TED2009
Bonnie Bassler: How bacteria "talk"
בוני באסלר על תקשורת בין חיידקים
Filmed:
Readability: 4
2,683,171 views
בוני באסלר גילתה שהחיידקים "משוחחים" זה עם זה, באמצעות שפה כימית שמאפשרת להם לתאם הגנה או התקפה. הממצאים שלה בעלי משמעות רבה ברפואה, בתעשיה ובהבנה של עצמנו.
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. Full bio
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
Double-click the English transcript below to play the video.
00:18
Bacteria are the oldest living organisms on the earth.
0
0
3000
חיידקים הם היצורים החיים הותיקים ביותר על פני האדמה.
00:21
They've been here for billions of years,
1
3000
2000
הם נמצאים כאן מליארדי שנים.
00:23
and what they are are single-celled microscopic organisms.
2
5000
4000
הם יצורים חד-תאיים מיקרוסקופיים.
00:27
So they are one cell and they have this special property
3
9000
3000
הם מורכבים מתא אחד ויש להם תכונה מיוחדת -
00:30
that they only have one piece of DNA.
4
12000
2000
יש להם רק דנ"א אחד.
00:32
They have very few genes,
5
14000
2000
יש להם מעט מאוד גנים
00:34
and genetic information to encode all of the traits that they carry out.
6
16000
4000
ונתונים גנטיים שמקודדים את כל התכונות המאפיינות אותם.
00:38
And the way bacteria make a living
7
20000
2000
חיידקים מתקיימים ע"י
00:40
is that they consume nutrients from the environment,
8
22000
3000
צריכת חומרי מזון מסביבתם.
00:43
they grow to twice their size, they cut themselves down in the middle,
9
25000
3000
הם מכפילים את גודלם, מתחלקים לשניים באמצע,
00:46
and one cell becomes two, and so on and so on.
10
28000
3000
תא אחד הופך לשניים. והתהליך חוזר שוב ושוב.
00:49
They just grow and divide, and grow and divide -- so a kind of boring life,
11
31000
4000
הם רק גדלים ומתחלקים, גדלים ומתחלקים. חיים די משעממים.
00:53
except that what I would argue is that you have
12
35000
2000
אבל, אני טוענת שלכל אחד מאיתנו
00:55
an amazing interaction with these critters.
13
37000
3000
יש קשר גומלין מופלא איתם.
00:58
I know you guys think of yourself as humans, and this is sort of how I think of you.
14
40000
3000
אני יודעת שאתם חושבים על עצמכם כאנושיים, ואני די מסכימה איתכם.
01:01
This man is supposed to represent
15
43000
2000
האיש הזה מייצג
01:03
a generic human being,
16
45000
2000
אדם כללי.
01:05
and all of the circles in that man are all of the cells that make up your body.
17
47000
4000
העיגולים בתוכו הם התאים שמרכיבים את גופנו.
01:09
There is about a trillion human cells that make each one of us
18
51000
3000
קיימים כטריליון תאים אנושיים שהופכים אותנו למה שאנחנו,
01:12
who we are and able to do all the things that we do,
19
54000
3000
ומאפשרים לנו לעשות את הדברים שברצוננו לעשות.
01:15
but you have 10 trillion bacterial cells
20
57000
3000
אבל, יש לנו 10 טריליון תאי חיידקים
01:18
in you or on you at any moment in your life.
21
60000
2000
שנמצאים עלינו או בתוכנו בכל רגע ורגע.
01:20
So, 10 times more bacterial cells
22
62000
2000
כלומר, בכל אדם ישנם פי 10
01:22
than human cells on a human being.
23
64000
3000
תאי חיידקים מאשר תאים אנושיים.
01:25
And of course it's the DNA that counts,
24
67000
2000
וכמובן, הדנ"א הוא הגורם הקובע.
01:27
so here's all the A, T, Gs and Cs
25
69000
2000
הנה כל ה-G, T ,A-ים, ו-C-ים
01:29
that make up your genetic code, and give you all your charming characteristics.
26
71000
3000
שמרכיבים את קודכם הגנטי, וקובעים את תכונותיכם המלבבות.
01:32
You have about 30,000 genes.
27
74000
2000
יש לכם כ-30,000 גנים.
01:34
Well it turns out you have 100 times more bacterial genes
28
76000
3000
כלומר, פי 100 יותר גנים של חיידקים,
01:37
playing a role in you or on you all of your life.
29
79000
4000
שממלאים תפקיד בכם ועליכם במשך כל חייכם.
01:41
At the best, you're 10 percent human,
30
83000
3000
במקרה הטוב, אתם 10 אחוז אנושיים,
01:44
but more likely about one percent human,
31
86000
2000
אך קרוב לודאי שאתם אנושיים באחוז אחד בלבד,
01:46
depending on which of these metrics you like.
32
88000
2000
תלוי בצורת המדידה החביבה עליכם.
01:48
I know you think of yourself as human beings,
33
90000
2000
אתם בודאי חושבים על עצמכם כעל אנושיים,
01:50
but I think of you as 90 or 99 percent bacterial.
34
92000
4000
אבל אני רואה אתכם כ-90 או 99 אחוז חיידקיים.
01:54
(Laughter)
35
96000
1000
[צחוק]
01:55
These bacteria are not passive riders,
36
97000
3000
החיידקים האלה הם לא רוכבים פאסיביים.
01:58
these are incredibly important, they keep us alive.
37
100000
3000
הם חשובים ביותר ומאפשרים לנו לחיות.
02:01
They cover us in an invisible body armor
38
103000
3000
הם מכסים אותנו בשריון גוף בלתי נראה
02:04
that keeps environmental insults out
39
106000
2000
שמגן עלינו מפני הסביבה
02:06
so that we stay healthy.
40
108000
2000
ושומר על בריאותנו.
02:08
They digest our food, they make our vitamins,
41
110000
2000
הם מעכלים את מזוננו, יוצרים עבורנו ויטמינים,
02:10
they actually educate your immune system
42
112000
2000
ומלמדים את מערכת החיסון שלנו
02:12
to keep bad microbes out.
