أنتم لا تعرفوهم. لا ترونهم. ولكنهم دائمًا في الجوار، يهمسون، يرسمون الخطط السرية، يجهزون جيوشًا من ملايين الجنود. وعندما يقررون الهجوم، يهاجمون معًا في نفس الوقت. أنا أتحدث عن البكتريا.
You don't know them. You don't see them. But they're always around, whispering, making secret plans, building armies with millions of soldiers. And when they decide to attack, they all attack at the same time. I'm talking about bacteria.
(ضحك)
(Laughter)
من ظننتم أنني أتحدث عنهم؟
Who did you think I was talking about?
تعيش البكتريا في مجتمعات تمامًا كما يعيش البشر. لديهم عائلات، يتحدثون، ويخططون لنشاطاتهم. وكالبشر، يخدعون، ويحتالون، وبعضهم قد يغش الآخر. ماذا لو أخبرتكم بأننا قادرون على الاستماع لأحاديث البكتريا وترجمة معلوماتهم الخصوصية إلى لغة البشر وماذا لو أخبرتكم أن ترجمة أحاديث البكتريا قادر على إنقاذ حياة بشر أنا حائزة على دكتوراه في فيزياء النانو، وقد استخدمت تكنولوجيا النانو لتطوير وسيلة حقيقية للترجمة تتجسس على مجتمعات البكتريا وتمنحنا تسجيلات لما تخطط له البكتريا.
Bacteria live in communities just like humans. They have families, they talk, and they plan their activities. And just like humans, they trick, deceive, and some might even cheat on each other. What if I tell you that we can listen to bacterial conversations and translate their confidential information into human language? And what if I tell you that translating bacterial conversations can save lives? I hold a PhD in nanophysics, and I've used nanotechnology to develop a real-time translation tool that can spy on bacterial communities and give us recordings of what bacteria are up to.
البكتريا تعيش في كل مكان. موجودة في التربة، على أثاثنا وفي داخل أجسامنا. في الحقيقة، 90% من كل الخلايا الحية في ذلك المسرح عبارة عن بكتريا. بعض البكتريا جيدة لنا؛ تساعدنا على هضم الطعام أو إنتاج الأجسام المضادة. وبعضها مضر لنا؛ تسبب لنا الأمراض والموت. لتنسيق كل الوظائف التي تؤديها البكتريا، يجب أن تكون قادرة على التنظيم، وهم قادرون على ذلك تمامًا كما يستطيع البشر- عن طريق التواصل. لكن عوضًا عن استخدامهم للكلمات، يستخدمون جزيئات إشارة للتواصل مع بعضهم البعض. عندما تكون البكتريا قليلة، تبتعد جزيئات الإشارة بعيدًا، مثل صرخات رجل وحيد في الصحراء. لكن عندما تكون بعدد كبير، تتكدس جزيئات الإشارة، وتبدأ البكتريا، في الإحساس بأنها غير وحيدة. يستمعون لبعضهم البعض. بهذه الوسيلة، يستمرون في معرفة عددهم ومتى يصلون لعدد كاف للشروع في نشاط جديد. وعندما تصل جزيئات الإشارة إلى بداية محددة، كل البكتريا تشعر في وقت واحد بحاجتها لعمل نفس التصرف.
Bacteria live everywhere. They're in the soil, on our furniture and inside our bodies. In fact, 90 percent of all the live cells in this theater are bacterial. Some bacteria are good for us; they help us digest food or produce antibiotics. And some bacteria are bad for us; they cause diseases and death. To coordinate all the functions bacteria have, they have to be able to organize, and they do that just like us humans -- by communicating. But instead of using words, they use signaling molecules to communicate with each other. When bacteria are few, the signaling molecules just flow away, like the screams of a man alone in the desert. But when there are many bacteria, the signaling molecules accumulate, and the bacteria start sensing that they're not alone. They listen to each other. In this way, they keep track of how many they are and when they're many enough to initiate a new action. And when the signaling molecules have reached a certain threshold, all the bacteria sense at once that they need to act with the same action.
