TED2009
Bonnie Bassler: How bacteria "talk"
Bonnie Bassler o tom, ako sa baktérie rozprávajú
Filmed:
Readability: 4
2,683,171 views
Bonnie Bassler objavila, že baktérie sa spolu "rozprávajú", pričom používajú chemický jazyk, ktorý im umožňuje koordinovať obranu a zahajovať útoky. Objav má ohromujúci dopad na medicínu, priemysel - a na naše pochopenie seba samých.
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
Baktérie sú najstaršími žijúcimi organizmami na Zemi.
00:21
They've been here for billions of years,
1
3000
2000
Sú tu už miliardy rokov
00:23
and what they are are single-celled microscopic organisms.
2
5000
4000
a sú to jednobunkové mikroskopické organizmy.
00:27
So they are one cell and they have this special property
3
9000
3000
Takže je to len jedna bunka, ktorá má túto špecifickú vlastnosť,
00:30
that they only have one piece of DNA.
4
12000
2000
že má len jeden reťazec DNA.
00:32
They have very few genes,
5
14000
2000
Majú veľmi málo génov
00:34
and genetic information to encode all of the traits that they carry out.
6
16000
4000
a genetických informácií na zakódovanie všetkých svojich vlastností.
00:38
And the way bacteria make a living
7
20000
2000
Prežívajú takým spôsobom,
00:40
is that they consume nutrients from the environment,
8
22000
3000
že konzumujú živiny z okolia,
00:43
they grow to twice their size, they cut themselves down in the middle,
9
25000
3000
narastú na dvojnásobok svojej veľkosti, rozdelia sa v strede
00:46
and one cell becomes two, and so on and so on.
10
28000
3000
a z jednej bunky sa stanú dve a tak ďalej a tak ďalej.
00:49
They just grow and divide, and grow and divide -- so a kind of boring life,
11
31000
4000
Len rastú a delia sa a rastú a delia sa - čiže je to dosť nudný život,
00:53
except that what I would argue is that you have
12
35000
2000
až na to, že ja by som povedala, že ste
00:55
an amazing interaction with these critters.
13
37000
3000
s týmito živočíchmi úžasne prepojení.
00:58
I know you guys think of yourself as humans, and this is sort of how I think of you.
14
40000
3000
Viem, že si o sebe myslíte, že ste ľudia, a takto nejako o vás uvažujem aj ja.
01:01
This man is supposed to represent
15
43000
2000
Tento muž reprezentuje
01:03
a generic human being,
16
45000
2000
bežného človeka
01:05
and all of the circles in that man are all of the cells that make up your body.
17
47000
4000
a tieto krúžky vo vnútri sú všetky bunky, ktoré tvoria vaše telo.
01:09
There is about a trillion human cells that make each one of us
18
51000
3000
Máme v sebe asi bilión ľudských buniek, ktoré sa starajú o to,
01:12
who we are and able to do all the things that we do,
19
54000
3000
kým sme a umožňujú nám robiť všetko, čo vieme.
01:15
but you have 10 trillion bacterial cells
20
57000
3000
Ale okrem toho máte počas celého života
01:18
in you or on you at any moment in your life.
21
60000
2000
v sebe alebo na sebe 10 biliónov baktériových buniek.
01:20
So, 10 times more bacterial cells
22
62000
2000
Čiže desaťkrát viac baktériových buniek
01:22
than human cells on a human being.
23
64000
3000
ako ľudských buniek v rámci jedného človeka.
01:25
And of course it's the DNA that counts,
24
67000
2000
A samozrejme, dôležitá tu je DNA,
01:27
so here's all the A, T, Gs and Cs
25
69000
2000
čiže tu máme všetky tie A, T, G a C,
01:29
that make up your genetic code, and give you all your charming characteristics.
26
71000
3000
ktoré vytvárajú váš genetický kód a dali vám do vienka všetky tie šarmantné vlastnosti.
01:32
You have about 30,000 genes.
27
74000
2000
Máte asi 30 000 génov.
01:34
Well it turns out you have 100 times more bacterial genes
28
76000
3000
No a vysvitlo, že máte aj stokrát viac baktériových génov,
01:37
playing a role in you or on you all of your life.
29
79000
4000
ktoré majú svoju úlohu vo vás alebo na vás po celý váš život.
01:41
At the best, you're 10 percent human,
30
83000
3000
Prinajlepšom ste človekom z 10%,
01:44
but more likely about one percent human,
31
86000
2000
ale pravdepodobnejšie len z jedného percenta,
01:46
depending on which of these metrics you like.
32
88000
2000
záleží na tom, ktorý z týchto modelov si vyberiete.
01:48
I know you think of yourself as human beings,
33
90000
2000
Viem, že si o sebe myslíte, že ste ľudia,
01:50
but I think of you as 90 or 99 percent bacterial.
34
92000
4000
ale ja o vás rozmýšľam ako o 90 až 99 percentných baktériách.
01:54
(Laughter)
35
96000
1000
(Smiech)
01:55
These bacteria are not passive riders,
36
97000
3000
Tieto baktérie nie sú len pasívnymi spolujazdcami,
01:58
these are incredibly important, they keep us alive.
37
100000
3000
sú neuveriteľne dôležité, udržujú nás pri živote.
02:01
They cover us in an invisible body armor
38
103000
3000
Zahaľujú nás do neviditeľného brnenia,
02:04
that keeps environmental insults out
39
106000
2000
ktoré nás chráni pred vonkajšími nepriaznivými vplyvmi,
02:06
so that we stay healthy.
40
108000
2000
aby sme boli zdraví.
02:08
They digest our food, they make our vitamins,
41
110000
2000
Trávia naše jedlo, vyrábajú naše vitamíny,
02:10
they actually educate your immune system
42
112000
2000
doslova vyučujú váš imunitný systém,
02:12
to keep bad microbes out.
43
114000
2000
ako má bojovať so zlými mikróbmi.
02:14
So they do all these amazing things
44
116000
2000
Robia všetky tieto úžasné veci,
02:16
that help us and are vital for keeping us alive,
45
118000
4000
ktoré nám pomáhajú a sú pre nás životne dôležité
02:20
and they never get any press for that.