43
114000
2000
למנוע כניסה ממיקרובים רעים.
02:14
So they do all these amazing things
44
116000
2000
הם עושים את כל הדברים הנפלאים האלה,
02:16
that help us and are vital for keeping us alive,
45
118000
4000
שמסייעים לנו וחיוניים לחיינו,
02:20
and they never get any press for that.
46
122000
2000
בלי לקבל כתבת שער בעיתון.
02:22
But they get a lot of press because they do a lot of
47
124000
2000
אבל הם מקבלים פרסום רב
02:24
terrible things as well.
48
126000
2000
מכיוון שהם עושים גם דברים נוראיים.
02:26
So, there's all kinds of bacteria on the Earth
49
128000
3000
ישנם סוגי חיידקים רבים על פני האדמה
02:29
that have no business being in you or on you at any time,
50
131000
3000
שכלל לא אמורים להתקרב אלינו,
02:32
and if they are, they make you incredibly sick.
51
134000
4000
אחרת אנו נעשים חולים מאוד.
02:36
And so, the question for my lab is whether you want to think about all the
52
138000
3000
השאלה ששאלנו במעבדה, בין אם תרצו לחשוב
02:39
good things that bacteria do, or all the bad things that bacteria do.
53
141000
4000
על הדברים הטובים או הדברים הרעים שחיידקים עושים,
02:43
The question we had is how could they do anything at all?
54
145000
2000
השאלה היא - איך הם בכלל מסוגלים לעשות משהו?
02:45
I mean they're incredibly small,
55
147000
2000
הם כל כך קטנטנים,
02:47
you have to have a microscope to see one.
56
149000
2000
צריך מיקרוסקופ כדי לראות אותם.
02:49
They live this sort of boring life where they grow and divide,
57
151000
3000
החיים שלהם משעממים - רק גדילה וחלוקה,
02:52
and they've always been considered to be these asocial reclusive organisms.
58
154000
5000
והם תמיד נחשבו ליצורים מתבודדים ואנטי חברתיים.
02:57
And so it seemed to us that they are just too small to have an impact
59
159000
3000
וכך, נראה לנו שהם קטנים מכדי להשפיע
03:00
on the environment
60
162000
2000
על הסביבה
03:02
if they simply act as individuals.
61
164000
2000
אם הם פועלים כבודדים.
03:04
And so we wanted to think if there couldn't be a different
62
166000
2000
רצינו לבדוק אם לחיידקים יש
03:06
way that bacteria live.
63
168000
2000
צורת חיים אחרת.
03:08
The clue to this came from another marine bacterium,
64
170000
4000
הרמז לכך הגיע מחיידק ימי,
03:12
and it's a bacterium called Vibrio fischeri.
65
174000
3000
שנקרא ויבריו פישרי (Vibrio Fischeri).
03:15
What you're looking at on this slide is just a person from my lab
66
177000
3000
בשקופית זו אתם רואים אדם מהמעבדה שלי
03:18
holding a flask of a liquid culture of a bacterium,
67
180000
3000
האוחז בבקבוק עם תרבית נוזלית של חיידק,
03:21
a harmless beautiful bacterium that comes from the ocean,
68
183000
3000
חיידק יפהפה ולא מזיק שמגיע מהאוקיינוס,
03:24
named Vibrio fischeri.
69
186000
2000
הנקרא ויבריו פישרי.
03:26
This bacterium has the special property that it makes light,
70
188000
3000
לחיידק הזה יש תכונה מיוחדת - הוא מאיר;
03:29
so it makes bioluminescence,
71
191000
2000
הוא יוצר ביו-לומינציה,
03:31
like fireflies make light.
72
193000
2000
כמו הגחליליות.
03:33
We're not doing anything to the cells here.
73
195000
2000
לא עשינו לתאים שום דבר.
03:35
We just took the picture by turning the lights off in the room,
74
197000
2000
צילמנו בחדר חשוך
03:37
and this is what we see.
75
199000
2000
וזה מה שראינו.
03:39
What was actually interesting to us
76
201000
2000
למעשה, לא התעניינו
03:41
was not that the bacteria made light,
77
203000
2000
באור שהחיידקים הפיקו,
03:43
but when the bacteria made light.
78
205000
2000
אלא בעיתוי בו הם הפיקו את האור.
03:45
What we noticed is when the bacteria were alone,
79
207000
3000
שמנו לב שכאשר החיידקים בודדים,
03:48
so when they were in dilute suspension, they made no light.
80
210000
3000
כאשר הם נמצאים בתרחיף מהול, הם לא מאירים.
03:51
But when they grew to a certain cell number
81
213000
2000
אבל, כאשר מספר התאים מגיע לרמה מסויימת,
03:53
all the bacteria turned on light simultaneously.
82
215000
4000
כל החיידקים מדליקים את האור בו זמנית.
03:57
The question that we had is how can bacteria, these primitive organisms,
83
219000
4000
השאלה שלנו היתה, איך חיידקים, היצורים הפרימיטיביים האלה,
04:01
tell the difference from times when they're alone,
84
223000
2000
יכולים לדעת מתי הם לבד,
04:03
and times when they're in a community,
85
225000
2000
ומתי הם בקהילה,
04:05
and then all do something together.
86
227000
3000
ולהחליט לעשות דברים ביחד.
04:08
What we've figured out is that the way that they do that is that they talk to each other,
87
230000
4000
הבנו שכדי לעשות זאת הם משוחחים זה עם זה.
04:12
and they talk with a chemical language.
88
234000
2000
השיחה נערכת בשפה כימית.
04:14
This is now supposed to be my bacterial cell.
89
236000
3000
זהו תא החיידק.
04:17
When it's alone it doesn't make any light.
90
239000
3000
כשהוא בודד הוא לא מפיק אור,
04:20
But what it does do is to make and secrete small molecules
91
242000
4000
אבל, הוא יוצר ומפריש מולקולות קטנות
04:24
that you can think of like hormones,
92
246000
2000
שניתן לחשוב עליהן כעל הורמונים,
04:26
and these are the red triangles, and when the bacteria is alone
93
248000
3000
והן מיוצגות ע"י המשולשים האדומים. כאשר החיידק בודד
04:29
the molecules just float away and so no light.
