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.
Baktérie sú najstaršími žijúcimi organizmami na Zemi. Sú tu už miliardy rokov a sú to jednobunkové mikroskopické organizmy. Takže je to len jedna bunka, ktorá má túto špecifickú vlastnosť, že má len jeden reťazec DNA. Majú veľmi málo génov a genetických informácií na zakódovanie všetkých svojich vlastností. Prežívajú takým spôsobom, že konzumujú živiny z okolia, narastú na dvojnásobok svojej veľkosti, rozdelia sa v strede a z jednej bunky sa stanú dve a tak ďalej a tak ďalej. Len rastú a delia sa a rastú a delia sa - čiže je to dosť nudný život, až na to, že ja by som povedala, že ste s týmito živočíchmi úžasne prepojení.
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.
Viem, že si o sebe myslíte, že ste ľudia, a takto nejako o vás uvažujem aj ja. Tento muž reprezentuje bežného človeka a tieto krúžky vo vnútri sú všetky bunky, ktoré tvoria vaše telo. Máme v sebe asi bilión ľudských buniek, ktoré sa starajú o to, kým sme a umožňujú nám robiť všetko, čo vieme. Ale okrem toho máte počas celého života v sebe alebo na sebe 10 biliónov baktériových buniek. Čiže desaťkrát viac baktériových buniek ako ľudských buniek v rámci jedného človeka. A samozrejme, dôležitá tu je DNA, čiže tu máme všetky tie A, T, G a C, ktoré vytvárajú váš genetický kód a dali vám do vienka všetky tie šarmantné vlastnosti. Máte asi 30 000 génov. No a vysvitlo, že máte aj stokrát viac baktériových génov, ktoré majú svoju úlohu vo vás alebo na vás po celý váš život. Prinajlepšom ste človekom z 10%, ale pravdepodobnejšie len z jedného percenta, záleží na tom, ktorý z týchto modelov si vyberiete. Viem, že si o sebe myslíte, že ste ľudia, ale ja o vás rozmýšľam ako o 90 až 99 percentných baktériách.
(Laughter)
(Smiech)
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.
Tieto baktérie nie sú len pasívnymi spolujazdcami, sú neuveriteľne dôležité, udržujú nás pri živote. Zahaľujú nás do neviditeľného brnenia, ktoré nás chráni pred vonkajšími nepriaznivými vplyvmi, aby sme boli zdraví. Trávia naše jedlo, vyrábajú naše vitamíny, doslova vyučujú váš imunitný systém, ako má bojovať so zlými mikróbmi. Robia všetky tieto úžasné veci, ktoré nám pomáhajú a sú pre nás životne dôležité a nikde sa o tom nepíše. Veľkú publicitu si však získalo to, že robia aj veľa hrozných vecí. Na Zemi máme také druhy baktérii, ktoré vo vás či na vás za žiadnych okolností nemajú čo robiť, a ak tam sú, je vám z nich neuveriteľne zle.
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.
Takže, otázka pre moje laboratórium je, či chcete radšej myslieť na tie dobré veci, čo baktérie robia, alebo na tie zlé. Otázka, ktorou sme sa zaoberali, bola, ako vôbec môžu niečo robiť. Chcem povedať, sú neskutočne malé, aby ste jednu videli, musíte mať mikroskop. Vedú tento takpovediac nudný život, v ktorom len rastú a delia sa a vždy boli považované za asociálne a samotárske organizmy. A tak sa nám zdalo, že sú až príliš malé, aby mohli mať nejaký dopad na prostredie, ak konajú len ako jednotlivci. A tak sme si povedali, či by tu nemohol byť aj iný spôsob, ako by baktérie mohli žiť.
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.
Návod k tomuto nám dala ďaľšia morská baktéria, ktorá sa volá Vibrio fischeri. Na tomto snímku vidíte osobu z môjho laboratória, ktorá drží flakón plný kvapalnej bakteriálnej kultúry, Je to neškodná krásna baktéria pochádzajúca z oceánu, ktorú nazývame Vibrio fischeri. Táto baktéria má špeciálnu vlastnosť, že produkuje svetlo čiže ovláda bioluminiscenciu, ako keď svätojánske mušky svetielkujú. S týmito bunkami nič nerobíme. Záber sme urobili jednoducho tak, že sme vypli svetlá v miestnosti a ukázalo sa toto.
