TED2009
Bonnie Bassler: How bacteria "talk"
ボニー・バスラー：「細菌はどうやってコミュニケーションするのか」
Filmed:
Readability: 4
2,683,171 views
ボニー・バスラーは、細菌が化学物質の言葉を用いてお互いにお喋りし、防御と攻撃発動をコーディネイトしていることを発見しました。この発見は医療や産業、そして我々自身への理解に関する驚くべき影響を及ぼします。
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
細菌は地球上に最も古くからいる生物で
00:21
They've been here for billions of years,
1
3000
2000
数十億年以上存在しています
00:23
and what they are are single-celled microscopic organisms.
2
5000
4000
それは顕微鏡サイズの単細胞生物です
00:27
So they are one cell and they have this special property
3
9000
3000
細胞一つだけで、DNAを一つだけ持っているという
00:30
that they only have one piece of DNA.
4
12000
2000
特質があります
00:32
They have very few genes,
5
14000
2000
遺伝子は非常に少なく
00:34
and genetic information to encode all of the traits that they carry out.
6
16000
4000
それが持つ全ての特徴の遺伝情報が記録されています
00:38
And the way bacteria make a living
7
20000
2000
細菌は
00:40
is that they consume nutrients from the environment,
8
22000
3000
周囲の栄養素を消費して生活し
00:43
they grow to twice their size, they cut themselves down in the middle,
9
25000
3000
大きさが二倍になると、自分で真ん中から二つに分裂し
00:46
and one cell becomes two, and so on and so on.
10
28000
3000
二つの細胞になり、それを繰り返します
00:49
They just grow and divide, and grow and divide -- so a kind of boring life,
11
31000
4000
成長して分裂、成長して分裂―退屈な生活ですね
00:53
except that what I would argue is that you have
12
35000
2000
でも私がここでお話しするのは、あなたがこのような生物と
00:55
an amazing interaction with these critters.
13
37000
3000
驚くべき相互作用をしているという事です
00:58
I know you guys think of yourself as humans, and this is sort of how I think of you.
14
40000
3000
あなた方は自分を人間だ、と思っていますね でも私はこう考えています：
01:01
This man is supposed to represent
15
43000
2000
この人型は、一般的な「ヒト」を
01:03
a generic human being,
16
45000
2000
表すとします
01:05
and all of the circles in that man are all of the cells that make up your body.
17
47000
4000
そしてこの人型の中の全ての丸は、ヒトを構成している細胞だとします
01:09
There is about a trillion human cells that make each one of us
18
51000
3000
あなたがヒトであり、ヒトとしていろいろなことができるのには
01:12
who we are and able to do all the things that we do,
19
54000
3000
1兆個のヒト細胞が必要です
01:15
but you have 10 trillion bacterial cells
20
57000
3000
しかしあなたは自分の体内、体外に
01:18
in you or on you at any moment in your life.
21
60000
2000
つねに10兆個の細菌をくっつけています
01:20
So, 10 times more bacterial cells
22
62000
2000
ヒトには、自分の細胞の10倍の細菌が
01:22
than human cells on a human being.
23
64000
3000
付着しているのです
01:25
And of course it's the DNA that counts,
24
67000
2000
もちろん大事なのはDNAで
01:27
so here's all the A, T, Gs and Cs
25
69000
2000
ここにA，T，G，Cの塩基配列があって
01:29
that make up your genetic code, and give you all your charming characteristics.
26
71000
3000
あなたの魅力的な特徴をもたらす全ての遺伝情報を構成しています
01:32
You have about 30,000 genes.
27
74000
2000
あなたは約3万の遺伝子を持っています
01:34
Well it turns out you have 100 times more bacterial genes
28
76000
3000
でも、あなたは一生の間に、その100倍の細菌の遺伝子を
01:37
playing a role in you or on you all of your life.
29
79000
4000
体内か体表に持っていることになるのです
01:41
At the best, you're 10 percent human,
30
83000
3000
あなたはせいぜい10パーセントか、あるいは
01:44
but more likely about one percent human,
31
86000
2000
測定のしかたによっては1パーセントだけが
01:46
depending on which of these metrics you like.
32
88000
2000
人間なわけです
01:48
I know you think of yourself as human beings,
33
90000
2000
あなたは自分をヒトだと思っているでしょうが
01:50
but I think of you as 90 or 99 percent bacterial.
34
92000
4000
私は、あなたの90〜99パーセントは細菌だと思います
01:54
(Laughter)
35
96000
1000
（笑）
01:55
These bacteria are not passive riders,
36
97000
3000
細菌はただあなたに乗っかっているだけではありません
01:58
these are incredibly important, they keep us alive.
37
100000
3000
細菌は信じられないくらい重要で、あなたを生かしています
02:01
They cover us in an invisible body armor
38
103000
3000
細菌は目に見えない鎧で
02:04
that keeps environmental insults out
39
106000
2000
環境の攻撃をはねのけ、私たちの
02:06
so that we stay healthy.
40
108000
2000
健康を維持しています
02:08
They digest our food, they make our vitamins,
41
110000
2000
我々の食物を消化してくれ、ビタミンを作り、
02:10
they actually educate your immune system
42
112000
2000
免疫系を教育し
02:12
to keep bad microbes out.
43
114000
2000
悪い細菌を排除させます
02:14
So they do all these amazing things
44
116000
2000
つまり細菌は我々が生きていくのに
02:16
that help us and are vital for keeping us alive,
45
118000
4000
必要不可欠なものですが
02:20
and they never get any press for that.