94
251000
3000
המולקולות צפות הלאה ולא נוצר אור.
04:32
But when the bacteria grow and double
95
254000
2000
אבל, כאשר החיידקים מתרבים ומכפילים את עצמם
04:34
and they're all participating in making these molecules,
96
256000
3000
וכולם משתתפים בייצור המולקולות,
04:37
the molecule -- the extracellular amount of that molecule
97
259000
4000
מספר המולקולות החוץ-תאיות
04:41
increases in proportion to cell number.
98
263000
3000
גדל ביחס שווה למספר התאים.
04:44
And when the molecule hits a certain amount
99
266000
2000
כאשר מספר המולקולות מגיע לרמה מסויימת,
04:46
that tells the bacteria how many neighbors there are,
100
268000
3000
הדבר מצביע לחיידקים על כמות השכנים בסביבה.
04:49
they recognize that molecule
101
271000
2000
הם מזהים את המולקולה
04:51
and all of the bacteria turn on light in synchrony.
102
273000
3000
וכל החיידקים מדליקים את האור בו זמנית.
04:54
That's how bioluminescence works --
103
276000
2000
זוהי הדרך בה ביו-לומינציה עובדת -
04:56
they're talking with these chemical words.
104
278000
2000
התאים משוחחים בעזרת מילים כימיות.
04:58
The reason that Vibrio fischeri is doing that comes from the biology.
105
280000
4000
הסיבה לכך שהויבריו פישרי מבצע זאת נטועה בביולוגיה.
05:02
Again, another plug for the animals in the ocean,
106
284000
3000
נחזור לחיות באוקיינוס.
05:05
Vibrio fischeri lives in this squid.
107
287000
3000
ויבריו פישרי חי בתוך הדיונון הזה.
05:08
What you are looking at is the Hawaiian Bobtail Squid,
108
290000
2000
זהו דיונון בובטייל הוואי.
05:10
and it's been turned on its back,
109
292000
2000
הוא שוכב על גבו,
05:12
and what I hope you can see are these two glowing lobes
110
294000
3000
וניתן לראות 2 כיסים זוהרים
05:15
and these house the Vibrio fischeri cells,
111
297000
3000
בהם שוכנים תאי הויבריו פישרי.
05:18
they live in there, at high cell number
112
300000
2000
כאשר מספרם גבוה,
05:20
that molecule is there, and they're making light.
113
302000
2000
המולקולות ההן גורמות להם להאיר.
05:22
The reason the squid is willing to put up with these shenanigans
114
304000
3000
הדיונון מוכן לסבול את התעלולים שלהם
05:25
is because it wants that light.
115
307000
2000
כי הוא זקוק לאור שהם מפיקים.
05:27
The way that this symbiosis works
116
309000
2000
הם חיים בסימביוזה.
05:29
is that this little squid lives just off the coast of Hawaii,
117
311000
4000
הדיונון הזה חי ליד חופי הוואי
05:33
just in sort of shallow knee-deep water.
118
315000
2000
במים רדודים בגובה הברכיים.
05:35
The squid is nocturnal, so during the day
119
317000
3000
הדיונון הוא חיה לילית. במשך היום
05:38
it buries itself in the sand and sleeps,
120
320000
2000
הוא ישן קבור בחול.
05:40
but then at night it has to come out to hunt.
121
322000
3000
בלילה הוא יוצא לצוד.
05:43
On bright nights when there is lots of starlight or moonlight
122
325000
2000
בלילות בהם הירח או הכוכבים מפיצים אור רב,
05:45
that light can penetrate the depth of the water
123
327000
3000
אור זה חודר אל עומק המים בהם חי הדיונון,
05:48
the squid lives in, since it's just in those couple feet of water.
124
330000
3000
מכיוון שהם בגובה עשרות סנטימטרים ספורים בלבד.
05:51
What the squid has developed is a shutter
125
333000
3000
הדיונון פיתח תריס שיכול להפתח ולהסגר
05:54
that can open and close over this specialized light organ housing the bacteria.
126
336000
4000
מעל איבר האור המיוחד שמאכלס את החיידקים.
05:58
Then it has detectors on its back
127
340000
2000
על גב הדיונון ישנם גלאים,
06:00
so it can sense how much starlight or moonlight is hitting its back.
128
342000
4000
שמאפשרים לו לחוש כמה אור ירח או כוכבים פוגע בגבו.
06:04
And it opens and closes the shutter
129
346000
2000
הוא פותח וסוגר את התריס
06:06
so the amount of light coming out of the bottom --
130
348000
2000
כך שכמות האור שמוחזרת מתחתיתו -
06:08
which is made by the bacterium --
131
350000
2000
שמיוצרת ע"י החיידקים,
06:10
exactly matches how much light hits the squid's back,
132
352000
2000
תתאים בדיוק לכמות האור שפוגעת בגבו,
06:12
so the squid doesn't make a shadow.
133
354000
2000
וכך הוא לא מטיל צל.
06:14
It actually uses the light from the bacteria
134
356000
3000
הוא משתמש באור של החיידקים
06:17
to counter-illuminate itself in an anti-predation device
135
359000
3000
כתאורה-נגדית במתקן התחמקות מטורפים.
06:20
so predators can't see its shadow,
136
362000
2000
כך, הטורפים לא יכולים לראות את צילו
06:22
calculate its trajectory, and eat it.
137
364000
2000
לחשב את מסלולו ולאכול אותו.
06:24
This is like the stealth bomber of the ocean.
138
366000
3000
זהו המפציץ החמקן של האוקיינוס.
06:27
(Laughter)
139
369000
1000
[צחוק]
06:28
But then if you think about it, the squid has this terrible problem
140
370000
3000
אבל לדיונון יש בעיה קשה.
06:31
because it's got this dying, thick culture of bacteria
141
373000
3000
הוא מטופל בתרבית צפופה של חיידקים
06:34
and it can't sustain that.
142
376000
2000
שהוא לא מסוגל לתחזק.
