19:00
TED2009

Bonnie Bassler: How bacteria "talk"

ボニー・バスラー:「細菌はどうやってコミュニケーションするのか」

Filmed:

ボニー・バスラーは、細菌が化学物質の言葉を用いてお互いにお喋りし、防御と攻撃発動をコーディネイトしていることを発見しました。この発見は医療や産業、そして我々自身への理解に関する驚くべき影響を及ぼします。

- Molecular biologist
Bonnie Bassler studies how bacteria can communicate with one another, through chemical signals, to act as a unit. Her work could pave the way for new, more potent medicine. Full bio

Bacteria are the oldest living organisms on the earth.
細菌は地球上に最も古くからいる生物で
00:18
They've been here for billions of years,
数十億年以上存在しています
00:21
and what they are are single-celled microscopic organisms.
それは顕微鏡サイズの単細胞生物です
00:23
So they are one cell and they have this special property
細胞一つだけで、DNAを一つだけ持っているという
00:27
that they only have one piece of DNA.
特質があります
00:30
They have very few genes,
遺伝子は非常に少なく
00:32
and genetic information to encode all of the traits that they carry out.
それが持つ全ての特徴の遺伝情報が記録されています
00:34
And the way bacteria make a living
細菌は
00:38
is that they consume nutrients from the environment,
周囲の栄養素を消費して生活し
00:40
they grow to twice their size, they cut themselves down in the middle,
大きさが二倍になると、自分で真ん中から二つに分裂し
00:43
and one cell becomes two, and so on and so on.
二つの細胞になり、それを繰り返します
00:46
They just grow and divide, and grow and divide -- so a kind of boring life,
成長して分裂、成長して分裂―退屈な生活ですね
00:49
except that what I would argue is that you have
でも私がここでお話しするのは、あなたがこのような生物と
00:53
an amazing interaction with these critters.
驚くべき相互作用をしているという事です
00:55
I know you guys think of yourself as humans, and this is sort of how I think of you.
あなた方は自分を人間だ、と思っていますね でも私はこう考えています:
00:58
This man is supposed to represent
この人型は、一般的な「ヒト」を
01:01
a generic human being,
表すとします
01:03
and all of the circles in that man are all of the cells that make up your body.
そしてこの人型の中の全ての丸は、ヒトを構成している細胞だとします
01:05
There is about a trillion human cells that make each one of us
あなたがヒトであり、ヒトとしていろいろなことができるのには
01:09
who we are and able to do all the things that we do,
1兆個のヒト細胞が必要です
01:12
but you have 10 trillion bacterial cells
しかしあなたは自分の体内、体外に
01:15
in you or on you at any moment in your life.
つねに10兆個の細菌をくっつけています
01:18
So, 10 times more bacterial cells
ヒトには、自分の細胞の10倍の細菌が
01:20
than human cells on a human being.
付着しているのです
01:22
And of course it's the DNA that counts,
もちろん大事なのはDNAで
01:25
so here's all the A, T, Gs and Cs
ここにA,T,G,Cの塩基配列があって
01:27
that make up your genetic code, and give you all your charming characteristics.
あなたの魅力的な特徴をもたらす全ての遺伝情報を構成しています
01:29
You have about 30,000 genes.
あなたは約3万の遺伝子を持っています
01:32
Well it turns out you have 100 times more bacterial genes
でも、あなたは一生の間に、その100倍の細菌の遺伝子を
01:34
playing a role in you or on you all of your life.
体内か体表に持っていることになるのです
01:37
At the best, you're 10 percent human,
あなたはせいぜい10パーセントか、あるいは
01:41
but more likely about one percent human,
測定のしかたによっては1パーセントだけが
01:44
depending on which of these metrics you like.
人間なわけです
01:46
I know you think of yourself as human beings,
あなたは自分をヒトだと思っているでしょうが
01:48
but I think of you as 90 or 99 percent bacterial.
私は、あなたの90〜99パーセントは細菌だと思います
01:50
(Laughter)
(笑)
01:54
These bacteria are not passive riders,
細菌はただあなたに乗っかっているだけではありません
01:55
these are incredibly important, they keep us alive.
細菌は信じられないくらい重要で、あなたを生かしています
01:58
They cover us in an invisible body armor
細菌は目に見えない鎧で
02:01
that keeps environmental insults out
環境の攻撃をはねのけ、私たちの
02:04
so that we stay healthy.
健康を維持しています
02:06
They digest our food, they make our vitamins,
我々の食物を消化してくれ、ビタミンを作り、
02:08
they actually educate your immune system
免疫系を教育し
02:10
to keep bad microbes out.
悪い細菌を排除させます
02:12
So they do all these amazing things
つまり細菌は我々が生きていくのに
02:14
that help us and are vital for keeping us alive,
必要不可欠なものですが
02:16
and they never get any press for that.