46
122000
2000
そのことで耳目を集めることはありません
02:22
But they get a lot of press because they do a lot of
47
124000
2000
しかし、身体に害のあることを色々するといっては
02:24
terrible things as well.
48
126000
2000
しょっちゅう新聞沙汰になります
02:26
So, there's all kinds of bacteria on the Earth
49
128000
3000
つまり地球上には、もともとあなたの一生とは
02:29
that have no business being in you or on you at any time,
50
131000
3000
全く関係ない細菌もいて
02:32
and if they are, they make you incredibly sick.
51
134000
4000
もしそれとかかわると、ひどい病気になるのです
02:36
And so, the question for my lab is whether you want to think about all the
52
138000
3000
そこで、細菌がもたらす良いことについて考えたいのか、
02:39
good things that bacteria do, or all the bad things that bacteria do.
53
141000
4000
それとも悪いことについてなのかが私のラボの研究テーマなのです
02:43
The question we had is how could they do anything at all?
54
145000
2000
問題は、そもそも細菌はどうしてそんなことができるのか？ということです
02:45
I mean they're incredibly small,
55
147000
2000
というのは、彼らはものすごく小さくて
02:47
you have to have a microscope to see one.
56
149000
2000
顕微鏡でないと見えません
02:49
They live this sort of boring life where they grow and divide,
57
151000
3000
成長しては増えるというだけの退屈な生活をしていて
02:52
and they've always been considered to be these asocial reclusive organisms.
58
154000
5000
社会性のない隠者のようなものと思われています
02:57
And so it seemed to us that they are just too small to have an impact
59
159000
3000
あまりに小さすぎて、それらが個々に活動する限りは
03:00
on the environment
60
162000
2000
環境には影響しないように
03:02
if they simply act as individuals.
61
164000
2000
思われています
03:04
And so we wanted to think if there couldn't be a different
62
166000
2000
そこで私たちは、細菌には他にも生活する手段が
03:06
way that bacteria live.
63
168000
2000
あるのではないか考えたいと思いました
03:08
The clue to this came from another marine bacterium,
64
170000
4000
この答えの糸口は、海洋性の細菌の
03:12
and it's a bacterium called Vibrio fischeri.
65
174000
3000
ビブリオ・フィシェリからもたらされました
03:15
What you're looking at on this slide is just a person from my lab
66
177000
3000
スライドに見えるのは私のラボの誰かが
03:18
holding a flask of a liquid culture of a bacterium,
67
180000
3000
細菌の入った液体培地フラスコを持っているところで
03:21
a harmless beautiful bacterium that comes from the ocean,
68
183000
3000
細菌は海洋由来のビブリオ・フィシェリという、美しく
03:24
named Vibrio fischeri.
69
186000
2000
無害な種です
03:26
This bacterium has the special property that it makes light,
70
188000
3000
この細菌の特質は光を発することで
03:29
so it makes bioluminescence,
71
191000
2000
生物発光するわけで
03:31
like fireflies make light.
72
193000
2000
蛍と似ています
03:33
We're not doing anything to the cells here.
73
195000
2000
別に細胞に何かしたわけではありません
03:35
We just took the picture by turning the lights off in the room,
74
197000
2000
ただ部屋のライトを消して写真を撮っただけで
03:37
and this is what we see.
75
199000
2000
このように見えるのです
03:39
What was actually interesting to us
76
201000
2000
ここで興味深いのは
03:41
was not that the bacteria made light,
77
203000
2000
細菌が光っている、ということではなく
03:43
but when the bacteria made light.
78
205000
2000
「いつ」光るのか、ということです
03:45
What we noticed is when the bacteria were alone,
79
207000
3000
分かったことは、細菌が孤立している時
03:48
so when they were in dilute suspension, they made no light.
80
210000
3000
つまり薄められた培地の中では光らないということです
03:51
But when they grew to a certain cell number
81
213000
2000
しかしそれが増殖して一定の数を超えると
03:53
all the bacteria turned on light simultaneously.
82
215000
4000
全ての細菌が同時にいっせいに光るのです
03:57
The question that we had is how can bacteria, these primitive organisms,
83
219000
4000
問題は、細菌という原始的な生物が、どうやって
04:01
tell the difference from times when they're alone,
84
223000
2000
自分が孤立している時と
04:03
and times when they're in a community,
85
225000
2000
集団の中にいる事を区別して
04:05
and then all do something together.
86
227000
3000
一緒に何かをし始めるのか、ということです
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
分かったのは、細菌が光るときは、彼らは互いに話し合っていて
04:12
and they talk with a chemical language.
88
234000
2000
そのために化学物質を使っているということでした
04:14
This is now supposed to be my bacterial cell.
89
236000
3000
これを細菌の細胞だとします
04:17
When it's alone it doesn't make any light.
90
239000
3000
一つだけのときは光を発しません
04:20
But what it does do is to make and secrete small molecules
91
242000
4000
しかし、その細胞は小さな分子を分泌しています
04:24
that you can think of like hormones,
92
246000
2000
それはホルモンのようなもので
04:26
and these are the red triangles, and when the bacteria is alone
93
248000
3000
赤い三角で示しています 細菌が一つだけの時は
04:29
the molecules just float away and so no light.
94
251000
3000
その分子は単に流れ去って、細菌は光りません
04:32
But when the bacteria grow and double
95
254000
2000
しかし細菌が分裂増殖し
04:34
and they're all participating in making these molecules,
96
256000
3000
皆がその分子を生成するようになると
04:37
the molecule -- the extracellular amount of that molecule
97
259000
4000
その分子の細胞外での量が、細胞数に比例して
04:41
increases in proportion to cell number.
