We humans have always been very concerned about the health of our bodies, but we haven't always been that good at figuring out what's important. Take the ancient Egyptians, for example: very concerned about the body parts they thought they'd need in the afterlife, but they left some parts out. This part, for example. Although they very carefully preserved the stomach, the lungs, the liver, and so forth, they just mushed up the brain, drained it out through the nose, and threw it away, which makes sense, really, because what does a brain do for us anyway? But imagine if there were a kind of neglected organ in our bodies that weighed just as much as the brain and in some ways was just as important to who we are, but we knew so little about and treated with such disregard. And imagine if, through new scientific advances, we were just beginning to understand its importance to how we think of ourselves. Wouldn't you want to know more about it?
בני האדם תמיד דאגו לבריאות גופנו, אך לא תמיד הצלחנו להבין מה חשוב. קחו למשל את המצרים העתיקים: הם דאגו מאוד לחלקי הגוף שחשבו שיצטרכו בעולם הבא, אך הם השאירו כמה חלקים בחוץ. החלק הזה, למשל. למרות ששימרו בזהירות את הבטן, הריאות, הכבד, וכן הלאה, הם פשוט מעכו את המוח, ניקזו אותו דרך האף, וזרקו אותו, שזה הגיוני, האמת, כי מה כבר עושה בשבילנו המוח? אך דמיינו לעצמכם אם היה איזשהו איבר מוזנח בגופנו שמשקלו היה כמו זה של המוח ובאופנים מסוימים חשוב למי שאנחנו, אך היינו יודעים כל כך מעט עליו ומתייחסים אליו בזלזול. ודמיינו לעצמכם, שבשל תגליות מדעיות חדשות, היינו רק מתחילים להבין את חשיבותו לדרך בה אנו חושבים על עצמנו. האם לא הייתם רוצים לדעת עוד על זה? ובכן, מתברר שיש לנו דבר בדיוק כזה:
Well, it turns out that we do have something just like that: our gut, or rather, its microbes. But it's not just the microbes in our gut that are important. Microbes all over our body turn out to be really critical to a whole range of differences that make different people who we are. So for example, have you ever noticed how some people get bitten by mosquitos way more often than others?
הקרביים שלנו, או ליתר דיוק, המיקרובים שבהם. אבל לא רק המיקרובים בקרביים שלנו חשובים. מסתבר שמיקרובים בכל הגוף שלנו הם קריטיים לשורה של הבדלים שגורמים לאנשים שונים להיות מי שאנחנו. אז למשל, האם שמתם לב שאנשים מסוימים נעקצים על ידי יתושים יותר מאחרים? מתברר שהחוויה האנקדוטית של כולם בקמפינג היא למעשה נכונה.
It turns out that everyone's anecdotal experience out camping is actually true. For example, I seldom get bitten by mosquitos, but my partner Amanda attracts them in droves, and the reason why is that we have different microbes on our skin that produce different chemicals that the mosquitos detect.
לדוגמה, אני לעיתים רחוקות נעקץ על ידי יתושים, אך עמיתתי אמנדה מושכת אותם בהמוניהם, והסיבה לכך היא שיש לנו מיקרובים שונים על העור שמייצרים כימיקלים שונים שהיתושים מזהים. מיקרובים חשובים מאוד גם ברפואה.
Now, microbes are also really important in the field of medicine. So, for example, what microbes you have in your gut determine whether particular painkillers are toxic to your liver. They also determine whether or not other drugs will work for your heart condition. And, if you're a fruit fly, at least, your microbes determine who you want to have sex with. We haven't demonstrated this in humans yet but maybe it's just a matter of time before we find out. (Laughter)
אז למשל, המיקרובים שיש לכם בקרביים קובעים אם משככי כאבים מסויימים רעילים לכבד שלכם. הם גם קובעים אם תרופות אחרות יעזרו למחלת הלב שלכם. ואם אתם זבוב פירות, המיקרובים שלכם קובעים עם מי תרצו לעשות סקס. עדיין לא הראינו את זה בבני אדם, אבל אולי זה רק עניין של זמן. (צחוק)
So microbes are performing a huge range of functions. They help us digest our food. They help educate our immune system. They help us resist disease, and they may even be affecting our behavior. So what would a map of all these microbial communities look like? Well, it wouldn't look exactly like this, but it's a helpful guide for understanding biodiversity. Different parts of the world have different landscapes of organisms that are immediately characteristic of one place or another or another. With microbiology, it's kind of the same, although I've got to be honest with you: All the microbes essentially look the same under a microscope. So instead of trying to identify them visually, what we do is we look at their DNA sequences, and in a project called the Human Microbiome Project, NIH funded this $173 million project where hundreds of researchers came together to map out all the A's, T's, G's, and C's, and all of these microbes in the human body. So when we take them together, they look like this. It's a bit more difficult to tell who lives where now, isn't it?