そのことで耳目を集めることはありません
02:20
But they get a lot of press because they do a lot of
しかし、身体に害のあることを色々するといっては
02:22
terrible things as well.
しょっちゅう新聞沙汰になります
02:24
So, there's all kinds of bacteria on the Earth
つまり地球上には、もともとあなたの一生とは
02:26
that have no business being in you or on you at any time,
全く関係ない細菌もいて
02:29
and if they are, they make you incredibly sick.
もしそれとかかわると、ひどい病気になるのです
02:32
And so, the question for my lab is whether you want to think about all the
そこで、細菌がもたらす良いことについて考えたいのか、
02:36
good things that bacteria do, or all the bad things that bacteria do.
それとも悪いことについてなのかが私のラボの研究テーマなのです
02:39
The question we had is how could they do anything at all?
問題は、そもそも細菌はどうしてそんなことができるのか?ということです
02:43
I mean they're incredibly small,
というのは、彼らはものすごく小さくて
02:45
you have to have a microscope to see one.
顕微鏡でないと見えません
02:47
They live this sort of boring life where they grow and divide,
成長しては増えるというだけの退屈な生活をしていて
02:49
and they've always been considered to be these asocial reclusive organisms.
社会性のない隠者のようなものと思われています
02:52
And so it seemed to us that they are just too small to have an impact
あまりに小さすぎて、それらが個々に活動する限りは
02:57
on the environment
環境には影響しないように
03:00
if they simply act as individuals.
思われています
03:02
And so we wanted to think if there couldn't be a different
そこで私たちは、細菌には他にも生活する手段が
03:04
way that bacteria live.
あるのではないか考えたいと思いました
03:06
The clue to this came from another marine bacterium,
この答えの糸口は、海洋性の細菌の
03:08
and it's a bacterium called Vibrio fischeri.
ビブリオ・フィシェリからもたらされました
03:12
What you're looking at on this slide is just a person from my lab
スライドに見えるのは私のラボの誰かが
03:15
holding a flask of a liquid culture of a bacterium,
細菌の入った液体培地フラスコを持っているところで
03:18
a harmless beautiful bacterium that comes from the ocean,
細菌は海洋由来のビブリオ・フィシェリという、美しく
03:21
named Vibrio fischeri.
無害な種です
03:24
This bacterium has the special property that it makes light,
この細菌の特質は光を発することで
03:26
so it makes bioluminescence,
生物発光するわけで
03:29
like fireflies make light.
蛍と似ています
03:31
We're not doing anything to the cells here.
別に細胞に何かしたわけではありません
03:33
We just took the picture by turning the lights off in the room,
ただ部屋のライトを消して写真を撮っただけで
03:35
and this is what we see.
このように見えるのです
03:37
What was actually interesting to us
ここで興味深いのは
03:39
was not that the bacteria made light,
細菌が光っている、ということではなく
03:41
but when the bacteria made light.
「いつ」光るのか、ということです
03:43
What we noticed is when the bacteria were alone,
分かったことは、細菌が孤立している時
03:45
so when they were in dilute suspension, they made no light.
つまり薄められた培地の中では光らないということです
03:48
But when they grew to a certain cell number
しかしそれが増殖して一定の数を超えると
03:51
all the bacteria turned on light simultaneously.
全ての細菌が同時にいっせいに光るのです
03:53
The question that we had is how can bacteria, these primitive organisms,
問題は、細菌という原始的な生物が、どうやって
03:57
tell the difference from times when they're alone,
自分が孤立している時と
04:01
and times when they're in a community,
集団の中にいる事を区別して
04:03
and then all do something together.
一緒に何かをし始めるのか、ということです
04:05
What we've figured out is that the way that they do that is that they talk to each other,
分かったのは、細菌が光るときは、彼らは互いに話し合っていて
04:08
and they talk with a chemical language.
そのために化学物質を使っているということでした
04:12
This is now supposed to be my bacterial cell.
これを細菌の細胞だとします
04:14
When it's alone it doesn't make any light.
一つだけのときは光を発しません
04:17
But what it does do is to make and secrete small molecules
しかし、その細胞は小さな分子を分泌しています
04:20
that you can think of like hormones,
それはホルモンのようなもので
04:24
and these are the red triangles, and when the bacteria is alone
赤い三角で示しています 細菌が一つだけの時は
04:26
the molecules just float away and so no light.
その分子は単に流れ去って、細菌は光りません
04:29
But when the bacteria grow and double
しかし細菌が分裂増殖し
04:32
and they're all participating in making these molecules,
皆がその分子を生成するようになると
04:34
the molecule -- the extracellular amount of that molecule
その分子の細胞外での量が、細胞数に比例して
04:37
increases in proportion to cell number.