98
263000
3000
増えていきます
04:44
And when the molecule hits a certain amount
99
266000
2000
そして分子の数が一定量を超えると
04:46
that tells the bacteria how many neighbors there are,
100
268000
3000
それが細菌に、近くにどれだけの仲間がいるかを知らせ
04:49
they recognize that molecule
101
271000
2000
細菌が分子を認識し、そして
04:51
and all of the bacteria turn on light in synchrony.
102
273000
3000
同時に発光するスイッチが入るのです
04:54
That's how bioluminescence works --
103
276000
2000
これが生体発光の仕組みで
04:56
they're talking with these chemical words.
104
278000
2000
このように化学物質で話し合っているのです
04:58
The reason that Vibrio fischeri is doing that comes from the biology.
105
280000
4000
ビブリオ・フィシェリが発光する理由は生物学的なもので、
05:02
Again, another plug for the animals in the ocean,
106
284000
3000
ビブリオ・フィシェリは、海の蛍光灯である
05:05
Vibrio fischeri lives in this squid.
107
287000
3000
このイカの中に住んでいます
05:08
What you are looking at is the Hawaiian Bobtail Squid,
108
290000
2000
これはハワイヒカリダンゴイカで
05:10
and it's been turned on its back,
109
292000
2000
あお向けになっていますが
05:12
and what I hope you can see are these two glowing lobes
110
294000
3000
ここに光っている突起が二つあるのが見えるでしょうか
05:15
and these house the Vibrio fischeri cells,
111
297000
3000
ここにビブリオ・フィシェリが
05:18
they live in there, at high cell number
112
300000
2000
密集して住んでいて
05:20
that molecule is there, and they're making light.
113
302000
2000
そこにはあの分子があり、光っています
05:22
The reason the squid is willing to put up with these shenanigans
114
304000
3000
イカがこのいたずらを許容しているのは
05:25
is because it wants that light.
115
307000
2000
イカにはこの光が必要だからです
05:27
The way that this symbiosis works
116
309000
2000
この共生関係の仕組みはこうです：
05:29
is that this little squid lives just off the coast of Hawaii,
117
311000
4000
このイカはハワイの沿岸の
05:33
just in sort of shallow knee-deep water.
118
315000
2000
膝くらいの深さのところに棲んでいます
05:35
The squid is nocturnal, so during the day
119
317000
3000
イカは夜行性で、昼間は
05:38
it buries itself in the sand and sleeps,
120
320000
2000
砂に埋もれて寝ています
05:40
but then at night it has to come out to hunt.
121
322000
3000
夜になると出てきて狩りをするわけです
05:43
On bright nights when there is lots of starlight or moonlight
122
325000
2000
月夜や明るい星明かりの夜などは
05:45
that light can penetrate the depth of the water
123
327000
3000
その光が水を通ってきて
05:48
the squid lives in, since it's just in those couple feet of water.
124
330000
3000
イカのいる深さまで到達します つまり数フィートの深さです
05:51
What the squid has developed is a shutter
125
333000
3000
イカは、細菌が棲んでいるこの発光装置を
05:54
that can open and close over this specialized light organ housing the bacteria.
126
336000
4000
開いたり閉じたりするシャッターを持っています
05:58
Then it has detectors on its back
127
340000
2000
イカは背中にセンサーを持っていて
06:00
so it can sense how much starlight or moonlight is hitting its back.
128
342000
4000
月や星の光がどれくらい背中に当たっているかを感知し
06:04
And it opens and closes the shutter
129
346000
2000
例のシャッターを開閉して
06:06
so the amount of light coming out of the bottom --
130
348000
2000
イカの底部から出てくる光を
06:08
which is made by the bacterium --
131
350000
2000
―それは細菌が作っているわけですが―
06:10
exactly matches how much light hits the squid's back,
132
352000
2000
それを背中に当たっている光と正確にマッチさせ
06:12
so the squid doesn't make a shadow.
133
354000
2000
イカが影を作らないようにするのです
06:14
It actually uses the light from the bacteria
134
356000
3000
イカは細菌の作る光を利用して
06:17
to counter-illuminate itself in an anti-predation device
135
359000
3000
外敵防御デバイスの中の発光装置を作り
06:20
so predators can't see its shadow,
136
362000
2000
捕食動物が、影からイカの航跡を計算して
06:22
calculate its trajectory, and eat it.
137
364000
2000
捕食するのを防いでいるのです
06:24
This is like the stealth bomber of the ocean.
138
366000
3000
海のステルス爆撃機です
06:27
(Laughter)
139
369000
1000
（笑）
06:28
But then if you think about it, the squid has this terrible problem
140
370000
3000
でもあなたはこう考えるかも：イカには大変な問題があり
06:31
because it's got this dying, thick culture of bacteria
141
373000
3000
死にかけた大量のバクテリアを抱えて
06:34
and it can't sustain that.
142
376000
2000
それを維持できない、と
06:36
And so what happens is every morning when the sun comes up
143
378000
2000
そこで早朝、太陽が昇って
06:38
the squid goes back to sleep, it buries itself in the sand,
144
380000
3000
砂の中に埋まって寝る時
06:41
and it's got a pump that's attached to its circadian rhythm,
145
383000
3000
イカは日内リズムに連動したポンプを持っていて
06:44
and when the sun comes up it pumps out like 95 percent of the bacteria.