אז מיקרובים מבצעים מלא תפקודים. הם מסייעים לנו לעכל את המזון, הם עוזרים לחנך את מערכת החיסון שלנו, הם עוזרים לנו להתנגד למחלות, והם אולי אפילו משפיעים על ההתנהגות שלנו. אז איך מפה של קהילות המיקרובים האלו תיראה? אז זה לא ייראה בדיוק כך, אבל זה מדריך טוב כדי להבין מגוון ביולוגי. בחלקים שונים בעולם יש נוף שונה של אורגניזמים שמאפיינים איזור כזה או אחר, או אחר. במיקרוביולוגיה, זה בערך אותו הדבר, למרות שאני חייב להיות כן איתכם: כל המיקרובים ביסודם נראים אותו הדבר מתחחת למיקרוסקופ. אז במקום לנסות לזהות אותם לפי מראה, מה שאנחנו עושים זה להסתכל על רצף ה-DNA שלהם, ובפרוייקט שנקרא - "פרוייקט המִיקְרוֹבִּיּוֹם האנושי", NIH מימן את הפרוייקט שעלותו 173 מיליון דולר בו מאות חוקרים ממפים יחד את כל ה-A, ה-T, ה-G וה-Cים, ואת כל המיקרובים בגוף האדם. אז כשאנחנו שמים אותם ביחד, הם נראים כך. עכשיו קצת יותר קשה להבין מי חי איפה, נכון? מה שהמעבדה שלי עושה זה לפתח טכניקות ממוחשבות
What my lab does is develop computational techniques that allow us to take all these terabytes of sequence data and turn them into something that's a bit more useful as a map, and so when we do that with the human microbiome data from 250 healthy volunteers, it looks like this. Each point here represents all the complex microbes in an entire microbial community. See, I told you they basically all look the same. So what we're looking at is each point represents one microbial community from one body site of one healthy volunteer. And so you can see that there's different parts of the map in different colors, almost like separate continents. And what it turns out to be is that those, as the different regions of the body, have very different microbes in them. So what we have is we have the oral community up there in green. Over on the other side, we have the skin community in blue, the vaginal community in purple, and then right down at the bottom, we have the fecal community in brown. And we've just over the last few years found out that the microbes in different parts of the body are amazingly different from one another. So if I look at just one person's microbes in the mouth and in the gut, it turns out that the difference between those two microbial communities is enormous. It's bigger than the difference between the microbes in this reef and the microbes in this prairie. So this is incredible when you think about it. What it means is that a few feet of difference in the human body makes more of a difference to your microbial ecology than hundreds of miles on Earth.
שמאפשרות לנו לקחת את כל הטרה-בייטים של מידע על הרצפים ולהפוך אותם למשהו שהוא קצת יותר שימושי כמפה, כשאנחנו עושים את זה עם המידע על המיקרוביום האנושי מיותר מ-250 מתנדבים בריאים, זה נראה כך. כל נקודה כאן מייצגת את מכלול המיקרובים בקהילה מיקרובית שלמה. אתם רואים שבעיקרון כולם דומים. אז מה שאתם רואים זה שכל נקודה מייצגת קהילת מיקרובים אחת מאתר אחד בגוף של מתנדב בריא אחד. ואפשר לראות שיש חלקים שונים במפה בצבעים שונים, כמעט כמו יבשות נפרדות. ומתברר שכל איזור נפרד בגוף, מכיל מיקרובים שונים מאוד. אז למעלה בירוק יש לנו את קהילת הפה. בצד השני, יש לנו בכחול את קהילת העור, ובסגול את הקהילה הוגינלית, וממש שם למטה, יש את הקהילה הצואתית בחום. ובכמה השנים האחרונות מצאנו שמיקרובים בחלקים שונים בגוף שונים בצורה מדהימה. אז אם אסתכל על מיקרובים של אדם אחד בפה ובקרביים, מתברר שהשוני בין שתי קהילות המיקרובים הללו הוא ענק. הוא גדול יותר מהשוני בין המיקרובים בשונית הזו לבין אלו בערבה הזו. אז זה מדהים כשחושבים על זה. מה שזה אומר זה שמרחק של כמה עשרות סנטימטרים בגוף אדם מהווה הבדל גדול יותר לאקולוגיה המיקרובית שלכם מאשר מאות ק"מ על כדור הארץ.
