TED2009
Bonnie Bassler: How bacteria "talk"
Bonnie Bassler sobre a comunicação entre bactérias
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Bonnie Bassler descobriu como as bactérias "falam" entre si, utilizando uma linguagem química que lhes permite coordenar defesas e organizar ataques. A descoberta tem implicações impressionantes na medicina, na indústria -- e na nossa compreensão de nós prórios.
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
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Bacteria are the oldest living organisms on the earth.
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As bactérias são os organismos vivos mais antigos na Terra.
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They've been here for billions of years,
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2000
Existem desde há milhares de milhões de anos,
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and what they are are single-celled microscopic organisms.
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5000
4000
e o que são, são organismos microscópios, uni-celulares.
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So they are one cell and they have this special property
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9000
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Portanto, são apenas uma célula, e têm a propriedade particular
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that they only have one piece of DNA.
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de terem apenas um pedaço de DNA.
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They have very few genes,
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14000
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Têm muito poucos genes,
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and genetic information to encode all of the traits that they carry out.
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e pouca informação genética para codificar todas as funções que levam a cabo.
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And the way bacteria make a living
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20000
2000
E a forma como sobrevivem
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is that they consume nutrients from the environment,
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é consumindo nutrientes do seu meio,
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they grow to twice their size, they cut themselves down in the middle,
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crescendo até ao dobro do tamanho, e cortando-se ao meio.
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and one cell becomes two, and so on and so on.
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28000
3000
De uma célula formam-se duas, e assim por diante.
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They just grow and divide, and grow and divide -- so a kind of boring life,
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4000
Simplesmente crescem e dividem-se, crescem e dividem-se. -- Uma vida chata, portanto,
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except that what I would argue is that you have
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só que o que eu defendo é que vocês
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an amazing interaction with these critters.
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3000
têm uma interacção incrível com estas criaturas.
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I know you guys think of yourself as humans, and this is sort of how I think of you.
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40000
3000
Eu sei que todos vocês gostam de se considerar humanos, e é mais ou menos assim que em penso em vocês.
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This man is supposed to represent
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Este homem representa
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a generic human being,
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45000
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um ser humano genérico
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and all of the circles in that man are all of the cells that make up your body.
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47000
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e os círculos dentro do homem são todas as células que constituem o nosso corpo.
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There is about a trillion human cells that make each one of us
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51000
3000
Temos cerca de um bilião de células humanas que fazem de cada um de nós
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who we are and able to do all the things that we do,
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aquilo que somos e tudo aquilo que conseguimos fazer,
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but you have 10 trillion bacterial cells
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57000
3000
mas vocês também tẽm 10 biliões de células bacterianas
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in you or on you at any moment in your life.
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60000
2000
em vocês, em cada momento das vossas vidas.
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So, 10 times more bacterial cells
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62000
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Portanto, há 10 vezes mais células bacterianas
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than human cells on a human being.
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64000
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do que células humanas, num ser humano.
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And of course it's the DNA that counts,
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67000
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Mas claro, o DNA é que conta,
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so here's all the A, T, Gs and Cs
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69000
2000
por isso, há todos os A, T, G e C's
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that make up your genetic code, and give you all your charming characteristics.
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71000
3000
que formam o vosso código genético, e vos dão todas as vossas encantadoras caracteristicas.
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You have about 30,000 genes.
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74000
2000
Vocês têm cerca de 30 mil genes.
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Well it turns out you have 100 times more bacterial genes
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Bem, mas acontece que têm 100 vezes mais genes bacterianos
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playing a role in you or on you all of your life.
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desempenhando um papel em todos vós, e na vossa vida.
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At the best, you're 10 percent human,
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83000
3000
Na melhor das hipóteses, são 10% humanos,
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but more likely about one percent human,
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86000
2000
mas mais provavelmente apenas 1% humanos,
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depending on which of these metrics you like.
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88000
2000
dependendo da métrica que preferirem.
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I know you think of yourself as human beings,
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90000
2000
Eu sei que pensam em vocês como seres humanos,
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but I think of you as 90 or 99 percent bacterial.
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92000
4000
mas eu penso em vocês como 90 a 99% bactérias.
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(Laughter)
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96000
1000
(risos)
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These bacteria are not passive riders,
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97000
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Estas bactérias não são passageiros passivos,
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these are incredibly important, they keep us alive.
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100000
3000
são incrivelmente importantes, elas mantêm-nos vivos.
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They cover us in an invisible body armor
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Cobrem-nos como uma armadura invisível
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that keeps environmental insults out
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que mantém todas as ameaças ambientais fora
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so that we stay healthy.
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de forma a nos manterem saudáveis.
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They digest our food, they make our vitamins,
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2000
Elas digerem a nossa comida, produzem as nossas vitaminas,
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they actually educate your immune system
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e até educam o nosso sistema imunitário
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to keep bad microbes out.
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a manter os micróbios maus lá fora.
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So they do all these amazing things
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Portanto fazem todas estas coisas incríveis
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that help us and are vital for keeping us alive,
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4000
que nos ajudam e são vitais para nós,
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and they never get any press for that.
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2000
e nunca são reconhecidas por isso.
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But they get a lot of press because they do a lot of
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124000
2000
Mas aparecem muitas vezes nas notícias,
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terrible things as well.
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126000
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por fazerem muitas coisas terríveis, também.
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So, there's all kinds of bacteria on the Earth
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3000
Há muitos tipos de bactérias na Terra
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that have no business being in you or on you at any time,
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3000
com as quais não podem ter contacto, nunca
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and if they are, they make you incredibly sick.
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134000
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porque se tiverem, fazem-vos ficar incrivelmente doentes.