06:36
And so what happens is every morning when the sun comes up
143
378000
2000
ולכן, בכל בוקר כשהשמש זורחת
06:38
the squid goes back to sleep, it buries itself in the sand,
144
380000
3000
כשהדיונון הולך לישון קבור בחול,
06:41
and it's got a pump that's attached to its circadian rhythm,
145
383000
3000
הוא מפעיל משאבה המחוברת לשעון הביולוגי שלו,
06:44
and when the sun comes up it pumps out like 95 percent of the bacteria.
146
386000
5000
והמשאבה שואבת החוצה 95 אחוז מהחיידקים.
06:49
Now the bacteria are dilute, that little hormone molecule is gone,
147
391000
3000
עכשיו החיידקים מדוללים, אין מולקולות דמויות הורמון,
06:52
so they're not making light --
148
394000
2000
ואין תאורה.
06:54
but of course the squid doesn't care. It's asleep in the sand.
149
396000
2000
אבל, לדיונון לא אכפת. הוא ישן בתוך החול.
06:56
And as the day goes by the bacteria double,
150
398000
2000
במשך היום, החיידקים מכפילים את עצמם,
06:58
they release the molecule, and then light comes on
151
400000
3000
מפרישים את המולקולה, ומתחילים להאיר בלילה -
07:01
at night, exactly when the squid wants it.
152
403000
3000
בדיוק בזמן בו הדיונון זקוק לתאורה שלהם.
07:04
First we figured out how this bacterium does this,
153
406000
3000
ראשית, הבנו איך החיידק הזה מאיר.
07:07
but then we brought the tools of molecular biology to this
154
409000
3000
לאחר מכן, השתמשנו בכלים של ביולוגיה מולקולרית
07:10
to figure out really what's the mechanism.
155
412000
2000
כדי להבין את המנגנון.
07:12
And what we found -- so this is now supposed to be, again, my bacterial cell --
156
414000
4000
זהו, שוב, תא החיידק.
07:16
is that Vibrio fischeri has a protein --
157
418000
2000
,גילינו שלויבריו פישרי יש חלבון,
07:18
that's the red box -- it's an enzyme that makes
158
420000
3000
שמסומן ע"י המלבן האדום. זהו אנזים שיוצר את
07:21
that little hormone molecule, the red triangle.
159
423000
3000
מולקולת ההורמון הקטנה - המשולש האדום.
07:24
And then as the cells grow, they're all releasing that molecule
160
426000
2000
כשמספר התאים גדל, וכולם מפרישים את המולקולה
07:26
into the environment, so there's lots of molecule there.
161
428000
3000
אל הסביבה, יהיו בה מולקולות רבות.
07:29
And the bacteria also have a receptor on their cell surface
162
431000
4000
לחיידקים יש על קרום התא קולטן
07:33
that fits like a lock and key with that molecule.
163
435000
3000
שמתאים למולקולה כמו מנעול למפתח.
07:36
These are just like the receptors on the surfaces of your cells.
164
438000
3000
הם בדיוק כמו הקולטנים על קרומי התאים שלכם.
07:39
When the molecule increases to a certain amount --
165
441000
3000
כשהמולקולה מגיעה לרמה מסויימת,
07:42
which says something about the number of cells --
166
444000
2000
שאומרת משהו על מספר התאים -
07:44
it locks down into that receptor
167
446000
2000
היא ננעלת בתוך הקולטן
07:46
and information comes into the cells
168
448000
2000
ונכנס מידע אל התאים
07:48
that tells the cells to turn on
169
450000
2000
שגורם להם להפעיל
07:50
this collective behavior of making light.
170
452000
3000
את ההתנהגות השיתופית של התאורה.
07:53
Why this is interesting is because in the past decade
171
455000
3000
הדבר מעניין כי בעשור האחרון
07:56
we have found that this is not just some anomaly
172
458000
2000
גילינו שזאת לא סתם אנומליה
07:58
of this ridiculous, glow-in-the-dark bacterium that lives in the ocean --
173
460000
3000
של החיידק המגוחך הזוהר בחשיכה החי באוקיינוס.
08:01
all bacteria have systems like this.
174
463000
3000
לכל החיידקים יש מערכות כאלה.
08:04
So now what we understand is that all bacteria can talk to each other.
175
466000
3000
כלומר, כל החיידקים יכולים לשוחח זה עם זה.
08:07
They make chemical words, they recognize those words,
176
469000
3000
הם יוצרים מילים כימיות, מזהים אותן,
08:10
and they turn on group behaviors
177
472000
2000
ומפעילים התנהגויות קבוצתיות
08:12
that are only successful when all of the cells participate in unison.
178
474000
5000
שמצליחות רק כאשר כל התאים פועלים יחדיו.
08:17
We have a fancy name for this: we call it quorum sensing.
179
479000
3000
תופעה זאת נקראת חישת-מניין.
08:20
They vote with these chemical votes,
180
482000
2000
הם מצביעים הצבעות כימיות,
08:22
the vote gets counted, and then everybody responds to the vote.
181
484000
4000
ההצבעות נספרות וכולם מגיבים לתוצאת ההצבעה.
08:26
What's important for today's talk
182
488000
2000
מה שחשוב לנושא שלנו היום הוא
08:28
is that we know that there are hundreds of behaviors
183
490000
2000
שאנו יודעים שלחיידקים יש מאות התנהגויות
08:30
that bacteria carry out in these collective fashions.
184
492000
3000
שמבוצעות בשיטות השיתופיות האלה.
08:33
But the one that's probably the most important to you is virulence.
185
495000
3000
ההתנהגות החשובה ביותר עבורינו היא התקפה אלימה.
08:36
It's not like a couple bacteria get in you
186
498000
3000
אם מספר חיידקים נכנסים לגופכם,
08:39
and they start secreting some toxins --
187
501000
2000
ומתחילים להפריש רעלים,
08:41
you're enormous, that would have no effect on you. You're huge.
188
503000
3000
לא תחושו בכך מכיוון שאתם ענקיים.