146
386000
5000
太陽が昇ると細菌の95%を体外に放出してしまうのです
06:49
Now the bacteria are dilute, that little hormone molecule is gone,
147
391000
3000
そこで細菌は薄まり、ホルモン分子は流れ去り
06:52
so they're not making light --
148
394000
2000
細菌は光らなくなります
06:54
but of course the squid doesn't care. It's asleep in the sand.
149
396000
2000
イカは気にしません 砂の中で眠るんですから
06:56
And as the day goes by the bacteria double,
150
398000
2000
一日が過ぎていくと細菌は増殖しながら
06:58
they release the molecule, and then light comes on
151
400000
3000
例の分子を放出し、ちょうどイカがそれを必要な
07:01
at night, exactly when the squid wants it.
152
403000
3000
夜になると光るようになります
07:04
First we figured out how this bacterium does this,
153
406000
3000
最初我々は細菌がどうやってこれを実現するのか調べましたが
07:07
but then we brought the tools of molecular biology to this
154
409000
3000
つぎに分子生物学の道具を持ち込み
07:10
to figure out really what's the mechanism.
155
412000
2000
実際どんなメカニズムなのかを調べてみました
07:12
And what we found -- so this is now supposed to be, again, my bacterial cell --
156
414000
4000
分かったのは―もう一度これは細胞だとしますが
07:16
is that Vibrio fischeri has a protein --
157
418000
2000
ビブリオ・フィシェリはタンパク質―
07:18
that's the red box -- it's an enzyme that makes
158
420000
3000
この赤い四角―を持っていて、それはあの
07:21
that little hormone molecule, the red triangle.
159
423000
3000
ホルモン分子―赤い三角―を作る酵素で
07:24
And then as the cells grow, they're all releasing that molecule
160
426000
2000
細胞が増えると、それらが皆この分子を
07:26
into the environment, so there's lots of molecule there.
161
428000
3000
周りに放出し、分子が多く存在することになります
07:29
And the bacteria also have a receptor on their cell surface
162
431000
4000
細菌はまた表面にレセプター(受容器)を持っていて
07:33
that fits like a lock and key with that molecule.
163
435000
3000
さっきの分子と「鍵と鍵穴」のように組み合わさります
07:36
These are just like the receptors on the surfaces of your cells.
164
438000
3000
私たちの細胞の表面のレセプターと同じです
07:39
When the molecule increases to a certain amount --
165
441000
3000
分子が一定の量を超えると
07:42
which says something about the number of cells --
166
444000
2000
それが細胞の数に関する情報を伝え
07:44
it locks down into that receptor
167
446000
2000
レセプターに結合し
07:46
and information comes into the cells
168
448000
2000
それで情報が細胞内に伝わり
07:48
that tells the cells to turn on
169
450000
2000
細胞が同時に光るための
07:50
this collective behavior of making light.
170
452000
3000
スイッチをオンにします
07:53
Why this is interesting is because in the past decade
171
455000
3000
なぜこれが面白いかというと、過去10年間で
07:56
we have found that this is not just some anomaly
172
458000
2000
これが単にへんてこな、
07:58
of this ridiculous, glow-in-the-dark bacterium that lives in the ocean --
173
460000
3000
暗い夜の海で光っている細菌特有のものではなく
08:01
all bacteria have systems like this.
174
463000
3000
細菌全般に見られることがわかったからです
08:04
So now what we understand is that all bacteria can talk to each other.
175
466000
3000
つまり、細菌は互いにお喋りできることが分かったのです
08:07
They make chemical words, they recognize those words,
176
469000
3000
化学物質を言葉にし、その言葉を認識し
08:10
and they turn on group behaviors
177
472000
2000
全ての細胞が同時に参加した場合だけ
08:12
that are only successful when all of the cells participate in unison.
178
474000
5000
作動する集団行動のスイッチを入れることができるのです
08:17
We have a fancy name for this: we call it quorum sensing.
179
479000
3000
これにはきれいな名前がついていて「クオラムセンシング」といいます
08:20
They vote with these chemical votes,
180
482000
2000
細菌は化学物質で投票を行い
08:22
the vote gets counted, and then everybody responds to the vote.
181
484000
4000
投票は計測され、皆がその投票に反応するのです
08:26
What's important for today's talk
182
488000
2000
今日の話で重要なのは
08:28
is that we know that there are hundreds of behaviors
183
490000
2000
このように細菌が集団で行う行動は
08:30
that bacteria carry out in these collective fashions.
184
492000
3000
何百とあるということが分かっていることです
08:33
But the one that's probably the most important to you is virulence.
185
495000
3000
その中で、我々に最も重要なのは「毒性」についてです
08:36
It's not like a couple bacteria get in you
186
498000
3000
たかだか数個の細菌が体内に侵入し
08:39
and they start secreting some toxins --
187
501000
2000
毒素を分泌し始めるようなことではありません
08:41
you're enormous, that would have no effect on you. You're huge.
188
503000
3000
あなたは巨大です 何も影響を受けません 巨大なのです
08:44
What they do, we now understand,
189
506000
3000
わかっているのは、何が起きるかというと
08:47
is they get in you, they wait, they start growing,
190
509000
3000
細菌は侵入すると、まず待ち、増殖を始め、
08:50
they count themselves with these little molecules,
191
512000
2000
そして例の分子で自分たちの数を数え、
08:52
and they recognize when they have the right cell number
192
514000
2000
決められた細胞数を越えたと認識し、
08:54
that if all of the bacteria launch their virulence attack together,
193
516000
4000
もし全ての細菌が一度に毒性の攻撃を開始すれば
08:58
they are going to be successful at overcoming an enormous host.