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And so, the question for my lab is whether you want to think about all the
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138000
3000
Então a questão, para o meu laboratório, é se queremos pensar
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good things that bacteria do, or all the bad things that bacteria do.
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141000
4000
em todas as coisas boas que as bactérias fazem, ou em todas as coisas más.
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The question we had is how could they do anything at all?
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2000
Perguntávamo-nos como é que elas podiam fazer fosse o que fosse?
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I mean they're incredibly small,
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2000
Quer dizer, elas são incrivelmente pequenas,
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you have to have a microscope to see one.
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149000
2000
é preciso ter um microscópio para ver uma.
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They live this sort of boring life where they grow and divide,
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3000
Vivem uma vida aborrecida, crescem e dividem-se,
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and they've always been considered to be these asocial reclusive organisms.
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154000
5000
e sempre foram consideradas como organismos reclusivos e associais.
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And so it seemed to us that they are just too small to have an impact
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3000
Por isso pareceu-nos que elas eram demasiado pequenas para ter impacto
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on the environment
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162000
2000
no ambiente
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if they simply act as individuals.
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164000
2000
se actuassem apenas individualmente.
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And so we wanted to think if there couldn't be a different
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166000
2000
Assim, pensámos se não poderia haver algo diferente
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way that bacteria live.
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168000
2000
na forma como as bactérias vivem.
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The clue to this came from another marine bacterium,
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170000
4000
Algumas pistas vieram de uma outra bactéria marinha,
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and it's a bacterium called Vibrio fischeri.
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174000
3000
chamada de Vibrio fischeri.
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What you're looking at on this slide is just a person from my lab
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177000
3000
O que vêm neste slide é apenas uma pessoa do meu laboratório
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holding a flask of a liquid culture of a bacterium,
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180000
3000
a segurar um frasco dom uma cultura líquida de uma bactéria,
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a harmless beautiful bacterium that comes from the ocean,
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183000
3000
uma bactéria bonita e inofensiva que vem do oceano,
03:24
named Vibrio fischeri.
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186000
2000
chamada Vibrio fischeri.
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This bacterium has the special property that it makes light,
70
188000
3000
Esta bactéria tem a capacidade especial de produzir luz,
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so it makes bioluminescence,
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191000
2000
por isso, produz bioluminescência,
03:31
like fireflies make light.
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193000
2000
como os pirilampos produzem luz.
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We're not doing anything to the cells here.
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195000
2000
Nós não estávamos a fazer nada às células ali.
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We just took the picture by turning the lights off in the room,
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197000
2000
Apenas apagámos as luzes e tirámos a fotografia,
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and this is what we see.
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199000
2000
e é isto que se vê.
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What was actually interesting to us
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201000
2000
Mas o que foi realmente interessante para nós
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was not that the bacteria made light,
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203000
2000
nao foi que as bactérias produziam luz,
03:43
but when the bacteria made light.
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205000
2000
mas quando é que as bactérias produziam luz.
03:45
What we noticed is when the bacteria were alone,
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207000
3000
O que nós verificámos foi que quando as bactérias estavam sozinhas,
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so when they were in dilute suspension, they made no light.
80
210000
3000
ou melhor, quando estavam numa solução diluida, não faziam luz.
03:51
But when they grew to a certain cell number
81
213000
2000
Mas quando se multiplicavam até um certo número de células
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all the bacteria turned on light simultaneously.
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215000
4000
todas as bactérias se iluminavam simultaneamente.
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The question that we had is how can bacteria, these primitive organisms,
83
219000
4000
A questão que colocámos foi como é que as bactérias, organismos primitivos,
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tell the difference from times when they're alone,
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223000
2000
sabem a diferença entre quando estão sozinhas,
04:03
and times when they're in a community,
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225000
2000
ou quando estão em comunidade,
04:05
and then all do something together.
86
227000
3000
e fazem alguma coisa juntas, então.
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What we've figured out is that the way that they do that is that they talk to each other,
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230000
4000
O que percebemos foi que a forma como o fazem é falando umas com as outras,
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and they talk with a chemical language.
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234000
2000
e falam com uma linguagem química.
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This is now supposed to be my bacterial cell.
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236000
3000
Esta é suposta ser a minha célula bacteriana.
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When it's alone it doesn't make any light.
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239000
3000
Quando está sozinha não produz luz nenhuma.
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But what it does do is to make and secrete small molecules
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242000
4000
O que faz é produzir e libertar pequenas muléculas
04:24
that you can think of like hormones,
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246000
2000
as quais podem considerar hormonas,
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and these are the red triangles, and when the bacteria is alone
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248000
3000
e que são estes triangulos vermelhos. Quando a bactéria está sozinha
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the molecules just float away and so no light.
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251000
3000
as moléculas apenas flutuam e não há luz.
04:32
But when the bacteria grow and double
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254000
2000
Mas quando as bactérias crescem e duplicam
04:34
and they're all participating in making these molecules,
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256000
3000
e estão todas a participar na produção destas moléculas,
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the molecule -- the extracellular amount of that molecule
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259000
4000
a quantidade extracelular de moléculas
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increases in proportion to cell number.
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263000
3000
aumenta em proporção com o número de células.
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And when the molecule hits a certain amount
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266000
2000
E quando se atinge uma certa quantidade desta molécula
04:46
that tells the bacteria how many neighbors there are,
100
268000
3000
isso diz às bactérias quantas vizinhas têm,
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they recognize that molecule
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271000
2000
elas reconhecem a molécula
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and all of the bacteria turn on light in synchrony.
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273000
3000
e todas as bactérias ligam a luz em sincronia.
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That's how bioluminescence works --
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276000
2000
É assim que funciona a bioluminescência --
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they're talking with these chemical words.
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278000
2000
elas estão a falar com estas palavras químicas.
