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.
آنها را نمیشناسید. آنها را نمیبینید. اما همیشه در اطراف هستند، زمزمه میکنند، نقشههای مخفیانه میکشند، ارتشهایی با میلیونها سرباز میسازند. و وقتی تصمیم میگیرند حمله کنند، همگی با هم هجوم میاورند. من درباره باکتریها صحبت میکنم.
(Laughter)
(خنده)
Who did you think I was talking about?
فکر کردید در مورد چه کسی صحبت میکردم؟
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.
باکتریها در جوامع زندگی میکنند درست مثل انسانها. آنها خانواده دارند، صحبت میکنند، و برای فعالیتهایشان برنامهریزی میکنند. و درست مانند انسانها حقه میزنند، فریب میدهند و برخی حتی ممکن است به یکدیگر خیانت کنند. چه میگویید اگر به شما بگویم میتوانیم به مکالمات باکتریها گوش دهیم و اطلاعات محرمانهشان را به زبان انسانی ترجمه کنیم؟ یا اگر به شما بگویم ترجمه مکالمات باکتریایی میتواند انسانها را نجات دهد؟ من دکترای نانوفیزیک دارم و از فناوری نانو استفاده کردهام تا ابزاری برای ترجمه در زمان واقعی بسازم که میتواند از اجتماع باکتریها جاسوسی کند و به ما مدارکی بدهد که باکتریها قصد انجام چه کاری را دارند.
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.
باکتریها همهجا زندگی میکنند. در خاک، روی لوازم خانه و درون جسم ما. در حقیقت ۹۰ درصد سلولهای زنده درون این تئاتر باکتری هستند. بعضی باکتریها برای ما خوب هستند؛ به ما کمک میکنند غذا را هضم کنیم یا آنتیبیوتیک بسازیم. و بعضی از باکتریها برایمان بد هستند؛ باعث مرگ و بیماری میشوند. برای سازمان دادن تمام کارکردهایی که باکتریها دارند مجبورند که توانایی سازماندهی داشته باشند، و این کار را مثل ما انسانها انجام میدهند- با ارتباط برقرار کردن. اما به جای استفاده از کلمات، از مولکولهای علامتدهنده برای ارتباط با یکدیگراستفاده میکنند. وقتی باکتریها کم هستند، مولکولهای علامت دهنده بهآرامی تخلیه میشوند، مثل فریادهای مردی تنها در صحرا. اما وقتی باکتری زیادی وجود دارد، مولکولهای علامت دهنده متراکم میشوند، و باکتریها حس میکنند که تنها نیستند. به یکدیگر گوش میدهند. به این طریق، آنها از اینکه چه تعداد هستند آگاه میشوند و اینکه چه زمانی برای شروع عملی جدید کافی هستند. و وقتیکه مولکولهای علامت دهنده به حد مشخصی رسیدند، تمام باکتریها در یک لحظه حس میکنند که باید با اقدامی مشترک عمل کنند.
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.
پس گفتوگوی باکتریایی شامل یک آغازگر و یک واکنش است، تولیدی از یک مولکول و پاسخ به آن. در تحقیقم، بر جاسوسی از جامعه باکتریایی درون بدن انسان تمرکز کردم. چطور کار میکند؟ ما نمونهای از یک بیمار را داریم. که میتواند نمونه خون یا بزاق باشد. الکترونها را به سمت نمونهها شلیک میکنیم، الکترونها با هر مولکولِ ارتباطی موجود تعامل خواهند کرد، و این تعامل به ما اطلاعات خواهد داد در مورد هویت باکتریها، و نوع ارتباطشان و اینکه باکتریها چه مقدار باهم صحبت میکنند.
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.
اما باکتریها چگونه ارتباط برقرار میکنند؟ قبل از اینکه ابزار ترجمهام را ایجاد کنم، فرض اول من این بود که باکتریها باید زبان ابتدایی داشته باشند، مثل نوزادانی که هنوز نمیتوانند با کلمات و جملات صحبت کنند. وقتی میخندند، شادند؛ وقتی گریه میکنند، ناراحتاند. به همین سادگی. اما مشخص شد که باکتریها بهاندازهای که من فکر میکردم ابتدایی نیستند. یک مولکول تنها یک مولکول نیست. میتواند بسته به بافتار، معنای متفاوتی داشته باشد، مثل گریه کردن بچهها که میتواند معناهای متفاوتی بدهد: گاهی کودک گرسنه است، گاهی خودش را خیس کرده، گاهی آسیبدیده یا ترسیده است. والدین میدانند چطور این گریهها را رمزگشایی کنند. و برای اینکه ابزار واقعی برای ترجمه باشد باید بتواند مولکولهای علامت دهنده را رمزگشایی کند و بر اساس بافت آن را ترجمه کند. چه کسی میداند؟ شاید سرویس ترجمه گوگل بهزودی آن را اقتباس کند
(Laughter)
(خنده)
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.