194
520000
4000
攻撃は成功し、巨大な宿主を倒せることになります
09:02
Bacteria always control pathogenicity with quorum sensing.
195
524000
4000
細菌はつねにクオラムセンシングで病原性を制御しています
09:06
That's how it works.
196
528000
2000
そういう仕組みです
09:08
We also then went to look at what are these molecules --
197
530000
3000
我々はそれからこれらの分子構造がどんなものか調べました
09:11
these were the red triangles on my slides before.
198
533000
3000
前のスライドの赤い三角のことです
09:14
This is the Vibrio fischeri molecule.
199
536000
2000
これはビブリオ・フィシェリの分子です
09:16
This is the word that it talks with.
200
538000
2000
これを使って互いに喋るのです
09:18
So then we started to look at other bacteria,
201
540000
2000
そこで私たちは別の細菌を調べ始め
09:20
and these are just a smattering of the molecules that we've discovered.
202
542000
3000
これらはその過程で発見したいくつかの分子です
09:23
What I hope you can see
203
545000
2000
理解していただきたいのは
09:25
is that the molecules are related.
204
547000
2000
これらの分子に共通点があることです
09:27
The left-hand part of the molecule is identical
205
549000
2000
分子の左側は全ての細菌で
09:29
in every single species of bacteria.
206
551000
3000
同じです
09:32
But the right-hand part of the molecule is a little bit different in every single species.
207
554000
4000
しかし、分子の右半分はそれぞれの種で少しづつ違います
09:36
What that does is to confer
208
558000
2000
その部分が、種に特徴的で
09:38
exquisite species specificities to these languages.
209
560000
4000
詳細な情報を与えるのです
09:42
Each molecule fits into its partner receptor and no other.
210
564000
4000
それぞれの分子は特定の相手のレセプターにしか結合しません
09:46
So these are private, secret conversations.
211
568000
3000
つまり私的で秘密の会話をするのです
09:49
These conversations are for intraspecies communication.
212
571000
4000
これは種の内部での会話です
09:53
Each bacteria uses a particular molecule that's its language
213
575000
4000
それぞれの細菌は独自の分子を使い
09:57
that allows it to count its own siblings.
214
579000
4000
それで同類種の数を数えることができるのです
10:01
Once we got that far we thought
215
583000
2000
そこまでいくと、我々は
10:03
we were starting to understand that bacteria have these social behaviors.
216
585000
3000
細菌が社会的行動をするという理解をし始めたと思いました
10:06
But what we were really thinking about is that most of the time
217
588000
3000
しかし、そこで我々が本当に考えたのは、大抵の細菌は
10:09
bacteria don't live by themselves, they live in incredible mixtures,
218
591000
3000
自分だけで生活しているのではなく、考えられないような混合物―
10:12
with hundreds or thousands of other species of bacteria.
219
594000
4000
何百種・何千種が混ざった状態で生活していることでした
10:16
And that's depicted on this slide. This is your skin.
220
598000
3000
それがこのスライドに示されています これはあなたの皮膚です
10:19
So this is just a picture -- a micrograph of your skin.
221
601000
3000
これはただの写真ですが―あなたの皮膚の顕微鏡写真です
10:22
Anywhere on your body, it looks pretty much like this,
222
604000
2000
身体のどの部分でも大体このように見えます
10:24
and what I hope you can see is that there's all kinds of bacteria there.
223
606000
4000
見ていただきたいのは、あらゆる細菌がいるということです
10:28
And so we started to think if this really is about communication in bacteria,
224
610000
4000
そこで考えたのは、もしこれが本当に細菌同士のコミュニケーションで
10:32
and it's about counting your neighbors,
225
614000
2000
同類を数えているとすれば
10:34
it's not enough to be able to only talk within your species.
226
616000
3000
単に同種族だけを数えていては不十分だろうという事です
10:37
There has to be a way to take a census
227
619000
2000
細菌の集団の中で、自分以外の細菌の
10:39
of the rest of the bacteria in the population.
228
621000
3000
統計調査をする必要があります
10:42
So we went back to molecular biology
229
624000
2000
そこで分子生物学に戻って
10:44
and started studying different bacteria,
230
626000
2000
様々な種族の細菌を調べ
10:46
and what we've found now is that
231
628000
2000
今分かっているのは
10:48
in fact, bacteria are multilingual.
232
630000
2000
細菌は多言語を話すということです
10:50
They all have a species-specific system --
233
632000
3000
細菌はそれぞれ種独自のシステムを持っていて
10:53
they have a molecule that says "me."
234
635000
2000
「私」と発言する分子があるわけですが
10:55
But then, running in parallel to that is a second system
235
637000
3000
それと並行して第二のシステムがあり
10:58
that we've discovered, that's generic.
236
640000
2000
それが種間で共通の言語なのです
11:00
So, they have a second enzyme that makes a second signal
237
642000
3000
つまり細菌は第二の信号を作る第二の酵素を持っていて
11:03
and it has its own receptor,
238
645000
2000
それ専用のレセプターがあり
11:05
and this molecule is the trade language of bacteria.
239
647000
3000
それが細菌種族間の交易言語なのです
11:08
It's used by all different bacteria
240
650000
2000
それは様々な種の細菌に用いられ
11:10
and it's the language of interspecies communication.
241
652000
4000
種族間の通信言語なのです
11:14
What happens is that bacteria are able to count
242
656000
3000
つまり細菌は「自分」がいくついるかと同時に
11:17
how many of me and how many of you.