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The reason that Vibrio fischeri is doing that comes from the biology.
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280000
4000
A razão pela qual a Vibrio fischeri faz isso vem da biologia,
05:02
Again, another plug for the animals in the ocean,
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284000
3000
Mais uma vez, uma coisa boa para os animais que vivem no oceano,
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Vibrio fischeri lives in this squid.
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287000
3000
A Vibrio fischeri vive neste choco.
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What you are looking at is the Hawaiian Bobtail Squid,
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290000
2000
O que estão a ver é o choco Euprymna scolopes,
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and it's been turned on its back,
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292000
2000
e foi virado de costas,
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and what I hope you can see are these two glowing lobes
110
294000
3000
e o que eu espero que consigam ver são estes dois lóbulos luminosos
05:15
and these house the Vibrio fischeri cells,
111
297000
3000
que são os que contêm as células Vibrio fischeri.
05:18
they live in there, at high cell number
112
300000
2000
Elas vivem ali, em grande número,
05:20
that molecule is there, and they're making light.
113
302000
2000
de forma que há muitas moléculas, e elas produzem luz.
05:22
The reason the squid is willing to put up with these shenanigans
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304000
3000
A razão pela qual o choco está disposto a carregar com elas
05:25
is because it wants that light.
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307000
2000
é porque ele quer aquela luz.
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The way that this symbiosis works
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309000
2000
A forma como esta simbiose funciona
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is that this little squid lives just off the coast of Hawaii,
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311000
4000
é que este pequeno choco vive na costa do Havai,
05:33
just in sort of shallow knee-deep water.
118
315000
2000
em águas pouco profundas, até ao joelho.
05:35
The squid is nocturnal, so during the day
119
317000
3000
E o choco é nocturno, por isso, durante o dia
05:38
it buries itself in the sand and sleeps,
120
320000
2000
enterra-se na areia e dorme,
05:40
but then at night it has to come out to hunt.
121
322000
3000
mas depois à noite tem de sair e caçar.
05:43
On bright nights when there is lots of starlight or moonlight
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325000
2000
Nas noites claras, quando o céu está muito iluminado
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that light can penetrate the depth of the water
123
327000
3000
a luz consegue penetrar a altura de água
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the squid lives in, since it's just in those couple feet of water.
124
330000
3000
em que o choco vive, porque são apenas uns centímetros de água,
05:51
What the squid has developed is a shutter
125
333000
3000
O que o choco desenvolveu foi uma cortina
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that can open and close over this specialized light organ housing the bacteria.
126
336000
4000
que consegue abrir e fechar sobre este orgão especial produtor de luz, com as bactérias.
05:58
Then it has detectors on its back
127
340000
2000
E tem detectores nas costas,
06:00
so it can sense how much starlight or moonlight is hitting its back.
128
342000
4000
então consegue sentir quanta luz do céu lhe está a iluminar as costas.
06:04
And it opens and closes the shutter
129
346000
2000
E abre e fecha a cortina
06:06
so the amount of light coming out of the bottom --
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348000
2000
de forma a que a quantidade de luz que lhe sai do dorso --
06:08
which is made by the bacterium --
131
350000
2000
que é produzida pelas bactérias --
06:10
exactly matches how much light hits the squid's back,
132
352000
2000
coincide exactamente com a quantidade que lhe bate nas costas,
06:12
so the squid doesn't make a shadow.
133
354000
2000
e assim o choco não faz sombra.
06:14
It actually uses the light from the bacteria
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356000
3000
Ele usa a luz das bactérias
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to counter-illuminate itself in an anti-predation device
135
359000
3000
de forma a ter um dispositivo anti-predadores
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so predators can't see its shadow,
136
362000
2000
que assim não conseguem ver a sua sombra,
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calculate its trajectory, and eat it.
137
364000
2000
ou calcular a sua trajectória, e comê-lo.
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This is like the stealth bomber of the ocean.
138
366000
3000
É como um bombardeiro furtivo dos oceanos.
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(Laughter)
139
369000
1000
(Risos)
06:28
But then if you think about it, the squid has this terrible problem
140
370000
3000
Mas se pensarem bem, o choco tem um problema terrível
06:31
because it's got this dying, thick culture of bacteria
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373000
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porque tem esta grande cultura de bactérias famintas
06:34
and it can't sustain that.
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376000
2000
que não pode suster continuamente.
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And so what happens is every morning when the sun comes up
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378000
2000
Então o que acontece é que todas a manhãs, quando o sol nasce,
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the squid goes back to sleep, it buries itself in the sand,
144
380000
3000
o choco volta a a dormir, enterra-se na areia,
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and it's got a pump that's attached to its circadian rhythm,
145
383000
3000
e tem uma bomba ligada ao seu ciclo circadiano,
06:44
and when the sun comes up it pumps out like 95 percent of the bacteria.
146
386000
5000
e quando o sol nasce ele expulsa cerca de 95% das bactérias.
06:49
Now the bacteria are dilute, that little hormone molecule is gone,
147
391000
3000
Agora que as bactérias estão diluídas, a pequena molécula hormonal desapareceu,
06:52
so they're not making light --
148
394000
2000
e elas não produzem luz --
06:54
but of course the squid doesn't care. It's asleep in the sand.
149
396000
2000
mas claro, o choco não se importa. Está a dormir na areia.
06:56
And as the day goes by the bacteria double,
150
398000
2000
E enquanto o dia passa, as bactérias duplicam-se,
06:58
they release the molecule, and then light comes on
151
400000
3000
libertam essa molécula, e aí a luz aparece,
07:01
at night, exactly when the squid wants it.
152
403000
3000
à noite, exactamente quando o choco precisa dela.
