TED2009
Bonnie Bassler: How bacteria "talk"
Bonnie Bassler의 박테리아가 대화하는 방법
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Bonnie Bassler는 박테리아가 화학적 언어로 "대화"를 하고 힘을 합쳐 공격과 방어를 할 수 있게 해준다는 사실을 발견했습니다. 이는 의학과 산업 그리고 우리가 스스로를 이해하는 방식을 변화시키는 놀라운 의미를 가진 연구 결과입니다.
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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박테리아는 지구 상에서 가장 오래된 유기체입니다.
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They've been here for billions of years,
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수십억 년 동안 살아남은
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and what they are are single-celled microscopic organisms.
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단세포 미생물이죠.
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So they are one cell and they have this special property
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단세포이기 때문에
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that they only have one piece of DNA.
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단 하나의 DNA를 가지고 있습니다.
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They have very few genes,
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그래서 자신의 형질을 발현하기 위한
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and genetic information to encode all of the traits that they carry out.
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유전자와 유전 정보도 매우 적습니다.
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And the way bacteria make a living
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박테리아가 살아가는 방법은
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is that they consume nutrients from the environment,
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주위 환경에서 영양분을 흡수하여
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they grow to twice their size, they cut themselves down in the middle,
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원래 크기의 두 배로 자라면 정 가운데로 반으로 나뉩니다.
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and one cell becomes two, and so on and so on.
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하나였던 세포는 두 개가 되고, 그렇게 계속 세포 분열을 해 나갑니다.
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They just grow and divide, and grow and divide -- so a kind of boring life,
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자라고 분열하고 자라고 분열하는 지루한 생활이에요.
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except that what I would argue is that you have
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하지만 오늘은 이 생물체의 특별한 점에 대해 말씀 드리려고 합니다.
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an amazing interaction with these critters.
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이들이 여러분과 놀라운 상호작용을 하고 있다는 점이죠.
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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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여러분이 자신을 순수한 인체로 생각하시겠지만, 제가 바라보는 여러분의 모습은 이렇습니다.
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This man is supposed to represent
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여기 (슬라이드에 그려진) 사람을
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a generic human being,
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일반적인 인간이라 가정해봅시다,
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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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저 사람 안에 있는 모든 원들은 여러분의 몸을 이루는 세포 하나하나를 보여주고 있습니다.
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There is about a trillion human cells that make each one of us
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인체를 구성하고 있는 약 1조 개의 인간 세포들이
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who we are and able to do all the things that we do,
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우리를 존재하게 하며, 여러가지 일들을 할 수 있게 해줍니다.
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but you have 10 trillion bacterial cells
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반면 여러분의 체내외에 존재하는
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in you or on you at any moment in your life.
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박테리아의 수는 10조개에 이릅니다.
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So, 10 times more bacterial cells
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인체에 존재하는 박테리아 세포의 수가
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than human cells on a human being.
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인간 세포에 비해 10배나 더 많다는 뜻이죠.
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And of course it's the DNA that counts,
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그리고 물론 DNA도 살펴봐야 되겠죠.
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so here's all the A, T, Gs and Cs
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여기 A, T, G, C 염기가 있습니다.
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that make up your genetic code, and give you all your charming characteristics.
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유전 정보를 구성하는 이 염기들이 여러분 각자의 매력을 만들어냅니다.
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You have about 30,000 genes.
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사람은 약 3만개의 유전자를 가지고 있는데
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Well it turns out you have 100 times more bacterial genes
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알고 보면 평생 그보다 100배나 많은 박테리아 유전자를
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playing a role in you or on you all of your life.
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몸 안팎으로 지니고 삽니다.
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At the best, you're 10 percent human,
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기껏해야 여러분은 10%짜리 인간이거나
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but more likely about one percent human,
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실은 1%짜리에 가깝다는 거죠.
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depending on which of these metrics you like.
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어떤 기준으로 보느냐에 따라 차이는 있을 수 있습니다.
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I know you think of yourself as human beings,
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여러분은 스스로 인간이라 생각하신다는 것을 알고 있지만
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but I think of you as 90 or 99 percent bacterial.