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.
Pre nás však nebolo zaujímavé to, že baktérie svetielkujú, ale otázka, kedy svetielkujú. Všimli sme si totiž, že keď sú baktérie osamote, čiže keď sú v ich zriedenej suspenzii, túto schopnosť strácajú. Ale keď narastú do určitého počtu buniek, všetky baktérie začnú vydávať svetlo naraz. Otázka, ktorú sme si kládli, bola, ako môžu baktérie, tieto primitívne organizmy, rozoznať situáciu, keď sú samy od situácie, keď sú v spoločenstve, a potom urobiť niečo všetky naraz. A prišli sme na to, že to rozoznávajú tak, že sa spolu rozprávajú a to v jazyku chémie. Toto je akože moja baktériová bunka.
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.
Keď je sama, nevydáva žiadne svetlo. Niečo však robí, a to uvoľňuje malé molekuly, niečo ako hormóny, a to sú tieto červené trojuholníky. A keď sú baktérie osamotené, tieto molekuly unikajú preč, čiže žiadne svetlo. Ale keď baktérie rastú a množia sa a všetky sa podieľajú na vylučovaní týchto molekúl, táto molekula - mimobunkové množstvo tejto molekuly vzrastie v priamej úmere k počtu buniek. A keď molekula dosiahne isté množstvo ktoré povie baktériám koľko majú susedov, spoznajú túto molekulu a naraz začnú vydávať svetlo. Takto funguje bioluminiscencia - rozprávajú sa pomocou týchto chemických slov.
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.
Dôvod, prečo to Vibrio fischeri robí, vyplýva z biológie. Ďalšia reklama pre živočíchy žijúce v oceáne. Vibrio fischeri žije v tejto sépii. Teraz sa pozeráte na havajskú oliheň chvostnanú, ktorú sme otočili na chrbát a teraz dúfam, že vidíte tieto dva žiariace laloky - tieto zastrešujú bunky baktérie Vibrio fischeri. žijú tam, pri veľkom počte buniek je tam aj táto molekula, a vydávajú svetlo. A dôvod, prečo im sépia dovolí robiť túto neplechu je, že potrebuje toto svetlo.
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.
Táto symbióza funguje takto: táto malá sépia žije hneď pri havajskom pobreží v plytkej, asi po kolená hlbokej vode. Sépia je nočný tvor, čiže cez deň sa zahrabe do piesku a spí, ale v noci musí vyjsť von na lov. Počas svetlých nocí, keď je na oblohe veľa hviezd, či mesiac, môže to svetlo preniknúť až do hĺbky, v ktorej žije sépia, keďže je hlboká len tých pár stôp. Takže sépia si vyvinula takú clonu, ktorá sa otvára a zatvára nad týmto špeciálnym svetelným orgánom, ktorý obsahuje baktérie. Na chrbte má detektory, ktoré jej pomáhajú určiť, koľko hviezdneho alebo mesačného svetla dopadá na jej chrbát. A otvára a zatvára túto clonu, aby množstvo svetla vychádzajúceho zo spodu - ktoré vyprodukuje baktéria - presne sedelo s množstvom svetla dopadajúceho na chrbát sépie tak, aby sépia nevrhala tieň. V podstate používa svetlo od baktérií, na vlastné protiosvetlenie ako ochranu proti predátorom, tak, aby predátori nemohli vidieť jej tieň, vypočítať jej trajektóriu a zožrať ju. Je ako neviditeľný bombardér oceánu.
(Laughter)
(Smiech)
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.
Ale ak sa nad tým zamyslíte, sépia má jeden obrovský problém, pretože má túto zomierajúcu, hrubú bakteriálnu kultúru a nedokáže ju uživiť. Takže funguje to tak, že každé ráno, keď vyjde slnko, sépia ide spať a zahrabe sa do piesku. Má pumpu, ktorá je prispôsobená jej biorytmu, takže keď vyjde slnko, vypumpuje asi 95% baktérií. Takže baktérie sa rozptýlia, malá hormónová molekula je preč, čiže neprodukujú žiadne svetlo - ale samozrejme, sépii je to jedno. Ona spí v piesku. A v priebehu dňa sa baktérie množia, uvoľňujú molekuly a v noci začnú svietiť, presne vtedy, keď to sépii vyhovuje.
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.