07:04
First we figured out how this bacterium does this,
153
406000
3000
Primeiro percebemos como é que as bactérias fazem isto,
07:07
but then we brought the tools of molecular biology to this
154
409000
3000
mas depois fomos buscar as ferramentas da biologia molecular
07:10
to figure out really what's the mechanism.
155
412000
2000
para perceber realmente qual é o mecanismo.
07:12
And what we found -- so this is now supposed to be, again, my bacterial cell --
156
414000
4000
E o que descobrimos -- esta é suposta ser uma célula bacteriana, novamente --
07:16
is that Vibrio fischeri has a protein --
157
418000
2000
é que a Vibrio fischeri tem uma proteína --
07:18
that's the red box -- it's an enzyme that makes
158
420000
3000
é aquele rectângulo vermelho -- que é uma enzima que produz
07:21
that little hormone molecule, the red triangle.
159
423000
3000
aquela pequena molécula hormonal -- o triângulo vermelho
07:24
And then as the cells grow, they're all releasing that molecule
160
426000
2000
e à medida que as células crescem, todas libertam essa molécula
07:26
into the environment, so there's lots of molecule there.
161
428000
3000
e então a concentração aumenta.
07:29
And the bacteria also have a receptor on their cell surface
162
431000
4000
E as bactérias também têm um receptor na sua parede celular
07:33
that fits like a lock and key with that molecule.
163
435000
3000
que forma um par fechadura e chave com aquela molécula.
07:36
These are just like the receptors on the surfaces of your cells.
164
438000
3000
Estes são como os receptores na superfície das vossas células.
07:39
When the molecule increases to a certain amount --
165
441000
3000
Quando a molécula aumenta até uma certa quantidade --
07:42
which says something about the number of cells --
166
444000
2000
o que diz alguma coisa sobre a quantidade de bactérias --
07:44
it locks down into that receptor
167
446000
2000
ela liga-se àquele receptor
07:46
and information comes into the cells
168
448000
2000
e a informação chega às células
07:48
that tells the cells to turn on
169
450000
2000
e diz-lhes para ligarem
07:50
this collective behavior of making light.
170
452000
3000
este comportamento colectivo de produzir luz.
07:53
Why this is interesting is because in the past decade
171
455000
3000
Isto é interessante porque durante a última década
07:56
we have found that this is not just some anomaly
172
458000
2000
descobrimos que esta não é apenas uma anomalia
07:58
of this ridiculous, glow-in-the-dark bacterium that lives in the ocean --
173
460000
3000
desta bactéria ridícula que brilha no escuro e vive no oceano --
08:01
all bacteria have systems like this.
174
463000
3000
todas as bactérias possuem sistemas como este.
08:04
So now what we understand is that all bacteria can talk to each other.
175
466000
3000
Por isso agora compreendemos que todas as bactérias podem falar entre elas.
08:07
They make chemical words, they recognize those words,
176
469000
3000
Elas produzem palavras químicas, e reconhecem estas palavras,
08:10
and they turn on group behaviors
177
472000
2000
que surgem em comportamentos de grupo
08:12
that are only successful when all of the cells participate in unison.
178
474000
5000
que apenas são bem sucedidos quando todas as células participam em uníssono.
08:17
We have a fancy name for this: we call it quorum sensing.
179
479000
3000
Nós temos um nome catita para isto, chamamos-lhe "sentido de quorum".
08:20
They vote with these chemical votes,
180
482000
2000
Elas votam com estes votos químicos,
08:22
the vote gets counted, and then everybody responds to the vote.
181
484000
4000
os votos são contados, e toda a gente responde ao resultado da votação.
08:26
What's important for today's talk
182
488000
2000
O que é importante para esta apresentação
08:28
is that we know that there are hundreds of behaviors
183
490000
2000
é que sabemos que há centenas de comportamentos
08:30
that bacteria carry out in these collective fashions.
184
492000
3000
colectivos, levados a cabo por bactérias.
08:33
But the one that's probably the most important to you is virulence.
185
495000
3000
Mas o que provavelmente é mais importante para vocês, é a virulência.
08:36
It's not like a couple bacteria get in you
186
498000
3000
Não é que vocês contraiam duas ou três bactérias
08:39
and they start secreting some toxins --
187
501000
2000
e elas comecem a segregar toxinas --
08:41
you're enormous, that would have no effect on you. You're huge.
188
503000
3000
vocês são enormes, elas não teriam qualque efeito.
08:44
What they do, we now understand,
189
506000
3000
O que elas fazem, compreendemos agora,
08:47
is they get in you, they wait, they start growing,
190
509000
3000
é que quando chegam, elas esperam, e começam a reproduzir-se,
08:50
they count themselves with these little molecules,
191
512000
2000
têm noção de quantas são, contando estas pequenas moléculas,
08:52
and they recognize when they have the right cell number
192
514000
2000
e percebem quando é que existem na quantidade certa
08:54
that if all of the bacteria launch their virulence attack together,
193
516000
4000
de forma que se todas as bactérias lançarem o seu ataque virulento juntas,
08:58
they are going to be successful at overcoming an enormous host.
194
520000
4000
vão ser bem sucedidas contra o seu enorme hospedeiro.
09:02
Bacteria always control pathogenicity with quorum sensing.
195
524000
4000
As bactérias controlam sempre a sua patogenia com o sentido de quorum.
09:06
That's how it works.
196
528000
2000
É assim que funciona.
09:08
We also then went to look at what are these molecules --
197
530000
3000
Depois também fomos ver que moléculas são estas --
09:11
these were the red triangles on my slides before.
198
533000
3000
estes eram os triângulos vermelhos dos meus slides anteriores.
09:14
This is the Vibrio fischeri molecule.