08:44
What they do, we now understand,
189
506000
3000
אנו מבינים עתה
08:47
is they get in you, they wait, they start growing,
190
509000
3000
שהם נכנסים, מחכים, מתחילים להתרבות,
08:50
they count themselves with these little molecules,
191
512000
2000
סופרים את עצמם בעזרת המולקולות הקטנות,
08:52
and they recognize when they have the right cell number
192
514000
2000
מזהים מתי מספרם בדיוק מתאים
08:54
that if all of the bacteria launch their virulence attack together,
193
516000
4000
כך שאם כל החיידקים יתקיפו ביחד
08:58
they are going to be successful at overcoming an enormous host.
194
520000
4000
הם יצליחו להתגבר על המארח הענק שלהם.
09:02
Bacteria always control pathogenicity with quorum sensing.
195
524000
4000
החיידקים שולטים בפתוגניות בעזרת חישת-מניין.
09:06
That's how it works.
196
528000
2000
זאת הדרך בה הם פועלים.
09:08
We also then went to look at what are these molecules --
197
530000
3000
בנוסף, בדקנו מהן המולקולות האלה -
09:11
these were the red triangles on my slides before.
198
533000
3000
המשולשים האדומים שהופיעו בשקפים שלי.
09:14
This is the Vibrio fischeri molecule.
199
536000
2000
זוהי המולקולה של הויבריו פישרי.
09:16
This is the word that it talks with.
200
538000
2000
זוהי המילה באמצעותה הוא מדבר.
09:18
So then we started to look at other bacteria,
201
540000
2000
התחלנו לבדוק חיידקים אחרים,
09:20
and these are just a smattering of the molecules that we've discovered.
202
542000
3000
וזהו רק מדגם חלקי של המולקולות שמצאנו.
09:23
What I hope you can see
203
545000
2000
אני מקווה שאתם רואים
09:25
is that the molecules are related.
204
547000
2000
שיש קשר ביניהן.
09:27
The left-hand part of the molecule is identical
205
549000
2000
החלק השמאלי של המולקולות זהה
09:29
in every single species of bacteria.
206
551000
3000
בכל המינים של החיידקים,
09:32
But the right-hand part of the molecule is a little bit different in every single species.
207
554000
4000
אבל החלק הימני של המולקולות קצת שונה.
09:36
What that does is to confer
208
558000
2000
דבר זה מעניק
09:38
exquisite species specificities to these languages.
209
560000
4000
ייחודיות לשפה של כל מין חיידקים.
09:42
Each molecule fits into its partner receptor and no other.
210
564000
4000
כל מולקולה מתאימה אך ורק לקולטן של חיידק שותף.
09:46
So these are private, secret conversations.
211
568000
3000
אלה הן שיחות פרטיות וחשאיות.
09:49
These conversations are for intraspecies communication.
212
571000
4000
שיחות אלה משמשות לתקשורת תוך-מינית.
09:53
Each bacteria uses a particular molecule that's its language
213
575000
4000
לכל חיידק יש מולקולה מסויימת שמהווה את השפה שלו,
09:57
that allows it to count its own siblings.
214
579000
4000
ומאפשרת לו לספור את חבריו.
10:01
Once we got that far we thought
215
583000
2000
בשלב זה
10:03
we were starting to understand that bacteria have these social behaviors.
216
585000
3000
התחלנו להבין שלחיידקים יש התנהגויות חברתיות.
10:06
But what we were really thinking about is that most of the time
217
588000
3000
בנוסף, הבנו שרוב הזמן
10:09
bacteria don't live by themselves, they live in incredible mixtures,
218
591000
3000
חיידקים חיים בצוותא
10:12
with hundreds or thousands of other species of bacteria.
219
594000
4000
עם מאות ואלפי מינים אחרים של חיידקים.
10:16
And that's depicted on this slide. This is your skin.
220
598000
3000
שקף זה מתאר זאת. זהו העור שלכם.
10:19
So this is just a picture -- a micrograph of your skin.
221
601000
3000
זוהי תמונת מיקרוסקופ של העור שלכם.
10:22
Anywhere on your body, it looks pretty much like this,
222
604000
2000
הוא נראה בערך כך בכל מקום בגוף.
10:24
and what I hope you can see is that there's all kinds of bacteria there.
223
606000
4000
אני מקווה שאתם מצליחים להבחין במגוון החיידקים שנמצא שם.
10:28
And so we started to think if this really is about communication in bacteria,
224
610000
4000
חשבנו שאם מדובר על תקשורת בין חיידקים
10:32
and it's about counting your neighbors,
225
614000
2000
ועל ספירת השכנים שלך,
10:34
it's not enough to be able to only talk within your species.
226
616000
3000
לא מספיק לדבר רק עם בני מינך.
10:37
There has to be a way to take a census
227
619000
2000
חייבת להיות דרך לבצע מפקד תושבים
10:39
of the rest of the bacteria in the population.
228
621000
3000
גם של שאר החיידקים באוכלוסיה.
10:42
So we went back to molecular biology
229
624000
2000
אז חזרנו לביולוגיה מולקולרית
10:44
and started studying different bacteria,
230
626000
2000
והתחלנו לחקור חיידקים שונים.
10:46
and what we've found now is that
231
628000
2000
וגילינו, שלמעשה
10:48
in fact, bacteria are multilingual.
232
630000
2000
החיידקים הם רב-לשוניים.
10:50
They all have a species-specific system --
233
632000
3000
לכולם יש שפה ייחודית פנימית -
10:53
they have a molecule that says "me."
234
635000
2000
מולקולה שאומרת "אני".
10:55
But then, running in parallel to that is a second system
235
637000
3000
גילינו, שבמקביל קיימת מערכת נוספת
10:58
that we've discovered, that's generic.
236
640000
2000
שהיא כללית.
11:00
So, they have a second enzyme that makes a second signal
237
642000
3000
קיים אנזים נוסף שיוצר אות נוסף
11:03
and it has its own receptor,
238
645000
2000
ויש לו קולטן משלו.
11:05
and this molecule is the trade language of bacteria.
239
647000
3000
המולקולה הזו היא שפת המסחר של החיידקים.
11:08
It's used by all different bacteria
240
650000
2000
היא בשימוש של כל החיידקים השונים.
11:10
and it's the language of interspecies communication.