46
122000
2000
a nikde sa o tom nepíše.
02:22
But they get a lot of press because they do a lot of
47
124000
2000
Veľkú publicitu si však získalo to, že robia aj veľa
02:24
terrible things as well.
48
126000
2000
hrozných vecí.
02:26
So, there's all kinds of bacteria on the Earth
49
128000
3000
Na Zemi máme také druhy baktérii,
02:29
that have no business being in you or on you at any time,
50
131000
3000
ktoré vo vás či na vás za žiadnych okolností nemajú čo robiť,
02:32
and if they are, they make you incredibly sick.
51
134000
4000
a ak tam sú, je vám z nich neuveriteľne zle.
02:36
And so, the question for my lab is whether you want to think about all the
52
138000
3000
Takže, otázka pre moje laboratórium je, či chcete radšej myslieť na tie
02:39
good things that bacteria do, or all the bad things that bacteria do.
53
141000
4000
dobré veci, čo baktérie robia, alebo na tie zlé.
02:43
The question we had is how could they do anything at all?
54
145000
2000
Otázka, ktorou sme sa zaoberali, bola, ako vôbec môžu niečo robiť.
02:45
I mean they're incredibly small,
55
147000
2000
Chcem povedať, sú neskutočne malé,
02:47
you have to have a microscope to see one.
56
149000
2000
aby ste jednu videli, musíte mať mikroskop.
02:49
They live this sort of boring life where they grow and divide,
57
151000
3000
Vedú tento takpovediac nudný život, v ktorom len rastú a delia sa
02:52
and they've always been considered to be these asocial reclusive organisms.
58
154000
5000
a vždy boli považované za asociálne a samotárske organizmy.
02:57
And so it seemed to us that they are just too small to have an impact
59
159000
3000
A tak sa nám zdalo, že sú až príliš malé, aby mohli mať nejaký dopad
03:00
on the environment
60
162000
2000
na prostredie,
03:02
if they simply act as individuals.
61
164000
2000
ak konajú len ako jednotlivci.
03:04
And so we wanted to think if there couldn't be a different
62
166000
2000
A tak sme si povedali, či by tu nemohol byť aj iný
03:06
way that bacteria live.
63
168000
2000
spôsob, ako by baktérie mohli žiť.
03:08
The clue to this came from another marine bacterium,
64
170000
4000
Návod k tomuto nám dala ďaľšia morská baktéria,
03:12
and it's a bacterium called Vibrio fischeri.
65
174000
3000
ktorá sa volá Vibrio fischeri.
03:15
What you're looking at on this slide is just a person from my lab
66
177000
3000
Na tomto snímku vidíte osobu z môjho laboratória,
03:18
holding a flask of a liquid culture of a bacterium,
67
180000
3000
ktorá drží flakón plný kvapalnej bakteriálnej kultúry,
03:21
a harmless beautiful bacterium that comes from the ocean,
68
183000
3000
Je to neškodná krásna baktéria pochádzajúca z oceánu,
03:24
named Vibrio fischeri.
69
186000
2000
ktorú nazývame Vibrio fischeri.
03:26
This bacterium has the special property that it makes light,
70
188000
3000
Táto baktéria má špeciálnu vlastnosť, že produkuje svetlo
03:29
so it makes bioluminescence,
71
191000
2000
čiže ovláda bioluminiscenciu,
03:31
like fireflies make light.
72
193000
2000
ako keď svätojánske mušky svetielkujú.
03:33
We're not doing anything to the cells here.
73
195000
2000
S týmito bunkami nič nerobíme.
03:35
We just took the picture by turning the lights off in the room,
74
197000
2000
Záber sme urobili jednoducho tak, že sme vypli svetlá v miestnosti
03:37
and this is what we see.
75
199000
2000
a ukázalo sa toto.
03:39
What was actually interesting to us
76
201000
2000
Pre nás však nebolo zaujímavé to,
03:41
was not that the bacteria made light,
77
203000
2000
že baktérie svetielkujú,
03:43
but when the bacteria made light.
78
205000
2000
ale otázka, kedy svetielkujú.
03:45
What we noticed is when the bacteria were alone,
79
207000
3000
Všimli sme si totiž, že keď sú baktérie osamote,
03:48
so when they were in dilute suspension, they made no light.
80
210000
3000
čiže keď sú v ich zriedenej suspenzii, túto schopnosť strácajú.
03:51
But when they grew to a certain cell number
81
213000
2000
Ale keď narastú do určitého počtu buniek,
03:53
all the bacteria turned on light simultaneously.
82
215000
4000
všetky baktérie začnú vydávať svetlo naraz.
03:57
The question that we had is how can bacteria, these primitive organisms,
83
219000
4000
Otázka, ktorú sme si kládli, bola, ako môžu baktérie, tieto primitívne organizmy,
04:01
tell the difference from times when they're alone,
84
223000
2000
rozoznať situáciu, keď sú samy
04:03
and times when they're in a community,
85
225000
2000
od situácie, keď sú v spoločenstve,
04:05
and then all do something together.
86
227000
3000
a potom urobiť niečo všetky naraz.
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
A prišli sme na to, že to rozoznávajú tak, že sa spolu rozprávajú
04:12
and they talk with a chemical language.
88
234000
2000
a to v jazyku chémie.
04:14
This is now supposed to be my bacterial cell.
89
236000
3000
Toto je akože moja baktériová bunka.
04:17
When it's alone it doesn't make any light.
90
239000
3000
Keď je sama, nevydáva žiadne svetlo.
04:20
But what it does do is to make and secrete small molecules
91
242000
4000
Niečo však robí, a to uvoľňuje malé molekuly,
04:24
that you can think of like hormones,
92
246000
2000
niečo ako hormóny,
04:26
and these are the red triangles, and when the bacteria is alone
93
248000
3000
a to sú tieto červené trojuholníky. A keď sú baktérie osamotené,
04:29
the molecules just float away and so no light.
94
251000
3000
tieto molekuly unikajú preč, čiže žiadne svetlo.
