite sunt și este limbajul comunicării între specii. Astfel bacteriile sunt în stare să numere câte sunt de fiecare fel. Folosesc această informație pentru a decide cum să acționeze în funcție de cine este în minoritate și cine este în majoritate într-o anumită populație.
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.
Apoi, din nou ne-am întors la chimie, și ne-am dat seama care anume este această moleculă universală - adică ovalurile roz din imaginea anterioară. Este o moleculă foarte mică cu cinci atomi de carbon. Descoperirea importantă este că fiecare bacterie are exact aceași enzimă și produce exact aceeași moleculă. Așa că folosesc toate această moleculă pentru comunicarea între specii. Acesta este Esperanto-ul bacterial.
(Laughter)
(Râsete)
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?
Odată ce am ajuns așa de departe, am început să ne dăm seama că bacteriile pot vorbi între ele folosind acest limbaj chimic. Dar am început să ne gândim că am putea folosi descoperirile acestea. V-am spus că bacteriile au toate aceste comportamente sociale, ele comunică prin aceste molecule. Și v-am mai spus că unul din lucrurile importante pe care le fac este să inițieze atacuri patogene folosind simțul cvorumului. Ne-am gândit "Ce-ar fi dacă le-am face pe bacteriile astea să nu mai vorbească sau să nu mai audă?" Nu ar putea fi acestea un nou tip de antibiotice?
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?
Desigur, tocmai ați auzit sau știți deja că avem o mare lipsă de antibiotice. Bacteriile sunt incredibil de rezistente la medicamente acum, și asta e din cauza tuturor antibioticelor pe care le folosim ca să omorâm bacteriile. Antibioticele fie sparg membrana bacteriană, fie opresc bacteriile să-și reproducă ADN-ul. Ucidem bacteriile cu antibioticele tradiționale și asta selectează mutanții rezistenți. Așa că acum avem, bineînțeles, această problemă globală a bolilor infecțioase. Și ne-am întrebat: "Ce-ar fi dacă am reuși să le modificăm comportamentul, în așa fel încât bacteriile să nu poată sa vorbească, să numere și să nu știe să lanseze un atac virulent?"
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.
Așa că exact asta am făcut și am folosit oarecum două strategii. Prima a fost să țintim sistemul de comunicare dintre specii. Așa că am creat molecule care arată aproape la fel ca cele reale - pe care le-ați văzut - dar sunt puțin diferite. Așa că, ele se blochează în acei receptori si blochează recunoașterea celor reali. Țintind sistemul roșu, ceea ce suntem în stare să facem sunt molecule specifice speciei, sau molecule specifice bolii, împotriva simțului Am făcut la fel și cu sistemul roz. Am luat acea moleculă universală și am învârtit-o un pic și am reușit să creăm inhibitori ai sistemului de comunicare între specii. Speranța este că acestea vor fi folosite ca antibiotice de spectru larg, care funcționează împotriva tuturor bacteriilor.
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.
În încheiere vă voi arăta strategia. În cazul acesta voi folosi doar molecula dintre specii, dar logica este exact aceași. Ceea ce știți este că în momentul în care o bacterie pătrunde într-un animal, în cazul acesta un șoarece, nu declanșează atacul virulent pe loc. Pătrunde, începe să se înmulțească, începe să secrete moleculele simțului cvorumului. Recunoaște când sunt suficiente bacterii, că urmează să lanseze atacul lor și animalul moare. Ceea ce am reușit să facem este să administrăm aceste infecții virulente, dar le-am administrat împreună cu moleculele noastre împotriva simțului cvorumului - deci aceste molecule sunt asemănătoare cu cele reale, dar sunt puțin diferite după cum se vede pe această imagine. Ceea ce știm este că dacă tratăm animalul cu o bacterie patogenică - o bacterie patogenică rezistentă la mai multe medicamente - și în același timp administrăm molecula noastră împotriva simțului cvorumului, de fapt animalul trăiește.
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.