بگذارید برایتان مثالی بزنم. با خودم کمی اطلاعات باکتریایی آوردهام که فهمیدنش میتواند تا حدی سخت باشد اگر آموزش ندیده باشید، اما سعی کنید نگاهی بیندازید.
(Laughter)
(خنده)
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.
اینجا یک خانواده باکتریایی خوشحال را داریم که بیماری را آلوده کردهاند. بیایید اسمشان را خانواده مونتاگ بگذاریم [داستان رومئو و ژولیت] آنها منابع را به اشتراک میگذارند، تولیدمثل میکنند و رشد میکنند. یک روز، همسایه جدیدی پیدا میکنند، خانواده باکتریایی کاپولت.
(Laughter)
(خنده)
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.
تا وقتیکه باهم کار میکنند، همهچیز خوب است. اما ناگهان چیزی پیشبینینشده اتفاق میافتد. رومئو از خانواده مونتاگ رابطهای با ژولیت از خانواده کاپولت دارد.
(Laughter)
(خنده)
And yes, they share genetic material.
و بله مواد ژنتیکیشان را به اشتراک میگذارند.
(Laughter)
(خنده)
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.
حالا، این تبادل ژنها میتواند برای مونتاگها خطرناک باشد که این آرزو را دارند که تنها خانواده در بیماری باشند که آلوده کردهاند، و به اشتراک گذاشتن ژنها در ایجاد مقاومت آنتیبیوتیکی در کاپولتها مشارکت میکند. پس مونتاگها در درون خودشان صحبت میکنند تا از شر خانواده دیگر راحت شوند با آزاد کردن این مولکول.
(Laughter)
(خنده)
And with subtitles:
و با این زیرنویس:
[Let us coordinate an attack.]
[بیایید حمله کنیم.]
(Laughter)
(خنده)
Let's coordinate an attack. And then everybody at once responds by releasing a poison that will kill the other family.
بیایید یک حمله ترتیب بدهیم. و ناگهان همه در یکلحظه پاسخ میدهند بهوسیله آزاد کردن سمی که خانواده دیگر را خواهد کشت.
[Eliminate!]
[قلعوقمع کنید!]
(Laughter)
(خنده)
The Capulets respond by calling for a counterattack.
کاپولتها با اعلان یک ضدحمله پاسخ میدهند.
[Counterattack!]
[ضدحمله!]
And they have a battle.
و میجنگند.
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.
این ویدیویی است از باکتریهای واقعی که با اندامکهای شمشیرمانندشان دوئل میکنند، در آن سعی میکنند یکدیگر را بکشند با زخمی کردن و پاره کردن یکدیگر به معنای واقعی کلمه. هر خانوادهای که این جنگ را میبرد، باکتری غالب میشود.
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.
پس کاری که من میتوانم بکنم این است که گفتوگوی باکتریایی را کشف کنم که به رفتار جمعی متفاوتی منجر میشود مثل مبارزهای که اکنون دیدید. و کاری که من انجام دادم این بود که جاسوسی جوامع باکتریایی درون بدن انسان را بکنم در بیمارانی که در بیمارستان هستند. من شصتودو بیمار را در تحقیقی پیگیری کردم، که در آن نمونههای بیماران را برای عفونت خاصی بررسی کردم، بدون دانستن نتایج آزمایش تشخیص سنتی.
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.
حالا، در تشخیصهای باکتریایی، نمونهای روی صفحهای پخش میشود، و اگر باکتریها در طول پنج روز رشد کنند، بیمار دارای عفونت تشخیص داده میشود. وقتیکه مطالعهام را به پایان رساندم و نتایج ابزار را با آزمایش تشخیص سنتی و آزمون اعتباریابی مقایسه کردم، شوکه شده بودم. بسیار بیشتر از آنکه انتظارش را داشتم شگفتانگیز بود.
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.
اما قبل از گفتن اینکه ابزار چه چیزی افشا کرد، میخواهم در مورد بیمار خاصی که پیگیرش بودم صحبت کنم، دختری جوان. او فیبروز سیستیک داشت، بیماری ژنتیکی که ریه او را مستعد ابتلا به عفونتهای باکتریایی کرده بود. این دختر بخشی از آزمون بالینی ما نبود. من او را پیگیری کردم چراکه بر اساس مدارک پزشکی او فهمیدم او هرگز پیشازاین عفونتی نداشته است. ماهی یکبار، این دختر به بیمارستان میرفت تا نمونهای از مخاط خود را درون ظرفی سرفه کند. این نمونه برای بررسی باکتریایی به آزمایشگاه مرکزی انتقال داده میشد تا پزشکان بتوانند درصورتیکه عفونتی کشف شد سریعاً واکنش دهند. و این اجازه داد تا دستگاهم را بر روی نمونه او نیز آزمایش کنم.
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.