04:32
But when the bacteria grow and double
95
254000
2000
Ale keď baktérie rastú a množia sa
04:34
and they're all participating in making these molecules,
96
256000
3000
a všetky sa podieľajú na vylučovaní týchto molekúl,
04:37
the molecule -- the extracellular amount of that molecule
97
259000
4000
táto molekula - mimobunkové množstvo tejto molekuly
04:41
increases in proportion to cell number.
98
263000
3000
vzrastie v priamej úmere k počtu buniek.
04:44
And when the molecule hits a certain amount
99
266000
2000
A keď molekula dosiahne isté množstvo
04:46
that tells the bacteria how many neighbors there are,
100
268000
3000
ktoré povie baktériám koľko majú susedov,
04:49
they recognize that molecule
101
271000
2000
spoznajú túto molekulu
04:51
and all of the bacteria turn on light in synchrony.
102
273000
3000
a naraz začnú vydávať svetlo.
04:54
That's how bioluminescence works --
103
276000
2000
Takto funguje bioluminiscencia -
04:56
they're talking with these chemical words.
104
278000
2000
rozprávajú sa pomocou týchto chemických slov.
04:58
The reason that Vibrio fischeri is doing that comes from the biology.
105
280000
4000
Dôvod, prečo to Vibrio fischeri robí, vyplýva z biológie.
05:02
Again, another plug for the animals in the ocean,
106
284000
3000
Ďalšia reklama pre živočíchy žijúce v oceáne.
05:05
Vibrio fischeri lives in this squid.
107
287000
3000
Vibrio fischeri žije v tejto sépii.
05:08
What you are looking at is the Hawaiian Bobtail Squid,
108
290000
2000
Teraz sa pozeráte na havajskú oliheň chvostnanú,
05:10
and it's been turned on its back,
109
292000
2000
ktorú sme otočili na chrbát
05:12
and what I hope you can see are these two glowing lobes
110
294000
3000
a teraz dúfam, že vidíte tieto dva žiariace laloky -
05:15
and these house the Vibrio fischeri cells,
111
297000
3000
tieto zastrešujú bunky baktérie Vibrio fischeri.
05:18
they live in there, at high cell number
112
300000
2000
žijú tam, pri veľkom počte buniek je tam
05:20
that molecule is there, and they're making light.
113
302000
2000
aj táto molekula, a vydávajú svetlo.
05:22
The reason the squid is willing to put up with these shenanigans
114
304000
3000
A dôvod, prečo im sépia dovolí robiť túto neplechu je,
05:25
is because it wants that light.
115
307000
2000
že potrebuje toto svetlo.
05:27
The way that this symbiosis works
116
309000
2000
Táto symbióza funguje takto:
05:29
is that this little squid lives just off the coast of Hawaii,
117
311000
4000
táto malá sépia žije hneď pri havajskom pobreží
05:33
just in sort of shallow knee-deep water.
118
315000
2000
v plytkej, asi po kolená hlbokej vode.
05:35
The squid is nocturnal, so during the day
119
317000
3000
Sépia je nočný tvor, čiže cez deň
05:38
it buries itself in the sand and sleeps,
120
320000
2000
sa zahrabe do piesku a spí,
05:40
but then at night it has to come out to hunt.
121
322000
3000
ale v noci musí vyjsť von na lov.
05:43
On bright nights when there is lots of starlight or moonlight
122
325000
2000
Počas svetlých nocí, keď je na oblohe veľa hviezd, či mesiac,
05:45
that light can penetrate the depth of the water
123
327000
3000
môže to svetlo preniknúť až do hĺbky,
05:48
the squid lives in, since it's just in those couple feet of water.
124
330000
3000
v ktorej žije sépia, keďže je hlboká len tých pár stôp.
05:51
What the squid has developed is a shutter
125
333000
3000
Takže sépia si vyvinula takú clonu,
05:54
that can open and close over this specialized light organ housing the bacteria.
126
336000
4000
ktorá sa otvára a zatvára nad týmto špeciálnym svetelným orgánom, ktorý obsahuje baktérie.
05:58
Then it has detectors on its back
127
340000
2000
Na chrbte má detektory, ktoré
06:00
so it can sense how much starlight or moonlight is hitting its back.
128
342000
4000
jej pomáhajú určiť, koľko hviezdneho alebo mesačného svetla dopadá na jej chrbát.
06:04
And it opens and closes the shutter
129
346000
2000
A otvára a zatvára túto clonu,
06:06
so the amount of light coming out of the bottom --
130
348000
2000
aby množstvo svetla vychádzajúceho zo spodu -
06:08
which is made by the bacterium --
131
350000
2000
ktoré vyprodukuje baktéria -
06:10
exactly matches how much light hits the squid's back,
132
352000
2000
presne sedelo s množstvom svetla dopadajúceho na chrbát sépie tak,
06:12
so the squid doesn't make a shadow.
133
354000
2000
aby sépia nevrhala tieň.
06:14
It actually uses the light from the bacteria
134
356000
3000
V podstate používa svetlo od baktérií,
06:17
to counter-illuminate itself in an anti-predation device
135
359000
3000
na vlastné protiosvetlenie ako ochranu proti predátorom,
06:20
so predators can't see its shadow,
136
362000
2000
tak, aby predátori nemohli vidieť jej tieň,
06:22
calculate its trajectory, and eat it.
137
364000
2000
vypočítať jej trajektóriu a zožrať ju.
06:24
This is like the stealth bomber of the ocean.
138
366000
3000
Je ako neviditeľný bombardér oceánu.
06:27
(Laughter)
139
369000
1000
(Smiech)
06:28
But then if you think about it, the squid has this terrible problem
140
370000
3000
Ale ak sa nad tým zamyslíte, sépia má jeden obrovský problém,
06:31
because it's got this dying, thick culture of bacteria
141
373000
3000
pretože má túto zomierajúcu, hrubú bakteriálnu kultúru
06:34
and it can't sustain that.
142
376000
2000
a nedokáže ju uživiť.
06:36
And so what happens is every morning when the sun comes up
143
378000
2000
Takže funguje to tak, že každé ráno, keď vyjde slnko,
06:38
the squid goes back to sleep, it buries itself in the sand,
144
380000
3000
sépia ide spať a zahrabe sa do piesku.
