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.
Бактерії – найдавніші живі організми на планеті. Вони тут вже мільярди років, і являють собою одноклітинні мікроскопічні організми. Отже, вони – це одна клітина, яка має виняткову особливість, а саме – всього один фрагмент ДНК. В них лише кілька генів, і в цій генетичній інформації закодовано всі властиві їм риси. А живуть бактерії таким чином: вони вбирають з оточуючого середовища поживні речовини, збільшуються удвічі за нормальний розмір, потім діляться навпіл, і одна клітина стає двома. І так далі, й так далі. Вони просто ростуть і діляться, ростуть і діляться – доволі нудне життя... за винятком, і я зараз доведу, вражаючої взаємодії між цими створіннями.
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.
Я знаю, що всі ви вважаєте себе людьми, а ось як думаю про вас я. Цей чоловік представляє типову людину, а всі ці кола в ньому – це клітини, які утворюють ваше тіло. Це близько трильйона людських клітин, завдяки яким ми є такими, як ми є, і можемо робити речі, які ми робимо. Але крім цього ви маєте 10 трильйонів клітин-бактерій – всередині чи ззовні, в кожну мить свого життя. Отже, бактеріальних клітин удесятеро більше, ніж людських – в самій людині. І, звісно, це стосується й ДНК. Ось – ці аденін, тимін, гуанін і цитозин, утворюють ваш генетичний код, і зумовлюють усі ваші чарівні особливості. У вас близько 30000 генів. Отже, виходить, що ви маєте у 100 разів більше генів бактерій, які впливають на вас – добре чи погано – протягом усього вашого життя. Так що в найкращому випадку, ви людина на 10 відсотків, але ймовірніше – десь на один відсоток, залежно від вибраної вами шкали. Я знаю, що ви усвідомлюєте себе як людей, але думаю про вас як про бактерії на 90 чи 99 відсотків.
(Laughter)
(Сміх)
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.
Ці бактерії – не пасивні пасажири, вони неймовірно важливі, бо підтримують в нас життя. Вони загортають нас у невидимий тілесний панцир, який стримує негативний вплив довкілля, тож ми залишаємось здоровими. Вони перетравлюють нашу їжу, вони створюють вітаміни, вони, фактично, навчають вашу імунну систему не впускати шкідливих мікробів. Вони роблять усі ці дивовижні речі, які допомагають нам і є критичними для нашого існування, але за це про них ніколи не пишуть у газетах. Втім, газети чимало пишуть про них за те, що вони роблять і чимало жахливих речей. На землі також є вдосталь видів бактерій, яким не потрібно знаходитись на нашому тілі чи всередині нас. Але якщо вони туди потрапляють, то роблять вас дуже хворими.
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.
Але, власне, питання моїх досліджень – не виявити всі хороші речі, які роблять бактерії. Чи всі погані... Питанням є те, яким чином вони взагалі можуть щось зробити? Тобто, вони ж неймовірно малі, вам треба мікроскоп, щоб їх побачити. Вони живуть своїм нудним життям, в якому вони ростуть і діляться, і їх завжди вважали асоціальними самітниками. І тому ми подумали, що вони просто замалі для того, щоб помітною мірою вплинути на довкілля, якщо вони діють індивідуально. І ми захотіли припустити, чи не може бути іншого способу життя бактерій?
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.
Підказка прийшла від однієї морської бактерії, яка називається Vibrio fischeri. На цьому слайді – просто людина з моєї лабораторії, яка тримає колбу з рідкою бактеріальною культурою, прекрасною нешкідливою бактерією родом з океану, яку назвали Vibrio fischeri. Ця бактерія має специфічну здатність світитись, тобто створювати біолюмінесценцію. Як світлячки. Тут ми нічого не робимо з клітинами. Ми просто зняли фото, виключивши в кімнаті світло. І ось що ми бачимо.
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.
Нас зацікавило, власне, не те, що бактерії світились, а те, коли вони це робили. Ми подмітили, що коли бактерії були поодинці, тобто, коли вони були в розрідженій суспензії – вони не світились. Але, коли вони розростались до певного числа клітин – усі бактерії починали світитись одночасно. Питанням в тому, як бактерії, ці примітивні організми, можуть відзначити те, що вони на самоті, і те, що вони – у спільноті, і тоді робити щось разом. Ми виявили, що їм це вдається за рахунок розмови між собою, і ця рзмова ведеться хімічною мовою. Нехай це буде моя бактеріальна клітина.
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.
