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 por perto, sussurrando, fazendo planos secretos, criando exércitos com milhões de soldados. Quando decidem atacar, todas elas atacam todas ao mesmo tempo. Estou falando das bactérias.
(Laughter)
(Risos)
Who did you think I was talking about?
De quem achavam que eu estava falando?
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, assim como os seres humanos. Elas têm famílias, conversam, e planejam suas atividades. Assim como os seres humanos, elas enganam, iludem e algumas até enganam umas às outras. E se eu disser a vocês que podemos escutar as conversas entre bactérias e traduzir esses informações confidenciais na língua humana? E se eu disser a vocês que traduzir essas conversas pode salvar vidas? Tenho doutorado em nanofísica e tenho usado a nanotecnologia para desenvolver uma ferramenta de tradução em tempo real que pode espionar as comunidades de bactérias e nos fornecer registros do que elas estão tramando.
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 de nosso corpo. De fato, 90% de todas as células vivas neste teatro são bacterianas. Algumas bactérias nos fazem bem; nos ajudam a digerir os alimentos ou produzem antibióticos. E outras nos causam mal; provocam doenças e morte. Para coordenar todas as funções das bactérias, elas têm que saber se organizar e fazer isso assim como nós, seres humanos, por meio da comunicação. Mas, em vez de palavras, elas usam moléculas sinalizadoras para se comunicarem entre si. Quando as bactérias são poucas, as moléculas sinalizadoras se dispersam, como os gritos de um homem sozinho no deserto. Mas, quando há muitas bactérias, as moléculas sinalizadoras se acumulam, e as bactérias começam a sentir que não estão sozinhas. Elas escutam umas às outras. Desse modo, sabem quantas são e quando estão em número suficiente para iniciar uma nova ação. Quando as moléculas sinalizadoras atingem um certo limite, todas as bactérias sentem imediatamente que precisam agir da mesma forma.
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.
A conversa entre bactérias consiste em uma iniciativa e uma reação, a produção de uma molécula e a reação a ela. Em minha pesquisa, eu me concentrei em espionar as comunidades de bactérias dentro do corpo humano. Como isso funciona? Temos uma amostra de um paciente, que pode ser de sangue ou cuspe. Disparamos elétrons na amostra, que vão interagir com quaisquer moléculas de comunicação presentes. Essa interação vai nos dar informações sobre a identidade das bactérias, o tipo de comunicação e quanto as bactérias estão conversando.
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 como as bactérias se comunicam? Antes de eu desenvolver a ferramenta de tradução, eu supunha inicialmente que as bactérias tinham uma língua primitiva, como os bebês, que ainda não desenvolveram palavras e frases. Quando riem, estão felizes; quando choram, estão tristes. Simples assim. Mas acontece que as bactérias não são nada primitivas como eu pensava. Uma molécula não é apenas uma molécula. Pode significar várias coisas, dependendo do contexto, assim como o choro dos bebês pode significar coisas diferentes: às vezes, o bebê está com fome, algumas vezes está molhado, outras vezes está machucado ou com medo. Os pais sabem interpretar esses choros. Para ser uma ferramenta de tradução real, tinha que saber interpretar as moléculas sinalizadoras e traduzi-las dependendo do contexto. E quem sabe? Talvez o Google Tradutor adote isso em breve.
(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 a vocês um exemplo. Trouxe alguns dados de bactérias, que podem ser difíceis de entender se vocês forem leigos, mas tentem observar.
(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.
Aqui está uma família bacteriana feliz que infectou um paciente. Vamos chamá-la de família Montéquio. Ela compartilha recursos, se reproduz e cresce. Um dia, ela ganha um vizinho novo: 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 vai bem desde que trabalhem juntas. Mas, então, acontece algo inesperado. Romeu, dos Montéquios, se relaciona com Julieta, dos Capuletos.
(Laughter)
(Risos)
And yes, they share genetic material.
E, sim, eles 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.
Essa transferência genética pode ser perigosa aos Montéquios que têm a ambição de ser a única família no paciente que infectaram e o compartilhamento de genes contribui para que os Capuletos desenvolvam resistência a antibióticos. Os Montéquios começam a conversar para se livrarem dessa outra família, por meio da liberação dessa 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, todos reagem imediatamente liberando um veneno que vai matar a outra família.
[Eliminate!]
[Eliminar!]
(Laughter)
(Risos)
The Capulets respond by calling for a counterattack.
Os Capuletos reagem ordenando um contra-ataque.
[Counterattack!]
[Contra-atacar!]
And they have a battle.
Eles travam 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.
Este é um vídeo sobre bactérias reais duelando com organelas do tipo espada, em que tentam matar umas às outras literalmente se apunhalando e rompendo umas às outras. A família que ganhar essa 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.