06:41
and it's got a pump that's attached to its circadian rhythm,
145
383000
3000
Má pumpu, ktorá je prispôsobená jej biorytmu,
06:44
and when the sun comes up it pumps out like 95 percent of the bacteria.
146
386000
5000
takže keď vyjde slnko, vypumpuje asi 95% baktérií.
06:49
Now the bacteria are dilute, that little hormone molecule is gone,
147
391000
3000
Takže baktérie sa rozptýlia, malá hormónová molekula je preč,
06:52
so they're not making light --
148
394000
2000
čiže neprodukujú žiadne svetlo -
06:54
but of course the squid doesn't care. It's asleep in the sand.
149
396000
2000
ale samozrejme, sépii je to jedno. Ona spí v piesku.
06:56
And as the day goes by the bacteria double,
150
398000
2000
A v priebehu dňa sa baktérie množia,
06:58
they release the molecule, and then light comes on
151
400000
3000
uvoľňujú molekuly a v noci začnú svietiť,
07:01
at night, exactly when the squid wants it.
152
403000
3000
presne vtedy, keď to sépii vyhovuje.
07:04
First we figured out how this bacterium does this,
153
406000
3000
Najskôr sme prišli na to, ako to baktéria robí,
07:07
but then we brought the tools of molecular biology to this
154
409000
3000
ale potom sme použili prostriedky molekulárnej biológie,
07:10
to figure out really what's the mechanism.
155
412000
2000
aby sme zistili presný mechanizmus.
07:12
And what we found -- so this is now supposed to be, again, my bacterial cell --
156
414000
4000
A prišli sme na to, - toto je opäť moja bakteriálna bunka -
07:16
is that Vibrio fischeri has a protein --
157
418000
2000
že Vibrio fischeri má proteín -
07:18
that's the red box -- it's an enzyme that makes
158
420000
3000
to je ten červený rámček - je to enzým, ktorý
07:21
that little hormone molecule, the red triangle.
159
423000
3000
produkuje tie malé molekuly hormónu - červené trojuholníčky.
07:24
And then as the cells grow, they're all releasing that molecule
160
426000
2000
A ako bunky rastú, všetky uvoľňujú túto molekulu
07:26
into the environment, so there's lots of molecule there.
161
428000
3000
do prostredia, takže je tam množstvo molekúl.
07:29
And the bacteria also have a receptor on their cell surface
162
431000
4000
A baktérie majú tiež na povrchu svojej bunky receptor,
07:33
that fits like a lock and key with that molecule.
163
435000
3000
ktorý pasuje s tou molekulou, ako kľúč do zámku.
07:36
These are just like the receptors on the surfaces of your cells.
164
438000
3000
Podobné receptory sú aj na vašich bunkách.
07:39
When the molecule increases to a certain amount --
165
441000
3000
Keď sa počet molekúl zvýši na určité množstvo -
07:42
which says something about the number of cells --
166
444000
2000
ktoré vypovedá o počte buniek -
07:44
it locks down into that receptor
167
446000
2000
molekula sa naviaže na receptor
07:46
and information comes into the cells
168
448000
2000
a do bunky sa dostane informácia,
07:48
that tells the cells to turn on
169
450000
2000
ktorá rozkáže bunkám spustiť
07:50
this collective behavior of making light.
170
452000
3000
toto kolektívne správanie produkujúce svetlo.
07:53
Why this is interesting is because in the past decade
171
455000
3000
Zaujímavé to je preto, lebo za posledných desať rokov
07:56
we have found that this is not just some anomaly
172
458000
2000
sme zistili, že to nie je len nejaká anomália
07:58
of this ridiculous, glow-in-the-dark bacterium that lives in the ocean --
173
460000
3000
tejto smiešnej po-tme-svetielkujúcej baktérie, ktorá žije v oceáne -
08:01
all bacteria have systems like this.
174
463000
3000
všetky baktérie majú takýto systém.
08:04
So now what we understand is that all bacteria can talk to each other.
175
466000
3000
Čiže teraz vieme, že všetky baktérie vedia navzájom komunikovať.
08:07
They make chemical words, they recognize those words,
176
469000
3000
Vytvárajú chemické slová, rozoznávajú ich
08:10
and they turn on group behaviors
177
472000
2000
a aktivujú skupinové správanie,
08:12
that are only successful when all of the cells participate in unison.
178
474000
5000
ktoré je úspešné len vtedy, keď participujú všetky bunky naraz.
08:17
We have a fancy name for this: we call it quorum sensing.
179
479000
3000
Máme pre to veľmi múdry názov, voláme to quorum sensing.
08:20
They vote with these chemical votes,
180
482000
2000
Hlasujú s týmito chemickými hlasmi,
08:22
the vote gets counted, and then everybody responds to the vote.
181
484000
4000
ich hlas sa započíta a potom naň všetci reagujú.
08:26
What's important for today's talk
182
488000
2000
Pre dnešnú prednášku je však dôležité,
08:28
is that we know that there are hundreds of behaviors
183
490000
2000
že vieme o stovkách druhov kolektívneho správania,
08:30
that bacteria carry out in these collective fashions.
184
492000
3000
ktorými sa baktérie vyznačujú.
08:33
But the one that's probably the most important to you is virulence.
185
495000
3000
Ale asi jedným z najdôležitejších pre vás je virulencia.
08:36
It's not like a couple bacteria get in you
186
498000
3000
Nefunguje to tak, že sa do vás dostane pár baktérií
08:39
and they start secreting some toxins --
187
501000
2000
a začnú vylučovať nejaké toxíny -
08:41
you're enormous, that would have no effect on you. You're huge.
188
503000
3000
ste príliš veľkí, nemalo by to na vás žiadny vplyv. Ste obrovskí.
08:44
What they do, we now understand,
189
506000
3000
Teraz vieme, že v skutočnosti je to tak,
08:47
is they get in you, they wait, they start growing,
190
509000
3000
že sa do vás dostanú, čakajú, začnú sa rozmnožovať,
08:50
they count themselves with these little molecules,
191
512000
2000
spočítajú sa pomocou týchto malých molekúl,
08:52
and they recognize when they have the right cell number
192
514000
2000
a spoznajú, kedy už majú ten správny počet buniek na to,
08:54
that if all of the bacteria launch their virulence attack together,
193
516000
4000
aby mohli úspešne prekonať obrovského hostiteľa,
08:58
they are going to be successful at overcoming an enormous host.