199
536000
2000
Esta é a molécula da Vibrio fischeri.
09:16
This is the word that it talks with.
200
538000
2000
É esta a palavra com que ela fala.
09:18
So then we started to look at other bacteria,
201
540000
2000
Então, começámos a estudar outras bactérias.
09:20
and these are just a smattering of the molecules that we've discovered.
202
542000
3000
e estas são apenas uma pequena amostra das moléculas que descobrimos.
09:23
What I hope you can see
203
545000
2000
O que espero que percebam
09:25
is that the molecules are related.
204
547000
2000
é que estas moléculas estão relacionadas.
09:27
The left-hand part of the molecule is identical
205
549000
2000
A metade esquerda da molécula é idêntica
09:29
in every single species of bacteria.
206
551000
3000
em cada espécie de bactéria.
09:32
But the right-hand part of the molecule is a little bit different in every single species.
207
554000
4000
mas a metade direita da molécula é ligeiramente diferente em cada espécie.
09:36
What that does is to confer
208
558000
2000
Esta diferença o que faz é conferir
09:38
exquisite species specificities to these languages.
209
560000
4000
especificidades na linguagem dessas espécies.
09:42
Each molecule fits into its partner receptor and no other.
210
564000
4000
Cada molécula encaixa no receptor do parceiro mas não nas outras.
09:46
So these are private, secret conversations.
211
568000
3000
Por isso tratam-se de conversas privadas, secretas.
09:49
These conversations are for intraspecies communication.
212
571000
4000
Estas conversas são comunicação intra-espécie.
09:53
Each bacteria uses a particular molecule that's its language
213
575000
4000
Cada tipo de bactéria usa uma molécula particular que é a sua linguagem,
09:57
that allows it to count its own siblings.
214
579000
4000
que lhe permite contar as suas semelhantes.
10:01
Once we got that far we thought
215
583000
2000
Quando chegámos a esse ponto, sabíamos
10:03
we were starting to understand that bacteria have these social behaviors.
216
585000
3000
que tinhamos começado a entender estes comportamentos sociais das bactérias.
10:06
But what we were really thinking about is that most of the time
217
588000
3000
Mas o que estávamos realmente a pensar era que na maior parte das vezes
10:09
bacteria don't live by themselves, they live in incredible mixtures,
218
591000
3000
as bactérias nao vivem sozinhas, vivem em misturas incríveis,
10:12
with hundreds or thousands of other species of bacteria.
219
594000
4000
com centenas ou milhares de outras espécies de bactérias.
10:16
And that's depicted on this slide. This is your skin.
220
598000
3000
É isso que está representado neste slide. Está é a vossa pele.
10:19
So this is just a picture -- a micrograph of your skin.
221
601000
3000
Esta é apenas uma fotografia -- uma microfotografia da vossa pele.
10:22
Anywhere on your body, it looks pretty much like this,
222
604000
2000
Em qualquer parte do vosso corpo, o cenário é semelhante,
10:24
and what I hope you can see is that there's all kinds of bacteria there.
223
606000
4000
e espero que consigam ver que existem muitos tipos de bacérias ali.
10:28
And so we started to think if this really is about communication in bacteria,
224
610000
4000
Então começámos a pensar que se tudo isto tinha a ver com comunicação
10:32
and it's about counting your neighbors,
225
614000
2000
e com a contagem dos vizinhos,
10:34
it's not enough to be able to only talk within your species.
226
616000
3000
a capacidade de falar apenas dentro de cada espécie nao é suficiente.
10:37
There has to be a way to take a census
227
619000
2000
Tem de existir uma forma de contabilizar
10:39
of the rest of the bacteria in the population.
228
621000
3000
o resto das bactérias na população.
10:42
So we went back to molecular biology
229
624000
2000
Assim, voltámos novamente à biologia molecular
10:44
and started studying different bacteria,
230
626000
2000
e começámos a estudar outras bactérias,
10:46
and what we've found now is that
231
628000
2000
e descobrimos que
10:48
in fact, bacteria are multilingual.
232
630000
2000
na verdade, as bactérias são multilingues.
10:50
They all have a species-specific system --
233
632000
3000
Todas elas possuem um sistema específico da espécie --
10:53
they have a molecule that says "me."
234
635000
2000
têm uma molécula que diz "eu".
10:55
But then, running in parallel to that is a second system
235
637000
3000
Mas depois, paralelamente a esse, existe um segundo sistema
10:58
that we've discovered, that's generic.
236
640000
2000
que nós descobrimos, que é genérico.
11:00
So, they have a second enzyme that makes a second signal
237
642000
3000
Elas possuem uma segunda enzima, que produz um segundo sinal
11:03
and it has its own receptor,
238
645000
2000
e que tem o seu próprio receptor,
11:05
and this molecule is the trade language of bacteria.
239
647000
3000
e esta molécula é a linguagem geral das bactérias.
11:08
It's used by all different bacteria
240
650000
2000
É utilizada por todas as differentes bactérias
11:10
and it's the language of interspecies communication.
241
652000
4000
e é a linguagem da comunicação inter-espécies.
11:14
What happens is that bacteria are able to count
242
656000
3000
Assim as bactérias são capazes de contar
11:17
how many of me and how many of you.
243
659000
3000
quantas existem de "eu" e de "vocês"
11:20
They take that information inside,
244
662000
2000
Elas pegam nessa informação
11:22
and they decide what tasks to carry out
245
664000
2000
e decidem que tarefas vão cumprir
11:24
depending on who's in the minority and who's in the majority
246
666000
4000
dependendo de quem é a minoria e quem é a maioria
11:28
of any given population.
247
670000
2000
de uma dada população.