Najskôr sme prišli na to, ako to baktéria robí, ale potom sme použili prostriedky molekulárnej biológie, aby sme zistili presný mechanizmus. A prišli sme na to, - toto je opäť moja bakteriálna bunka - že Vibrio fischeri má proteín - to je ten červený rámček - je to enzým, ktorý produkuje tie malé molekuly hormónu - červené trojuholníčky. A ako bunky rastú, všetky uvoľňujú túto molekulu do prostredia, takže je tam množstvo molekúl. A baktérie majú tiež na povrchu svojej bunky receptor, ktorý pasuje s tou molekulou, ako kľúč do zámku. Podobné receptory sú aj na vašich bunkách. Keď sa počet molekúl zvýši na určité množstvo - ktoré vypovedá o počte buniek - molekula sa naviaže na receptor a do bunky sa dostane informácia, ktorá rozkáže bunkám spustiť toto kolektívne správanie produkujúce svetlo.
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.
Zaujímavé to je preto, lebo za posledných desať rokov sme zistili, že to nie je len nejaká anomália tejto smiešnej po-tme-svetielkujúcej baktérie, ktorá žije v oceáne - všetky baktérie majú takýto systém. Čiže teraz vieme, že všetky baktérie vedia navzájom komunikovať. Vytvárajú chemické slová, rozoznávajú ich a aktivujú skupinové správanie, ktoré je úspešné len vtedy, keď participujú všetky bunky naraz. Máme pre to veľmi múdry názov, voláme to quorum sensing. Hlasujú s týmito chemickými hlasmi, ich hlas sa započíta a potom naň všetci reagujú.
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.
Pre dnešnú prednášku je však dôležité, že vieme o stovkách druhov kolektívneho správania, ktorými sa baktérie vyznačujú. Ale asi jedným z najdôležitejších pre vás je virulencia. Nefunguje to tak, že sa do vás dostane pár baktérií a začnú vylučovať nejaké toxíny - ste príliš veľkí, nemalo by to na vás žiadny vplyv. Ste obrovskí. Teraz vieme, že v skutočnosti je to tak, že sa do vás dostanú, čakajú, začnú sa rozmnožovať, spočítajú sa pomocou týchto malých molekúl, a spoznajú, kedy už majú ten správny počet buniek na to, aby mohli úspešne prekonať obrovského hostiteľa, ak všetky baktérie spustia svoj toxický útok naraz. Baktérie používajú na riadenie patogenity vždy quorum sensing. Takto to funguje.
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.
Potom sme sa tiež pozreli na to, čo sú tieto molekuly - boli to tie červené trojuholníčky z mojich predchádzajúcich snímkov. Toto je molekula Vibrio fischeri. Toto je slovo, ktorým komunikuje. Takže, potom sme si začali všímať ostatné baktérie, a tieto sú len zlomkom molekúl, ktoré sme objavili. Tu môžete vidieť, že molekuly sú spríbuznené. Ľavá strana molekuly je identická v každom jednom druhu baktérie. Pravá strana molekuly sa však líši v závislosti od druhu. Toto dodáva ich jazyku špecifickosť jednotlivých druhov. Každá molekula pasuje do receptora svojho partnera a nikde inde. Takže toto sú súkromné, tajné konverzácie. Tieto konverzácie sú pre vnútrodruhovú komunikáciu. Každá baktéria používa určitú molekulu ako svoj jazyk, aby mohla spočítať vlastných súrodencov.
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.
Keď sme sa dostali až sem, mysleli sme si, že sme začali chápať, že baktérie majú toto sociálne správanie. Lenže v skutočnosti sme mysleli na to, že väčinou baktérie nežijú osamotené, žijú v neskutočných zmesiach so stovkami alebo tisíckami iných druhov baktérií. A to znázorňuje tento snímok. Toto je vaša pokožka. Takže toto je len fotografia - mikrosnímok vašej kože. Akákoľvek časť vášho tela vyzerá zhruba takto. A tu môžete vidieť všetky tie rozličné druhy baktérii, ktoré na nej sú. A tak sme si pomysleli, ak je to naozaj o komunikácii baktérií a o počítaní vašich susedov, nestačí iba vedieť komunikovať v rámci svojho druhu. Musí existovať aj spôsob, ako sčítať zvyšok baktérií v populácií. Takže sme sa vrátili k molekulárnej biológií
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.