Noi credem că aceasta este generația următoare de antibiotice și ne vor ajuta să depășim, cel puțin inițial, această mare problemă a rezistenței (la antibiotice). Ceea ce sper că v-am convins este că bacteriile vorbesc între ele, folosesc molecule drept cuvinte, au un lexicon chimic incredibil de complicat despre care de abia acum începem să ne dăm seama. Bineînțeles, asta le permite de asemenea bacteriilor să fie multicelulare. Așa că, parafrazând atmosfera de la TED, ele fac lucruri împreună pentru că așa fac diferența. Ceea ce se întâmplă este că bacteriile au aceste comportamente colective, și pot să ducă la bun sfârșit sarcini pe care nu le-ar putea realiza dacă ar acționa ca simpli indivizi.
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.
Ceea ce sper că aș putea să vă demonstrez mai departe este că aceasta este inventarea multicelularității. Bacteriile au existat pe Pămând de miliarde de ani. Oamenii - de vreo două sute de mii. Credem că bacteriile au creeat regulile pentru felul în care funcționează organizațiile multicelulare. Credem că, studiind bacteriile, vom fi în stare să înțelegem mai bine multicelularitatea din corpul uman. Știm că principiile și regulile, dacă reușim să le înțelegem în aceste organisme oarecum primitive, speranța este că se vor aplica si altor boli și comportamente umane de asemenea. Sper că v-ați convins că bacteriile știu să se deosebească între ele. Folosind aceste două molecule ele pot spune "eu" și pot spune "tu". Din nou, bineînțeles, asta facem și noi, atât la nivel molecular, ca și la nivel exterior, dar acum mă refer la chestia moleculară.
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.
Exact asta se întâmplă și în corpul nostru. Nu e ca și când celulele inimii și cele ale ficatului se amestecă zilnic și asta din cauză că există toate procesele astea chimice, aceste molecule care spun cine este fiecare grup din aceste celule și care este rolul lor. Din nou, credem că bacteriile au inventat asta, și noi doar am adăugat ceva brizbrizuri, dar toate aceste idei se găsesc în sistemele simple pe care le putem studia.
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.
In final, din nou, aș vrea să accentuez că există o parte practică am creat aceste molecule împotriva simțului cvorumului care sunt dezvoltate ca metode noi de terapie. Dar, ca să termin cu un aspect pozitiv față de toate aceste bacterii bune și miraculoase care trăiesc pe Pământ, am realizat și molecule pentru activarea simțului cvorumului. Așa că am plănuit să îmbunătățim felul în care funcționează aceste molecule. Amintiți-vă că aveți aceste peste 10 ori sau mai multe bacterii celule bacteriene, în voi sau pe voi, care vă mențin sănătoși. Ceea ce încercăm de asemenea este să îmbunătățim conversația bacteriilor care trăiesc în simbioză cu voi, sperând că vă vor face mai sănătoși, prin îmbunătățirea acestor conversații, astfel că bacteriile vor putea face lucrurile pe care vrem să le facă mai bine decât ar putea să le facă pe cont propriu.
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.
În sfârșit, am vrut să vă arăt aceasta este gașca mea de la Princeton, New Jersey. Tot ce v-am povestit a fost descoperit de cineva din această fotografie. Sper că atunci când aflați lucruri, cum ar fi despre cum funcționează natura din jurul nostru - am vrut doar să spun că ori de câte ori citiți ceva în ziar sau auziți pe cineva vorbind despre ceva ridicol din natura a fost creeat de un copil. Știința este făcută de această categorie de vârstă. Toți acești oameni au între 20 și 30 de ani și ei sunt motorul care duce mai departe descoperirile științifice în țara aceasta. Este un mare noroc să lucrezi cu grupa asta de vârstă.
(Applause)
Eu îmbătrânesc pe zi ce trece și ei au mereu aceași vârstă,
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.
și este o slujba amețitor de placută. Vreau să vă mulțumesc pentru că m-ați invitat aici. Este o mare răsplată pentru mine să particip la această conferință. (Aplauze)
(Applause)
Thanks.
Mulțumesc.
(Applause)
(Aplauze)