Коли вона сама, то ніякого світла не виробляє. Але в цей час вона виділяє невеличкі молекули, які можна вважати як подобу гормонів. Ось вони, червоні трикутники. І коли бактерія сама, молекули просто відпливають, і ніякого світла немає. Але, коли бактерії ростуть і подвоюються, і всі беруть участь у створенні цих молекул, молекула – кількість цих молекул поза клітиною зростає пропорційно до кількості клітин. Коли кількість молекул досягає певного значення, який повідомляє бактерії, скільки в неї "сусідів", вони розпізнають цю молекулу і всі бактерії синхронно починають світитися. Ось як відбувається біолюмінесценція – вони спілкуються такими хімічними словами.
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.
Пояснення, чому Vibrio fischeri так роблять – у біології. Ось, іще реклама океанської істоти. Vibrio fischeri живуть у цьому кальмарі. Те, на що ви дивитесь, є гавайським короткохвостим кальмаром, якого перевернули на спину, і, сподіваюсь, ви можете тут побачити два щупальці, які світяться – вони і є домівкою клітин Vibrio fischerі. Вони живуть там, їх там багато, молекули спрацьовують – і вони виробляють світло. Причиною того, щоб кальмар терпляче вживається з цими бешкетниками, є те, що йому потрібно це світло.
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.
Цей симбіоз працює так: цей маленький кальмар живе в прибережній зоні Гаваїв, на мілководді – там води по коліна. Кальмар є нічною твариною, тому протягом дня він закопується в пісок і спить, але вночі він виходить на полювання. У світлі ночі, коли зоряно або місячно, світло проникає на глибину, де живе кальмар, бо це лише кілька футів води. І кальмар розвинув собі таку заслінку, яка відкриває або закриває цей особливий світловий орган, в якому живуть бактерії. В нього є детектор на спині, яким він може відчувати, скільки світла від зірок чи місяця потрапляє на його спину. І він відкриває чи закриває заслінку так, щоб інтенсивність світла знизу – яке створюється бактеріями – точно співпадала зі світлом, яке потрапляє на спину кальмара. Так що кальмар не утворює тіні. Він використовує світло від бактерій, щоб освітити себе для захисту від хижаків – бо вони не можуть побачити його тінь, визначити його траєкторію, і з’їсти. Це такий собі літак-невидимка океанів.
(Laughter)
(Сміх)
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.
Але потім, якщо ви це зауважили, кальмар має жахливу проблему, бо в нього є ця численна кількість бактерій, плюс відмерлі. І він зміг би так жити. І тому щоранку, коли сходить сонце, кальмар повертається до сну, він заривається в пісок, і в нього є такий спеціальний насос, який активується залежно від часу доби, і коли сходить сонце, він викачує близько 95 відсотків бактерій. Тоді бактерії розріджуються, кількість гомонів-молекул зменшується, так що вони вже не світяться – але кальмару, звісно, це вже байдуже. Він спить собі в піску. Протягом дня бактерії подвоюються, виробляють молекули, а потім знов вмикається світло. Вночі, саме тоді, коли це потрібно кальмару.
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.
Спершу ми збагнули, як бактерія це робить, а потім застосували інструменти молекулярної біології, щоб зрозуміти, який тут механізм. І ми знайшли – отже, це знов має бути клітиною моєї бактерії – те, що Vibrio fischeri містить протеїн – це червоний прямокутник – це ензим, який створює ту маленьку молекулу-гормон – червоний трикутник. І коли клітини ростуть, вони всі виділяють таку молекулу в середовище, так що їх багато. Також бактерія має на собі рецептор, що підходить, ніби замок до ключа, яким є молекула. Це все схоже на рецептори на поверхні ваших клітин. Коли кількість молекул зростає до певного значення – яке щось говорить про кількість клітин – це фіксується в цьому рецепторі, і сигнал, що надходить до клітин, каже їм увімкнути цю спільну поведінку зі створення світла.
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.
Це цікаво тому, що в минулому десятилітті ми виявили, що це не просто якась аномалія цих створінь, бактерій-з-океану-що-сяють-у-темряві. Всі бактерії мають систему, схожу на цю. Зараз ми розуміємо, що бактерії можуть спілкуватися одна з одною. Вони утворюють хімічні слова, вони розпізнають ці слова, і це визначає їхню групову поведінку, яка вдала лише тоді, коли всі клітини діють в унісон. В нас уже є гарне слово для цього – ми називаємо це кворумним відчуттям. Вони голосують цими хімічними бюлетенями, бюлетень враховується, і потім кожен реагує на нього.
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.
Що важливе для сьогоднішньої розповіді – це те, що ми знаємо сотні типів поведінки, що проявляються в цих колективних діях. Але те, що, напевно, найважливіше для вас – це вірулентність. Це не схоже на те, що у вас проникають пара бактерій, і вони починають виділяти якісь токсини – ви величезні, й це не матиме жодного ефекту. Ви – велетенські. Вони – зараз ми це розуміємо – вони потрапляють у вас, чекають, починають рости, вони підраховують себе цими маленькими молекулами, і впізнають момент, коли мають достатньо клітин, щоб, запустивши свою вірулентну атаку, успішно подолати хазяїна-велетня. Бактерії завжди контролюють патогенність кворумним сприйняттям. Ось як це працює.