11:30
Then again we turn to chemistry,
248
672000
2000
Aí, virámo-nos mais uma vez para a química,
11:32
and we figured out what this generic molecule is --
249
674000
3000
e percebemos que tipo de molécula genérica é esta --
11:35
that was the pink ovals on my last slide, this is it.
250
677000
3000
representada pelas ovais rosa no meu último slide.
11:38
It's a very small, five-carbon molecule.
251
680000
2000
É uma pequena molécula de apenas 5 átomos de carbono.
11:40
What the important thing is that we learned
252
682000
3000
Mas o importante é que aprendemos
11:43
is that every bacterium has exactly the same enzyme
253
685000
3000
que todas as bactérias possuem a mesma enzima
11:46
and makes exactly the same molecule.
254
688000
2000
e produzem exactamente a mesma molécula.
11:48
So they're all using this molecule
255
690000
2000
Por isso todas utilizam esta molécula
11:50
for interspecies communication.
256
692000
2000
para comunicarem entre espécies.
11:52
This is the bacterial Esperanto.
257
694000
3000
É o Esperanto bacteriano.
11:55
(Laughter)
258
697000
1000
(Risos)
11:56
Once we got that far, we started to learn
259
698000
2000
Quando chegámos a esta fase, começámos a compreender
11:58
that bacteria can talk to each other with this chemical language.
260
700000
3000
que as bactérias comunicam entre elas com esta linguagem química.
12:01
But what we started to think is that maybe there is something
261
703000
2000
Mas também começámos a pensar que talvez exista algo
12:03
practical that we can do here as well.
262
705000
2000
mais prático que também consigam fazer.
12:05
I've told you that bacteria do have all these social behaviors,
263
707000
3000
Já vos disse que as bactérias têm muitos comportamentos sociais,
12:08
they communicate with these molecules.
264
710000
3000
que comunicam com estas moléculas.
12:11
Of course, I've also told you that one of the important things they do
265
713000
3000
E claro, também vos disse que um dos factos mais importantes é que
12:14
is to initiate pathogenicity using quorum sensing.
266
716000
3000
elas iniciam a patogenia utilizando o sentido de quorum.
12:17
We thought, what if we made these bacteria
267
719000
2000
O que pensámos foi, e se pudéssemos tornar estas bactérias
12:19
so they can't talk or they can't hear?
268
721000
3000
mudas, ou surdas?
12:22
Couldn't these be new kinds of antibiotics?
269
724000
3000
Poderiam esses ser novos tipos de antibióticos?
12:25
Of course, you've just heard and you already know
270
727000
2000
Claro que já ouviram dizer
12:27
that we're running out of antibiotics.
271
729000
2000
que estamos a ficar sem antibióticos.
12:29
Bacteria are incredibly multi-drug-resistant right now,
272
731000
3000
As bactérias são incrivelmente resistentes agora,
12:32
and that's because all of the antibiotics that we use kill bacteria.
273
734000
4000
e isso é porque todos os antibióticos que usamos matam as bactérias.
12:36
They either pop the bacterial membrane,
274
738000
2000
Eles ou rebentam a membrana bacteriana,
12:38
they make the bacterium so it can't replicate its DNA.
275
740000
3000
ou fazem com que as bactérias nao consigam replicar o seu ADN.
12:41
We kill bacteria with traditional antibiotics
276
743000
3000
Nós matamos as bactérias com os antibióticos tradicionais
12:44
and that selects for resistant mutants.
277
746000
2000
e isso selecciona as mutações resistentes.
12:46
And so now of course we have this global problem
278
748000
3000
E claro que agora temos este problema global
12:49
in infectious diseases.
279
751000
2000
de doenças infecciosas.
12:51
We thought, well what if we could sort of do behavior modifications,
280
753000
3000
Nós pensámos, bem, e se fosse possivel modificar-lhes o comportamento,
12:54
just make these bacteria so they can't talk, they can't count,
281
756000
3000
fazer com que estas bactérias não falem, e nao consigam contar,
12:57
and they don't know to launch virulence.
282
759000
3000
e então não saibam lançar a virulência.
13:00
And so that's exactly what we've done, and we've sort of taken two strategies.
283
762000
3000
E foi exactamente isso que fizémos, e tomámos duas estratégias.
13:03
The first one is we've targeted
284
765000
2000
A primeira foi tomar como alvo
13:05
the intraspecies communication system.
285
767000
3000
o sistema de comunicação intra-espécie.
13:08
So we made molecules that look kind of like the real molecules --
286
770000
3000
Então construimos moléculas parecidas com as utilizadas na realidade --
13:11
which you saw -- but they're a little bit different.
287
773000
2000
como as que viram -- mas um bocadinho diferentes.
13:13
And so they lock into those receptors,
288
775000
2000
Elas ligam-se aos receptores,
13:15
and they jam recognition of the real thing.
289
777000
3000
e interferem com o reconhecimento da molécula original.
13:18
By targeting the red system,
290
780000
2000
Ao tomarmos o sistema vermelho como alvo,
13:20
what we are able to do is to make
291
782000
2000
somos capazes de produzir
13:22
species-specific, or disease-specific, anti-quorum sensing molecules.
292
784000
5000
moléculas anti-sentido de quorum, específicas de uma espécie ou doença.
13:27
We've also done the same thing with the pink system.
293
789000
3000
Mas também fizémos o mesmo com o sistema rosa.
13:30
We've taken that universal molecule and turned it around a little bit
294
792000
3000
Pegámos naquela molécula universal e modificámo-la um pouco
13:33
so that we've made antagonists
295
795000
2000
de forma a produzir moléculas antagonistas
13:35
of the interspecies communication system.
296
797000
2000
do sistema de comunicação inter-espécies.