増えていきます
04:41
And when the molecule hits a certain amount
そして分子の数が一定量を超えると
04:44
that tells the bacteria how many neighbors there are,
それが細菌に、近くにどれだけの仲間がいるかを知らせ
04:46
they recognize that molecule
細菌が分子を認識し、そして
04:49
and all of the bacteria turn on light in synchrony.
同時に発光するスイッチが入るのです
04:51
That's how bioluminescence works --
これが生体発光の仕組みで
04:54
they're talking with these chemical words.
このように化学物質で話し合っているのです
04:56
The reason that Vibrio fischeri is doing that comes from the biology.
ビブリオ・フィシェリが発光する理由は生物学的なもので、
04:58
Again, another plug for the animals in the ocean,
ビブリオ・フィシェリは、海の蛍光灯である
05:02
Vibrio fischeri lives in this squid.
このイカの中に住んでいます
05:05
What you are looking at is the Hawaiian Bobtail Squid,
これはハワイヒカリダンゴイカで
05:08
and it's been turned on its back,
あお向けになっていますが
05:10
and what I hope you can see are these two glowing lobes
ここに光っている突起が二つあるのが見えるでしょうか
05:12
and these house the Vibrio fischeri cells,
ここにビブリオ・フィシェリが
05:15
they live in there, at high cell number
密集して住んでいて
05:18
that molecule is there, and they're making light.
そこにはあの分子があり、光っています
05:20
The reason the squid is willing to put up with these shenanigans
イカがこのいたずらを許容しているのは
05:22
is because it wants that light.
イカにはこの光が必要だからです
05:25
The way that this symbiosis works
この共生関係の仕組みはこうです:
05:27
is that this little squid lives just off the coast of Hawaii,
このイカはハワイの沿岸の
05:29
just in sort of shallow knee-deep water.
膝くらいの深さのところに棲んでいます
05:33
The squid is nocturnal, so during the day
イカは夜行性で、昼間は
05:35
it buries itself in the sand and sleeps,
砂に埋もれて寝ています
05:38
but then at night it has to come out to hunt.
夜になると出てきて狩りをするわけです
05:40
On bright nights when there is lots of starlight or moonlight
月夜や明るい星明かりの夜などは
05:43
that light can penetrate the depth of the water
その光が水を通ってきて
05:45
the squid lives in, since it's just in those couple feet of water.
イカのいる深さまで到達します つまり数フィートの深さです
05:48
What the squid has developed is a shutter
イカは、細菌が棲んでいるこの発光装置を
05:51
that can open and close over this specialized light organ housing the bacteria.
開いたり閉じたりするシャッターを持っています
05:54
Then it has detectors on its back
イカは背中にセンサーを持っていて
05:58
so it can sense how much starlight or moonlight is hitting its back.
月や星の光がどれくらい背中に当たっているかを感知し
06:00
And it opens and closes the shutter
例のシャッターを開閉して
06:04
so the amount of light coming out of the bottom --
イカの底部から出てくる光を
06:06
which is made by the bacterium --
―それは細菌が作っているわけですが―
06:08
exactly matches how much light hits the squid's back,
それを背中に当たっている光と正確にマッチさせ
06:10
so the squid doesn't make a shadow.
イカが影を作らないようにするのです
06:12
It actually uses the light from the bacteria
イカは細菌の作る光を利用して
06:14
to counter-illuminate itself in an anti-predation device
外敵防御デバイスの中の発光装置を作り
06:17
so predators can't see its shadow,
捕食動物が、影からイカの航跡を計算して
06:20
calculate its trajectory, and eat it.
捕食するのを防いでいるのです
06:22
This is like the stealth bomber of the ocean.
海のステルス爆撃機です
06:24
(Laughter)
(笑)
06:27
But then if you think about it, the squid has this terrible problem
でもあなたはこう考えるかも:イカには大変な問題があり
06:28
because it's got this dying, thick culture of bacteria
死にかけた大量のバクテリアを抱えて
06:31
and it can't sustain that.
それを維持できない、と
06:34
And so what happens is every morning when the sun comes up
そこで早朝、太陽が昇って
06:36
the squid goes back to sleep, it buries itself in the sand,
砂の中に埋まって寝る時
06:38
and it's got a pump that's attached to its circadian rhythm,
イカは日内リズムに連動したポンプを持っていて
06:41
and when the sun comes up it pumps out like 95 percent of the bacteria.
太陽が昇ると細菌の95%を体外に放出してしまうのです
06:44
Now the bacteria are dilute, that little hormone molecule is gone,
そこで細菌は薄まり、ホルモン分子は流れ去り
06:49
so they're not making light --
細菌は光らなくなります
06:52
but of course the squid doesn't care. It's asleep in the sand.