194
520000
4000
ak všetky baktérie spustia svoj toxický útok naraz.
09:02
Bacteria always control pathogenicity with quorum sensing.
195
524000
4000
Baktérie používajú na riadenie patogenity vždy quorum sensing.
09:06
That's how it works.
196
528000
2000
Takto to funguje.
09:08
We also then went to look at what are these molecules --
197
530000
3000
Potom sme sa tiež pozreli na to, čo sú tieto molekuly -
09:11
these were the red triangles on my slides before.
198
533000
3000
boli to tie červené trojuholníčky z mojich predchádzajúcich snímkov.
09:14
This is the Vibrio fischeri molecule.
199
536000
2000
Toto je molekula Vibrio fischeri.
09:16
This is the word that it talks with.
200
538000
2000
Toto je slovo, ktorým komunikuje.
09:18
So then we started to look at other bacteria,
201
540000
2000
Takže, potom sme si začali všímať ostatné baktérie,
09:20
and these are just a smattering of the molecules that we've discovered.
202
542000
3000
a tieto sú len zlomkom molekúl, ktoré sme objavili.
09:23
What I hope you can see
203
545000
2000
Tu môžete vidieť, že
09:25
is that the molecules are related.
204
547000
2000
molekuly sú spríbuznené.
09:27
The left-hand part of the molecule is identical
205
549000
2000
Ľavá strana molekuly je identická
09:29
in every single species of bacteria.
206
551000
3000
v každom jednom druhu baktérie.
09:32
But the right-hand part of the molecule is a little bit different in every single species.
207
554000
4000
Pravá strana molekuly sa však líši v závislosti od druhu.
09:36
What that does is to confer
208
558000
2000
Toto dodáva ich jazyku špecifickosť
09:38
exquisite species specificities to these languages.
209
560000
4000
jednotlivých druhov.
09:42
Each molecule fits into its partner receptor and no other.
210
564000
4000
Každá molekula pasuje do receptora svojho partnera a nikde inde.
09:46
So these are private, secret conversations.
211
568000
3000
Takže toto sú súkromné, tajné konverzácie.
09:49
These conversations are for intraspecies communication.
212
571000
4000
Tieto konverzácie sú pre vnútrodruhovú komunikáciu.
09:53
Each bacteria uses a particular molecule that's its language
213
575000
4000
Každá baktéria používa určitú molekulu ako svoj jazyk,
09:57
that allows it to count its own siblings.
214
579000
4000
aby mohla spočítať vlastných súrodencov.
10:01
Once we got that far we thought
215
583000
2000
Keď sme sa dostali až sem, mysleli sme si,
10:03
we were starting to understand that bacteria have these social behaviors.
216
585000
3000
že sme začali chápať, že baktérie majú toto sociálne správanie.
10:06
But what we were really thinking about is that most of the time
217
588000
3000
Lenže v skutočnosti sme mysleli na to, že väčinou baktérie
10:09
bacteria don't live by themselves, they live in incredible mixtures,
218
591000
3000
nežijú osamotené, žijú v neskutočných zmesiach
10:12
with hundreds or thousands of other species of bacteria.
219
594000
4000
so stovkami alebo tisíckami iných druhov baktérií.
10:16
And that's depicted on this slide. This is your skin.
220
598000
3000
A to znázorňuje tento snímok. Toto je vaša pokožka.
10:19
So this is just a picture -- a micrograph of your skin.
221
601000
3000
Takže toto je len fotografia - mikrosnímok vašej kože.
10:22
Anywhere on your body, it looks pretty much like this,
222
604000
2000
Akákoľvek časť vášho tela vyzerá zhruba takto.
10:24
and what I hope you can see is that there's all kinds of bacteria there.
223
606000
4000
A tu môžete vidieť všetky tie rozličné druhy baktérii, ktoré na nej sú.
10:28
And so we started to think if this really is about communication in bacteria,
224
610000
4000
A tak sme si pomysleli, ak je to naozaj o komunikácii baktérií
10:32
and it's about counting your neighbors,
225
614000
2000
a o počítaní vašich susedov,
10:34
it's not enough to be able to only talk within your species.
226
616000
3000
nestačí iba vedieť komunikovať v rámci svojho druhu.
10:37
There has to be a way to take a census
227
619000
2000
Musí existovať aj spôsob, ako sčítať
10:39
of the rest of the bacteria in the population.
228
621000
3000
zvyšok baktérií v populácií.
10:42
So we went back to molecular biology
229
624000
2000
Takže sme sa vrátili k molekulárnej biológií
10:44
and started studying different bacteria,
230
626000
2000
a začali sme študovať rôzne baktérie
10:46
and what we've found now is that
231
628000
2000
a zistili sme, že
10:48
in fact, bacteria are multilingual.
232
630000
2000
v skutočnosti baktérie ovládajú viacero jazykov.
10:50
They all have a species-specific system --
233
632000
3000
Všetky majú systémy špecifické pre ten ktorý druh -
10:53
they have a molecule that says "me."
234
635000
2000
majú molekulu, ktorá vraví "ja".
10:55
But then, running in parallel to that is a second system
235
637000
3000
Ale zároveň majú aj druhý systém, ktorý sme objavili,
10:58
that we've discovered, that's generic.
236
640000
2000
paralelný s prvým, ktorý je všeobecný.
11:00
So, they have a second enzyme that makes a second signal
237
642000
3000
Takže, majú druhý enzým, ktorý vydáva druhý signál,
11:03
and it has its own receptor,
238
645000
2000
ktorý má vlastný receptor.
11:05
and this molecule is the trade language of bacteria.
239
647000
3000
A táto molekula je obchodným jazykom baktérií.
11:08
It's used by all different bacteria
240
650000
2000
Používajú ju všetky rôzne baktérie
11:10
and it's the language of interspecies communication.
241
652000
4000
a je to jazyk medzidruhovej komunikácie.