And this is not to say that two people look basically the same in the same body habitat, either. So you probably heard that we're pretty much all the same in terms of our human DNA. You're 99.99 percent identical in terms of your human DNA to the person sitting next to you. But that's not true of your gut microbes: you might only share 10 percent similarity with the person sitting next to you in terms of your gut microbes. So that's as different as the bacteria on this prairie and the bacteria in this forest.
וזה גם לא אומר ששני אנשים נראים דומה באותה סביבה. אז בוודאי שמעתם שאנחנו בערך אותו דבר במונחים של ה-DNA האנושי שלנו. אתם 99.99% זהים מבחינת ה-DNA האנושי שלכם לאדם שיושב לידכם. אבל זה לא נכון מבחינת המיקרובים בקרביים שלכם: יתכן שיש לכם רק 10% דמיון עם האדם שיושב לצידכם מבחינת המיקרובים בקרביים. זה כמו ההבדל בין החיידקים בערבה הזו לעומת היער הזה.
So these different microbes have all these different kinds of functions that I told you about, everything from digesting food to involvement in different kinds of diseases, metabolizing drugs, and so forth. So how do they do all this stuff? Well, in part it's because although there's just three pounds of those microbes in our gut, they really outnumber us. And so how much do they outnumber us? Well, it depends on what you think of as our bodies. Is it our cells? Well, each of us consists of about 10 trillion human cells, but we harbor as many as 100 trillion microbial cells. So they outnumber us 10 to one. Now, you might think, well, we're human because of our DNA, but it turns out that each of us has about 20,000 human genes, depending on what you count exactly, but as many as two million to 20 million microbial genes. So whichever way we look at it, we're vastly outnumbered by our microbial symbionts. And it turns out that in addition to traces of our human DNA, we also leave traces of our microbial DNA on everything we touch. We showed in a study a few years ago that you can actually match the palm of someone's hand up to the computer mouse that they use routinely with up to 95 percent accuracy. So this came out in a scientific journal a few years ago, but more importantly, it was featured on "CSI: Miami," so you really know it's true. (Laughter)
אז למיקרובים השונים האלו יש גם תפקודים שונים, כמו שסיפרתי, החל מעיכול מזון דרך מעורבות במחלות שונות, וכלה בפירוק תרופות ועוד. אז איך הם עושים את כל הדברים האלו? חלק מהתשובה הוא שלמרות שיש לנו רק קילו וחצי של מיקרובים בקרביים, הם למעשה עולים עלינו במספר. עד כמה הם עולים עלינו במספר? זה תלוי איך אתם מגדירים את הגוף שלכם. האם זה התאים שלנו? כל אחד מאיתנו מורכב מבערך 10 טריליון תאים אנושיים, אבל אנחנו מכילים עד 100 טריליון תאים מיקרוביים. אז הם עולים עלינו במספר פי 10. אז אתם יכולים לחשוב, טוב, אנחנו אנושיים בגלל ה-DNA שלנו, אבל מתברר שלכל אחד מאיתנו יש בערך 20,000 גנים אנושיים, תלוי מה סופרים, אבל לפחות 2-20 מיליון גנים של מיקרובים. אז בכל דרך שנסתכל על זה, אנחנו נמוכים מספרית במידה רבה מאשר הסימביונטים המיקרוביים שלנו. ומתברר שבנוסף לעקבות ה-DNA האנושי שלנו, אנחנו משאירים עקבות של ה-DNA החיידקי שלנו על כל דבר בו אנחנו נוגעים. הראינו במחקר לפני כמה שנים שניתן לזהות לפי כף היד של מישהו את עכבר המחשב שהוא משתמש בו בדיוק של עד 95%. זה יצא בעיתון מדעי לפני כמה שנים, אבל יותר חשוב מזה, זה נכנס ל-"זירת הפשע: מיאמי", אז אתם יודעים שזה באמת נכון. (צחוק) אז מאיפה המיקרובים שלנו מגיעים מלכתחילה?
So where do our microbes come from in the first place? Well if, as I do, you have dogs or kids, you probably have some dark suspicions about that, all of which are true, by the way. So just like we can match you to your computer equipment by the microbes you share, we can also match you up to your dog. But it turns out that in adults, microbial communities are relatively stable, so even if you live together with someone, you'll maintain your separate microbial identity over a period of weeks, months, even years.
