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.
No las conocen. No las ven. Pero siempre andan por ahí, cuchicheando, elaborando planes secretos, creando ejércitos con millones de soldados... Y cuando deciden atacar, atacan todas al mismo tiempo. Estoy hablando de las bacterias.
(Laughter)
(Risas)
Who did you think I was talking about?
¿De quién pensaban que hablaba?
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.
Las bacterias viven en comunidades al igual que los humanos. Tienen familias, hablan, y planean sus actividades. Y al igual que los humanos, hacen trampa, engañan e incluso algunas se engañan unas a otras. ¿Y si les digo que podemos escuchar las conversaciones de las bacterias y traducir su información confidencial al lenguaje humano? ¿Y que el traducir las conversaciones de las bacterias puede salvar vidas? Tengo un doctorado en nanofísica y usé la nanotecnología para desarrollar una herramienta de traducción en tiempo real que puede espiar a las comunidades de bacterias y obtener grabaciones de lo que las bacterias están haciendo.
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.
Las bacterias viven en todos lados. Están en la tierra, en los muebles y dentro de nuestros cuerpos. De hecho, el 90 % de todas las células vivas en este escenario son bacterianas. Algunas bacterias son beneficiosas; nos ayudan a digerir la comida o producen antibióticos. Y algunas bacterias son malas para nosotros; causan enfermedades y muerte. Para coordinar todas sus funciones, las bacterias deben poder organizarse, y las hacen como los humanos: comunicándose. Pero en vez de usar palabras usan moléculas de señalización para comunicarse entre sí. Cuando hay pocas bacterias, las moléculas de señalización simplemente fluyen, como los gritos de un hombre solo en el desierto. Pero cuando hay muchas bacterias, las moléculas de señalización se acumulan, y las bacterias empiezan a percibir que no están solas. Se escuchan unas a otras. De este modo, controlan cuántas son y cuándo son suficientes como para iniciar una nueva acción. Y cuando las moléculas de señalización han alcanzado un cierto umbral, todas las bacterias perciben al unísono que deben realizar la misma acción.
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.
Así que las conversaciones bacterianas constan de una iniciativa y una reacción, la producción de una molécula y la respuesta a esta. En mi investigación me he concentrado en espiar a comunidades bacterianas dentro del cuerpo humano. ¿Cómo funciona? Tomamos una muestra de un paciente; puede ser de sangre o saliva. Disparamos electrones en la muestra, y los electrones interactúan con cualquier molécula de comunicación presente; esta interacción nos dará información sobre la identidad de la bacteria, el tipo de comunicación y cuánto están hablando las bacterias.
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.
Pero ¿cómo es cuando las bacterias se comunican? Antes de desarrollar la herramienta de traducción mi primera hipótesis era que las bacterias tenían un lenguaje primitivo, como niños pequeños que aún no han desarrollado palabras ni oraciones. Cuando se ríen están felices, cuando lloran están tristes. Tan simple como eso. Pero resultó que las bacterias no eran tan primitivas como supuse que serían. Una molécula no es solo una molécula. Puede significar cosas distintas dependiendo del contexto, al igual que el llanto de los bebés significa cosas distintas: a veces el bebé tiene hambre, a veces está mojado, a veces está lastimado o tiene miedo. Los padres saben cómo decodificar esos llantos. Y como herramienta de traducción real tenía que decodificar las moléculas de señalización y traducirlas dependiendo del contexto. Y, ¿quién sabe? Quizá el traductor de Google la adopte pronto.
(Laughter)
(Risas)
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.
Les daré un ejemplo. Traje algunos datos bacterianos que quizá sean un poco difíciles de entender si no están entrenados, pero traten de observar.
(Laughter)
(Risas)
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.
Esta es una familia bacteriana feliz que ha infectado a un paciente. Llamémosla la familia Montesco. Comparten los recursos, se reproducen y crecen. Un día reciben nuevos vecinos: la familia bacteriana Capuleto.
(Laughter)
(Risas)
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.
Mientras trabajen juntas, todo va bien. Pero entonces ocurre algo inesperado. Romeo Montesco tiene una relación con Julieta Capuleto.
(Laughter)
(Risas)
And yes, they share genetic material.
Y sí, comparten material genético.
(Laughter)
(Risas)
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.
Esta transferencia de genes puede ser peligrosa para los Montesco, que ambicionan ser la única familia en el paciente que han infectado, y compartir los genes contribuye a que los Capuleto desarrollen una resistencia contra los antibióticos. Así que los Montesco empiezan a hablar para deshacerse de la otra familia liberando esta molécula.
(Laughter)
(Risas)
And with subtitles:
Y con subtítulos:
[Let us coordinate an attack.]
[Coordinemos un ataque]
(Laughter)
(Risas)
Let's coordinate an attack. And then everybody at once responds by releasing a poison that will kill the other family.
Coordinemos un ataque. Y entonces todos responden al unísono liberando un veneno que matará a la otra familia.
[Eliminate!]
[¡Eliminar!]
(Laughter)
(Risas)
The Capulets respond by calling for a counterattack.
Los Capuleto responden ordenando un contraataque.
[Counterattack!]
[¡Contraataque!]
And they have a battle.
Y tienen una batalla.
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.