イカは気にしません 砂の中で眠るんですから
06:54
And as the day goes by the bacteria double,
一日が過ぎていくと細菌は増殖しながら
06:56
they release the molecule, and then light comes on
例の分子を放出し、ちょうどイカがそれを必要な
06:58
at night, exactly when the squid wants it.
夜になると光るようになります
07:01
First we figured out how this bacterium does this,
最初我々は細菌がどうやってこれを実現するのか調べましたが
07:04
but then we brought the tools of molecular biology to this
つぎに分子生物学の道具を持ち込み
07:07
to figure out really what's the mechanism.
実際どんなメカニズムなのかを調べてみました
07:10
And what we found -- so this is now supposed to be, again, my bacterial cell --
分かったのは―もう一度これは細胞だとしますが
07:12
is that Vibrio fischeri has a protein --
ビブリオ・フィシェリはタンパク質―
07:16
that's the red box -- it's an enzyme that makes
この赤い四角―を持っていて、それはあの
07:18
that little hormone molecule, the red triangle.
ホルモン分子―赤い三角―を作る酵素で
07:21
And then as the cells grow, they're all releasing that molecule
細胞が増えると、それらが皆この分子を
07:24
into the environment, so there's lots of molecule there.
周りに放出し、分子が多く存在することになります
07:26
And the bacteria also have a receptor on their cell surface
細菌はまた表面にレセプター(受容器)を持っていて
07:29
that fits like a lock and key with that molecule.
さっきの分子と「鍵と鍵穴」のように組み合わさります
07:33
These are just like the receptors on the surfaces of your cells.
私たちの細胞の表面のレセプターと同じです
07:36
When the molecule increases to a certain amount --
分子が一定の量を超えると
07:39
which says something about the number of cells --
それが細胞の数に関する情報を伝え
07:42
it locks down into that receptor
レセプターに結合し
07:44
and information comes into the cells
それで情報が細胞内に伝わり
07:46
that tells the cells to turn on
細胞が同時に光るための
07:48
this collective behavior of making light.
スイッチをオンにします
07:50
Why this is interesting is because in the past decade
なぜこれが面白いかというと、過去10年間で
07:53
we have found that this is not just some anomaly
これが単にへんてこな、
07:56
of this ridiculous, glow-in-the-dark bacterium that lives in the ocean --
暗い夜の海で光っている細菌特有のものではなく
07:58
all bacteria have systems like this.
細菌全般に見られることがわかったからです
08:01
So now what we understand is that all bacteria can talk to each other.
つまり、細菌は互いにお喋りできることが分かったのです
08:04
They make chemical words, they recognize those words,
化学物質を言葉にし、その言葉を認識し
08:07
and they turn on group behaviors
全ての細胞が同時に参加した場合だけ
08:10
that are only successful when all of the cells participate in unison.
作動する集団行動のスイッチを入れることができるのです
08:12
We have a fancy name for this: we call it quorum sensing.
これにはきれいな名前がついていて「クオラムセンシング」といいます
08:17
They vote with these chemical votes,
細菌は化学物質で投票を行い
08:20
the vote gets counted, and then everybody responds to the vote.
投票は計測され、皆がその投票に反応するのです
08:22
What's important for today's talk
今日の話で重要なのは
08:26
is that we know that there are hundreds of behaviors
このように細菌が集団で行う行動は
08:28
that bacteria carry out in these collective fashions.
何百とあるということが分かっていることです
08:30
But the one that's probably the most important to you is virulence.
その中で、我々に最も重要なのは「毒性」についてです
08:33
It's not like a couple bacteria get in you
たかだか数個の細菌が体内に侵入し
08:36
and they start secreting some toxins --
毒素を分泌し始めるようなことではありません
08:39
you're enormous, that would have no effect on you. You're huge.
あなたは巨大です 何も影響を受けません 巨大なのです
08:41
What they do, we now understand,
わかっているのは、何が起きるかというと
08:44
is they get in you, they wait, they start growing,
細菌は侵入すると、まず待ち、増殖を始め、
08:47
they count themselves with these little molecules,
そして例の分子で自分たちの数を数え、
08:50
and they recognize when they have the right cell number
決められた細胞数を越えたと認識し、
08:52
that if all of the bacteria launch their virulence attack together,
もし全ての細菌が一度に毒性の攻撃を開始すれば
08:54
they are going to be successful at overcoming an enormous host.
攻撃は成功し、巨大な宿主を倒せることになります
08:58
Bacteria always control pathogenicity with quorum sensing.
細菌はつねにクオラムセンシングで病原性を制御しています
09:02
That's how it works.
そういう仕組みです
09:06
We also then went to look at what are these molecules --
我々はそれからこれらの分子構造がどんなものか調べました
09:08
these were the red triangles on my slides before.