13:37
The hope is that these will be used as broad-spectrum antibiotics
297
799000
5000
A esperança é que estas possam ser usadas como antibióticos de largo-espectro
13:42
that work against all bacteria.
298
804000
2000
que funcionam contra todas as bactérias.
13:44
To finish I'll just show you the strategy.
299
806000
3000
Para terminar vou apenas mostrar-vos a estratégia.
13:47
In this one I'm just using the interspecies molecule,
300
809000
2000
Neste slide estou a usar a molécula inter-espécies,
13:49
but the logic is exactly the same.
301
811000
2000
mas a lógica é exactamente a mesma.
13:51
What you know is that when that bacterium gets into the animal,
302
813000
3000
O que se sabe é que quando as bactérias entram no animal,
13:54
in this case, a mouse,
303
816000
2000
neste caso, um rato,
13:56
it doesn't initiate virulence right away.
304
818000
2000
não despoletam virulência imediatamente.
13:58
It gets in, it starts growing, it starts secreting
305
820000
3000
Entram, começam a crescer e a segregar
14:01
its quorum sensing molecules.
306
823000
2000
as suas moléculas do sentido de quorum.
14:03
It recognizes when it has enough bacteria
307
825000
2000
Então percebem quando existem em número suficiente
14:05
that now they're going to launch their attack,
308
827000
2000
e então lançam o seu ataque,
14:07
and the animal dies.
309
829000
2000
e o animal morre.
14:09
What we've been able to do is to give these virulent infections,
310
831000
3000
O que conseguimos fazer foi infectar o animal,
14:12
but we give them in conjunction with our anti-quorum sensing molecules --
311
834000
4000
mas ao mesmo tempo administrar as nossas prórias moléculas anti-sentido de quorum --
14:16
so these are molecules that look kind of like the real thing,
312
838000
2000
aquelas que são parecidas com a molécula real,
14:18
but they're a little bit different which I've depicted on this slide.
313
840000
3000
mas que são um pouco diferentes, como se vê neste slide.
14:21
What we now know is that if we treat the animal
314
843000
3000
O que agora sabemos é que se administramos ao animal
14:24
with a pathogenic bacterium -- a multi-drug-resistant pathogenic bacterium --
315
846000
4000
uma bactéria patogénica -- uma bactéria patogénica multi-resistente
14:28
in the same time we give our anti-quorum sensing molecule,
316
850000
4000
e ao mesmo tempo a nossa molécula anti-sentido de quorum,
14:32
in fact, the animal lives.
317
854000
2000
o animal, de facto, vive.
14:34
We think that this is the next generation of antibiotics
318
856000
4000
Pensamos que esta seja a nova geração de antibióticos
14:38
and it's going to get us around, at least initially,
319
860000
2000
e que nos vai resolver, pelo menos inicialmente,
14:40
this big problem of resistance.
320
862000
2000
este grande problema da multi-resistência.
14:42
What I hope you think, is that bacteria can talk to each other,
321
864000
3000
O que espero que percebam, é que as bactérias conseguem falar entre elas,
14:45
they use chemicals as their words,
322
867000
3000
que usam palavras químicas,
14:48
they have an incredibly complicated chemical lexicon
323
870000
3000
que têm um léxico químico incrivelmente complicado,
14:51
that we're just now starting to learn about.
324
873000
2000
que só agora começámos a descobrir.
14:53
Of course what that allows bacteria to do
325
875000
3000
E claro, o que isso permite às bactérias,
14:56
is to be multicellular.
326
878000
2000
é serem multicelulares.
14:58
So in the spirit of TED they're doing things together
327
880000
3000
E com o mesmo espírito do TED, fazerem coisas juntas
15:01
because it makes a difference.
328
883000
2000
porque isso faz a diferença.
15:03
What happens is that bacteria have these collective behaviors,
329
885000
4000
É que assim as bactérias têm estes comportamentos colectivos,
15:07
and they can carry out tasks
330
889000
2000
e levam a cabo tarefas
15:09
that they could never accomplish
331
891000
2000
que nunca iriam conseguir terminar
15:11
if they simply acted as individuals.
332
893000
2000
se actuassem apenas individualmente.
15:13
What I would hope that I could further argue to you
333
895000
3000
E o que também gostava de vos dizer
15:16
is that this is the invention of multicellularity.
334
898000
3000
é que esta é a invenção da multi-celularidade.
15:19
Bacteria have been on the Earth for billions of years;
335
901000
4000
As bactérias existem na Terra há milhares de milhões de anos,
15:23
humans, couple hundred thousand.
336
905000
2000
Seres humanos -- um par de centenas de milhar.
15:25
We think bacteria made the rules
337
907000
2000
Pensamos que as bactérias fizeram as regras
15:27
for how multicellular organization works.
338
909000
3000
que as organizações multicelulares seguem.
15:30
We think, by studying bacteria,
339
912000
3000
Pensamos que, ao estudar as bactérias,
15:33
we're going to be able to have insight about multicellularity in the human body.
340
915000
4000
vamos ganhar mais conhecimentos sobre a multi-celularidade no corpo humano.
15:37
We know that the principles and the rules,
341
919000
2000
Sabemos que as regras e principios são os mesmos,
15:39
if we can figure them out in these sort of primitive organisms,
342
921000
2000
e que se os conseguirmos perceber nestes organismos primitivos,
15:41
the hope is that they will be applied
343
923000
2000
podemos esperar que eles se apliquem
15:43
to other human diseases and human behaviors as well.
344
925000
4000
a outras doenças e comportamentos humanos também.
15:47
I hope that what you've learned
345
929000
2000
Espero que tenham aprendido
15:49
is that bacteria can distinguish self from other.