אז אם כמוני, יש לכם כלבים או ילדים, בטח יש לכם חשדות לגבי זה, כולן נכונות, דרך אגב. אז בדיוק כמו שאנחנו יכולים לקשר אתכם לציוד המחשב שלכם על פי המיקרובים שאתם חולקים, אנחנו גם יכולים לקשר אתכם לכלב שלכם. אבל מתברר שאצל מבוגרים, קהילות המיקרובים הם יחסית יציבות, אז אפילו אם אתם גרים ביחד עם מישהו, אתם תשמרו על זהות מיקרובית נפרדת למשך תקופות של שבועות, חודשים, אפילו שנים. מתברר שקהילות המיקרובים הראשונות שלנו תלויות מאוד באיך אנחנו נולדים.
It turns out that our first microbial communities depend a lot on how we're born. So babies that come out the regular way, all of their microbes are basically like the vaginal community, whereas babies that are delivered by C-section, all of their microbes instead look like skin. And this might be associated with some of the differences in health associated with Cesarean birth, such as more asthma, more allergies, even more obesity, all of which have been linked to microbes now, and when you think about it, until recently, every surviving mammal had been delivered by the birth canal, and so the lack of those protective microbes that we've co-evolved with might be really important for a lot of these different conditions that we now know involve the microbiome.
אז תינוקות שיוצאים בדרך הרגילה, כל המיקרובים שלהם הם בעיקרון כמו הקהילה הוגינלית, בעוד שתינוקות שנולדים בניתוח קיסרי, כל המיקרובים שלהם נראים כמו אלה של העור. וזה יכול להיות קשור לחלק מההבדלים בבריאות שנקשרים לניתוח קיסרי, כמו למשל, יותר אסתמה, יותר אלרגיות, אפילו יותר משקל עודף, מצבים שנקשרים כיום למיקרובים, וכשחושבים על זה, עד לאחרונה, כל יונק ששרד נולד דרך תעלת הלידה, אז המחסור במיקרובים ההגנתיים האלו שאנחנו התפתחנו לצידם אבולוציונית יכול להיות מאוד חשוב להרבה מצבים שאנחנו עכשיו יודעים שמערבים את המיקרוביום.
When my own daughter was born a couple of years ago by emergency C-section, we took matters into our own hands and made sure she was coated with those vaginal microbes that she would have gotten naturally. Now, it's really difficult to tell whether this has had an effect on her health specifically, right? With a sample size of just one child, no matter how much we love her, you don't really have enough of a sample size to figure out what happens on average, but at two years old, she hasn't had an ear infection yet, so we're keeping our fingers crossed on that one. And what's more, we're starting to do clinical trials with more children to figure out whether this has a protective effect generally.
כשהבת שלי נולדה לפני שנתיים בניתוח חירום קיסרי, לקחנו את העניינים לידיים ווידאנו שהיא תהיה עטופה במיקרובים הוגינלים שהיא הייתה מקבלת באופן טבעי. עכשיו, זה מאוד קשה להגיד אם היתה לזה השפעה ספציפית על הבריאות שלה, נכון? עם מדגם בגודל של ילד אחד, לא משנה כמה אנחנו אוהבים אותה, אין לך ממש מדגם כדי להבין מה קורה בממוצע, אבל בגיל שנתיים, עדיין לא היתה לה דלקת באוזניים, אז אנחנו מחזיקים אצבעות. ויותר מזה, אנחנו מתחילים לעשות ניסויים קליניים עם עוד ילדים כדי להבין אם יש לזה השפעה הגנתית בכלל.
So how we're born has a tremendous effect on what microbes we have initially, but where do we go after that? What I'm showing you again here is this map of the Human Microbiome Project Data, so each point represents a sample from one body site from one of 250 healthy adults. And you've seen children develop physically. You've seen them develop mentally. Now, for the first time, you're going to see one of my colleague's children develop microbially. So what we are going to look at is we're going to look at this one baby's stool, the fecal community, which represents the gut, sampled every week for almost two and a half years. And so we're starting on day one. What's going to happen is that the infant is going to start off as this yellow dot, and you can see that he's starting off basically in the vaginal community, as we would expect from his delivery mode. And what's going to happen over these two and a half years is that he's going to travel all the way down to resemble the adult fecal community from healthy volunteers down at the bottom. So I'm just going to start this going and we'll see how that happens.