前のスライドの赤い三角のことです
09:11
This is the Vibrio fischeri molecule.
これはビブリオ・フィシェリの分子です
09:14
This is the word that it talks with.
これを使って互いに喋るのです
09:16
So then we started to look at other bacteria,
そこで私たちは別の細菌を調べ始め
09:18
and these are just a smattering of the molecules that we've discovered.
これらはその過程で発見したいくつかの分子です
09:20
What I hope you can see
理解していただきたいのは
09:23
is that the molecules are related.
これらの分子に共通点があることです
09:25
The left-hand part of the molecule is identical
分子の左側は全ての細菌で
09:27
in every single species of bacteria.
同じです
09:29
But the right-hand part of the molecule is a little bit different in every single species.
しかし、分子の右半分はそれぞれの種で少しづつ違います
09:32
What that does is to confer
その部分が、種に特徴的で
09:36
exquisite species specificities to these languages.
詳細な情報を与えるのです
09:38
Each molecule fits into its partner receptor and no other.
それぞれの分子は特定の相手のレセプターにしか結合しません
09:42
So these are private, secret conversations.
つまり私的で秘密の会話をするのです
09:46
These conversations are for intraspecies communication.
これは種の内部での会話です
09:49
Each bacteria uses a particular molecule that's its language
それぞれの細菌は独自の分子を使い
09:53
that allows it to count its own siblings.
それで同類種の数を数えることができるのです
09:57
Once we got that far we thought
そこまでいくと、我々は
10:01
we were starting to understand that bacteria have these social behaviors.
細菌が社会的行動をするという理解をし始めたと思いました
10:03
But what we were really thinking about is that most of the time
しかし、そこで我々が本当に考えたのは、大抵の細菌は
10:06
bacteria don't live by themselves, they live in incredible mixtures,
自分だけで生活しているのではなく、考えられないような混合物―
10:09
with hundreds or thousands of other species of bacteria.
何百種・何千種が混ざった状態で生活していることでした
10:12
And that's depicted on this slide. This is your skin.
それがこのスライドに示されています これはあなたの皮膚です
10:16
So this is just a picture -- a micrograph of your skin.
これはただの写真ですが―あなたの皮膚の顕微鏡写真です
10:19
Anywhere on your body, it looks pretty much like this,
身体のどの部分でも大体このように見えます
10:22
and what I hope you can see is that there's all kinds of bacteria there.
見ていただきたいのは、あらゆる細菌がいるということです
10:24
And so we started to think if this really is about communication in bacteria,
そこで考えたのは、もしこれが本当に細菌同士のコミュニケーションで
10:28
and it's about counting your neighbors,
同類を数えているとすれば
10:32
it's not enough to be able to only talk within your species.
単に同種族だけを数えていては不十分だろうという事です
10:34
There has to be a way to take a census
細菌の集団の中で、自分以外の細菌の
10:37
of the rest of the bacteria in the population.
統計調査をする必要があります
10:39
So we went back to molecular biology
そこで分子生物学に戻って
10:42
and started studying different bacteria,
様々な種族の細菌を調べ
10:44
and what we've found now is that
今分かっているのは
10:46
in fact, bacteria are multilingual.
細菌は多言語を話すということです
10:48
They all have a species-specific system --
細菌はそれぞれ種独自のシステムを持っていて
10:50
they have a molecule that says "me."
「私」と発言する分子があるわけですが
10:53
But then, running in parallel to that is a second system
それと並行して第二のシステムがあり
10:55
that we've discovered, that's generic.
それが種間で共通の言語なのです
10:58
So, they have a second enzyme that makes a second signal
つまり細菌は第二の信号を作る第二の酵素を持っていて
11:00
and it has its own receptor,
それ専用のレセプターがあり
11:03
and this molecule is the trade language of bacteria.
それが細菌種族間の交易言語なのです
11:05
It's used by all different bacteria
それは様々な種の細菌に用いられ
11:08
and it's the language of interspecies communication.
種族間の通信言語なのです
11:10
What happens is that bacteria are able to count
つまり細菌は「自分」がいくついるかと同時に
11:14
how many of me and how many of you.
「自分以外」がいくついるかも数えられるのです
11:17
They take that information inside,
細菌はその情報を内部に取り込み
11:20
and they decide what tasks to carry out
どの種が多数派か、どの種が少数派かによって
11:22
depending on who's in the minority and who's in the majority
-- それがどのような比率であっても --
11:24
of any given population.
実行すべき課題を決めるのです
11:28
Then again we turn to chemistry,
そこで再び化学に戻って
11:30
and we figured out what this generic molecule is --
この共通の分子が何かを調べました
11:32
that was the pink ovals on my last slide, this is it.