a začali sme študovať rôzne baktérie a zistili sme, že v skutočnosti baktérie ovládajú viacero jazykov. Všetky majú systémy špecifické pre ten ktorý druh - majú molekulu, ktorá vraví "ja". Ale zároveň majú aj druhý systém, ktorý sme objavili, paralelný s prvým, ktorý je všeobecný. Takže, majú druhý enzým, ktorý vydáva druhý signál, ktorý má vlastný receptor. A táto molekula je obchodným jazykom baktérií. Používajú ju všetky rôzne baktérie a je to jazyk medzidruhovej komunikácie. Čiže baktérie sú schopné spočítať počet baktérií "ja" a počet baktérií "oni". Zoberú si túto informáciu a rozhodnú sa, akú akciu vykonajú podľa toho, kto je v menšine a kto vo väčšine v akejkoľvek danej populácií.
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.
Potom sme sa opäť obrátili na chémiu a zistili sme, čo táto generická molekula vlastne je - to boli tie ružové ovály na mojej poslednej snímke, toto je ono. Je to veľmi malá molekula s piatimi atómami uhlíka. Ale čo je dôležité, zistili sme, že každá baktéria má presne ten istý enzým a produkuje úplne rovnakú molekulu. Takže všetky používajú túto molekulu na medzidruhovú komunikáciu. Je to niečo ako bakteriálne esperanto.
(Laughter)
(Smiech)
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?
Keď sme sa dostali až sem, začali sme si uvedomovať, že baktérie spolu komunikujú pomocou tohto chemického jazyka. Ale začali sme uvažovať, že možno by sa s tým dalo urobiť niečo užitočné. Už som spomínala, že baktérie majú toto sociálne správanie, že komunikujú s týmito molekulami. A samozrejme, spomínala som, že jednou z dôležitých vecí, čo robia, je spúšťanie patogenity pomocou quorum sensing. A tak sme si pomysleli, čo ak by sme spôsobili, že tieto baktérie onemejú alebo ohluchnú? Nemohlo by to byť novým druhom antibiotík?
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?
Isteže, práve ste počuli a už viete, že nám dochádzajú antibiotiká. Baktérie sú v súčasnosti neuveriteľne odolné voči mnohým liekom, a to preto, že všetky antibiotiká, ktoré používame, zabíjajú baktérie. Prerušia bakteriálnu membránu, a spôsobia, že baktéria nemôže skopírovať svoju DNA. Zabíjame baktérie tradičnými antibiotikami a to má za následok odolné mutácie. Takže teraz tu máme tento globálny problém v infekčných chorobách. A tak sme pomysleli, keby sme len mohli nejako zmeniť ich správanie tak, aby tieto baktérie nemohli komunikovať, nemohli počítať a nevedeli, ako spustiť virulentnosť.
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.
A presne to sme urobili a použili sme pri tom dve stratégie. V prvej sme sa zamerali na systém vnútrodruhovej komunikácie. Takže sme vyrobili molekuly, ktoré vyzerajú trochu ako skutočné molekuly, ktoré ste videli - ale sú trošku iné. Takže sa naviažu na tie receptory, a tým znemožnia rozpoznanie skutočných baktérií. Zameraním sa na červený systém vieme vytvoriť molekuly, ktoré blokujú quorum sensing pre konkrétne druhy či choroby. Toto isté sme urobili aj s ružovým systémom. Zobrali sme túto univerzálnu molekulu a trošku sme ju poprevracali, takže sme vytvorili opozíciu pre systém medzidruhovej komunikácie. Dúfame, že by sa tieto molekuly mohli použiť pri širokom spektre antibiotík ktoré by fungovali proti všetkým baktériám.
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.
Na záver vám tú stratégiu ukážem. Konkrétne v tejto používam len medzidruhovú molekulu, ale princíp je úplne rovnaký. Už viete, že keď sa baktéria dostane do zvieraťa, v tomto prípade do myši, nezačne byť virulentná hneď. Dostane sa dovnútra, začne rásť, začne vylučovať svoje molekuly pre quorum sensing. Rozpozná, kedy už má dostatok baktérií a až potom zaháji útok a zviera zomiera. Teraz ich môžme naočkovať týmito virulentnými infekciami, ale v kombinácii s našimi molekulami blokujúcimi quorum sensing - to sú tie, ktoré vyzerajú skoro ako skutočné molekuly, len sú trochu iné, čo som znázornila na tejto snímke. A teraz už vieme, že ak zvieraťu podáme patogenickú baktériu - odolnú voči viacerým liekom - a zároveň mu podáme naše molekuly blokujúce quorum sensing, výsledok je, že zviera prežije.