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저는 여러분을 90~99%의 박테리아라고 봅니다.
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(Laughter)
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(웃음)
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These bacteria are not passive riders,
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박테리아는 수동적으로 살아가지 않습니다.
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these are incredibly important, they keep us alive.
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우리의 생존에 무척 중요한 역할을 합니다.
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They cover us in an invisible body armor
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보이지 않는 갑옷으로 우리몸을 둘러싸고
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that keeps environmental insults out
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주위 환경으로부터 해를 입지 않도록 하고
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so that we stay healthy.
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우리를 건강하게 해줍니다.
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They digest our food, they make our vitamins,
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음식을 소화시키고 비타민을 만들어 주기도 하며
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they actually educate your immune system
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면역계를 교육해
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to keep bad microbes out.
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해로운 미생물이 침입하지 못하도록 합니다.
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So they do all these amazing things
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이처럼 박테리아는 많은 놀라운 일들을 합니다.
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that help us and are vital for keeping us alive,
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우리를 도와 생명을 유지하는데 중요한 역할을 하지만
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and they never get any press for that.
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그런 일로 주목 받은 적은 없습니다.
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But they get a lot of press because they do a lot of
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오히려 우리에게 가하는 여러 끔찍한 일들이
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terrible things as well.
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주목을 끌곤 했습니다.
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So, there's all kinds of bacteria on the Earth
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세상에는 여러분에게 해를 끼치지 않는
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that have no business being in you or on you at any time,
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수많은 박테리아들이 있는 반면에
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and if they are, they make you incredibly sick.
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심각한 병을 앓게 하는 경우도 있으니까요.
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And so, the question for my lab is whether you want to think about all the
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그래서 저희 연구팀은 박테리아가 하는
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good things that bacteria do, or all the bad things that bacteria do.
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좋고 나쁜 모든 일에 대해 연구하고 있습니다.
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The question we had is how could they do anything at all?
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정확히 말하면 그 모든 일들 도대체 "어떻게" 하냐는 거죠.
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I mean they're incredibly small,
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박테리아는 현미경 없이
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you have to have a microscope to see one.
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볼 수 없을 정도로 작잖아요.
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They live this sort of boring life where they grow and divide,
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3000
자라고 분열하기를 반복하는 지루한 생활을 하니까
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and they've always been considered to be these asocial reclusive organisms.
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지금껏 반사회적으로 은둔 생활을 하는 유기체라 여겨졌고요.
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And so it seemed to us that they are just too small to have an impact
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그러니 개체 단위로 활동하는 박테리아는
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on the environment
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주위 환경에 영향을 미치기에
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if they simply act as individuals.
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너무도 작은 존재로 보였습니다.
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And so we wanted to think if there couldn't be a different
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그래서 저희는 박테리아가 살아가는
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way that bacteria live.
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168000
2000
다른 방법이 있을지 생각해보기로 했습니다.
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The clue to this came from another marine bacterium,
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170000
4000
그리고 이 질문에 대한 실마리를
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and it's a bacterium called Vibrio fischeri.
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174000
3000
Vibrio fischeri라 불리는 한 해양 박테리아에서 찾았습니다.
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What you're looking at on this slide is just a person from my lab
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3000
지금 보시는 슬라이드는 한 실험실 동료가
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holding a flask of a liquid culture of a bacterium,
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180000
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박테리아를 액체 배양하고 있는 플라스크를 들고 있는 사진인데요.
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a harmless beautiful bacterium that comes from the ocean,
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바다에서 온 무해하고 아름다운 박테리아로
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named Vibrio fischeri.
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Vibrio fischeri라 불립니다.
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This bacterium has the special property that it makes light,
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이 박테리아는 빛을 내는 특성을 가지고 있습니다.
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so it makes bioluminescence,
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즉, 생물발광을 합니다.
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like fireflies make light.
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반딧불이 발광을 하듯이 말입니다.
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We're not doing anything to the cells here.
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박테리아 세포를 조작한 것이 아니라
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We just took the picture by turning the lights off in the room,
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방의 조명을 끄고 찍은 사진일 뿐인데
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and this is what we see.