11:14
What happens is that bacteria are able to count
242
656000
3000
Čiže baktérie sú schopné spočítať
11:17
how many of me and how many of you.
243
659000
3000
počet baktérií "ja" a počet baktérií "oni".
11:20
They take that information inside,
244
662000
2000
Zoberú si túto informáciu
11:22
and they decide what tasks to carry out
245
664000
2000
a rozhodnú sa, akú akciu vykonajú
11:24
depending on who's in the minority and who's in the majority
246
666000
4000
podľa toho, kto je v menšine a kto vo väčšine
11:28
of any given population.
247
670000
2000
v akejkoľvek danej populácií.
11:30
Then again we turn to chemistry,
248
672000
2000
Potom sme sa opäť obrátili na chémiu
11:32
and we figured out what this generic molecule is --
249
674000
3000
a zistili sme, čo táto generická molekula vlastne je -
11:35
that was the pink ovals on my last slide, this is it.
250
677000
3000
to boli tie ružové ovály na mojej poslednej snímke, toto je ono.
11:38
It's a very small, five-carbon molecule.
251
680000
2000
Je to veľmi malá molekula s piatimi atómami uhlíka.
11:40
What the important thing is that we learned
252
682000
3000
Ale čo je dôležité, zistili sme, že
11:43
is that every bacterium has exactly the same enzyme
253
685000
3000
každá baktéria má presne ten istý enzým
11:46
and makes exactly the same molecule.
254
688000
2000
a produkuje úplne rovnakú molekulu.
11:48
So they're all using this molecule
255
690000
2000
Takže všetky používajú túto molekulu
11:50
for interspecies communication.
256
692000
2000
na medzidruhovú komunikáciu.
11:52
This is the bacterial Esperanto.
257
694000
3000
Je to niečo ako bakteriálne esperanto.
11:55
(Laughter)
258
697000
1000
(Smiech)
11:56
Once we got that far, we started to learn
259
698000
2000
Keď sme sa dostali až sem, začali sme
11:58
that bacteria can talk to each other with this chemical language.
260
700000
3000
si uvedomovať, že baktérie spolu komunikujú pomocou tohto chemického jazyka.
12:01
But what we started to think is that maybe there is something
261
703000
2000
Ale začali sme uvažovať, že možno by sa s tým dalo
12:03
practical that we can do here as well.
262
705000
2000
urobiť niečo užitočné.
12:05
I've told you that bacteria do have all these social behaviors,
263
707000
3000
Už som spomínala, že baktérie majú toto sociálne správanie,
12:08
they communicate with these molecules.
264
710000
3000
že komunikujú s týmito molekulami.
12:11
Of course, I've also told you that one of the important things they do
265
713000
3000
A samozrejme, spomínala som, že jednou z dôležitých vecí, čo robia,
12:14
is to initiate pathogenicity using quorum sensing.
266
716000
3000
je spúšťanie patogenity pomocou quorum sensing.
12:17
We thought, what if we made these bacteria
267
719000
2000
A tak sme si pomysleli, čo ak by sme spôsobili, že
12:19
so they can't talk or they can't hear?
268
721000
3000
tieto baktérie onemejú alebo ohluchnú?
12:22
Couldn't these be new kinds of antibiotics?
269
724000
3000
Nemohlo by to byť novým druhom antibiotík?
12:25
Of course, you've just heard and you already know
270
727000
2000
Isteže, práve ste počuli a už viete,
12:27
that we're running out of antibiotics.
271
729000
2000
že nám dochádzajú antibiotiká.
12:29
Bacteria are incredibly multi-drug-resistant right now,
272
731000
3000
Baktérie sú v súčasnosti neuveriteľne odolné voči mnohým liekom,
12:32
and that's because all of the antibiotics that we use kill bacteria.
273
734000
4000
a to preto, že všetky antibiotiká, ktoré používame, zabíjajú baktérie.
12:36
They either pop the bacterial membrane,
274
738000
2000
Prerušia bakteriálnu membránu,
12:38
they make the bacterium so it can't replicate its DNA.
275
740000
3000
a spôsobia, že baktéria nemôže skopírovať svoju DNA.
12:41
We kill bacteria with traditional antibiotics
276
743000
3000
Zabíjame baktérie tradičnými antibiotikami
12:44
and that selects for resistant mutants.
277
746000
2000
a to má za následok odolné mutácie.
12:46
And so now of course we have this global problem
278
748000
3000
Takže teraz tu máme tento globálny problém
12:49
in infectious diseases.
279
751000
2000
v infekčných chorobách.
12:51
We thought, well what if we could sort of do behavior modifications,
280
753000
3000
A tak sme pomysleli, keby sme len mohli nejako zmeniť ich správanie
12:54
just make these bacteria so they can't talk, they can't count,
281
756000
3000
tak, aby tieto baktérie nemohli komunikovať, nemohli počítať
12:57
and they don't know to launch virulence.
282
759000
3000
a nevedeli, ako spustiť virulentnosť.
13:00
And so that's exactly what we've done, and we've sort of taken two strategies.
283
762000
3000
A presne to sme urobili a použili sme pri tom dve stratégie.
13:03
The first one is we've targeted
284
765000
2000
V prvej sme sa zamerali na
13:05
the intraspecies communication system.
285
767000
3000
systém vnútrodruhovej komunikácie.
13:08
So we made molecules that look kind of like the real molecules --
286
770000
3000
Takže sme vyrobili molekuly, ktoré vyzerajú trochu ako skutočné molekuly,
13:11
which you saw -- but they're a little bit different.
287
773000
2000
ktoré ste videli - ale sú trošku iné.
13:13
And so they lock into those receptors,
288
775000
2000
Takže sa naviažu na tie receptory,
13:15
and they jam recognition of the real thing.
289
777000
3000
a tým znemožnia rozpoznanie skutočných baktérií.
13:18
By targeting the red system,
290
780000
2000
Zameraním sa na červený systém
13:20
what we are able to do is to make
291
782000
2000
vieme vytvoriť molekuly, ktoré blokujú
13:22
species-specific, or disease-specific, anti-quorum sensing molecules.
292
784000
5000
quorum sensing pre konkrétne druhy či choroby.
13:27
We've also done the same thing with the pink system.
