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.
Nu îi cunoașteți. Nu îi vedeți. Însă aceștia sunt mereu pe undeva pe-aici, șușotind, țesând planuri secrete, construind armate cu milioane de soldați. Și când se decid să atace, atacă cu toții în același timp. Vorbesc despre bacterii.
(Laughter)
(Râsete)
Who did you think I was talking about?
Despre cine credeați că vă vorbesc?
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.
Bacteriile locuiesc în comunități exact ca oamenii. Acestea au familii, poartă discuții, și își planifică activitățile. Și exact precum oamenii, acestea păcălesc, înșală, și unii dintre ei chiar se înșală reciproc. Cum ar fi dacă v-aș spune că putem asculta conversațiile bacteriilor și putem să traducem informațiile lor confidențiale în limbajul uman? Cum ar fi dacă v-aș spune că traducerea acestor conversații poate salva vieți? Am un doctorat în nanofizică și am folosit nanotehnologia pentru a dezvolta un program de traducere care poate spiona comunitățile bacteriene, oferindu-ne astfel informații despre ce plănuiesc bacteriile.
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.
Bacteriile se găsesc pretutindeni. Acestea sunt în sol, pe mobila noastră și în corpul nostru. De fapt, 90% dintre toate celulele vii sunt celule bacteriene. Unele bacterii sunt bune pentru noi; ne ajută să digerăm alimentele sau să producem antibiotice. Iar alte bacterii ne sunt dăunătoare; acestea cauzează boli și duc la deces. Pentru a coordona funcțiile pe care le au bacteriile, acestea trebuie să se organizeze, și fac asta exact ca noi oamenii, prin comunicare. În loc să folosească cuvinte, bacteriile folosesc molecule semnalizatoare pentru a comunica. Când sunt puține bacterii, moleculele semnalizatoare doar își iau zborul, asemenea țipetelor unui om singur în deșert. Când sunt multe bacterii, moleculele semnalizatoare se acumulează, iar bacteriile încep să simtă că nu sunt singure. Se ascultă între ele. În acest mod pot măsura cât de multe sunt și când sunt suficiente pentru a acționa. Când moleculele semnalizatoare au atins un anume prag, toate bacteriile simt imediat că e nevoie să acționeze în același mod.
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.
Comunicarea între bacterii consistă într-o inițiativă și o reacție, o producere de molecule și răspunsul la aceasta. În munca mea m-am concentrat asupra spionării comunităților bacteriene în interiorul corpului uman. Cum funcționează? Folosim o mostră de la pacient. Poate fi sânge sau salivă. Introducem electroni în mostră, electronii vor interacționa cu orice molecule de comunicare prezente, și această interacțiune ne va da informații cu privire la identitatea bacteriilor, tipul de comunicare și cât anume discută bacteriile.
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.
Cum e atunci când bacteriile comunică? Înainte de a inventa instrumentul de traducere, prima mea supoziție a fost că bacteriile au un limbaj primitiv, asemenea copilașilor care încă nu pot formula cuvinte și propoziții. Atunci când râd, sunt fericiți; când plâng, sunt triști. Simplu ca bună ziua. Dar bacteriile s-au dovedit a fi mai puțin primitive decât aș fi crezut. O moleculă nu e doar o moleculă. Poate însemna o varietate de lucruri în funcție de context, așa cum și plânsetul bebelușilor poate însemna mai multe lucruri: uneori bebelușului îi e foame, alteori trebuie schimbat, se lovește sau îi este frică. Părinții știu cum să decodeze aceste plânsete. Pentru a fi considerat un instrument de traducere trebuie să poată decoda moleculele semnalizatoare și să le traducă în funcție de context. Și cine știe? Poate se va ocupa în curând Google Translate.
(Laughter)
(Râsete)
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.
Să vă dau un exemplu. Am adus niște date cu privire la bacterii care pot fi greu de înțeles dacă nu ai o pregătire în domeniu. Dar încercați să aruncați o privire.
(Laughter)
(Râsete)
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.
Vedem o familie de bacterii care au infectat un pacient. Haideți să-i numim familia Montague. Își împart resursele, se reproduc și cresc. Într-o bună zi li se alătură noi vecini, familia de bacterii Capulet.
(Laughter)
(Râsete)
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.
Totul decurge bine atât timp cât cooperează. Apoi, se întâmplă ceva neplanificat. Romeo din familia Monteague are o relație cu Julieta Capulet.
(Laughter)
(Râsete)
And yes, they share genetic material.
Și, într-adevăr, ei împart material genetic.
(Laughter)
(Râsete)
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.
Acest transfer de gene poate fi periculos pentru Montagues care au ambiția de a fi singura familie din pacientul infectat, iar a împărți gene contribuie la rezistența față de antibiotice a familiei Capulet. Familia Montague începe să pună la cale cum să se debaraseze de cealaltă familie prin lansarea acestei molecule.
(Laughter)
(Râsete)
And with subtitles:
Cu subtitrări:
[Let us coordinate an attack.]
[Haideți să pornim un atac]
(Laughter)
(Râsete)
Let's coordinate an attack. And then everybody at once responds by releasing a poison that will kill the other family.
Haideți să pornim un atac. Apoi, cu toții răspund deodată prin lansarea unei otrăvuri care va ucide cealaltă familie.
[Eliminate!]
[Lichidați-i!]
(Laughter)
(Râsete)
The Capulets respond by calling for a counterattack.
Familia Capulet răspunde printr-un contraatac.
[Counterattack!]
[Contraatac!]
And they have a battle.
Și între ei are loc o bătălie.
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.