スライドの中ではピンクの楕円に見えるところ、それです
11:35
It's a very small, five-carbon molecule.
それは非常に小さな炭素5個の分子です
11:38
What the important thing is that we learned
そこでわかった重要なことは
11:40
is that every bacterium has exactly the same enzyme
全ての細菌がまったく同じ酵素を持っていて
11:43
and makes exactly the same molecule.
全く同じ分子を作ることでした
11:46
So they're all using this molecule
つまりこれらの細菌は皆、種族間の
11:48
for interspecies communication.
通信のためにこの分子を使っているのです
11:50
This is the bacterial Esperanto.
細菌のエスペラント語です
11:52
(Laughter)
(笑)
11:55
Once we got that far, we started to learn
そこまでくると、我々は
11:56
that bacteria can talk to each other with this chemical language.
細菌がこの化学言語で話し合えることを知りました
11:58
But what we started to think is that maybe there is something
そこで考えたのは、ここで私たちにも実用的な何かが
12:01
practical that we can do here as well.
出来るかもしれないということでした
12:03
I've told you that bacteria do have all these social behaviors,
細菌がこのような社会行動をするのだ、とお話ししました
12:05
they communicate with these molecules.
分子で情報交換するのです
12:08
Of course, I've also told you that one of the important things they do
そしてまた、クオラムセンシングを使って病原性を発揮するのが
12:11
is to initiate pathogenicity using quorum sensing.
重要な点だと話しました
12:14
We thought, what if we made these bacteria
そこで考えました 細菌が互いに話したり
12:17
so they can't talk or they can't hear?
聞いたりできなくしたらどうなるか?、と
12:19
Couldn't these be new kinds of antibiotics?
新しい種類の抗生物質になるのではないか?
12:22
Of course, you've just heard and you already know
もちろん皆さんは、我々の抗生物質の選択肢が
12:25
that we're running out of antibiotics.
底をついてきていることを聞いたでしょう
12:27
Bacteria are incredibly multi-drug-resistant right now,
現在では、細菌は恐ろしく多剤耐性で
12:29
and that's because all of the antibiotics that we use kill bacteria.
なぜなら全ての抗生物質は殺菌性だからです
12:32
They either pop the bacterial membrane,
それは細胞膜を攻撃するか、あるいは
12:36
they make the bacterium so it can't replicate its DNA.
細菌がDNAを複製できなくします
12:38
We kill bacteria with traditional antibiotics
伝統的な抗生剤は細菌を殺すのですが
12:41
and that selects for resistant mutants.
その結果、耐性菌が生き残るのです
12:44
And so now of course we have this global problem
そして私たちは現在、このような世界規模の
12:46
in infectious diseases.
感染症の問題に直面しています
12:49
We thought, well what if we could sort of do behavior modifications,
そこで考えました さて、行動修正のようなことをして、
12:51
just make these bacteria so they can't talk, they can't count,
この細菌同士が話せない、つまり計数できなくして
12:54
and they don't know to launch virulence.
毒性の発動時期を分からなくしてしまえばどうだろう?、と
12:57
And so that's exactly what we've done, and we've sort of taken two strategies.
それがまさしく我々のしたことで、二つの戦略を取りました
13:00
The first one is we've targeted
最初の標的は
13:03
the intraspecies communication system.
種族内のコミュニケーションシステムです
13:05
So we made molecules that look kind of like the real molecules --
そこで我々は、実際の分子に似ているが
13:08
which you saw -- but they're a little bit different.
ご覧のように、少し違ったものを作ります
13:11
And so they lock into those receptors,
それでこの物質はレセプターに結合し
13:13
and they jam recognition of the real thing.
本物の分子の認識を妨害します
13:15
By targeting the red system,
赤いシステムを標的にすることで
13:18
what we are able to do is to make
細菌種か病気の種類に特化して
13:20
species-specific, or disease-specific, anti-quorum sensing molecules.
対クオラムセンシング分子を作ることができるのです
13:22
We've also done the same thing with the pink system.
同じことをピンクのシステムでも行えます
13:27
We've taken that universal molecule and turned it around a little bit
共通言語分子を取り出し、それをちょっとひねって
13:30
so that we've made antagonists
種族間通信システム用の
13:33
of the interspecies communication system.
拮抗薬を作りました
13:35
The hope is that these will be used as broad-spectrum antibiotics
希望するのは、それが、全ての種類の細菌用の
13:37
that work against all bacteria.
汎用抗菌剤として使えるかもしれないことです
13:42
To finish I'll just show you the strategy.
最後に我々の戦略をお見せします
13:44
In this one I'm just using the interspecies molecule,
この中では私は種族間分子しか使っていません
13:47
but the logic is exactly the same.