لذا فإن محادثات البكتريا تتكون من المبادرة والتفاعل، إنتاج الجزيئات والإستجابة لها في بحثي، قمت بالتركيز على التجسس على مجتمعات البكتريا في الجسد البشري. كيف تعمل؟ لدينا عينة من مريض. قد تكون عينة دماء أو لعاب، نطلق الإلكترونات إلى داخل العينة، ستتفاعل الإلكترونات مع أي تواصل تقدمه الجزيئات، وذلك التفاعل سيمنحنا معلومات عن هوية البكتريا، نوعية التواصل بينهم وكم الحوار بين البكتريا.
So bacterial conversation consists of an initiative and a reaction, a production of a molecule and the response to it. In my research, I focused on spying on bacterial communities inside the human body. How does it work? We have a sample from a patient. It could be a blood or spit sample. We shoot electrons into the sample, the electrons will interact with any communication molecules present, and this interaction will give us information on the identity of the bacteria, the type of communication and how much the bacteria are talking.
ولكن كيف يبدو الأمر عندما تتواصل البكتريا؟ قبل أن أقوم بتطوير أداة الترجمة، كان تخميني الأول أن البكتريا ربما يكون لديها لغة بدائية، مثل الرضع، لا يكونون قد طوروا كلمات وجمل بعد. عندما يضحكون، إذن هم سعداء؛ عندما يبكون، إذن هم حزينون. الأمر بسيط بذلك الشكل. ولكن اتضح أن البكتريا ليست بدائية كما ظننت. الجزئ ليس مجرد جزئ. قد يعني العديد من الأشياء حسب سياق الحديث، مثل بكاء الأطفال قد يعني العديد من المعاني؛ أحيانًا يكون الطفل جائعًا، أحيانًا يكون مبتلاً، أحيانًا يكون متألمًا أو خائفًا. الآباء قادرون على فك شفرة هذه البكاءات. ولتكون أداة ترجمة حقيقية، كان يجب أن تمتلك القدرة على فك شفرة جزيئات الإشارة وترجمتها بناءً على سياق الحديث. ومن يعلم؟ ربما يتبنى محرك ترجمة جوجل هذا في القريب.
But what is it like when bacteria communicate? Before I developed the translation tool, my first assumption was that bacteria would have a primitive language, like infants that haven't developed words and sentences yet. When they laugh, they're happy; when they cry, they're sad. Simple as that. But bacteria turned out to be nowhere as primitive as I thought they would be. A molecule is not just a molecule. It can mean different things depending on the context, just like the crying of babies can mean different things: sometimes the baby is hungry, sometimes it's wet, sometimes it's hurt or afraid. Parents know how to decode those cries. And to be a real translation tool, it had to be able to decode the signaling molecules and translate them depending on the context. And who knows? Maybe Google Translate will adopt this soon.
(ضحك)
(Laughter)
اسمحوا لي بشرح مثال. أحضرت معي بيانات البكتريا التي يمكن أن تكون صعبة الفهم إذا لم تكونوا مدربين، ولكن جربوا إلقاء نظرة.
Let me give you an example. I've brought some bacterial data that can be a bit tricky to understand if you're not trained, but try to take a look.
(ضحك)
(Laughter)
هذه عائلة بكتريا سعيدة التي أصابت مريض بالعدوى. لنسميهم عائلة مونتيجيو. يتشاركون المصادر، يتكاثرون، ويكبرون معًا. يومًا ما، سكن بجوارهم جار جديد، عائلة البكتريا كابوليت.
Here's a happy bacterial family that has infected a patient. Let's call them the Montague family. They share resources, they reproduce, and they grow. One day, they get a new neighbor, bacterial family Capulet.
(ضحك)
(Laughter)
كل شئ بخير، طالما يعملون سويًا. ولكن يحدث شيء غير مخطط له. روميو من عائلة مونتيجيو لديه علاقة ب جولييت من عائلة كابوليت.
Everything is fine, as long as they're working together. But then something unplanned happens. Romeo from Montague has a relationship with Juliet from Capulet.
