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.
Не познајете их. Не видите их. Али су свуда око нас. Шапућу. Праве тајне планове. Граде армије од више милиона војника. А када одлуче да нападну, све нападају у исто време. Говорим о бактеријама.
(Laughter)
(Смех)
Who did you think I was talking about?
O коме сте мислили да говорим?
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.
Бактерије живе у заједницама, као и људи. Имају породице, разговарају и планирају своје активности. И баш као и људи, пуне су трикова, а неке чак и варају једни друге. Шта ако бих вам рекла да можемо да чујемо њихов разговор и преведемо њихове тајне податке на људски језик? Шта ако бих вам рекла да превођење разговора батерија може да спаси животе? Имам докторат из нанофизике и искористила сам нанотехнологију да бих направила метод за превођење у реалном времену који може да шпијунира заједнице бактерија и покаже на шта су све бактерије спремне.
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.
Бактерије живе свуда. Оне су на тлу, на нашем намештају и унутар наших тела. Заправо, 90% свих живих ћелија у овом позоришту су бактеријске. Неке су добре за нас. Помажу варењу хране и стварају антитела. А неке су лоше за нас; изазивају болест и смрт. Да би бактерије ускладиле своје функције, морају добро да се организују, и то раде као и ми, људи, комуникацијом. Уместо да користе речи, оне комуницирају молекулима. Када их је неколико, сигнални молекули само протеку као врисак усамљеног човека у пустињи. Али када их је много, ти се молекули множе и бактерије осећају да нису саме. Оне слушају једна другу. Тако прате колико их је и када их је довољно да би иницирале нову акцију. Када сигнални молекули достигну одређену границу, све одједном осете да треба да делују истом активношћу.
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.
Њихов разговор се састоји од иницијативе и реакције, од производње молекула и одговора на исту. У свом истраживању сам се фокусирала на шпијунирање заједнице бактерија унутар људског тела. Како то функционише? Узмемо узорак од пацијента. То може бити крв или узорак пљувачке. Убризгамо електроне у узорак, они улазе у интеракцију са присутним молекулима за комуникацију, и та међусобна реакција даје информације о идентитету бактерија, врсти комуникације и о томе колико бактерије комуницирају.
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.
Али како изгледа њихова комуникација? Пре него што сам развила метод за превођење, претпоставила сам да је њихов језик примитиван, као код детета које још не влада речима и реченицама. Кад се смеју, срећне су; кад плачу, тужне су. Тако једноставно. Испоставило се да нису тако примитивне. Молекул није само молекул. Сваки контекст захтева другачије тумачење. Као што плач беба значи много тога. Некад је беба гладна, некад мокра, некад повређена или уплашена. Родитељи знају како да протумаче плач. Право преводилачко средство мора да декодира сигналне молекуле и да их преведе зависно од контекста. Ко зна? Можда ће Гуглов преводилац ускоро то моћи.
(Laughter)
(Смех)
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.
Ево примера. Донела сам податке о бактеријама који су незгодни за тумачење ако нисте обучени за то, али пробајте, погледајте.
(Laughter)
(Смех)
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.
Срећна породица бактерија напада пацијента. Хајде да је назовемо Монтеги. Оне деле ресурсе, множе се, расту. Једног дана добију новог суседа, породицу бактерија Капулети.
(Laughter)
(Смех)
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.
Све је добро докле год раде заједно. А онда се деси нешто непланирано. Ромео из породице Монтеги уђе у везу са Јулијом из породице Капулети.
(Laughter)
(Смех)
And yes, they share genetic material.
И, да, они размене генетски материјал.
(Laughter)
(Смех)
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.
Генетски трансфер је опасан за Монтегије чија је жеља да буду једини у пацијенту, а размена гена доприноси да Капулети пруже отпор антибиотицима. Зато Монтеги разматрају како да се отарасе друге породице ослобађајући овај молекул.
(Laughter)
(Смех)
And with subtitles:
Са преводом:
[Let us coordinate an attack.]
[Хајде да организујемо напад.]
(Laughter)
(Смех)
Let's coordinate an attack. And then everybody at once responds by releasing a poison that will kill the other family.
Хајде да организујемо напад. Одједном сви одговарају ослобађајући отров који ће убити Капулете.
[Eliminate!]
[Елиминиши!]
(Laughter)
(Смех)
The Capulets respond by calling for a counterattack.
Капулети узвраћају позивом на контранапад.
[Counterattack!]