しかし論理はまったく同じです
13:49
What you know is that when that bacterium gets into the animal,
つまり細菌が動物に侵入した場合―
13:51
in this case, a mouse,
この場合はマウスですが―
13:54
it doesn't initiate virulence right away.
それはすぐには毒性を発揮しません
13:56
It gets in, it starts growing, it starts secreting
侵入し、増殖し始め、それから
13:58
its quorum sensing molecules.
クオラムセンシング分子を分泌し始めます
14:01
It recognizes when it has enough bacteria
細菌は自分がいつ攻撃活動をできるだけの
14:03
that now they're going to launch their attack,
十分な数になったかを認識します
14:05
and the animal dies.
そして動物が死にます
14:07
What we've been able to do is to give these virulent infections,
我々にできるのはこういう毒性の強い感染に対して
14:09
but we give them in conjunction with our anti-quorum sensing molecules --
(抗生物質に加えて)抗クオラムセンシング分子剤も与えることです
14:12
so these are molecules that look kind of like the real thing,
クオラムセンシング分子に似ているが
14:16
but they're a little bit different which I've depicted on this slide.
このスライドのように少し形が違っているものです
14:18
What we now know is that if we treat the animal
わかっているのは、多剤耐性の病原性細菌にかかった
14:21
with a pathogenic bacterium -- a multi-drug-resistant pathogenic bacterium --
動物を、抗生物質と同時に抗クオラムセンシング分子剤で
14:24
in the same time we give our anti-quorum sensing molecule,
治療すると、実際のところ
14:28
in fact, the animal lives.
動物は生き残るのです
14:32
We think that this is the next generation of antibiotics
我々はこれが次世代の抗生物質になり
14:34
and it's going to get us around, at least initially,
少なくとも暫くの間は、耐性という大問題に
14:38
this big problem of resistance.
対応できるでしょう
14:40
What I hope you think, is that bacteria can talk to each other,
考えていただきたいのは、細菌は互いに喋ることができて
14:42
they use chemicals as their words,
言葉として化学物質を使い
14:45
they have an incredibly complicated chemical lexicon
非常に複雑な化学上の語彙を使い
14:48
that we're just now starting to learn about.
それについては研究が始まったばかりです
14:51
Of course what that allows bacteria to do
もちろん、この方法により細菌は
14:53
is to be multicellular.
多細胞の様に振る舞う事ができます
14:56
So in the spirit of TED they're doing things together
TEDの精神に倣い、彼らは協力して事に当たります
14:58
because it makes a difference.
それで変化を起こせるからです
15:01
What happens is that bacteria have these collective behaviors,
つまり細菌は集団行動を行い
15:03
and they can carry out tasks
単体では決して出来なかったような
15:07
that they could never accomplish
課題を行うことが
15:09
if they simply acted as individuals.
できるのです
15:11
What I would hope that I could further argue to you
みなさんにさらにお話したいのは
15:13
is that this is the invention of multicellularity.
これが「多細胞性の発明」だということです
15:16
Bacteria have been on the Earth for billions of years;
細菌は何十億年も前から地球にいます
15:19
humans, couple hundred thousand.
人間は、数十万年です
15:23
We think bacteria made the rules
多細胞の組織の行動ルールは
15:25
for how multicellular organization works.
細菌が決めたのです
15:27
We think, by studying bacteria,
細菌を研究することで
15:30
we're going to be able to have insight about multicellularity in the human body.
人間の身体の多細胞性についても洞察を得ることができるでしょう
15:33
We know that the principles and the rules,
もし我々が原理と法則を
15:37
if we can figure them out in these sort of primitive organisms,
原始的な生物から発見することができるのならば
15:39
the hope is that they will be applied
うまくいけば、我々はそれを
15:41
to other human diseases and human behaviors as well.
ヒトの他の病気や行動にも応用できるのです
15:43
I hope that what you've learned
お分かり頂けましたか
15:47
is that bacteria can distinguish self from other.
細菌が自分と他者を区別できることが
15:49
By using these two molecules they can say "me" and they can say "you."
「自分」と「自分以外」と話す二つの分子を使うことで
15:52
Again of course that's what we do,
もちろんそれを我々は
15:55
both in a molecular way,
分子的なレベルや
15:57
and also in an outward way,
より広い視野から行っており
15:59
but I think about the molecular stuff.
私は分子の方について考えています
16:01
This is exactly what happens in your body.
身体の内部でまさしく起きていることです
16:03
It's not like your heart cells and your kidney cells get all mixed up every day,
体内で、心臓の細胞と人層の細胞が混ざり合っているというようなことではありません
16:05
and that's because there's all of this chemistry going on,
このような化学変化がいつも起きていて
16:08
these molecules that say who each of these groups of cells is,
ここの部分の細胞は何になるのか、また何のためにそうなるのかを
16:11
and what their tasks should be.