(ضحك)
(Laughter)
ونعم، يتشاركون مادة وراثية.
And yes, they share genetic material.
(ضحك)
(Laughter)
والآن، هذا التبادل الجيني قد يكون خطرًا على عائلة مونتيجيو والتي لديها طموح بأن تبقى العائلة الوحيدة في جسد المريض الذي سببت له العدوى، وتشارك الجينات يساهم في تطور مقاومة عائلة كابوليت للمضادات الحيوية. لذا تبدأ عائلة مونتيجيو التحدث داخليًا للتخلص من تلك العائلة الأخرى بإطلاق ذلك الجزئ.
Now, this gene transfer can be dangerous to the Montagues that have the ambition to be the only family in the patient they have infected, and sharing genes contributes to the Capulets developing resistance to antibiotics. So the Montagues start talking internally to get rid of this other family by releasing this molecule.
(ضحك)
(Laughter)
وبالنص المترجم:
And with subtitles:
(لننسق هجومًا.)
[Let us coordinate an attack.]
(ضحك)
(Laughter)
لننسق هجومًا. ويستجيب الكل على الفور بإطلاق سم سيقتل العائلة الأخرى.
Let's coordinate an attack. And then everybody at once responds by releasing a poison that will kill the other family.
(تدمير!)
[Eliminate!]
(ضحك)
(Laughter)
ترد عائلة كابوليت بهجوم مضاد.
The Capulets respond by calling for a counterattack.
(هجوم مضاد!)
[Counterattack!]
ويخوضون معركة.
And they have a battle.
هذا فيديو لبكتريا حقيقية تتبارز بالسيوف مثل العضيات، فيحاول كل منهم قتل الآخر عن طريق طعن بعضهم حرفيًا وتمزيقهم لبعض. أيًا كانت العائلة الرابحة لتلك المعركة تصبح البكتريا المهيمنة.
This is a video of real bacteria dueling with swordlike organelles, where they try to kill each other by literally stabbing and rupturing each other. Whoever's family wins this battle becomes the dominant bacteria.
وما أستطيع أنا أن أقوم به هو كشف محادثات البكتريا التي تقود لسلوك مجمع ومختلف مثل القتال الذي شاهدتموه لتوكم وما قمت أنا به هو التجسس على مجتمعات البكتريا في الجسد البشري في مرضى بالمستشفى. لقد تتبعت 62 مريض في التجربة، حيث قمت باختبار عينات المرضى لعدوى واحدة بعينها، بدون معرفة النتائج للتشخيصات التقليدية.
So what I can do is to detect bacterial conversations that lead to different collective behaviors like the fight you just saw. And what I did was to spy on bacterial communities inside the human body in patients at a hospital. I followed 62 patients in an experiment, where I tested the patient samples for one particular infection, without knowing the results of the traditional diagnostic test.
الآن، في التشخيصات البكتيرية، العينة تلوث في طبق، وإذا نمت البكتريا في خلال خمسة أيام، يشخص المريض بأنه مصاب. عندما أنهيت الدراسة وقارنت نتائج الأداة باختبارات التشخيصات التقليدية واختبارات الفاعلية، صدمت. كان الأمر مذهلاً أكثر من كل توقعاتي.
Now, in bacterial diagnostics, a sample is smeared out on a plate, and if the bacteria grow within five days, the patient is diagnosed as infected. When I finished the study and I compared the tool results to the traditional diagnostic test and the validation test, I was shocked. It was far more astonishing than I had ever anticipated.
ولكن قبل أن أخبركم عن ماذا كشفت الآداة، أود أن أحكي لكم عن مريض بعينه، تتبعت أخباره، فتاة صغيرة. كانت مصابة بالتليف الكيسي، مرض جيني يجعل رئتيها عرضة للتأثر السريع بالكبتريا. هذه الفتاة لم تكن جزء من التجربة السريرية. لقد تتبعتها لأنني عرفت من سجلاتها الطبية بأنها لم تصب بأي عدوى من قبل. مرة كل شهر، تذهب هذه الفتاة إلى المستشفى لتبصق عينة بلغم في كوب. ترسل تلك العينة لتحليل البكتريا في المختبر المركزي ليبدأ الأطباء في اتخاذ اللازم بسرعة إذا اكتشفوا عدوى. وقد أتاح لي ذلك اختبار أداتي على عينتها أيضاً.