243
659000
3000
「自分以外」がいくついるかも数えられるのです
11:20
They take that information inside,
244
662000
2000
細菌はその情報を内部に取り込み
11:22
and they decide what tasks to carry out
245
664000
2000
どの種が多数派か、どの種が少数派かによって
11:24
depending on who's in the minority and who's in the majority
246
666000
4000
-- それがどのような比率であっても --
11:28
of any given population.
247
670000
2000
実行すべき課題を決めるのです
11:30
Then again we turn to chemistry,
248
672000
2000
そこで再び化学に戻って
11:32
and we figured out what this generic molecule is --
249
674000
3000
この共通の分子が何かを調べました
11:35
that was the pink ovals on my last slide, this is it.
250
677000
3000
スライドの中ではピンクの楕円に見えるところ、それです
11:38
It's a very small, five-carbon molecule.
251
680000
2000
それは非常に小さな炭素5個の分子です
11:40
What the important thing is that we learned
252
682000
3000
そこでわかった重要なことは
11:43
is that every bacterium has exactly the same enzyme
253
685000
3000
全ての細菌がまったく同じ酵素を持っていて
11:46
and makes exactly the same molecule.
254
688000
2000
全く同じ分子を作ることでした
11:48
So they're all using this molecule
255
690000
2000
つまりこれらの細菌は皆、種族間の
11:50
for interspecies communication.
256
692000
2000
通信のためにこの分子を使っているのです
11:52
This is the bacterial Esperanto.
257
694000
3000
細菌のエスペラント語です
11:55
(Laughter)
258
697000
1000
（笑）
11:56
Once we got that far, we started to learn
259
698000
2000
そこまでくると、我々は
11:58
that bacteria can talk to each other with this chemical language.
260
700000
3000
細菌がこの化学言語で話し合えることを知りました
12:01
But what we started to think is that maybe there is something
261
703000
2000
そこで考えたのは、ここで私たちにも実用的な何かが
12:03
practical that we can do here as well.
262
705000
2000
出来るかもしれないということでした
12:05
I've told you that bacteria do have all these social behaviors,
263
707000
3000
細菌がこのような社会行動をするのだ、とお話ししました
12:08
they communicate with these molecules.
264
710000
3000
分子で情報交換するのです
12:11
Of course, I've also told you that one of the important things they do
265
713000
3000
そしてまた、クオラムセンシングを使って病原性を発揮するのが
12:14
is to initiate pathogenicity using quorum sensing.
266
716000
3000
重要な点だと話しました
12:17
We thought, what if we made these bacteria
267
719000
2000
そこで考えました 細菌が互いに話したり
12:19
so they can't talk or they can't hear?
268
721000
3000
聞いたりできなくしたらどうなるか？、と
12:22
Couldn't these be new kinds of antibiotics?
269
724000
3000
新しい種類の抗生物質になるのではないか？
12:25
Of course, you've just heard and you already know
270
727000
2000
もちろん皆さんは、我々の抗生物質の選択肢が
12:27
that we're running out of antibiotics.
271
729000
2000
底をついてきていることを聞いたでしょう
12:29
Bacteria are incredibly multi-drug-resistant right now,
272
731000
3000
現在では、細菌は恐ろしく多剤耐性で
12:32
and that's because all of the antibiotics that we use kill bacteria.
273
734000
4000
なぜなら全ての抗生物質は殺菌性だからです
12:36
They either pop the bacterial membrane,
274
738000
2000
それは細胞膜を攻撃するか、あるいは
12:38
they make the bacterium so it can't replicate its DNA.
275
740000
3000
細菌がDNAを複製できなくします
12:41
We kill bacteria with traditional antibiotics
276
743000
3000
伝統的な抗生剤は細菌を殺すのですが
12:44
and that selects for resistant mutants.
277
746000
2000
その結果、耐性菌が生き残るのです
12:46
And so now of course we have this global problem
278
748000
3000
そして私たちは現在、このような世界規模の
12:49
in infectious diseases.
279
751000
2000
感染症の問題に直面しています
12:51
We thought, well what if we could sort of do behavior modifications,
280
753000
3000
そこで考えました さて、行動修正のようなことをして、
12:54
just make these bacteria so they can't talk, they can't count,
281
756000
3000
この細菌同士が話せない、つまり計数できなくして
12:57
and they don't know to launch virulence.
282
759000
3000
毒性の発動時期を分からなくしてしまえばどうだろう？、と
13:00
And so that's exactly what we've done, and we've sort of taken two strategies.
283
762000
3000
それがまさしく我々のしたことで、二つの戦略を取りました
13:03
The first one is we've targeted
284
765000
2000
最初の標的は
13:05
the intraspecies communication system.
285
767000
3000
種族内のコミュニケーションシステムです
13:08
So we made molecules that look kind of like the real molecules --
286
770000
3000
そこで我々は、実際の分子に似ているが
13:11
which you saw -- but they're a little bit different.
287
773000
2000
ご覧のように、少し違ったものを作ります
13:13
And so they lock into those receptors,
288
775000
2000
それでこの物質はレセプターに結合し
13:15
and they jam recognition of the real thing.
289
777000
3000
本物の分子の認識を妨害します
13:18
By targeting the red system,
290
780000
2000
赤いシステムを標的にすることで
13:20
what we are able to do is to make
291
782000
2000
細菌種か病気の種類に特化して
13:22
species-specific, or disease-specific, anti-quorum sensing molecules.
292
784000
5000
対クオラムセンシング分子を作ることができるのです
13:27
We've also done the same thing with the pink system.