241
652000
4000
היא שפת התקשורת הבין-מינית.
11:14
What happens is that bacteria are able to count
242
656000
3000
החיידקים יכולים לספור
11:17
how many of me and how many of you.
243
659000
3000
כמה "אני" וכמה "אתה".
11:20
They take that information inside,
244
662000
2000
הם מכניסים את המידע
11:22
and they decide what tasks to carry out
245
664000
2000
ומחליטים איזה משימות לבצע
11:24
depending on who's in the minority and who's in the majority
246
666000
4000
לפי תוצאות ההצבעה - מי הרוב ומי המיעוט
11:28
of any given population.
247
670000
2000
באוכלוסיה הנתונה.
11:30
Then again we turn to chemistry,
248
672000
2000
ושוב, פנינו לכימיה,
11:32
and we figured out what this generic molecule is --
249
674000
3000
וגילינו את המולקולה הכללית -
11:35
that was the pink ovals on my last slide, this is it.
250
677000
3000
האליפסות הוורודות בשקף האחרון.
11:38
It's a very small, five-carbon molecule.
251
680000
2000
זוהי מולקולה מאוד קטנה בעלת 5 פחמנים.
11:40
What the important thing is that we learned
252
682000
3000
למדנו דבר חשוב -
11:43
is that every bacterium has exactly the same enzyme
253
685000
3000
אותו אנזים קיים בכל החיידקים
11:46
and makes exactly the same molecule.
254
688000
2000
והוא יוצר בדיוק את אותה המולקולה.
11:48
So they're all using this molecule
255
690000
2000
וכך כולם משתמשים במולקולה הזו
11:50
for interspecies communication.
256
692000
2000
עבור תקשורת בין-מינית.
11:52
This is the bacterial Esperanto.
257
694000
3000
זוהי האספרנטו של החיידקים.
11:55
(Laughter)
258
697000
1000
[צחוק]
11:56
Once we got that far, we started to learn
259
698000
2000
בשלב זה, כבר הבנו
11:58
that bacteria can talk to each other with this chemical language.
260
700000
3000
שחיידקים יכולים לתקשר בעזרת שפה כימית זו.
12:01
But what we started to think is that maybe there is something
261
703000
2000
והתחלנו לחשוב שאולי קיים
12:03
practical that we can do here as well.
262
705000
2000
גם יישום שימושי לידע זה.
12:05
I've told you that bacteria do have all these social behaviors,
263
707000
3000
סיפרתי לכם שלחיידקים יש התנהגויות חברתיות שונות ומשונות.
12:08
they communicate with these molecules.
264
710000
3000
הם מתקשרים בעזרת המולקולות.
12:11
Of course, I've also told you that one of the important things they do
265
713000
3000
הזכרתי שאחד הדברים החשובים שהם עושים
12:14
is to initiate pathogenicity using quorum sensing.
266
716000
3000
הוא ליזום פתוגניות בעזרת חישת-מניין.
12:17
We thought, what if we made these bacteria
267
719000
2000
חשבנו, מה יקרה אם נמנע
12:19
so they can't talk or they can't hear?
268
721000
3000
מהחיידקים לדבר או לשמוע?
12:22
Couldn't these be new kinds of antibiotics?
269
724000
3000
האם נוכל למצוא סוגים חדשים של אנטיביוטיקה?
12:25
Of course, you've just heard and you already know
270
727000
2000
אתם ודאי כבר יודעים
12:27
that we're running out of antibiotics.
271
729000
2000
שהאנטיביוטיקה אוזלת לנו.
12:29
Bacteria are incredibly multi-drug-resistant right now,
272
731000
3000
בימינו, החיידקים פיתחו עמידות רב-תרופתית.
12:32
and that's because all of the antibiotics that we use kill bacteria.
273
734000
4000
וזאת בגלל שכל האנטיביוטיקה שאנו משתמשים בה הורגת חיידקים.
12:36
They either pop the bacterial membrane,
274
738000
2000
היא מפוצצת את קרום החיידק,
12:38
they make the bacterium so it can't replicate its DNA.
275
740000
3000
או מונעת מהחיידק לשכפל את הדנ"א שלו.
12:41
We kill bacteria with traditional antibiotics
276
743000
3000
אנטיביוטיקה מסורתית הורגת חיידקים
12:44
and that selects for resistant mutants.
277
746000
2000
וכך נותרים המוטנטים העמידים.
12:46
And so now of course we have this global problem
278
748000
3000
וכעת, כמובן, קיימת בעיה עולמית
12:49
in infectious diseases.
279
751000
2000
של מחלות זיהומיות.
12:51
We thought, well what if we could sort of do behavior modifications,
280
753000
3000
חשבנו, מה יקרה אם נצליח לבצע לחיידקים שינוי התנהגותי?
12:54
just make these bacteria so they can't talk, they can't count,
281
756000
3000
אם נמנע מהחיידקים לדבר, או לספור,
12:57
and they don't know to launch virulence.
282
759000
3000
וכך נמנע מהם לפתוח בהתקפה אלימה?
13:00
And so that's exactly what we've done, and we've sort of taken two strategies.
283
762000
3000
וזה בדיוק מה שעשינו בעזרת שתי אסטרטגיות.
13:03
The first one is we've targeted
284
765000
2000
בראשונה, התמקדנו
13:05
the intraspecies communication system.
285
767000
3000
במערכת התקשורת התוך-מינית.
13:08
So we made molecules that look kind of like the real molecules --
286
770000
3000
יצרנו מולקולות דומות לאמיתיות שראיתם
13:11
which you saw -- but they're a little bit different.
287
773000
2000
אבל עם הבדל קטן -
13:13
And so they lock into those receptors,
288
775000
2000
הן ננעלות בקולטנים
13:15
and they jam recognition of the real thing.
289
777000
3000
ומונעות זיהוי של המולקולות האמיתיות.
13:18
By targeting the red system,
290
780000
2000
ע"י התמקדות במערכת האדומה
13:20
what we are able to do is to make
291
782000
2000
אנו יכולים ליצור מולקולות נוגדות
13:22
species-specific, or disease-specific, anti-quorum sensing molecules.