But before I tell you what the tool revealed, I would like to tell you about a specific patient I followed, a young girl. She had cystic fibrosis, a genetic disease that made her lungs susceptible to bacterial infections. This girl wasn't a part of the clinical trial. I followed her because I knew from her medical record that she had never had an infection before. Once a month, this girl went to the hospital to cough up a sputum sample that she spit in a cup. This sample was transferred for bacterial analysis at the central laboratory so the doctors could act quickly if they discovered an infection. And it allowed me to test my device on her samples as well.
في أول شهرين قمت بقياس عيناتها، ولم يكن هناك بكتريا. ولكن في الشهر الثالث، اكتشفت بعض اللغو البكتيري في عيناتها. كانت البكتريا تنسق لتدمير نسيج رئتيها. ولكن الفحوص التقليدية لم تظهر أي بكتريا على الإطلاق. قمت بالقياس مجددًا في الشهر التالي، وأمكنني التأكد من أن المحادثات البكتيرية أصبحت أكثر وضوحًا. ولكن الفحوص التقليدية لم تظهر أي شيء. انتهت دراستي، ولكن بعد نصف عام تالي، كنت مازلت ألحق حالتها لأتأكد فقط من أن تلك البكتريا التي اكتشفتها أنا قد اختفت بدون تدخل طبي. لم تختفي. ولكن الفتاة الآن مشخصة بالإصابة بعدوى حادة ببكتريا قاتلة. كانت نفس البكتريا التي اكتشفتها أداتي سابقًا. وبرغم المعالجة القاسية للمضادات الحيوية، كان من المستحيل القضاء على العدوى. اعتقد الأطباء أنها لن تنجو حتى تتم العشرين.
The first two months I measured on her samples, there was nothing. But the third month, I discovered some bacterial chatter in her sample. The bacteria were coordinating to damage her lung tissue. But the traditional diagnostics showed no bacteria at all. I measured again the next month, and I could see that the bacterial conversations became even more aggressive. Still, the traditional diagnostics showed nothing. My study ended, but a half a year later, I followed up on her status to see if the bacteria only I knew about had disappeared without medical intervention. They hadn't. But the girl was now diagnosed with a severe infection of deadly bacteria. It was the very same bacteria my tool discovered earlier. And despite aggressive antibiotic treatment, it was impossible to eradicate the infection. Doctors deemed that she would not survive her 20s.
عندما قمت بقياس عينات تلك الفتاة، كانت أداتي ما تزال في مرحلتها المبدئية. لم أكن أعرف أصلاً إن كان منهجي سليماً، لذلك كان لدي إتفاق مع الأطباء بأن لا أخبرهم ما كشفت عنه آداتي من أجل عدم تعريض علاجاتهم للفشل. لذا عندما رأيت تلك النتائج والتي لم تكن حتى موثقة، لم أجرؤ على إخبارهم لأن علاج مريض بدون عدوى حقيقية أيضًا يتسبب بآثار سلبية للمريض. ولكننا الآن نعرف أفضل، وهناك العديد من الصبية والبنات مازال بالإمكان إنقاذهم لأنه، وللأسف، يحدث هذا السيناريو غالبًا. يصاب المرضى بالعدوى، ولا تظهر البكتريا في الفحوص التقليدية، وفجأة، تبزغ العدوى في المريض بشكل حاد. وعند تلك النقطة، يكون الأوان قد فات.
When I measured on this girl's samples, my tool was still in the initial stage. I didn't even know if my method worked at all, therefore I had an agreement with the doctors not to tell them what my tool revealed in order not to compromise their treatment. So when I saw these results that weren't even validated, I didn't dare to tell because treating a patient without an actual infection also has negative consequences for the patient. But now we know better, and there are many young boys and girls that still can be saved because, unfortunately, this scenario happens very often. Patients get infected, the bacteria somehow don't show on the traditional diagnostic test, and suddenly, the infection breaks out in the patient with severe symptoms. And at that point, it's already too late.