Este video es de bacterias reales que luchan con orgánulos parecidos a espadas, en el que tratan de matarse literalmente apuñalándose y rompiéndose unas a otras. La familia que gane esta batalla se convertirá en la bacteria dominante.
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.
Así que, lo que puedo hacer es detectar conversaciones bacterianas que conducen a distintas conductas colectivas como la batalla que vieron. Y lo que yo hice fue espiar las comunidades de bacterias dentro del cuerpo humano en pacientes de un hospital. Seguí a 62 pacientes en un experimento, donde analicé muestras de pacientes sobre una infección en particular, sin saber los resultados de las pruebas de diagnóstico tradicionales.
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.
Ahora bien, para los diagnósticos de bacterias se esparce una muestra sobre una placa y si las bacterias en cinco días, se diagnostica al paciente como infectado. Cuando terminé el estudio y comparé los resultados de la herramienta con la prueba de diagnóstico tradicional y la prueba de validación, quedé sorprendida. Fue mucho más asombroso de lo que nunca hubiera previsto.
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.
Pero antes de decir lo que reveló la herramienta quisiera contarles sobre una paciente específica a la que seguí: una niña. Tenía fibrosis cística, una enfermedad genética que hacía que sus pulmones fueran susceptibles a infecciones bacterianas. La niña no formaba parte del ensayo clínico. La seguí porque yo sabía, por su historia clínica, que nunca antes había tenido una infección. Una vez al mes esta niña iba al hospital para expectorar una muestra de esputo en un recipiente. Esta muestra se transfería para un análisis bacteriano al laboratorio central, de modo que los médicos pudieran actuar rápidamente si descubrían una infección. Y esto me permitía también a mí probar sus muestras en mi dispositivo.
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.
Los primeros dos meses en los que medí sus muestras, no había nada. Pero al tercer mes, descubrí algunas conversaciones bacterianas en su muestra. Las bacterias estaban coordinándose para dañar su tejido pulmonar. Pero los diagnósticos tradicionales no mostraban ninguna bacteria. Lo medí nuevamente el mes siguiente, y pude ver que las conversaciones entre las bacterias eran aún más agresivas. Los diagnósticos tradicionales todavía no mostraban nada. Mi estudio terminó, pero medio año después seguí su estado para ver si las bacterias que solo yo conocía habían desaparecido sin intervención médica. No lo habían hecho. Ahora habían diagnosticado a la niña con una infección aguda de bacterias mortales. Eran las mismas bacterias que mi herramienta había descubierto antes. Y, a pesar de un tratamiento fuerte con antibióticos, fue imposible erradicar la infección. Los médicos consideraron que no viviría más allá de los 20 años.
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.
Cuando medí las muestras de esta niña mi herramienta aún estaba en la etapa inicial. Ni siquiera sabía si mi método funcionaba, por lo que acordé con los médicos no decirles lo que reveló para no comprometer su tratamiento. Cuando vi estos resultados, que no habían sido validados, no me atreví a decir nada porque tratar a los pacientes sin una infección real también tiene consecuencias negativas para ellos. Pero ahora sabemos más, y hay muchos niños y niñas a los que todavía podemos salvar porque, lamentablemente, esta situación ocurre muy a menudo. Los pacientes se infectan, las bacterias no aparecen en la prueba de diagnóstico tradicional y, de pronto, la infección se desencadena en el paciente con síntomas graves. Y en ese momento ya es muy tarde.
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.
El resultado sorprendente sobre los 62 pacientes que seguí es que mi dispositivo captó conversaciones bacterianas en más de la mitad de las muestras que habían sido diagnosticadas como negativas por los métodos tradicionales. Más de la mitad de estos pacientes se habían ido a casa pensando que no tenían infección, aunque en realidad eran portadores de bacterias peligrosas. Dentro de estos pacientes mal diagnosticados las bacterias se coordinaban para lanzar un ataque sincronizado. Cuchicheaban unas con otras. Yo llamo "bacterias cuchicheadoras" a las bacterias que los métodos tradicionales no pueden diagnosticar. Es la única herramienta de traducción que puede captar esos cuchicheos. Creo que el tiempo durante el cual las bacterias aún están cuchicheando es un período de oportunidad para el tratamiento dirigido. Si la niña hubiera sido tratada durante esta período, podría haber sido posible matar a las bacterias en su estado inicial, antes de que la infección se fuera de las manos.
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.
Mi experiencia con esta niña me hizo decidir hacer todo lo posible por impulsar el uso de esta tecnología en el hospital. Junto con los médicos trabajo para implementar esta herramienta en las clínicas para diagnosticar las infecciones tempranas.
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?
Aunque los médicos no saben todavía cómo tratar a los pacientes durante la fase de cuchicheo, puede ayudarlos a vigilar de cerca a los pacientes en riesgo. Podría ayudarlos a confirmar si el tratamiento ha funcionado o no, y a responder preguntas sencillas: ¿Está infectado el paciente? ¿Y qué están haciendo las bacterias?
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."
Las bacterias hablan, hacen planes secretos y se envían información confidencial entre sí. Pero no solo podemos captarlas mientras cuchichean, también podemos aprender su lenguaje secreto y volvernos cuchicheadores bacterianos. Y, como dirían las bacterias: "3-oxo-C12-aniline."
(Laughter)
["Fin"]
(Risas)
(Applause)
(Aplausos)
Thank you.
Gracias.