293
789000
3000
同じことをピンクのシステムでも行えます
13:30
We've taken that universal molecule and turned it around a little bit
294
792000
3000
共通言語分子を取り出し、それをちょっとひねって
13:33
so that we've made antagonists
295
795000
2000
種族間通信システム用の
13:35
of the interspecies communication system.
296
797000
2000
拮抗薬を作りました
13:37
The hope is that these will be used as broad-spectrum antibiotics
297
799000
5000
希望するのは、それが、全ての種類の細菌用の
13:42
that work against all bacteria.
298
804000
2000
汎用抗菌剤として使えるかもしれないことです
13:44
To finish I'll just show you the strategy.
299
806000
3000
最後に我々の戦略をお見せします
13:47
In this one I'm just using the interspecies molecule,
300
809000
2000
この中では私は種族間分子しか使っていません
13:49
but the logic is exactly the same.
301
811000
2000
しかし論理はまったく同じです
13:51
What you know is that when that bacterium gets into the animal,
302
813000
3000
つまり細菌が動物に侵入した場合―
13:54
in this case, a mouse,
303
816000
2000
この場合はマウスですが―
13:56
it doesn't initiate virulence right away.
304
818000
2000
それはすぐには毒性を発揮しません
13:58
It gets in, it starts growing, it starts secreting
305
820000
3000
侵入し、増殖し始め、それから
14:01
its quorum sensing molecules.
306
823000
2000
クオラムセンシング分子を分泌し始めます
14:03
It recognizes when it has enough bacteria
307
825000
2000
細菌は自分がいつ攻撃活動をできるだけの
14:05
that now they're going to launch their attack,
308
827000
2000
十分な数になったかを認識します
14:07
and the animal dies.
309
829000
2000
そして動物が死にます
14:09
What we've been able to do is to give these virulent infections,
310
831000
3000
我々にできるのはこういう毒性の強い感染に対して
14:12
but we give them in conjunction with our anti-quorum sensing molecules --
311
834000
4000
（抗生物質に加えて）抗クオラムセンシング分子剤も与えることです
14:16
so these are molecules that look kind of like the real thing,
312
838000
2000
クオラムセンシング分子に似ているが
14:18
but they're a little bit different which I've depicted on this slide.
313
840000
3000
このスライドのように少し形が違っているものです
14:21
What we now know is that if we treat the animal
314
843000
3000
わかっているのは、多剤耐性の病原性細菌にかかった
14:24
with a pathogenic bacterium -- a multi-drug-resistant pathogenic bacterium --
315
846000
4000
動物を、抗生物質と同時に抗クオラムセンシング分子剤で
14:28
in the same time we give our anti-quorum sensing molecule,
316
850000
4000
治療すると、実際のところ
14:32
in fact, the animal lives.
317
854000
2000
動物は生き残るのです
14:34
We think that this is the next generation of antibiotics
318
856000
4000
我々はこれが次世代の抗生物質になり
14:38
and it's going to get us around, at least initially,
319
860000
2000
少なくとも暫くの間は、耐性という大問題に
14:40
this big problem of resistance.
320
862000
2000
対応できるでしょう
14:42
What I hope you think, is that bacteria can talk to each other,
321
864000
3000
考えていただきたいのは、細菌は互いに喋ることができて
14:45
they use chemicals as their words,
322
867000
3000
言葉として化学物質を使い
14:48
they have an incredibly complicated chemical lexicon
323
870000
3000
非常に複雑な化学上の語彙を使い
14:51
that we're just now starting to learn about.
324
873000
2000
それについては研究が始まったばかりです
14:53
Of course what that allows bacteria to do
325
875000
3000
もちろん、この方法により細菌は
14:56
is to be multicellular.
326
878000
2000
多細胞の様に振る舞う事ができます
14:58
So in the spirit of TED they're doing things together
327
880000
3000
TEDの精神に倣い、彼らは協力して事に当たります
15:01
because it makes a difference.
328
883000
2000
それで変化を起こせるからです
15:03
What happens is that bacteria have these collective behaviors,
329
885000
4000
つまり細菌は集団行動を行い
15:07
and they can carry out tasks
330
889000
2000
単体では決して出来なかったような
15:09
that they could never accomplish
331
891000
2000
課題を行うことが
15:11
if they simply acted as individuals.
332
893000
2000
できるのです
15:13
What I would hope that I could further argue to you
333
895000
3000
みなさんにさらにお話したいのは
15:16
is that this is the invention of multicellularity.
334
898000
3000
これが「多細胞性の発明」だということです
15:19
Bacteria have been on the Earth for billions of years;
335
901000
4000
細菌は何十億年も前から地球にいます
15:23
humans, couple hundred thousand.
336
905000
2000
人間は、数十万年です
15:25
We think bacteria made the rules
337
907000
2000
多細胞の組織の行動ルールは
15:27
for how multicellular organization works.
338
909000
3000
細菌が決めたのです
15:30
We think, by studying bacteria,
339
912000
3000
細菌を研究することで
15:33
we're going to be able to have insight about multicellularity in the human body.
340
915000
4000
人間の身体の多細胞性についても洞察を得ることができるでしょう
15:37
We know that the principles and the rules,
341
919000
2000
もし我々が原理と法則を
15:39
if we can figure them out in these sort of primitive organisms,
342
921000
2000
原始的な生物から発見することができるのならば
15:41
the hope is that they will be applied
343
923000
2000
うまくいけば、我々はそれを
15:43
to other human diseases and human behaviors as well.
