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.
Vocês não as conhecem. Vocês não as veem. Mas elas estão sempre à nossa volta, sussurrando, fazendo planos secretos, organizando exércitos com milhões de soldados. Quando decidem atacar, atacam todas ao mesmo tempo. Estou a falar das bactérias.
(Laughter)
(Risos)
Who did you think I was talking about?
De quem julgavam que eu estava a falar?
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.
As bactérias vivem em comunidades, tal como os seres humanos. Têm famílias, conversam, e planeiam as suas atividades. Tal como os seres humanos, iludem, enganam, e algumas até se enganam umas às outras. E se eu vos disser que podemos escutar as conversas das bactérias e traduzir essas informações confidenciais em linguagem humana? E se eu vos disser que essas conversas bacterianas traduzidas podem salvar vidas? Tenho um doutoramento em nanofísica e usei a nanotecnologia para desenvolver um instrumento de tradução em tempo real que pode espiar as comunidades bacterianas e dar-nos registos do que as bactérias estão a preparar.
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.
As bactérias vivem em toda a parte. Estão no solo, nos móveis e dentro do nosso corpo. Com efeito, 90% de todas as células vivas neste teatro são bacterianas. Algumas bactérias são-nos úteis; ajudam-nos a digerir os alimentos ou produzem antibióticos. Algumas bactérias são-nos prejudiciais; provocam doenças e morte. Para coordenar todas as funções que as bactérias têm elas precisam de se organizar e fazem o mesmo que nós, seres humanos, através da comunicação. Mas, em vez de usarem palavras, usam moléculas de sinalização para comunicarem entre si. Quando as bactérias são poucas, as moléculas de sinalização dispersam-se, como os gritos de um homem sozinho no deserto. Mas, quando há muitas bactérias, as moléculas de sinalização acumulam-se e as bactérias começam a sentir que não estão sozinhas. Escutam-se umas às outras. Deste modo, ficam a saber quantas são e quando são em número suficiente para iniciar uma nova ação. Quando as moléculas de sinalização atingem um certo nível, todas as bactérias sentem imediatamente que precisam de agir numa ação comum.
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.
Assim, a conversa bacteriana consiste numa iniciativa e numa reação, a produção de uma molécula e a resposta a isso. Na minha investigação, concentrei-me em espiar as comunidades bacterianas no interior do corpo humano. Como é que isso funciona? Temos uma amostra de um doente que pode ser uma amostra de sangue ou de cuspo. Disparamos eletrões na amostra, os eletrões vão interagir com quaisquer moléculas de comunicação presentes e essa interação vai dar-nos informações sobre a identidade das bactérias, o tipo de comunicação e até que ponto as bactérias estão a falar.
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.
Mas o que é que se passa quando as bactérias comunicam? Antes de eu desenvolver o instrumento de tradução, a minha suposição era que as bactérias teriam uma linguagem primitiva, como bebés que ainda não desenvolveram palavras e frases. Quando riem, estão felizes, quando choram, estão tristes. Tão simples como isso. Mas acontece que as bactérias não são tão primitivas como eu julgava. Uma molécula não é apenas uma molécula. Pode significar várias coisas, consoante o contexto, tal como o choro dos bebés pode significar coisas diferentes: umas vezes o bebé tem fome, outras vezes está molhado, outras vezes está magoado ou está assustado. Os pais sabem descodificar esses choros. Para o instrumento de tradução ser real, tinha de poder descodificar as moléculas de sinalização e traduzi-las, consoante o contexto. E quem sabe? Talvez o Tradutor Google possa adaptar isso brevemente.
(Laughter)
(Risos)
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.
Vou dar-vos um exemplo. Trouxe dados de algumas bactérias que podem ser difíceis de perceber para quem não tem formação, mas tentem dar uma olhadela.
(Laughter)
(Risos)
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 é uma família bacteriana feliz que infetou um doente. Chamemos-lhe a família Montague. Partilham recursos, reproduzem-se, crescem. Um dia, aparece um novo vizinho, a família bacteriana Capuleto.
(Laughter)
(Risos)
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.
Tudo corre bem, enquanto trabalham em conjunto. Mas, depois, acontece uma coisa não programada. Romeo, dos Montagues, tem uma relação com Julieta, dos Capuletos.
(Laughter)
(Risos)
And yes, they share genetic material.
E, claro, trocam material genético.
(Laughter)
(Risos)
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 transferência de genes pode ser perigosa para os Montagues que têm a ambição de serem a única família no doente que infetaram e os genes partilhados contribuem para que os Capuletos desenvolvam resistência aos anticorpos. Assim, os Montagues começam a conspirar para se verem livres dessa outra família, libertando esta molécula.
(Laughter)
(Risos)
And with subtitles:
E com legendas:
[Let us coordinate an attack.]
[Vamos coordenar um ataque]
(Laughter)
(Risos)
Let's coordinate an attack. And then everybody at once responds by releasing a poison that will kill the other family.
Vamos coordenar um ataque. Então, toda a gente reage ao mesmo tempo libertando um veneno que vai matar a outra família.
[Eliminate!]
[Eliminar!]
(Laughter)
(Risos)
The Capulets respond by calling for a counterattack.
Os Capuletos reagem apelando a um contra-ataque.
[Counterattack!]
[Contra-ataque]
And they have a battle.
E trava-se uma batalha.
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.