Acesta e un clip video care prezintă un adevărat duel între bacterii unde acestea încearcă să se omoare pur și simplu înjunghiindu-se și lovindu-se reciproc. Familia care câștigă bătălia devine bacteria dominantă.
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.
Ceea ce fac e să identific conversațiile dintre bacterii care conduc la comportamente colective diferite asemenea bătăliei pe care tocmai ați văzut-o. Am spionat comunitățile de bacterii din interiorul corpului uman la pacienții dintr-un spital. Am urmărit 62 de pacienți în cadrul unui experiment, unde am testat eșantioane ale pacienților pentru o infecție specifică, fără a cunoaște rezultatele testărilor de diagnosticare tradiționale.
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.
În diagnosticarea bacteriilor, se așază o mostră pe o farfurie, iar dacă bacteria se dezvoltă în decurs de cinci zile, pacientul este diagnosticat cu infecție. Când am finalizat studiul și am comparat rezultatele între diagnosticările tradiționale și testul de validare, am fost șocată. A fost mult mai uimitor decât m-aș fi așteptat.
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.
Înainte de a vă spune ce a arătat instrumentul aș vrea să vă povestesc despre un pacient anume, o fetiță. Avea fibroză chistică, o boală genetică care îi făcea plămânii susceptibili de infecții bacteriene. Această fetiță nu făcea parte din studiul clinic, am urmărit-o deoarece știam din foaia de observație că nu mai avuse o infecție înainte de aceasta. O dată pe lună, această fetiță mergea la spital să expectoreze o mostră de spută într-un recipient. Această mostră era supusă analizei bacteriene în laboratorul central pentru ca doctorii să poată interveni repede dacă se descoperă o infecție. Lucru ce mi-a permis să îmi testez dispozitivul pe mostra ei.
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.
În primele două luni nu am găsit nimic. Însă în cea de-a treia lună, am descoperit o conversație între bacterii din mostra ei. Bacteriile puneau la cale să îi atace plămânii. Dar metodele de diagnostic tradiționale nu arătau nicio bacterie. Am măsurat din nou în luna următoare și am văzut că aceste conversații dintre bacterii au devenit mai agresive. Metodele tradiționale de diagnostic tot nu arătau nimic. Mi-am terminat cercetarea și peste șase luni i-am urmărit din nou starea ca să văd dacă bacteriile, despre care doar eu știam, au dispărut fără intervenție medicală. Nu dispăruseră. Însă tânăra era diagnosticată cu o infecție severă cauzată de o bacterie mortală. Era exact aceeași bacterie pe care instrumentul meu o descoperise. În ciuda tratamentelor antibiotice agresive, era imposibil să fie eradicată infecția. Medicii credeau că tânăra nu va trăi până la 20 de ani.
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.
Când am făcut măsurătorile pe mostrele tinerei instrumentul meu era în stadiu inițial. Nici măcar nu știam dacă metoda mea funcționează, prin urmare am căzut la înțelegere cu medicii să nu dezvălui rezultatele experimentelor mele, astfel încât să nu compromit tratamentul. Când am văzut rezultatele mele care nici măcar nu era validate, nu am îndrăznit să spun nimănui deoarece a trata un pacient fără o infecție reală are, de asemenea, consecințe negative pentru pacient. Însă acum știm mai multe, sunt mulți tineri și tinere care încă pot fi salvați deoarece, din nefericire, acest scenariu are loc frecvent. Pacienții se infectează, bacteriile nu sunt observate folosind metodele tradiționale de diagnostic, și brusc, infecția apare cu simptome severe. Și în acel moment e deja prea târziu.
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.
Rezultatul surprinzător al celor 62 de pacienți urmăriți era că dispozitivul meu citea conversațiile dintre bacterii la mai mult de jumătate dintre mostrele pacienților care nu fuseseră diagnosticați prin metodele tradiționale. Cu alte cuvinte, mai mult de jumătate dintre acești pacienți au mers acasă crezând că nu sunt infectați, cu toate că erau purtători de bacterii periculoase. În interiorul acestor pacienți diagnosticați incorect bacteriile coordonau un atac sincronizat. Acestea vorbeau unele cu altele. Prin expresia „bacterii care șușotesc” vreau să spun bacterii care nu pot fi diagnosticate prin metode tradiționale. Până acum, doar instrumentul de traducere e cel care poate traduce aceste șușote. Cred că perioada în care bacteriile doar șușotesc reprezintă o oportunitate pentru tratamentul țintit. Dacă acea tânără ar fi fost tratată în acestă perioadă, ar fi fost posibil să fie distruse acele bacterii în stadiul lor inițial, înainte ca infecția să ne scape de sub control.
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.
Experiența cu această tânără m-a determinat să fac tot ce pot pentru a introduce această tehnologie în spitale. Împreună cu doctorii, deja lucrăm la implementarea acestui instrument în clinici pentru a putea diagnostica precoce infecțiile.
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?
Deși încă nu se știe cum ar trebui doctorii să trateze pacienți în timpul acestei faze, acest instrument îi poate ajuta să monitorizeze pacienții susceptibili. Le poate confirma dacă tratamentul funcționează sau nu și ar putea răspunde la niște întrebări simple: Este pacientul infectat? Ce planuri au bacteriile?
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."
Bacteriile discută, țes planuri secrete, și își transmit informații confidențiale. Nu doar că putem descifra șușotelile dintre acestea, ci putem cu toții să le învățăm limbajul secret și să intrăm și noi în conversațiile dintre bacterii. După cum ar zice bacteriile: „3-oxo-C12-anilină.”
(Laughter)
[Sfârșit.]
(Râsete)
(Applause)
(Aplauze)
Thank you.
Vă mulțumesc!