344
925000
4000
ヒトの他の病気や行動にも応用できるのです
15:47
I hope that what you've learned
345
929000
2000
お分かり頂けましたか
15:49
is that bacteria can distinguish self from other.
346
931000
3000
細菌が自分と他者を区別できることが
15:52
By using these two molecules they can say "me" and they can say "you."
347
934000
3000
「自分」と「自分以外」と話す二つの分子を使うことで
15:55
Again of course that's what we do,
348
937000
2000
もちろんそれを我々は
15:57
both in a molecular way,
349
939000
2000
分子的なレベルや
15:59
and also in an outward way,
350
941000
2000
より広い視野から行っており
16:01
but I think about the molecular stuff.
351
943000
2000
私は分子の方について考えています
16:03
This is exactly what happens in your body.
352
945000
2000
身体の内部でまさしく起きていることです
16:05
It's not like your heart cells and your kidney cells get all mixed up every day,
353
947000
3000
体内で、心臓の細胞と人層の細胞が混ざり合っているというようなことではありません
16:08
and that's because there's all of this chemistry going on,
354
950000
3000
このような化学変化がいつも起きていて
16:11
these molecules that say who each of these groups of cells is,
355
953000
3000
ここの部分の細胞は何になるのか、また何のためにそうなるのかを
16:14
and what their tasks should be.
356
956000
2000
分子が語るのです
16:16
Again, we think that bacteria invented that,
357
958000
3000
また、細菌がそれを発明し
16:19
and you've just evolved a few more bells and whistles,
358
961000
3000
人間はそれにちょっと手を加えただけのことで
16:22
but all of the ideas are in these simple systems that we can study.
359
964000
4000
全てのアイデアは、我々が研究できるシンプルなシステムの中にあると思います
16:26
The final thing is, again just to reiterate that there's this practical part,
360
968000
4000
最後に、この話の実用的な部分を繰り返しますが
16:30
and so we've made these anti-quorum sensing molecules
361
972000
3000
我々はこういう抗クオラムセンシング分子を作り出し
16:33
that are being developed as new kinds of therapeutics.
362
975000
3000
新しい治療方法として開発しているのです
16:36
But then, to finish with a plug for all the good and miraculous bacteria
363
978000
3000
そして、地球上のあらゆる、善良で素晴らしい
16:39
that live on the Earth,
364
981000
2000
細菌のために
16:41
we've also made pro-quorum sensing molecules.
365
983000
2000
我々は「向クオラムセンシング分子」を作っており
16:43
So, we've targeted those systems to make the molecules work better.
366
985000
3000
それによってシステム内で分子がよりよく働くことを狙っています
16:46
Remember you have these 10 times or more bacterial cells
367
988000
4000
思い出して下さい あなた自身の10倍の細菌が
16:50
in you or on you, keeping you healthy.
368
992000
2000
あなたに付着しています あなたの健康を維持するために
16:52
What we're also trying to do is to beef up the conversation
369
994000
3000
我々がやろうとしているのは、あなたと共生している細菌の
16:55
of the bacteria that live as mutualists with you,
370
997000
3000
会話システムを強化し
16:58
in the hopes of making you more healthy,
371
1000000
2000
あなたがさらに健康になれるように
17:00
making those conversations better,
372
1002000
2000
会話をさらに良くして
17:02
so bacteria can do things that we want them to do
373
1004000
3000
細菌に、我々がしてほしいことを、彼らが普通に
17:05
better than they would be on their own.
374
1007000
3000
行う以上にやってもらうことです
17:08
Finally, I wanted to show you
375
1010000
2000
最後に皆さんにご覧に入れます
17:10
this is my gang at Princeton, New Jersey.
376
1012000
2000
これが、ニュージャージー州プリンストンの私の同僚です
17:12
Everything I told you about was discovered by someone in that picture.
377
1014000
4000
私が話した全ては、この写真の誰かが発見したのです
17:16
I hope when you learn things,
378
1018000
2000
何かを学ぶ時、
17:18
like about how the natural world works --
379
1020000
2000
たとえば自然界のしくみなどについて
17:20
I just want to say that whenever you read something in the newspaper
380
1022000
3000
なにか自然界の可笑しいことについて、あなたが
17:23
or you get to hear some talk about something ridiculous in the natural world
381
1025000
3000
新聞で読んだり耳にする事は、
17:26
it was done by a child.
382
1028000
2000
子どもがやっています
17:28
Science is done by that demographic.
383
1030000
2000
科学はここに示されているような人々がやっています
17:30
All of those people are between 20 and 30 years old,
384
1032000
4000
彼らは20歳から30歳の間で
17:34
and they are the engine that drives scientific discovery in this country.
385
1036000
4000
この国の科学的発見のエンジンです
17:38
It's a really lucky demographic to work with.
386
1040000
3000
一緒に仕事をすることができてラッキーな人たちです
17:41
I keep getting older and older and they're always the same age,
387
1043000
3000
私はだんだん歳をとりますが、彼らの年は変わらない
17:44
and it's just a crazy delightful job.
388
1046000
3000
最高に楽しい仕事です
17:47
I want to thank you for inviting me here.
389
1049000
2000
ここに呼んで下さってありがとう
17:49
It's a big treat for me to get to come to this conference.
390
1051000
3000
このカンファレンスに来る事ができて光栄です
17:52
(Applause)
391
1054000
5000
（拍手）
17:57
Thanks.
392
1059000
1000
ありがとう
17:58
(Applause)
393
1060000
14000
（拍手）
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