אז לאיך שאנחנו נולדים יש השפעה ענקית על המיקרובים שיש לנו בהתחלה, אבל לאן ממשיכים? מה שאני שןב מראה לכם כאן זו מפת הנתונים של פרויקט המיקרוביום האנושי, כשכל נקודה מייצג דוגמה מאתר אחד בגוף של אחד מ-250 מבוגרים בריאים. וראיתם ילדים מתפתחים גופנית. ראיתם אותם מתפתחים נפשית. עכשיו, לראשונה, תראו ילד של עמית שלי מתפתח מבחינה חיידקית. אז מה שאנחנו הולכים להסתכל עליו, אנחנו הולכים להסתכל על צואה של תינוק אחד, הקהילה הצואתית שמייצגת את הקרביים, נדגמה כל שבוע למשך כמעט שנתיים וחצי. אז אנחנו מתחילים ביום מספר אחד. מה שקורה זה שהתינוק עומד להתחיל בנקודה הצהובה, ואתם יכולים לראות שהוא בעיקרון מתחיל בקהילה הוגינלית, כמו שהיינו מצפים על פי צורת הלידה שלו. ומה שהולך לקרות במהלך השנתיים וחצי האלו זה שהוא הולך לרדת כל הדרך למטה ולהידמות לקהילה הצואתית של אדם מבוגר ממתנדבים בריאים בתחתית המפה. אז אני עומד להתחיל את זה ונראה מה מתרחש.
What you can see, and remember each step in this is just one week, what you can see is that week to week, the change in the microbial community of the feces of this one child, the differences week to week are much greater than the differences between individual healthy adults in the Human Microbiome Project cohort, which are those brown dots down at the bottom. And you can see he's starting to approach the adult fecal community. This is up to about two years. But something amazing is about to happen here. So he's getting antibiotics for an ear infection. What you can see is this huge change in the community, followed by a relatively rapid recovery. I'll just rewind that for you. And what we can see is that just over these few weeks, we have a much more radical change, a setback of many months of normal development, followed by a relatively rapid recovery, and by the time he reaches day 838, which is the end of this video, you can see that he has essentially reached the healthy adult stool community, despite that antibiotic intervention.
מה שרואים, ותזכרו שכל צעד הוא שבוע אחד בלבד, מה שאתם יכולים לראות הוא שמשבוע לשבוע, השינוי בקהילה המיקרובית בצואה של ילד אחד, השינויים משבוע לשבוע הם גדולים בהרבה מההבדלים בין מבוגרים בריאים שונים בפרוייקט המיקרוביום האנושי, שהם הנקודות החומות בתחתית המפה. ואתם רואים שהוא מתקרב לקהילה הצואתית של המבוגרים. זה קרוב לשנתיים. אבל משהו מדהים עומד להתרחש כאן. הוא מקבל אנטיביוטיקה לדלקת באוזניים. מה שרואים זה שינוי אדיר בקהילה, ואחריה התאוששות יחסית מהירה. אני אחזיר את זה אחורה בשבילכם. ומה שאנחנו רואים זה שבמהלך מספר השבועות הזה, יש לנו שינוי הרבה יותר קיצוני, עיכוב של כמה חודשים של התפתחות תקינה, ולאחריה התאוששות יחסית מהירה, וכשהוא מגיע ליום 838, שזה סוף הסרט, אתם רואים שהוא הגיע לקהילת הצואה של מבוגר בריא, למרות ההתערבות של האנטיביוטיקה. אז זה באמת מעניין כי זה מעלה מספר שאלות בסיסיות
So this is really interesting because it raises fundamental questions about what happens when we intervene at different ages in a child's life. So does what we do early on, where the microbiome is changing so rapidly, actually matter, or is it like throwing a stone into a stormy sea, where the ripples will just be lost? Well, fascinatingly, it turns out that if you give children antibiotics in the first six months of life, they're more likely to become obese later on than if they don't get antibiotics then or only get them later, and so what we do early on may have profound impacts on the gut microbial community and on later health that we're only beginning to understand. So this is fascinating, because one day, in addition to the effects that antibiotics have on antibiotic-resistant bacteria, which are very important, they may also be degrading our gut microbial ecosystems, and so one day we may come to regard antibiotics with the same horror that we currently reserve for those metal tools that the Egyptians used to use to mush up the brains before they drained them out for embalming.