292
784000
5000
חישת-מניין יחודיות לחיידק או מחלה מסויימים.
13:27
We've also done the same thing with the pink system.
293
789000
3000
עשינו דבר זהה במערכת הוורודה.
13:30
We've taken that universal molecule and turned it around a little bit
294
792000
3000
שינינו קצת את המולקולה האוניברסלית
13:33
so that we've made antagonists
295
795000
2000
וכך יצרנו תרופות שמעכבות
13:35
of the interspecies communication system.
296
797000
2000
את מערכת התקשורת הבין-מינית.
13:37
The hope is that these will be used as broad-spectrum antibiotics
297
799000
5000
אנו מקווים שהן ישמשו כאנטיביוטיקה רחבת טווח
13:42
that work against all bacteria.
298
804000
2000
שתפעל נגד כל החיידקים.
13:44
To finish I'll just show you the strategy.
299
806000
3000
לסיום אראה לכם את האסטרטגיה.
13:47
In this one I'm just using the interspecies molecule,
300
809000
2000
כאן אני משתמשת במולקולה הבין-מינית,
13:49
but the logic is exactly the same.
301
811000
2000
אבל הלוגיקה זהה.
13:51
What you know is that when that bacterium gets into the animal,
302
813000
3000
כאשר החיידק נכנס אל החיה,
13:54
in this case, a mouse,
303
816000
2000
במקרה הזה - עכבר,
13:56
it doesn't initiate virulence right away.
304
818000
2000
הוא לא יוזם מתקפה אלימה באופן מיידי.
13:58
It gets in, it starts growing, it starts secreting
305
820000
3000
הוא נכנס, מתרבה ומתחיל להפריש
14:01
its quorum sensing molecules.
306
823000
2000
את מולקולות חישת-המנין שלו.
14:03
It recognizes when it has enough bacteria
307
825000
2000
הוא מזהה מתי יש מספיק חיידקים,
14:05
that now they're going to launch their attack,
308
827000
2000
כולם יוזמים התקפה,
14:07
and the animal dies.
309
829000
2000
והחיה מתה.
14:09
What we've been able to do is to give these virulent infections,
310
831000
3000
אנחנו הדבקנו את החיה בזיהום
14:12
but we give them in conjunction with our anti-quorum sensing molecules --
311
834000
4000
ונתנו לה במקביל מולקולות נוגדות חישת-מניין -
14:16
so these are molecules that look kind of like the real thing,
312
838000
2000
מולקולות שנראות כמו האמיתיות
14:18
but they're a little bit different which I've depicted on this slide.
313
840000
3000
אבל שונות קצת כמו שניתן לראות בשקופית.
14:21
What we now know is that if we treat the animal
314
843000
3000
גילינו שאם מדביקים את החיה
14:24
with a pathogenic bacterium -- a multi-drug-resistant pathogenic bacterium --
315
846000
4000
בחיידק גורם מחלה העמיד למגוון תרופות
14:28
in the same time we give our anti-quorum sensing molecule,
316
850000
4000
ובאותו הזמן נותנים לה את המולקולה הנוגדת חישת-מניין,
14:32
in fact, the animal lives.
317
854000
2000
החיה שורדת.
14:34
We think that this is the next generation of antibiotics
318
856000
4000
אנו חושבים שזהו הדור החדש של אנטיביוטיקה
14:38
and it's going to get us around, at least initially,
319
860000
2000
והוא יוכל לעזור לנו להתגבר
14:40
this big problem of resistance.
320
862000
2000
על בעיית העמידות.
14:42
What I hope you think, is that bacteria can talk to each other,
321
864000
3000
ולסיכום, חיידקים יכולים לתקשר זה עם זה,
14:45
they use chemicals as their words,
322
867000
3000
המילים שלהם הן חומרים כימיים.
14:48
they have an incredibly complicated chemical lexicon
323
870000
3000
יש להם מילון כימי מורכב ביותר,
14:51
that we're just now starting to learn about.
324
873000
2000
שאנחנו רק מתחילים לגלות.
14:53
Of course what that allows bacteria to do
325
875000
3000
דבר זה מאפשר לחיידקים
14:56
is to be multicellular.
326
878000
2000
להיות רב-תאיים.
14:58
So in the spirit of TED they're doing things together
327
880000
3000
וברוח של TED - הם משתפים פעולה
15:01
because it makes a difference.
328
883000
2000
כדי לחולל שינוי.
15:03
What happens is that bacteria have these collective behaviors,
329
885000
4000
לחיידקים יש התנהגויות שיתופיות
15:07
and they can carry out tasks
330
889000
2000
והם יכולים לבצע משימות
15:09
that they could never accomplish
331
891000
2000
שלא היו יכולים לבצע
15:11
if they simply acted as individuals.
332
893000
2000
אם היו פועלים כיחידים.
15:13
What I would hope that I could further argue to you
333
895000
3000
אני מקווה שאוכל להמשיך ולטעון
15:16
is that this is the invention of multicellularity.
334
898000
3000
שהחיידקים המציאו את הרב-תאיות.
15:19
Bacteria have been on the Earth for billions of years;
335
901000
4000
החיידקים קיימים מיליארדי שנים.
15:23
humans, couple hundred thousand.
336
905000
2000
האנשים - רק כמה מאות אלפים.
15:25
We think bacteria made the rules
337
907000
2000
אנו חושבים שהחיידקים קבעו את הכללים
15:27
for how multicellular organization works.
338
909000
3000
של דרך הפעולה של ארגון רב תאי.
15:30
We think, by studying bacteria,
339
912000
3000
אנו חושבים שמחקר של חיידקים
15:33
we're going to be able to have insight about multicellularity in the human body.
340
915000
4000
יתן לנו תובנות לגבי רב-תאיות בגוף האדם.
15:37
We know that the principles and the rules,
341
919000
2000
אנו מקווים שאם נוכל להבין את העקרונות
15:39
if we can figure them out in these sort of primitive organisms,
342
921000
2000
והכללים ביצורים הפרימיטיביים האלה,
15:41
the hope is that they will be applied
343
923000
2000
נוכל ליישם אותם
15:43
to other human diseases and human behaviors as well.