Consigo detectar conversas entre bactérias que levam a diferentes comportamentos coletivos como a luta que acabaram de ver. Meu trabalho era espionar as comunidades de bactérias dentro do corpo humano em pacientes de um hospital. Acompanhei 62 pacientes em um experimento, em que testei as amostras deles para uma infecção específica, sem saber os resultados do teste de diagnóstico tradicional.
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.
Em diagnósticos bacterianos, uma amostra esfregaço é colocada numa placa. Se as bactérias crescem dentro de cinco dias, o paciente é diagnóstico como infectado. Quando concluí o estudo e comparei os resultados da ferramenta com o teste de diagnóstico tradicional e o teste de validação, fiquei chocada. Era muito mais supreendente do que eu havia 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 dizer o que a ferramenta revelou, eu gostaria de falar de uma paciente específica que acompanhei, uma moça. Ela tinha fibrose cística, uma doença genética que torna os pulmões suscetíveis a infecções bacterianas. Essa moça não fazia parte do ensaio clínico. Eu a acompanhei porque sabia, por seu prontuário médico, que ela nunca tinha tido uma infecção antes. Uma vez por mês, essa moça ia ao hospital para coletar uma amostra de expectoração que cuspia em um copo. Essa amostra era transferida para análise bacteriana no laboratório central para que os médicos pudessem agir rapidamente se descobrissem uma infecção. Isso me permitiu testar meu aparelho também nas amostras dela.
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 essas amostras, não havia nada, mas, no terceiro mês, descobri uma conversa entre bactérias na amostra dela. As bactérias estavam se coordenando para danificar o tecido dos pulmões. Mas o diagnóstico tradicional mostrava que não havia nenhuma bactéria. Voltei a avaliar no mês seguinte. Pude ver que as conversas entre bactérias se tornaram ainda mais agressivas. No entanto, o diagnóstico tradicional não mostrava nada. Meu estudo terminou, mas, meio ano depois, verifiquei o estado dela, para ver se as bactérias que só eu havia descoberto haviam desaparecido sem intervenção médica. Não haviam. Mas a moça já havia sido diagnosticada com uma infecção grave por bactérias mortais. Eram as mesmas bactérias que minha ferramenta havia descoberto antes. Apesar do tratamento agressivo com antibióticos, foi impossível erradicar a infecção. Os médicos estimaram que ela não passaria dos 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 avaliei as amostras daquela moça, minha ferramenta ainda estava na fase inicial. Eu nem sequer sabia se meu método funcionava mesmo. Então, eu tinha um acordo com os médicos para não dizer o que minha ferramenta revelava a fim de não comprometer o tratamento deles. Quando vi os resultados que nem mesmo estavam validados, não ousei falar, porque o tratamento de um paciente sem uma infecção real também tem consequências negativas para ele. Mas agora sabemos mais a respeito, e há muitos rapazes e moças que ainda podem ser salvos, porque, infelizmente, esse cenário ocorre com muita frequência. Os pacientes são infectados, as bactérias não aparecem nos testes de diagnóstico tradicionais e, de repente, a infecção começa no paciente com sintomas graves. Nesse momento, 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 pacientes que acompanhei foi que meu aparelho captou as conversas entre bactérias em mais da metade das amostras dos pacientes que foram diagnosticados como negativos pelos métodos tradicionais. Em outras palavras, mais da metade desses pacientes iam para casa achando que estavam livres da infecção, embora, na verdade, fossem portadores de bactérias perigosas. Dentro desses pacientes diagnosticados incorretamente, as bactérias estavam coordenando um ataque sincronizado. Sussuravam entre si. Chamo de "bactérias sussurrantes" aquelas que os métodos tradicionais não conseguem diagnosticar. Até o momento, é apenas a ferramenta de tradução que consegue captar esses sussurros. Creio que o período em que as bactérias ainda estão sussurrando é uma janela de oportunidades para um tratamento direcionado. Se a moça tivesse sido tratada durante essa janela, teria sido possível matar as bactérias na fase inicial, antes de a infecção ficar fora de controle.
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.
Minha experiência com essa moça me fez decidir fazer tudo o que posso para introduzir essa tecnologia no hospital. Estou trabalhando com os médicos na implementação da ferramenta em clínicas para diagnosticar infecções 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 os médicos devem tratar os pacientes durante a fase dos sussurros, essa ferramenta pode ajudar os médicos a observar de perto os pacientes em risco. Pode ajudá-los a confirmar se um tratamento funcionou ou não, e pode ajudar a responder a perguntas simples: "O paciente está infectado? O que as bactérias estão tramando?"
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."
As bactérias conversam, fazem planos secretos e trocam informações confidenciais entre si. Mas não só conseguimos pegá-las sussurrando, como também podemos aprender a língua secreta delas e nos tornarmos sussurradores bacterianos. E, como as bactérias diriam: "3-oxo-C12-anilina".
(Laughter)
(Risos)
(Applause)
(Aplausos)
Thank you.
Obrigada.