293
789000
3000
Toto isté sme urobili aj s ružovým systémom.
13:30
We've taken that universal molecule and turned it around a little bit
294
792000
3000
Zobrali sme túto univerzálnu molekulu a trošku sme ju poprevracali,
13:33
so that we've made antagonists
295
795000
2000
takže sme vytvorili opozíciu pre
13:35
of the interspecies communication system.
296
797000
2000
systém medzidruhovej komunikácie.
13:37
The hope is that these will be used as broad-spectrum antibiotics
297
799000
5000
Dúfame, že by sa tieto molekuly mohli použiť pri širokom spektre antibiotík
13:42
that work against all bacteria.
298
804000
2000
ktoré by fungovali proti všetkým baktériám.
13:44
To finish I'll just show you the strategy.
299
806000
3000
Na záver vám tú stratégiu ukážem.
13:47
In this one I'm just using the interspecies molecule,
300
809000
2000
Konkrétne v tejto používam len medzidruhovú molekulu,
13:49
but the logic is exactly the same.
301
811000
2000
ale princíp je úplne rovnaký.
13:51
What you know is that when that bacterium gets into the animal,
302
813000
3000
Už viete, že keď sa baktéria dostane do zvieraťa,
13:54
in this case, a mouse,
303
816000
2000
v tomto prípade do myši,
13:56
it doesn't initiate virulence right away.
304
818000
2000
nezačne byť virulentná hneď.
13:58
It gets in, it starts growing, it starts secreting
305
820000
3000
Dostane sa dovnútra, začne rásť, začne vylučovať
14:01
its quorum sensing molecules.
306
823000
2000
svoje molekuly pre quorum sensing.
14:03
It recognizes when it has enough bacteria
307
825000
2000
Rozpozná, kedy už má dostatok baktérií
14:05
that now they're going to launch their attack,
308
827000
2000
a až potom zaháji útok
14:07
and the animal dies.
309
829000
2000
a zviera zomiera.
14:09
What we've been able to do is to give these virulent infections,
310
831000
3000
Teraz ich môžme naočkovať týmito virulentnými infekciami,
14:12
but we give them in conjunction with our anti-quorum sensing molecules --
311
834000
4000
ale v kombinácii s našimi molekulami blokujúcimi quorum sensing -
14:16
so these are molecules that look kind of like the real thing,
312
838000
2000
to sú tie, ktoré vyzerajú skoro ako skutočné molekuly,
14:18
but they're a little bit different which I've depicted on this slide.
313
840000
3000
len sú trochu iné, čo som znázornila na tejto snímke.
14:21
What we now know is that if we treat the animal
314
843000
3000
A teraz už vieme, že ak zvieraťu podáme
14:24
with a pathogenic bacterium -- a multi-drug-resistant pathogenic bacterium --
315
846000
4000
patogenickú baktériu - odolnú voči viacerým liekom -
14:28
in the same time we give our anti-quorum sensing molecule,
316
850000
4000
a zároveň mu podáme naše molekuly blokujúce quorum sensing,
14:32
in fact, the animal lives.
317
854000
2000
výsledok je, že zviera prežije.
14:34
We think that this is the next generation of antibiotics
318
856000
4000
Myslíme si, že toto je nová generácia antibiotík
14:38
and it's going to get us around, at least initially,
319
860000
2000
a je to minimálne prvý krok k vyriešeniu
14:40
this big problem of resistance.
320
862000
2000
tohto veľkého problému odolnosti.
14:42
What I hope you think, is that bacteria can talk to each other,
321
864000
3000
Takže teraz viete, že baktérie spolu vedia hovoriť,
14:45
they use chemicals as their words,
322
867000
3000
ako slová používajú chemické látky,
14:48
they have an incredibly complicated chemical lexicon
323
870000
3000
majú neskutočne komplikovanú chemickú slovnú zásobu,
14:51
that we're just now starting to learn about.
324
873000
2000
ktorú len začíname spoznávať.
14:53
Of course what that allows bacteria to do
325
875000
3000
Toto samozrejme umožňuje baktériám
14:56
is to be multicellular.
326
878000
2000
stať sa mnohobunkovými.
14:58
So in the spirit of TED they're doing things together
327
880000
3000
Takže v duchu TEDu robia všetko spoločne,
15:01
because it makes a difference.
328
883000
2000
pretože to má pre ne význam.
15:03
What happens is that bacteria have these collective behaviors,
329
885000
4000
Čiže baktérie majú toto kolektívne správanie
15:07
and they can carry out tasks
330
889000
2000
a dokážu vykonať veci,
15:09
that they could never accomplish
331
891000
2000
ktorých by nikdy neboli schopné,
15:11
if they simply acted as individuals.
332
893000
2000
ak by konali jednotlivo.
15:13
What I would hope that I could further argue to you
333
895000
3000
Ďalej by som vám rada povedala,
15:16
is that this is the invention of multicellularity.
334
898000
3000
že toto je objav mnohobunkovosti.
15:19
Bacteria have been on the Earth for billions of years;
335
901000
4000
Baktérie sú na Zemi už miliardy rokov.
15:23
humans, couple hundred thousand.
336
905000
2000
Ľudia - pár stoviek tisíc.
15:25
We think bacteria made the rules
337
907000
2000
Myslíme si, že baktérie nastavili pravidlá,
15:27
for how multicellular organization works.
338
909000
3000
ktoré riadia fungovanie mnohobunkových organizmov.
15:30
We think, by studying bacteria,
339
912000
3000
Myslíme si, že štúdiom baktérií
15:33
we're going to be able to have insight about multicellularity in the human body.
340
915000
4000
budeme schopní pochopiť mnohobunkovosť v ľudskom tele.
15:37
We know that the principles and the rules,
341
919000
2000
Vieme, že ak sa nám podarí prísť na princípy
15:39
if we can figure them out in these sort of primitive organisms,
342
921000
2000
a pravidlá v týchto takpovediac primitívnych organizmoch,
15:41
the hope is that they will be applied
343
923000
2000
môžeme dúfať, že budú platiť aj pre
15:43
to other human diseases and human behaviors as well.
344
925000
4000
ostatné ľudské choroby a ľudské správanie.