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.
Myslíme si, že toto je nová generácia antibiotík a je to minimálne prvý krok k vyriešeniu tohto veľkého problému odolnosti. Takže teraz viete, že baktérie spolu vedia hovoriť, ako slová používajú chemické látky, majú neskutočne komplikovanú chemickú slovnú zásobu, ktorú len začíname spoznávať. Toto samozrejme umožňuje baktériám stať sa mnohobunkovými. Takže v duchu TEDu robia všetko spoločne, pretože to má pre ne význam. Čiže baktérie majú toto kolektívne správanie a dokážu vykonať veci, ktorých by nikdy neboli schopné, ak by konali jednotlivo.
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.
Ďalej by som vám rada povedala, že toto je objav mnohobunkovosti. Baktérie sú na Zemi už miliardy rokov. Ľudia - pár stoviek tisíc. Myslíme si, že baktérie nastavili pravidlá, ktoré riadia fungovanie mnohobunkových organizmov. Myslíme si, že štúdiom baktérií budeme schopní pochopiť mnohobunkovosť v ľudskom tele. Vieme, že ak sa nám podarí prísť na princípy a pravidlá v týchto takpovediac primitívnych organizmoch, môžeme dúfať, že budú platiť aj pre ostatné ľudské choroby a ľudské správanie. Dúfam, že ste sa naučili, že baktérie vedia rozoznať seba od iných. Použitím týchto dvoch molekúl vedia povedať "ja" a vedia povedať "oni". A samozrejme, toto robíme aj my, tak na molekulárnej úrovni, ako aj na vonkajšej rovine, ale teraz mám na mysli molekuly.
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.
Presne toto sa deje vo vašom tele. Vaše srdcové bunky sa nemiešajú s vašimi obličkovými bunkami, a to práve vďaka celej tejto chémii, vďaka molekulám, ktoré určia ktorá skupina buniek je ktorá a aká je ich úloha. Opakujem, myslíme si, že toto vynašli baktérie, vy ste si len vyvinuli pár luxusných doplnkov navyše, ale hlavné myšlienky sú zakotvené v týchto jednoduchých systémoch, ktoré môžeme pozorovať.
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.
A nakoniec, aby som znovu zopakovala praktický úžitok, sme vyrobili tieto molekuly blokujúce quorum sensing, ktoré sa práve vyvíjajú ako nové druhy terapeutík. Ale potom, aby som na koniec vzdala hold všetkých dobrým a zázračným baktériám na Zemi, sme vyrobili aj molekuly podporujúce quorum sensing. Takže sme sa zamerali na tie systémy, ktoré vylepšujú fungovanie molekúl. Spomeňte si, že máte na sebe či v sebe desaťkrát viac baktériových molekúl, ktoré chránia vaše zdravie. Tiež sa snažíme podporovať komunikáciu baktérií, ktoré s vami žijú vo vzájomnom spolužití, a dúfame, že to vylepší váš zdravotný stav. Zlepšením tejto komunikácie budú baktérie schopné robiť veci, ktoré od nich chceme lepšie, ako keby na to boli samy.
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.
A nakoniec som vám chcela ukázať môj tím z Princetonu, v New Jersey. Všetko, o čom som vám hovorila, bolo objavené niekým na tejto fotke. A keď sa niečo učíte, napríklad to, ako funguje svet prírody - chcem len povedať, že kedykoľvek niečo čítate v novinách, alebo počujete prednášku o niečom absurdnom zo sveta prírody, objavilo to dieťa. Vedu robí táto veková skupina. Všetci títo ľudia majú od 20 do 30 rokov. a sú hnacími motormi vedeckých objavov v tejto krajine. Je naozajstným šťastím pracovať s touto vekovou kategóriou.
(Applause)
Ja som stále staršia a staršia, ale oni sú vždy rovnako starí,
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.
a je to šialene príjemné zamestnanie. Chcem sa vám poďakovať za pozvanie sem. Je pre mňa veľkou cťou byť na tejto konferencii. (Potlesk)
(Applause)
Thanks.
Ďakujem.
(Applause)
(Potlesk)