344
925000
4000
גם על מחלות והתנהגויות אנושיות.
15:47
I hope that what you've learned
345
929000
2000
אני מקווה שלמדתם
15:49
is that bacteria can distinguish self from other.
346
931000
3000
שחיידקים יכולים להבחין בין העצמי והאחר.
15:52
By using these two molecules they can say "me" and they can say "you."
347
934000
3000
בעזרת 2 המולקולות הם יכולים להגיד "אני" ו"אתה".
15:55
Again of course that's what we do,
348
937000
2000
וכמובן שגם אנו עושים זאת,
15:57
both in a molecular way,
349
939000
2000
גם בדרך מולקולרית,
15:59
and also in an outward way,
350
941000
2000
וגם בסביבתנו החיצונית.
16:01
but I think about the molecular stuff.
351
943000
2000
אני מטפלת בחלק המולקולרי.
16:03
This is exactly what happens in your body.
352
945000
2000
זה בדיוק מה שקורה בגופכם.
16:05
It's not like your heart cells and your kidney cells get all mixed up every day,
353
947000
3000
תאי הלב ותאי הכליה שלכם לא מתערבבים
16:08
and that's because there's all of this chemistry going on,
354
950000
3000
בזכות הכימיה
16:11
these molecules that say who each of these groups of cells is,
355
953000
3000
של המולקולות שאומרות לכל קבוצת תאים
16:14
and what their tasks should be.
356
956000
2000
מי היא ומה תפקידה.
16:16
Again, we think that bacteria invented that,
357
958000
3000
אנו חושבים שהחיידקים המציאו זאת,
16:19
and you've just evolved a few more bells and whistles,
358
961000
3000
ואתם רק פיתחתם עוד קצת רעש וצלצולים,
16:22
but all of the ideas are in these simple systems that we can study.
359
964000
4000
אך כל הרעיונות נמצאים במערכות הפשוטות האלה
16:26
The final thing is, again just to reiterate that there's this practical part,
360
968000
4000
שאנו יכולים לחקור. ובחלק המעשי -
16:30
and so we've made these anti-quorum sensing molecules
361
972000
3000
יצרנו מולקולות נוגדות חישת-מניין
16:33
that are being developed as new kinds of therapeutics.
362
975000
3000
שמפותחות כאמצעי ריפוי חדשים.
16:36
But then, to finish with a plug for all the good and miraculous bacteria
363
978000
3000
במקביל, לטובת החיידקים הטובים והמופלאים
16:39
that live on the Earth,
364
981000
2000
שחיים על פני האדמה,
16:41
we've also made pro-quorum sensing molecules.
365
983000
2000
יצרנו גם מולקולות תומכות חישת-מניין
16:43
So, we've targeted those systems to make the molecules work better.
366
985000
3000
שמשפרות את תיפקודם.
16:46
Remember you have these 10 times or more bacterial cells
367
988000
4000
יש בתוככם או עליכם יותר מפי 10 חיידקים
16:50
in you or on you, keeping you healthy.
368
992000
2000
ששומרים על בריאותכם.
16:52
What we're also trying to do is to beef up the conversation
369
994000
3000
אנו מנסים להמריץ את השיחה
16:55
of the bacteria that live as mutualists with you,
370
997000
3000
של החיידקים שחיים בהדדיות איתכם,
16:58
in the hopes of making you more healthy,
371
1000000
2000
כדי לשפר את בריאותכם.
17:00
making those conversations better,
372
1002000
2000
אם נשפר את השיחות
17:02
so bacteria can do things that we want them to do
373
1004000
3000
החיידקים יוכלו לבצע את מבוקשנו
17:05
better than they would be on their own.
374
1007000
3000
בצורה טובה יותר.
17:08
Finally, I wanted to show you
375
1010000
2000
ולבסוף, ברצוני להציג בפניכם
17:10
this is my gang at Princeton, New Jersey.
376
1012000
2000
את החבורה שלי מפרינסטון, ניו ג'רסי.
17:12
Everything I told you about was discovered by someone in that picture.
377
1014000
4000
כל מה שהזכרתי בהרצאה, התגלה ע"י מישהו מהתמונה הזאת.
17:16
I hope when you learn things,
378
1018000
2000
כאשר אתם לומדים דברים
17:18
like about how the natural world works --
379
1020000
2000
כמו איך עולם הטבע פועל,
17:20
I just want to say that whenever you read something in the newspaper
380
1022000
3000
כאשר אתם קוראים בעיתון או שומעים
17:23
or you get to hear some talk about something ridiculous in the natural world
381
1025000
3000
דברים מגוחכים על עולם הטבע,
17:26
it was done by a child.
382
1028000
2000
תזכרו שהם נעשו ע"י ילד.
17:28
Science is done by that demographic.
383
1030000
2000
המדע מתבצע ע"י אנשים אלה.
17:30
All of those people are between 20 and 30 years old,
384
1032000
4000
כל החבר'ה בתמונה הם בני 20-30,
17:34
and they are the engine that drives scientific discovery in this country.
385
1036000
4000
והם המנוע שמניע את תגליות המדע.
17:38
It's a really lucky demographic to work with.
386
1040000
3000
התמזל מזלי לעבוד איתם.
17:41
I keep getting older and older and they're always the same age,
387
1043000
3000
אני מתבגרת והם נשארים באותו גיל
17:44
and it's just a crazy delightful job.
388
1046000
3000
וזוהי עבודה נפלאה ומענגת.
17:47
I want to thank you for inviting me here.
389
1049000
2000
תודה על ההזמנה.
17:49
It's a big treat for me to get to come to this conference.
390
1051000
3000
נהנתי מאוד להשתתף בועידה הזו.
17:52
(Applause)
391
1054000
5000
[מחיאות כפיים]
17:57
Thanks.
392
1059000
1000
תודה.
17:58
(Applause)
393
1060000
14000
[מחיאות כפיים]
ABOUT THE SPEAKER
Bonnie Bassler - Molecular biologistBonnie 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.
Bonnie Bassler | Speaker | TED.com