346
931000
3000
que as bactérias se conseguem distinguir umas das outras.
15:52
By using these two molecules they can say "me" and they can say "you."
347
934000
3000
Usando estas duas moléculas elas dizem "eu" e dizem "tu".
15:55
Again of course that's what we do,
348
937000
2000
E mais uma vez, é isso que nós também fazemos,
15:57
both in a molecular way,
349
939000
2000
tanto numa forma molecular,
15:59
and also in an outward way,
350
941000
2000
como de forma sensorial,
16:01
but I think about the molecular stuff.
351
943000
2000
mas eu interesso-me pela parte molecular.
16:03
This is exactly what happens in your body.
352
945000
2000
E é exactamente isto que acontece no vosso corpo.
16:05
It's not like your heart cells and your kidney cells get all mixed up every day,
353
947000
3000
As vossas células do coração e as dos rins nunca se misturam,
16:08
and that's because there's all of this chemistry going on,
354
950000
3000
e isso é por causa de toda a química nos bastidores,
16:11
these molecules that say who each of these groups of cells is,
355
953000
3000
estas moléculas que identificam cada grupo de células,
16:14
and what their tasks should be.
356
956000
2000
e quais as suas funções.
16:16
Again, we think that bacteria invented that,
357
958000
3000
Mais uma vez, pensamos que foram as bactérias que inventaram isto,
16:19
and you've just evolved a few more bells and whistles,
358
961000
3000
e que nós apenas fizemos evoluir alguns pormenores,
16:22
but all of the ideas are in these simple systems that we can study.
359
964000
4000
mas todas as ideias estão nestes sistemas simples que podemos estudar.
16:26
The final thing is, again just to reiterate that there's this practical part,
360
968000
4000
E finalmente, só para reiterar mais uma faz o lado prático,
16:30
and so we've made these anti-quorum sensing molecules
361
972000
3000
Nós fizemos moléculas anti-sentido de quorum
16:33
that are being developed as new kinds of therapeutics.
362
975000
3000
que estão a ser desenvolvidas como novas formas de terapêutica.
16:36
But then, to finish with a plug for all the good and miraculous bacteria
363
978000
3000
Mas, para terminar um presente para todas as bactérias boas e miraculosas
16:39
that live on the Earth,
364
981000
2000
que vivem na Terra,
16:41
we've also made pro-quorum sensing molecules.
365
983000
2000
também fizemos moléculas pró-sentido de quorum.
16:43
So, we've targeted those systems to make the molecules work better.
366
985000
3000
O nosso alvo era fazer com que estes sistemas funcionassem melhor
16:46
Remember you have these 10 times or more bacterial cells
367
988000
4000
Lembrem-se que têm 10 vezes mais células bacterianas
16:50
in you or on you, keeping you healthy.
368
992000
2000
no vosso corpo, a manter-vos saudáveis.
16:52
What we're also trying to do is to beef up the conversation
369
994000
3000
Tantámos melhorar a conversação
16:55
of the bacteria that live as mutualists with you,
370
997000
3000
das bactérias que vivem como mutualistas, convosco,
16:58
in the hopes of making you more healthy,
371
1000000
2000
na esperança de vos tornar mais saudáveis,
17:00
making those conversations better,
372
1002000
2000
melhorar essas conversas,
17:02
so bacteria can do things that we want them to do
373
1004000
3000
para as bactérias poderem fazer coisas que nós queremos que elas façam
17:05
better than they would be on their own.
374
1007000
3000
melhor do que elas fariam sozinhas.
17:08
Finally, I wanted to show you
375
1010000
2000
Por fim, queria mostrar-vos,
17:10
this is my gang at Princeton, New Jersey.
376
1012000
2000
Este é o meu grupo em Princeton, Nova Jérsia.
17:12
Everything I told you about was discovered by someone in that picture.
377
1014000
4000
Tudo o que vos apresentei foi descoberto por alguma pessoa nesta fotografia.
17:16
I hope when you learn things,
378
1018000
2000
Espero que quando aprendam coisas novas,
17:18
like about how the natural world works --
379
1020000
2000
por exemplo sobre como o mundo natural funciona --
17:20
I just want to say that whenever you read something in the newspaper
380
1022000
3000
quero-vos dizer que quando lêem alguma coisa num jornal
17:23
or you get to hear some talk about something ridiculous in the natural world
381
1025000
3000
ou ouvem uma apresentação sobre qualquer coisa ridícula no mundo natural
17:26
it was done by a child.
382
1028000
2000
isso foi descoberto por um jovem.
17:28
Science is done by that demographic.
383
1030000
2000
A ciencia é feita por esse grupo demográfico.
17:30
All of those people are between 20 and 30 years old,
384
1032000
4000
Todas aquelas pessoas têm entre 20 e 30 anos,
17:34
and they are the engine that drives scientific discovery in this country.
385
1036000
4000
e são elas o motor que leva às descobertas científicas neste país.
17:38
It's a really lucky demographic to work with.
386
1040000
3000
Tenho muita sorte em poder trabalhar com um grupo assim.
17:41
I keep getting older and older and they're always the same age,
387
1043000
3000
Estou sempre a ficar mais velha, mas eles têm sempre a mesma idade,
17:44
and it's just a crazy delightful job.
388
1046000
3000
é um trabalho delicioso.
17:47
I want to thank you for inviting me here.
389
1049000
2000
Quero agradecer-vos pelo convite.
17:49
It's a big treat for me to get to come to this conference.
390
1051000
3000
É um grande orgulho para mim poder vir a esta conferência.
17:52
(Applause)
391
1054000
5000
(Aplausos)
17:57
Thanks.
392
1059000
1000
Obrigada.
17:58
(Applause)
393
1060000
14000
(Aplausos)
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