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.
Також ми потім роздивились ці самі молекули – які були червоними трикутниками на моїх попередніх слайдах. Це молекула Vibrio fischeri. Це – слово, за допомогою якого вона спілкується. Потім ми почали розглядати інші бактерії, і ось кілька з молекул, які ми виявили. Я думаю, ви бачите, що ці молекули подібні. Ліва частина молекул ідентична у кожного окремого виду бактерій. Але права частина молекули трішки відрізняється. Це зроблено, щоб надати виняткове видове пристосування до цих мов. Кожна молекула підходить лише для свого рецептора і ні до якого іншого. Так що це приватні, таємні розмови. Ці розмови для спілкування всередині виду. Кожна бактерія використовує свою молекулу, яка є її мовою, і дозволяє підрахувати своїх.
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.
Одного разу ми навіть подумали, що почали розуміти таку соціальну поведінку бактерій. Однак серйозним питанням для нас є те, що більшість часу бактерії не живуть самі. Вони живуть у неймовірних сумішах, разом із сотнями тисяч інших видів бактерій. І це показано на цьому слайді. Це ваша шкіра. Так, це просто картинка, мікрознімок вашої шкіри. Всюди на вашому тілі вона виглядає десь так само, і я сподіваюсь, ви бачите, що там усі види бактерій. Тому ми подумали, що якщо між бактеріями дійсно є спілкування, яке полягає в підрахунку своїх сусідів, то спілкуватись лише в межах свого виду – замало. Має бути спосіб зробити перепис решти бактерій у популяції. Ми повернулись до молекулярної біології
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.
та почали вивчати різні бактерії. І ми виявили, що, фактично, бактерії є поліглотами. У всіх них є система, властива лише їхньому виду – вони мають молекулу, яка каже «це свій». Але разом із нею паралельно діє друга система, яку ми виявили – родова. В них є ще й другий ензим, який створює інакший сигнал, і в нього є свій рецептор. І ця молекула є спільною мовою всіх бактерій. Її використовують усі, найрізноманітніші бактерії, і вона є мовою міжвидового спілкування. Що це значить: бактерії в змозі підрахувати скільки є нас і скільки "вас". Вони отримують цю інформацію і вирішують, які завдання виконувати. Залежно від того, хто в меншості і хто в більшості у цьому середовищі.
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.
Тоді ми знов звернулись до хімії і зрозуміли, які ці родові молекули. Це були рожеві овали на моєму останньому слайді. Ось вона, це дуже мала п’ятивуглецева молекула. Важливий момент, який ми виявили – це те, що кожна бактерія має ідентичний ензим і виробляє точно таку ж молекулу. Так що вони всі використовують цю молекулу для міжвидового спілкування. Це бактеріальна есперанто.
(Laughter)
(Сміх)
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?
Дійшовши до цього, ми почали розуміти, що бактерії спілкуються між собою цією хімічною мовою. Але ми подумали, що, можливо, в цьому є якась практична користь. Я розповіла вам, що бактеріям властиві всі ці соціальні поведінки, вони комунікують за допомогою цих молекул. Звісно, я також розповіла вам, що однією з важливих речей, які вони роблять – це спричиняють хвороби, використовуючи кворумне сприйняття. І ми подумали: а що буде, якщо ми зробити так, щоб бактерії не змогли говорити або чути? Чи не міг би це бути новий тип антибіотиків?
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?
Звичайно, ви щойно почули і вже знаєте, що в нас закінчуються ефективні антибіотики. Бактерії стали надзвичайно стійкі до різних медикаментів. Це тому, що всі наші антибіотики вбивають бактерії. Вони або розривають бактеріальну мембрану, і роблять так, що останні не можуть скопіювати свою ДНК. Ми вбиваємо бактерії звичайними антибіотиками і це відбирає з-поміж них стійких мутантів. Тому тепер ми, звичайно, маємо цю глобальну проблему щодо інфекційних хвороб. Ми подумали, що якби ми змогли певним чином змінити їхню поведінку, просто зробити так, щоб ці бактерії не змогли спілкуватися, не могли рахувати, і не знали, коли запустити вірулентну дію.
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.
Саме так ми і вчинили, і розробили дві стратегії. Перша – це націлитись на міжвидову комунікаційну систему. Ми зробили молекули, які виглядали так само, як і справжні молекули – які ви бачили – але вони трішки відрізняються. Вони блокуют ці рецептори і заважають розпізнаванню справжніх. Націлившись на червону систему, ми можемо створити особливі для певного виду, чи для певної хвороби молекули, що блокують кворумне сприйняття. Ми також зробили те саме з рожевою системою. Ми взяли ту універсальну молекулу і трохи її перетворили, зробивши противником у міжвидовій комунікаційній системі. Є надія, що це буде використано в широкому наборі антибіотиків, які працюють проти всіх бактерій.