על מה שקורה כשאנחנו מתערבים בגילאים שונים בחיי הילד. האם מה שאנחנו עושים בשלבים המוקדמים, כשהמיקרוביום משתנה כל כך מהר, באמת משנה? או שזה כמו לזרוק אבן לים סוער, איפה שהגלים הקטנים פשוט ייאבדו? אז מתברר שאם ילדים מקבלים אנטיביוטיקה בחצי השנה הראשונה לחייהם, עולה הסיכוי שלהם לעודף משקל מאוחר יותר מאשר אם הם לא מקבלים אז או שהם מקבלים אותה יותר מאוחר, אז מה שאנחנו עושים בשלבים המוקדמים יכול להשפיע באופן משמעותי על קהילת המיקרובים בקרביים ועל הבריאות מאוחר יותר ואנחנו רק מתחילים להבין את זה. אז זה מרתק, כי יום אחד, בנוסף להשפעות שיש לאנטיביוטיקה על חיידקים עמידים לאנטיביוטיקה, שהן חשובות מאוד, היא גם כנראה פוגעת במערכות האקולוגיות המיקרוביות בקרביים שלנו, אז יום אחד אולי נתייחס לאנטיביוטיקה עם אותה האימה שאנחנו שומרים לכלי המתכת שהמצרים השתמשו בהם כדי למעוך את המוחות לפני שייבשו אותם לחניטה. אז ציינתי שלמיקרובים יש תפקודים מאוד חשובים,
So I mentioned that microbes have all these important functions, and they've also now, just over the past few years, been connected to a whole range of different diseases, including inflammatory bowel disease, heart disease, colon cancer, and even obesity. Obesity has a really large effect, as it turns out, and today, we can tell whether you're lean or obese with 90 percent accuracy by looking at the microbes in your gut. Now, although that might sound impressive, in some ways it's a little bit problematic as a medical test, because you can probably tell which of these people is obese without knowing anything about their gut microbes, but it turns out that even if we sequence their complete genomes and had all their human DNA, we could only predict which one was obese with about 60 percent accuracy. So that's amazing, right? What it means that the three pounds of microbes that you carry around with you may be more important for some health conditions than every single gene in your genome.
ועכשיו, ממש בשנים האחרונות, הם נקשרו לטווח רחב של מחלות, כולל דלקת במעיים, מחלות לב, סרטן המעי ואפילו השמנת יתר. השמנת יתר היא בעלת השפעה גדולה מאוד, מתברר, והיום, אנחנו יכולים להגיד אם אתה רזה או בעל השמנת יתר בדיוק של 90% רק מלהסתכל על המיקרובים בקרביים שלך. עכשיו, למרות שזה נשמע מרשים, זה קצת בעייתי כבדיקה רפואית, כיוון שניתן לומר למי יש השמנת יתר מבלי לדעת דבר על המיקרובים בקרביים שלהם, אבל מסתבר שגם אם אנחנו נרצף את הגנום המלא שלהם ויהיה לנו את כל ה-DNA האנושי שלהם, אנחנו יכולים לחזות מי בעל השמנת יתר בדיוק של רק 60%. אז זה מדהים, נכון? מה שזה אומר זה שהקילו וחצי של מיקרובים שאתם נושאים איתכם אולי יותר חשובים למצבים בריאותיים מסוימים מאשר כל גן בגנום שלכם.
And then in mice, we can do a lot more. So in mice, microbes have been linked to all kinds of additional conditions, including things like multiple sclerosis, depression, autism, and again, obesity. But how can we tell whether these microbial differences that correlate with disease are cause or effect? Well, one thing we can do is we can raise some mice without any microbes of their own in a germ-free bubble. Then we can add in some microbes that we think are important, and see what happens. When we take the microbes from an obese mouse and transplant them into a genetically normal mouse that's been raised in a bubble with no microbes of its own, it becomes fatter than if it got them from a regular mouse. Why this happens is absolutely amazing, though. Sometimes what's going on is that the microbes are helping them digest food more efficiently from the same diet, so they're taking more energy from their food, but other times, the microbes are actually affecting their behavior. What they're doing is they're eating more than the normal mouse, so they only get fat if we let them eat as much as they want.