Isto é um vídeo de bactérias reais num duelo com organelas tipo espadas, em que tentam matar-se umas às outras literalmente apunhalando-se e rompendo-se umas às outras. A família que ganhar esta batalha torna-se na bactéria 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.
Assim, o que eu posso fazer é detetar conversas bacterianas que levam a diferentes comportamentos coletivos como a luta que acabaram de ver. O meu trabalho era espiar as comunidades bacterianas no interior do corpo humano em doentes num hospital. Acompanhei 62 doentes numa experiência em que testei as amostras dos doentes para uma determinada infeção, sem saber os resultados da tradicional análise de diagnóstico.
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.
Nos diagnósticos bacterianos, coloca-se um esfregaço numa placa. Se as bactérias crescem no prazo de cinco dias, o doente é diagnóstico como infetado. Quando acabei o estudo e comparei os resultados do instrumento com a tradicional análise de diagnóstico e a análise de validação, fiquei chocada. Era muito mais espantoso do que eu tinha 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.
Mas, antes de vos dizer o que o instrumento revelara, gostava de vos falar de uma doente específica que acompanhei, uma rapariga. Ela tinha fibrose cística, uma doença genética que torna os pulmões suscetíveis a infeções bacterianas. Essa rapariga não fazia parte do teste clínico. Acompanhei-a porque eu sabia pelo seu registo médico que ela nunca tinha tido uma infeção antes. Uma vez por mês, a rapariga ia ao hospital cuspir para um copo uma amostra de expetoração. Essa amostra era transferida para análise bacteriana no laboratório central para os médicos poderem agir rapidamente se descobrissem uma infeção. Isso permitiu-me testar o meu aparelho também naquelas amostras.
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.
Nos dois primeiros meses em que medi as amostras dela, não havia nada. mas, no terceiro mês. descobri alguma conversa bacteriana na amostra dela. As bactérias estavam a coordenar-se para danificar o tecido dos pulmões. Mas o diagnóstico bacteriano tradicional não mostrava nenhumas bactérias. Voltei a medir no mês seguinte, e observei que as conversas bacterianas estavam ainda mais agressivas. Mas o diagnóstico tradicional não mostrava nada. O meu estudo terminou mas, meio ano depois, verifiquei a situação, para ver se as bactérias que só eu conhecia tinham desaparecido sem intervenção médica. Não tinham. A rapariga já tinha sido diagnosticada com uma grave infeção de bactérias mortíferas. Eram as mesmas bactérias que o meu aparelho tinha descoberto mais cedo. Apesar de um agressivo tratamento com antibióticos, foi impossível erradicar a infeção. Os médicos consideraram que ela não ultrapassaria os 20 anos.
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.
Quando eu medi as amostras daquela rapariga, o meu instrumento ainda estava numa fase inicial. Eu nem sequer sabia se o meu método funcionava mesmo. Assim, tinha um acordo com os médicos para não dizer o que o meu instrumento revelava a fim de não comprometer o seu tratamento. Assim, quando vi os resultados que ainda não estavam validados, não me atrevi a revelá-los, porque tratar um doente sem haver uma infeção também tem consequências negativas para o doente. Mas agora, já sabemos mais, e há muitos rapazes e raparigas que ainda podem ser salvos porque, infelizmente, este cenário ocorre com muita frequência. Os doentes ficam infetados, as bactérias não aparecem nas análises de diagnóstico tradicionais e, de repente, a infeção irrompe no doente com sintomas graves. Nessa altura, já é tarde demais.
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.
O resultado surpreendente dos 62 doentes que acompanhei foi que o meu aparelho apanhou as conversas bacterianas em mais de metade das amostras dos doentes que eram diagnosticados como negativas pelos métodos tradicionais. Por outras palavras, mais de metade desses doentes iam para casa pensando que estavam isentos duma infeção, embora já contivessem bactérias perigosas. Dentro desses doentes, incorretamente diagnosticados, as bactérias estavam a coordenar um ataque sincronizado. Sussurravam entre si. Chamo "bactérias sussurrantes" às bactérias que os métodos tradicionais não conseguem diagnosticar. Até aqui, só o instrumento de tradução consegue captar esses sussurros. Creio que a altura em que as bactérias ainda estão a sussurrar é uma janela de oportunidades para um tratamento direcionado. Se a rapariga tivesse sido tratada durante essa janela de oportunidade, teria sido possível matar as bactérias na sua fase inicial, antes de a infeção ficar fora de controlo.
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.
A experiência que tive com esta rapariga decidiu-me a fazer tudo o que posso para introduzir esta tecnologia no hospital. Juntamente com os médicos, já estou a trabalhar na implementação deste instrumento em clínicas para diagnosticar infeções precoces.
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?
Embora ainda não se saiba como é que os médicos devem tratar os doentes durante a fase dos sussurros, este instrumento pode ajudar os médicos a ter mais atenção a pacientes em risco. Pode ajudá-los a confirmar se um tratamento funcionou ou não, e pode ajudar a responder a perguntas simples. O doente está infetado?
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."
O que é que as bactérias estão a preparar? As bactérias falam, fazem planos secretos e enviam informações confidenciais entre si. Mas não só podemos ouvi-las a sussurrar, como podemos aprender a sua língua secreta e participar nos sussurros bacterianos. E, como as bactérias diriam: "3-oxo-C12-anilina".
(Laughter)
["Fim".]
(Risos)
(Applause)
(Aplausos)
Thank you.
Obrigada.