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.
На завершення я й покажу вам цю стратегію. Тут я використовую міжвидову молекулу, хоча логіка є такою ж. Ви знаєте, що коли бактерія потрапляє у тварину, в цьому випадку, у мишу, то вірулентність виникає не відразу. Вона потрапляє всередину, починає рости, виділяти молекули кворумного сприйняття. Вона розпізнає, коли бактерій стає достатньо, щоб розпочати атаку, і тоді тварина помирає. Що ми можемо зробити – це внести вірулентну інфекцію, але ми вносимо її разом з нашими молекулами антикворумного сприйняття -- отже, це молекули, які досить схожі на справжні, але вони трішки відрізняються від тих, які я відобразила на цьому слайді. Зараз ми знаємо, що якщо заразити тварину шкідливою бактерією – бактеріями, стійкими до різних ліків – і разом з тим внести нашу молекулу антикворумного сприйняття, то фактично тварина залишається живою.
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.
Ми думаємо, що це наступне покоління антибіотиків, яке допоможе нам вирішити, принаймні на початку, серйозну проблему стійкості бактерій. Я сподіваюсь, ви думаєте, що бактерії можуть спілкуватися одна з одною, використовуючи хімікалії в якості слів, то вони мають неймовірно складний хімічний лексикон, про який ми лише почали дізнаватись. Звичайно, це дозволяє бактеріям бути багатоклітинною системою. Тож, в дусі TED, вони працюють разом, бо це має значення. Таким чином, у бактерій є власна колективна поведінка, і вони можуть виконувати ті завдання, які вони ніколи не могли б завершити, якби просто діяли поодинці.
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.
Ще я хотіла б вам довести, що це є винаходом багатоклітинності. Бактерії існують на землі мільярди років. Люди – кілька сотень тисяч. Ми думаємо, що бактерії розробили правила, за якими працюють багатоклітинні організми. Ми думаємо, що, вивчаючи бактерії, ми зможемо зсередини дослідити багатоклітинність людського тіла. Ми знаємо, що ці принципи і правила, якщо ми зможемо їх збагнути в цьому типі примітивних організмів, напевно, їх можна буде застосувати і до інших людських хвороб та людської поведінки. Я думаю, ви побачили, що бактерії можуть відрізняти себе від інших. Використовуючи ці дві молекули, вони можуть сказати «я» або сказати «ви». І, звісно, це те, що ми робимо, як на молекулярному рівні, так і в загальному плані. Втім, власне я думаю про молекулярні речі.
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.
Це саме те, що відбувається в нашому тілі. Адже клітини вашого серця і нирок не перемішуються кожного дня, і це тому, що тут працює ось ця хімія, ці молекули, що говорять хто до якої групи клітин належить, і яке їхнє завдання. Але ми думаємо, що бактерії винайшли цей принцип, а потім він розвинувся до кількох додаткових дзвіночкв та свищиків, але зародки цього є в таких простих системах, які ми можемо вивчати.
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.
Головна частина, знову повторюсь, є роль цього на практиці. Ми створили антикворумні молекули, які розвиваються як новий тип терапії. Але, щоб завершити рекламою всіх хороших і чудодійних бактерій, що живуть на землі – ми також зробили прокворумні молекули. Ми налаштували цю систему на ціль утворити молекули, які покращують роботу бактерій. Згадайте про ті кількості бактерій, які живуть у вас, залишаючи вас здоровими. Ми також спробували пожвавити спілкування між бактеріями, які живуть у симбіозі з вами, з надією зробити вас більш здоровими, зробити таке спілкування кращим, щоб бактерії змогли виконувати те, що ми хочемо, краще, ніж вони могли б це зробити самі.
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.
Ну і нарешті, я хочу показати вам мою групу в Прінстоні, штат Нью Джерсі. Все, про що я вам розповіла, було відкрито кимось із цієї картинки. Я думаю, коли ви щось вивчаєте, наприклад, як працює світ природи – я хочу сказати, що коли б ви не прочитали щось у газеті, чи почули про щось незвичне у світі природи – це було виявлено дитиною. Наука робиться молоддю. Всім цим людям від 20 до 30 років, і вони є двигуном, який рухає наукові відкриття в цій країні. З ними справді приємно працювати.
(Applause)
Я старію й старію, а вони завжди того ж віку,
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.
і це просто неймовірно прекрасна робота. Я б хотіла подякувати вам за запрошення сюди. Це велике задоволення для мене – взяти участь в цій конференції. (Аплодисменти)
(Applause)
Thanks.
Дякую.
(Applause)
(Аплодисменти)