בעכברים אנחנו יכולים לעשות הרבה יותר. בעכברים, מיקרובים קושרו לכל מיני מצבים נוספים, כולל דברים כמו טרשת נפוצה, דיכאון, אוטיזם, ושוב, השמנת יתר. אבל איך אנחנו יכולים לדעת אם ההבדלים האלה במיקרובים שנקשרו למחלות הם סיבה או תוצאה? אז דבר אחד שאפשר לעשות זה לגדל כמה עכברים ללא מיקרובים משל עצמם בבועה חסרת מיקרובים. ואז אפשר להוסיף כמה מיקרובים שנראים לנו חשובים, ונראה מה מתרחש. כשאנחנו לוקחים את המיקרובים מעכבר בעל שומן יתר ומשתילים אותם בעכבר נורמלי מבחינה גנטית שגדל בבועה ללא מיקרובים משל עצמו, העכבר הופך להיות שמן יותר מאשר אם הייתי לוקח אותם מעכבר רגיל. למרות זאת, הסיבה שזה מתרחש היא ממש מדהימה. לפעמים מה שקורה הוא שהמיקרובים עוזרים לעכל אוכל יותר ביעילות בתזונה מסוימת, אז הם לוקחים יותר אנרגיה מהאוכל שלהם, אבל בפעמים אחרות, המיקרובים משפיעים על ההתנהגות. מה שהם עושים זה שהם אוכלים יותר מאשר העכבר הנורמלי, אז הם הופכים להיות שמנים רק אם אנחנו נותנים להם לאכול כמה שהם רוצים.
So this is really remarkable, right? The implication is that microbes can affect mammalian behavior. So you might be wondering whether we can also do this sort of thing across species, and it turns out that if you take microbes from an obese person and transplant them into mice you've raised germ-free, those mice will also become fatter than if they received the microbes from a lean person, but we can design a microbial community that we inoculate them with that prevents them from gaining this weight.
אז זה מדהים, נכון? המשמעות של זה היא שמיקרובים יכולים להשפיע על התנהגות של יונקים. אז אתם יכולים לתהות אם אנחנו יכולים לעשות דבר כזה בין מינים, ומתברר שאם תקחו את המיקרובים מאדם בעל משקל יתר ותשתילו אותם בעכברים שגידלתם ללא מיקרובים, העכברים האלו גם כן יהפכו לשמנים יותר מאשר אם היו מקבלים את המיקרובים מאדם רזה, אבל אנחנו יכולים לתכנן קהילה מיקרובית שנכניס להם אותה שתמנע מהם לעלות את המשקל הזה.
We can also do this for malnutrition. So in a project funded by the Gates Foundation, what we're looking at is children in Malawi who have kwashiorkor, a profound form of malnutrition, and mice that get the kwashiorkor community transplanted into them lose 30 percent of their body mass in just three weeks, but we can restore their health by using the same peanut butter-based supplement that is used for the children in the clinic, and the mice that receive the community from the healthy identical twins of the kwashiorkor children do fine. This is truly amazing because it suggests that we can pilot therapies by trying them out in a whole bunch of different mice with individual people's gut communities and perhaps tailor those therapies all the way down to the individual level.
אנחנו יכולים לעשות את זה גם עם תת תזונה. בפרוייקט שממומן על ידי קרן גייטס, מה שאנחנו בוחנים זה ילדים במלאווי שיש להם קוושיורקור, מצב קשה של תת תזונה, ועכברים שהושתלה בהם קהילה מיקרובית של הקוושיורקור, איבדו 30% ממסת הגוף שלהם בשלושה שבועות בלבד, אבל אנחנו יכולים להחזיר להם את בריאותם על ידי שימוש באותו תוסף של חמאת בוטנים שמשתמשים בו עם הילדים במרפאה, והעכברים שקיבלו את חברת המיקרובים מזוג התאומים הזהים הבריאים בין ילדי הקוושיורקור, מתאוששים. זה באמת מדהים כי זה מצביע על כך שאנחנו יכולים לנסות טיפולים לראשונה על ידי ניסוי העכברים עם קהילות חיידקי מעיים של אנשים שונים ואולי להתאים את הטיפולים האלו עד לרמת טיפול יחידני.
So I think it's really important that everyone has a chance to participate in this discovery. So, a couple of years ago, we started this project called American Gut, which allows you to claim a place for yourself on this microbial map. This is now the largest crowd-funded science project that we know of -- over 8,000 people have signed up at this point. What happens is, they send in their samples, we sequence the DNA of their microbes and then release the results back to them. We also release them, de-identified, to scientists, to educators, to interested members of the general public, and so forth, so anyone can have access to the data. On the other hand, when we do tours of our lab at the BioFrontiers Institute, and we explain that we use robots and lasers to look at poop, it turns out that not everyone wants to know. (Laughter) But I'm guessing that many of you do, and so I brought some kits here if you're interested in trying this out for yourself.