دو ماه اولی که نمونه او را میسنجیدم؛ چیزی وجود نداشت. اما در ماه سوم، در نمونه او کمی پچپچ باکتریایی کشف کردم. باکتریها در حال سازماندهی برای آسیب زدن به بافت ریه او بودند. اما شیوه سنتی تشخیص هیچ باکتری را تشخیص نداد. من ماه بعد دوباره اندازهگیری کردم، و میتوانستم ببینم که گفتوگوی باکتریها حتی تهاجمآمیزتر شده است. هنوز روش تشخیص سنتی چیزی را نشان نمیداد. مطالعه من به پایان رسید اما شش ماه بعد وضعیت او را پیگیری کردم تا ببینم آیا باکتریهایی که تنها من در موردشان میدانستم بدون مداخله درمانی ناپدید شدهاند. خیر. بلکه آن دختر مبتلا به یک عفونت شدید با یک باکتری کشنده تشخیص داده شده بود. همان باکتری بود که ابزار من پیشتر کشف کرده بود. و علیرغم درمان شدید آنتیبیوتیکی، غیرممکن بود که عفونت را ریشهکن کنیم. پزشکان براین باور بودند که او سیسالگیاش را نخواهد دید.
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.
وقتی من نمونه این دختر را آزمایش کردم، ابزارم هنوز در مراحل اولیه بود. حتی نمیدانستم که آیا روش من کار خواهد کرد، بنابراین قراردادی با پزشکان داشتم که به آنها نگویم ابزارم چه چیزی نشان داده تا درمان ایشان را تعدیل نکند. پس وقتیکه این نتایج را دیدم؛ که حتی اعتبارسنجی نشده بودند، جرات نکردم که بگویم چراکه درمان یک بیمار بدون عفونت واقعی نیز عواقب منفی برای بیمار دارد. اما اکنون ما بیشتر میدانیم، و هنوز دختران و پسران جوان زیادی وجود دارند که میتوانند نجات یابند چون متأسفانه این سناریو اغلب اتفاق میافتد. بیماران دچار عفونت میشوند، باکتریها بهگونهای در آزمایش تشخیص سنتی دیده نمیشوند، و ناگهان، عفونت با علائم شدیدی خودش را نشان میدهد. و در آن لحظه، دیگر خیلی دیر شده است.
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.
نتیجه شگفتآور از ۶۲ بیماری که پیگیری کردم این بود که دستگاهم در بیش از نیمی از نمونههای بیماران که بهوسیله روشهای سنتی منفی ارزیابیشده بودند گفتوگوی باکتریایی را تشخیص داد. بهبیاندیگر بیش از نیمی از آن بیماران به خانه رفتند درحالیکه فکر میکردند عاری از عفونت هستند، درحالیکه درواقع حامل باکتریهای خطرناکی بودند. درون این بیمارانی که تشخیص اشتباه خورده بودند، باکتریها در حال سامان دادن به حملهای همگام بودند. با یکدیگر نجوا میکردند. چیزی که من «باکتری نجواگر» مینامم باکتریهایی هستند که روشهای سنتی قادر به تشخیصشان نیستند. تاکنون، تنها همین ابزار ترجمه است که میتواند این نجواها را درک کند. من معتقدم که این بازه زمانی که باکتریها هنوز نجوا میکنند پنجره فرصتی است برای درمان هدفمند. و اگر آن دختر در خلال این پنجره فرصت درمان میشد، ممکن بود که بتوانیم باکتریها را در مراحل اولیهشان بکشیم، قبل از اینکه عفونت از کنترل خارج شود.
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.
چیزی که با این دختر جوان تجربه کردم مرا واداشت که هر کاری را که میتوانم انجام دهم تا این فناوری را به بیمارستانها وارد کنم. همراه با پزشکان، در حال حاضر بر روی پیادهسازی این ابزار در کلینیکها کار میکنم تا عفونتهای نوپا را شناسایی کنیم.
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?
با اینکه هنوز مشخص نیست که پزشکان چطور میتوانند در دوره نجوا کردن بیماران را مداوا کنند، این ابزار میتواند به پزشکان کمک کند تا با دقت بیماران درخطر را زیرنظر بگیرند. میتواند به آنها کمک کند که تأیید کنند آیا درمان مؤثر بوده یا خیر، و میتواند به سؤالات سادهای پاسخ دهد: آیا بیمار عفونت دارد؟ باکتریها چه میخواهند بکنند؟
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."
باکتریها حرف میزنند، نقشههای پنهانی میسازند، و اطلاعات محرمانهای را باهم ردوبدل میکنند. اما نه تنها میتوانیم آنها را موقع نجوا کردن بگیریم، بلکه میتوانیم زبان مخفی آنها را نیز یاد بگیریم و نجوا کنندگان باکتریایی خودمان بشویم و همانطور که باکتریها خواهند گفت، «۳-اکسو-سی ۱۲-آنیلاین»
(Laughter)
(خنده)
(Applause)
(تشویق)
Thank you.
متشکرم.