15:47
I hope that what you've learned
345
929000
2000
Dúfam, že ste sa naučili, že
15:49
is that bacteria can distinguish self from other.
346
931000
3000
baktérie vedia rozoznať seba od iných.
15:52
By using these two molecules they can say "me" and they can say "you."
347
934000
3000
Použitím týchto dvoch molekúl vedia povedať "ja" a vedia povedať "oni".
15:55
Again of course that's what we do,
348
937000
2000
A samozrejme, toto robíme aj my,
15:57
both in a molecular way,
349
939000
2000
tak na molekulárnej úrovni,
15:59
and also in an outward way,
350
941000
2000
ako aj na vonkajšej rovine,
16:01
but I think about the molecular stuff.
351
943000
2000
ale teraz mám na mysli molekuly.
16:03
This is exactly what happens in your body.
352
945000
2000
Presne toto sa deje vo vašom tele.
16:05
It's not like your heart cells and your kidney cells get all mixed up every day,
353
947000
3000
Vaše srdcové bunky sa nemiešajú s vašimi obličkovými bunkami,
16:08
and that's because there's all of this chemistry going on,
354
950000
3000
a to práve vďaka celej tejto chémii,
16:11
these molecules that say who each of these groups of cells is,
355
953000
3000
vďaka molekulám, ktoré určia ktorá skupina buniek je ktorá
16:14
and what their tasks should be.
356
956000
2000
a aká je ich úloha.
16:16
Again, we think that bacteria invented that,
357
958000
3000
Opakujem, myslíme si, že toto vynašli baktérie,
16:19
and you've just evolved a few more bells and whistles,
358
961000
3000
vy ste si len vyvinuli pár luxusných doplnkov navyše,
16:22
but all of the ideas are in these simple systems that we can study.
359
964000
4000
ale hlavné myšlienky sú zakotvené v týchto jednoduchých systémoch, ktoré môžeme pozorovať.
16:26
The final thing is, again just to reiterate that there's this practical part,
360
968000
4000
A nakoniec, aby som znovu zopakovala praktický úžitok,
16:30
and so we've made these anti-quorum sensing molecules
361
972000
3000
sme vyrobili tieto molekuly blokujúce quorum sensing,
16:33
that are being developed as new kinds of therapeutics.
362
975000
3000
ktoré sa práve vyvíjajú ako nové druhy terapeutík.
16:36
But then, to finish with a plug for all the good and miraculous bacteria
363
978000
3000
Ale potom, aby som na koniec vzdala hold všetkých dobrým a zázračným
16:39
that live on the Earth,
364
981000
2000
baktériám na Zemi,
16:41
we've also made pro-quorum sensing molecules.
365
983000
2000
sme vyrobili aj molekuly podporujúce quorum sensing.
16:43
So, we've targeted those systems to make the molecules work better.
366
985000
3000
Takže sme sa zamerali na tie systémy, ktoré vylepšujú fungovanie molekúl.
16:46
Remember you have these 10 times or more bacterial cells
367
988000
4000
Spomeňte si, že máte na sebe či v sebe desaťkrát viac baktériových
16:50
in you or on you, keeping you healthy.
368
992000
2000
molekúl, ktoré chránia vaše zdravie.
16:52
What we're also trying to do is to beef up the conversation
369
994000
3000
Tiež sa snažíme podporovať komunikáciu baktérií,
16:55
of the bacteria that live as mutualists with you,
370
997000
3000
ktoré s vami žijú vo vzájomnom spolužití,
16:58
in the hopes of making you more healthy,
371
1000000
2000
a dúfame, že to vylepší váš zdravotný stav.
17:00
making those conversations better,
372
1002000
2000
Zlepšením tejto komunikácie budú
17:02
so bacteria can do things that we want them to do
373
1004000
3000
baktérie schopné robiť veci, ktoré od nich chceme
17:05
better than they would be on their own.
374
1007000
3000
lepšie, ako keby na to boli samy.
17:08
Finally, I wanted to show you
375
1010000
2000
A nakoniec som vám chcela ukázať
17:10
this is my gang at Princeton, New Jersey.
376
1012000
2000
môj tím z Princetonu, v New Jersey.
17:12
Everything I told you about was discovered by someone in that picture.
377
1014000
4000
Všetko, o čom som vám hovorila, bolo objavené niekým na tejto fotke.
17:16
I hope when you learn things,
378
1018000
2000
A keď sa niečo učíte,
17:18
like about how the natural world works --
379
1020000
2000
napríklad to, ako funguje svet prírody -
17:20
I just want to say that whenever you read something in the newspaper
380
1022000
3000
chcem len povedať, že kedykoľvek niečo čítate v novinách,
17:23
or you get to hear some talk about something ridiculous in the natural world
381
1025000
3000
alebo počujete prednášku o niečom absurdnom zo sveta prírody,
17:26
it was done by a child.
382
1028000
2000
objavilo to dieťa.
17:28
Science is done by that demographic.
383
1030000
2000
Vedu robí táto veková skupina.
17:30
All of those people are between 20 and 30 years old,
384
1032000
4000
Všetci títo ľudia majú od 20 do 30 rokov.
17:34
and they are the engine that drives scientific discovery in this country.
385
1036000
4000
a sú hnacími motormi vedeckých objavov v tejto krajine.
17:38
It's a really lucky demographic to work with.
386
1040000
3000
Je naozajstným šťastím pracovať s touto vekovou kategóriou.
17:41
I keep getting older and older and they're always the same age,
387
1043000
3000
Ja som stále staršia a staršia, ale oni sú vždy rovnako starí,
17:44
and it's just a crazy delightful job.
388
1046000
3000
a je to šialene príjemné zamestnanie.
17:47
I want to thank you for inviting me here.
389
1049000
2000
Chcem sa vám poďakovať za pozvanie sem.
17:49
It's a big treat for me to get to come to this conference.
390
1051000
3000
Je pre mňa veľkou cťou byť na tejto konferencii.
17:52
(Applause)
391
1054000
5000
(Potlesk)
17:57
Thanks.
392
1059000
1000
Ďakujem.
17:58
(Applause)
393
1060000
14000
(Potlesk)
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