אז אני חושב שזה באמת חשוב שלכולם תהיה הזדמנות להשתתף בגילוי הזה. לפני שנתיים, התחלנו את הפרוייקט "קרביים אמריקאיים", שמאפשר לך לתבוע מקום לעצמך על המפה החיידקית. זה הפרוייקט המדעי הגדול ביותר שידוע לנו, הממומן על ידי הציבור, יותר מ-8,000 חתמו עד עכשיו. מה שקורה זה שהם שולחים לנו את הדגימות שלהם, אנחנו מרצפים את ה-DNA של המיקרובים שלהם ואז משחררים את התוצאות בחזרה אליהם. אנחנו גם מפרסמים אותם, ללא זיהוי, למדענים, למחנכים, לאנשים שמביעים עניין מהציבור הרחב, וכן הלאה, כך שלכל אחד יכולה להיות גישה לנתונים. מצד שני, כשאנחנו עושים סיורים במעבדה שלנו במוסד ביופרונטירס, ואנחנו מסבירים שאנחנו משתמשים ברובוטים ולייזרים כדי להסתכל על קקי, מסתבר שלא כולם רוצים לדעת. (צחוק) אבל אני מתאר לעצמי שרבים מכם כן רוצים, אז הבאתי כמה ערכות, אם תרצו לנסות זאת בעצמכם.
So why might we want to do this? Well, it turns out that microbes are not just important for finding out where we are in terms of our health, but they can actually cure disease. This is one of the newest things we've been able to visualize with colleagues at the University of Minnesota. So here's that map of the human microbiome again. What we're looking at now -- I'm going to add in the community of some people with C. diff. So, this is a terrible form of diarrhea where you have to go up to 20 times a day, and these people have failed antibiotic therapy for two years before they're eligible for this trial. So what would happen if we transplanted some of the stool from a healthy donor, that star down at the bottom, into these patients. Would the good microbes do battle with the bad microbes and help to restore their health? So let's watch exactly what happens there. Four of those patients are about to get a transplant from that healthy donor at the bottom, and what you can see is that immediately, you have this radical change in the gut community. So one day after you do that transplant, all those symptoms clear up, the diarrhea vanishes, and they're essentially healthy again, coming to resemble the donor's community, and they stay there. (Applause)
אז למה שנרצה לעשות את זה? מתברר שמיקרובים חשובים לא רק באבחון רפואי, אלא גם בריפוי מחלות. זה אחד הדברים החדשים שהצלחנו להראות עם עמיתינו מאוניברסיטת מינסוטה. אז הנה המפה של המיקרוביום האנושי שוב. מה שאנחנו רואים עכשיו, אני אוסיף לקהילה מספר אנשים עם C.diff. שזה שלשול נוראי, שצריך ללכת לשירותים עד 20 פעם ביום, והם התקבלו לניסוי רק אחרי שלא הצליחו להירפא עם אנטיביוטיקה במהלך שנתיים. אז מה יקרה עם נשתיל בהם קצת צואה של תורם בריא, הכוכב הזה בתחתית. האם המיקרובים הטובים נלחמים עם המיקרובים הרעים ועוזרים להחזיר אותם לקו הבריאות? אז בואו נראה בדיוק מה קורה שם. 4 מהחולים האלו עומדים לקבל השתלה מהתורם הבריא בתחתית, וניתן לראות שמיד יש שינוי קיצוני בקהילת חיידקי המעיים. אז יום אחד אחרי ההשתלה, כל הסימפטומים יורדים, השלשול נעלם, והם בריאים שוב, נראים כמו הקהילה של התורם, ונשארים שם. (מחיאות כפיים)
So we're just at the beginning of this discovery. We're just finding out that microbes have implications for all these different kinds of diseases, ranging from inflammatory bowel disease to obesity, and perhaps even autism and depression. What we need to do, though, is we need to develop a kind of microbial GPS, where we don't just know where we are currently but also where we want to go and what we need to do in order to get there, and we need to be able to make this simple enough that even a child can use it. (Laughter)
אז אנחנו רק בתחילת הגילוי הזה. אנחנו רק מגלים שלמיקרובים יש השלכות על כל מיני סוגים שונים של מחלות, מדלקת במעיים להשמנת יתר, ואולי אפילו אוטיזם ודיכאון. למרות זאת, מה שאנחנו צריכים לעשות, אנחנו צריכים לפתח סוג של GPS מיקרובי, שאנחנו לא רק יודעים איפה אנחנו עכשיו אלא גם לאן אנחנו רוצים ללכת ומה אנחנו צריכים לעשות כדי להגיע לשם, ואנחנו צריכים להיות מסוגלים לעשות את זה פשוט מספיק שאפילו ילד יוכל להשתמש בזה. (צחוק)
Thank you.
תודה רבה.
(Applause)
(מחיאות כפיים)