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보시는 바와 같습니다.
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What was actually interesting to us
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박테리아가 빛을 만든다는 사실 자체보다
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was not that the bacteria made light,
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발광하는 시기가 언제인지가
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but when the bacteria made light.
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더 흥미로운 부분입니다.
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What we noticed is when the bacteria were alone,
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묽은 용액 상태로 혼자 있는 박테리아는
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so when they were in dilute suspension, they made no light.
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210000
3000
빛을 만들지 않았습니다.
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But when they grew to a certain cell number
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213000
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하지만 세포 수가 일정한 수준에 이르면
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all the bacteria turned on light simultaneously.
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215000
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모든 박테리아가 동시에 발광을 합니다.
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The question that we had is how can bacteria, these primitive organisms,
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219000
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우리는 원시적 유기체인 박테리아가
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tell the difference from times when they're alone,
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혼자 있는지 집단으로 있는지를
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and times when they're in a community,
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어떻게 구분하고
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and then all do something together.
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집단 행동을 할 수 있는 것인지 궁금했습니다.
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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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저희는 박테리아의 이런 능력이 대화에서 온다는 것을 알아냈습니다.
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and they talk with a chemical language.
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박테리아가 화학적 언어로 대화합니다.
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This is now supposed to be my bacterial cell.
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지금 보시는 이것을 박테리아 세포라고 해보죠.
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When it's alone it doesn't make any light.
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혼자 있을 때는 빛을 내지 않습니다.
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But what it does do is to make and secrete small molecules
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그 대신 작은 분자를 만들어 분비하는데
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that you can think of like hormones,
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호르몬과 비슷한 것이라 생각하셔도 무방합니다.
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and these are the red triangles, and when the bacteria is alone
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3000
빨간 삼각형들이 분비되는 분자들을 나타냅니다. 박테리아가 혼자 있으면
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the molecules just float away and so no light.
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251000
3000
이 분자들이 퍼져 나가 버리기 때문에 발광하지 않습니다.
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But when the bacteria grow and double
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254000
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하지만 박테리아가 성장해서 수가 불어나
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and they're all participating in making these molecules,
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256000
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여럿이 동시에 이 분자를 분비하기 시작하면
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the molecule -- the extracellular amount of that molecule
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259000
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세포가 늘어나는 수와 비례하여
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increases in proportion to cell number.
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263000
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세포 외부 분자의 숫자도 증가합니다.
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And when the molecule hits a certain amount
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증가하는 분자의 수가 주변에 있는 이웃의 수를
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that tells the bacteria how many neighbors there are,
100
268000
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알려줄 수 있을 정도의 일정한 양에 이르면
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they recognize that molecule
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이를 인식한 모든 박테리아가
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and all of the bacteria turn on light in synchrony.
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동시에 발광합니다.
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That's how bioluminescence works --
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276000
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이것이 생물 발광이 일어나는 방식이에요.
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they're talking with these chemical words.
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화학적 단어를 사용해서 대화를 하지요.
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The reason that Vibrio fischeri is doing that comes from the biology.
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4000
Vibrio Fischeri가 발광하는 원인은 그들의 생태상에서 찾을 수 있습니다.
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Again, another plug for the animals in the ocean,
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284000
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또 다른 바닷 속 발광 플러그를 볼까요?
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Vibrio fischeri lives in this squid.
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287000
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Vibrio fischeri는 이 오징어에서 살고 있는데요.
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What you are looking at is the Hawaiian Bobtail Squid,
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290000
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여러분이 보고 있는 것은 하와이 짧은꼬리 오징어입니다.
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and it's been turned on its back,
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292000
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등 부분이 밝게 빛나고 있죠.
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and what I hope you can see are these two glowing lobes
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294000
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여기 두 개의 빛나는 돌출부를 주목해주세요.
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and these house the Vibrio fischeri cells,
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297000
3000
이 곳이 Vibrio ficheri 세포가 사는 집입니다.
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they live in there, at high cell number
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300000
2000
여기에 많은 수의 세포가 거주하며
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that molecule is there, and they're making light.
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302000
2000
분자를 방출해 발광합니다.