النتائج المفاجئة، لل62 مريض الذين تتبعتهم أنا حيث كشفت أداتي عن أحاديث بكتيرية فيهم في أكثر من نصف عينات المرضى والتي شخصت بنتائج سلبية بالأساليب التقليدية. بكلمات أخرى، أكثر من نصف هؤلاء المرضى عادوا لبيوتهم يفكرون بأنهم خالون من العدوى، وأيضًا كانوا يحملون في الواقع بكتريا خطيرة. في داخل هؤلاء المرضى المشخصون بحالات خاطئة، كانت البكتريا تنسق هجومًا متزامنًا. كانوا يتهامسون سويًا. ما أسميها "البكتريا الهامسة" هي التي لا تشخصها الفحوص التقليدية. حتى الآن، فقط آلة الترجمة هي القادرة على كشف تلك الهمسات. أنا موقنة أن إطار الوقت الذي تظل خلاله البكتريا تهمس هو نافذة من الفرص، للعلاجات المستهدفة. لو كانت الفتاة عولجت، خلال تلك الفترة من الفرص المتاحة، كان من الممكن قتل تلك البكتريا في مرحلتها الأولى، قبل أن تستفحل العدوى.
The surprising result of the 62 patients I followed was that my device caught bacterial conversations in more than half of the patient samples that were diagnosed as negative by traditional methods. In other words, more than half of these patients went home thinking they were free from infection, although they actually carried dangerous bacteria. Inside these wrongly diagnosed patients, bacteria were coordinating a synchronized attack. They were whispering to each other. What I call "whispering bacteria" are bacteria that traditional methods cannot diagnose. So far, it's only the translation tool that can catch those whispers. I believe that the time frame in which bacteria are still whispering is a window of opportunity for targeted treatment. If the girl had been treated during this window of opportunity, it might have been possible to kill the bacteria in their initial stage, before the infection got out of hand.
ما جربته مع تلك الفتاة الصغيرة أقنعني بأن أقرر بالدفع بتلك التكنولوجيا إلى المستشفى. معًا أنا والأطباء، نعمل بالفعل على استخدام تلك الأداة في العيادات الطبية للتشخيص المبكر للعدوى.
What I experienced with this young girl made me decide to do everything I can to push this technology into the hospital. Together with doctors, I'm already working on implementing this tool in clinics to diagnose early infections.
أيضًا مايزال من المجهول كيف ينبغي للأطباء علاج مرضاهم خلال مرحلة الهمس، هذه الأداة قادرة على الإنتباه ووضع المرضى في مرحلة الخطر، تحت المراقبة. يمكن أن تساعدهم على التأكد من إحتمال نجاح علاج أم فشله، ويمكن أن يجيب على بعض الأسئلة البسيطة: هل المريض مصاب بعدوى؟ وماذا تخطط له البكتريا؟
Although it's still not known how doctors should treat patients during the whispering phase, this tool can help doctors keep a closer eye on patients in risk. It could help them confirm if a treatment had worked or not, and it could help answer simple questions: Is the patient infected? And what are the bacteria up to?
البكتريا تتحدث، يقومون بوضع الخطط السرية، ويرسلون الملعومات السرية لبعضهم البعض. ولكننا لا نستطيع فقط القبض عليهم يتهامسون، يمكننا جميعًا تعلم لغتهم السرية ونتحول بأنفسنا لبكتريا متهامسة. وكما تقول البكتريا، "3-oxo-C12-أنيليني"
Bacteria talk, they make secret plans, and they send confidential information to each other. But not only can we catch them whispering, we can all learn their secret language and become ourselves bacterial whisperers. And, as bacteria would say, "3-oxo-C12-aniline."
(ضحك)
(Laughter)
(تصفيق)
(Applause)
شكراً لكم.
Thank you.