[Контранапад!]
And they have a battle.
И битка почиње.
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.
Ово је снимак борбе бактерија и органела налик на мачеве, где покушавају да се поубијају убадајући и кидајући једни друге. Фамилија која победи постаје доминантна бактерија.
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.
Могу да откријем разговор између бактерија који води до различитог групног понашања као битка коју сте сад видели. Шпијунирала сам заједнице бактерија унутар људског тела у хоспитализованим пацијентима. Пратила сам 62 пацијента у експерименту, при чему сам тестирала узорке пацијента на одређену инфекцију, не знајући налазе традиционалних дијагностичких тестова.
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.
У дијагностици бактерија, узорак се размазује на плочици, и ако бактерија израсте у наредних 5 дана, дијагностикује се да је пацијент заражен. Упоредивши резултате добијене превођењем са традиционалном дијагнозом и тестом валидности, била сам шокирана више него што сам могла да претпоставим.
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.
Пре него вам кажем шта је метода открила, рекла бих нешто о младој пацијенткињи коју сам пратила. Имала је цистичну фиброзу, генетско обољење због којег су јој плућа била подложна бактеријским инфекцијама. Она није била део клиничког третмана. Пратила сам је јер сам из њеног досијеа сазнала да никад пре није имала инфекцију. Једном месечно, она је ишла у болницу и искашљавала узорак у чашу. Узорак је слат на бактеријску анализу у централну лабораторију да би доктори брзо реаговали ако се инфекција открије. Тестирала сам свој метод на њеном узорку.
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.
Прва два месеца се ништа није дешавало. Али трећег месеца, открила сам бактеријско ћаскање у узорку. Оне су се удружиле да оштете плућно ткиво. Традиционална дијагноза уопште није открила постојање бактерија. Посматрала сам и следећег месеца и открила агресивнији разговор међу њима. Опет, традиционална дијагноза није ништа показала. Моје истраживање се завршило, али сам пола године касније проверила њен статус да видим да ли су бактерије за које сам само ја знала нестале без медицинске интервенције. Нису. Девојка је тада имала озбиљну инфекцију смртоносном бактеријом. Исту ту бактерију открила је моја метода. Упркос агресивном третману антибиотицима, било је немогуће искоренити инфекцију. Лекари су сматрали да неће преживети 20-те.
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.
Када сам разматрала њене узорке, још увек сам била у почетној фази. Нисам знала да ли моја метода делује, па сам имала договор са лекарима да не кажем шта сам открила да не бих угрозила њихов третман. Видевши резултате који нису потврђени, нисам се усудила да кажем, јер лечити пацијента без инфекције има негативне последице по пацијента. Али сада знамо више, и има пуно младих који могу бити спашени, јер се ова прича, нажалост, често понавља. Пацијенти се инфицирају, бактерија се не открије на дијагностици и одједном избије са озбиљним симптомима. И већ је сувише касно.
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.
Резултат је изненађујући - код 62 пацијента које сам пратила, моја метода је ухватила разговор у више од половине узорака који су традиционалном методом дијагностиковани као негативни. Значи да је више од половине пацијената отпуштено мислећи да нема инфекцију, иако су у ствари носиоци опасне бактерије. Унутар пацијената са погрешном дијагнозом, бактерије организују усклађен напад. Оне шапућу једна другој. „Бактерије које шапућу“ су бактерије које знане методе не налазе. Засад само преводилачки метод региструје те шапате. Верујем да временски оквир док бактерије још шапућу отвара шансу за циљано лечење. Да је она девојка лечена за време тог оквира, можда би било могуће убити бактерију у њеној почетној фази, пре него што се отргне контроли.
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.
Искуство са њом ме је навело да учиним све да ову технологију унесем у болницу. Заједно са докторима радим на примени ове методе на клиници да бисмо открили ране инфекције.
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?
Не зна се како би се лечили пацијенти за време фазе шапутања, али би помогло да се прате они ризични. Помогло би да се потврди успешност лечења и да се одговори на једноставна питања: да ли је пацијент заражен и шта бактерије спремају.
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."
Бактерије причају, праве тајне планове, и шаљу поверљиве информације једна другој. Не само да можемо да ухватимо њихов шапат, можемо да научимо и њихов тајни језик и да сами постанемо шаптачи. И као што би бактерије рекле: „3-оксо-C12-анилин“.
(Laughter)
(Смех)
(Applause)
(Аплауз)
Thank you.
Хвала вам.