分子が語るのです
16:14
Again, we think that bacteria invented that,
また、細菌がそれを発明し
16:16
and you've just evolved a few more bells and whistles,
人間はそれにちょっと手を加えただけのことで
16:19
but all of the ideas are in these simple systems that we can study.
全てのアイデアは、我々が研究できるシンプルなシステムの中にあると思います
16:22
The final thing is, again just to reiterate that there's this practical part,
最後に、この話の実用的な部分を繰り返しますが
16:26
and so we've made these anti-quorum sensing molecules
我々はこういう抗クオラムセンシング分子を作り出し
16:30
that are being developed as new kinds of therapeutics.
新しい治療方法として開発しているのです
16:33
But then, to finish with a plug for all the good and miraculous bacteria
そして、地球上のあらゆる、善良で素晴らしい
16:36
that live on the Earth,
細菌のために
16:39
we've also made pro-quorum sensing molecules.
我々は「向クオラムセンシング分子」を作っており
16:41
So, we've targeted those systems to make the molecules work better.
それによってシステム内で分子がよりよく働くことを狙っています
16:43
Remember you have these 10 times or more bacterial cells
思い出して下さい あなた自身の10倍の細菌が
16:46
in you or on you, keeping you healthy.
あなたに付着しています あなたの健康を維持するために
16:50
What we're also trying to do is to beef up the conversation
我々がやろうとしているのは、あなたと共生している細菌の
16:52
of the bacteria that live as mutualists with you,
会話システムを強化し
16:55
in the hopes of making you more healthy,
あなたがさらに健康になれるように
16:58
making those conversations better,
会話をさらに良くして
17:00
so bacteria can do things that we want them to do
細菌に、我々がしてほしいことを、彼らが普通に
17:02
better than they would be on their own.
行う以上にやってもらうことです
17:05
Finally, I wanted to show you
最後に皆さんにご覧に入れます
17:08
this is my gang at Princeton, New Jersey.
これが、ニュージャージー州プリンストンの私の同僚です
17:10
Everything I told you about was discovered by someone in that picture.
私が話した全ては、この写真の誰かが発見したのです
17:12
I hope when you learn things,
何かを学ぶ時、
17:16
like about how the natural world works --
たとえば自然界のしくみなどについて
17:18
I just want to say that whenever you read something in the newspaper
なにか自然界の可笑しいことについて、あなたが
17:20
or you get to hear some talk about something ridiculous in the natural world
新聞で読んだり耳にする事は、
17:23
it was done by a child.
子どもがやっています
17:26
Science is done by that demographic.
科学はここに示されているような人々がやっています
17:28
All of those people are between 20 and 30 years old,
彼らは20歳から30歳の間で
17:30
and they are the engine that drives scientific discovery in this country.
この国の科学的発見のエンジンです
17:34
It's a really lucky demographic to work with.
一緒に仕事をすることができてラッキーな人たちです
17:38
I keep getting older and older and they're always the same age,
私はだんだん歳をとりますが、彼らの年は変わらない
17:41
and it's just a crazy delightful job.
最高に楽しい仕事です
17:44
I want to thank you for inviting me here.
ここに呼んで下さってありがとう
17:47
It's a big treat for me to get to come to this conference.
このカンファレンスに来る事ができて光栄です
17:49
(Applause)
(拍手)
17:52
Thanks.
ありがとう
17:57
(Applause)
(拍手)
17:58
Translated by Masahiro Kyushima
Reviewed by Akira KAKINOHANA

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About the Speaker:

Bonnie Bassler - Molecular biologist
Bonnie Bassler studies how bacteria can communicate with one another, through chemical signals, to act as a unit. Her work could pave the way for new, more potent medicine.

Why you should listen

In 2002, bearing her microscope on a microbe that lives in the gut of fish, Bonnie Bassler isolated an elusive molecule called AI-2, and uncovered the mechanism behind mysterious behavior called quorum sensing -- or bacterial communication. She showed that bacterial chatter is hardly exceptional or anomolous behavior, as was once thought -- and in fact, most bacteria do it, and most do it all the time. (She calls the signaling molecules "bacterial Esperanto.")

The discovery shows how cell populations use chemical powwows to stage attacks, evade immune systems and forge slimy defenses called biofilms. For that, she's won a MacArthur "genius" grant -- and is giving new hope to frustrated pharmacos seeking new weapons against drug-resistant superbugs.

Bassler teaches molecular biology at Princeton, where she continues her years-long study of V. harveyi, one such social microbe that is mainly responsible for glow-in-the-dark sushi. She also teaches aerobics at the YMCA.

More profile about the speaker
Bonnie Bassler | Speaker | TED.com