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The reason the squid is willing to put up with these shenanigans
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304000
3000
오징어가 이러한 장난(?)을 참고 있는 이유는
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is because it wants that light.
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307000
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오징어도 빛을 원하기 때문입니다.
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The way that this symbiosis works
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309000
2000
이 작은 오징어는
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is that this little squid lives just off the coast of Hawaii,
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311000
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이런 공생 방식으로 하와이 연안에서 살아갑니다.
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just in sort of shallow knee-deep water.
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315000
2000
무릎 깊이 정도의 얕은 물에서요.
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The squid is nocturnal, so during the day
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317000
3000
이 오징어는 야행성이기 때문에
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it buries itself in the sand and sleeps,
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320000
2000
낮에는 모래 속에서 잠을 자다가
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but then at night it has to come out to hunt.
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322000
3000
밤이면 사냥하러 나옵니다.
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On bright nights when there is lots of starlight or moonlight
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325000
2000
별빛과 달빛이 밝은 밤에는
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that light can penetrate the depth of the water
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327000
3000
물 속 깊이 빛이 관통합니다.
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the squid lives in, since it's just in those couple feet of water.
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330000
3000
오징어는 2 피트 정도의 깊이에서 살고 있거든요.
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What the squid has developed is a shutter
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333000
3000
그래서 이 오징어는 조리개 기관을 발달시켰습니다.
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that can open and close over this specialized light organ housing the bacteria.
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336000
4000
박테리아가 살고 있는 발광 기관을 개폐할 수 있는 장치에요.
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Then it has detectors on its back
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340000
2000
등에 있는 감지기를 통해
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so it can sense how much starlight or moonlight is hitting its back.
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342000
4000
별빛과 달빛의 양을 감지해서
06:04
And it opens and closes the shutter
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346000
2000
조리개를 여닫아
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so the amount of light coming out of the bottom --
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348000
2000
자기 몸 아래쪽으로 박테리아들이 발광하는 빛의
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which is made by the bacterium --
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350000
2000
나가는 양을 조절합니다.
06:10
exactly matches how much light hits the squid's back,
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352000
2000
등으로 감지한 빛과 동일한 조도로 발광해서
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so the squid doesn't make a shadow.
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354000
2000
그림자가 생기지 않도록 하는 거죠.
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It actually uses the light from the bacteria
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356000
3000
박테리아의 빛으로 역발광해서
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to counter-illuminate itself in an anti-predation device
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359000
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천적 방어 장치로 사용하는 것입니다.
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so predators can't see its shadow,
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362000
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그림자가 생기지 않기 때문에
06:22
calculate its trajectory, and eat it.
137
364000
2000
천적은 오징어가 움직이는 궤도를 계산해서 포식할 수 없습니다.
06:24
This is like the stealth bomber of the ocean.
138
366000
3000
바다의 스텔스 폭격기라고 할 수 있죠.
06:27
(Laughter)
139
369000
1000
(웃음)
06:28
But then if you think about it, the squid has this terrible problem
140
370000
3000
하지만 다른 한편으로 오징어에게 심각한 문제가 있는 셈입니다.
06:31
because it's got this dying, thick culture of bacteria
141
373000
3000
두터운 박테리아 배양이 죽어가면
06:34
and it can't sustain that.
142
376000
2000
더 이상 이 장치를 유지할 수 없습니다.
06:36
And so what happens is every morning when the sun comes up
143
378000
2000
그래서 오징어는 매일 아침 해가 떠오를 때
06:38
the squid goes back to sleep, it buries itself in the sand,
144
380000
3000
모래 속에서 잠을 잡니다.
06:41
and it's got a pump that's attached to its circadian rhythm,
145
383000
3000
24시간 주기로 작동하는 펌프를 사용해서
06:44
and when the sun comes up it pumps out like 95 percent of the bacteria.
146
386000
5000
해가 뜰 때 95% 정도의 박테리아를 뿜어냅니다.
06:49
Now the bacteria are dilute, that little hormone molecule is gone,
147
391000
3000
그러면 박테리아 농도는 묽어지고 호르몬 분자도 옅어져
06:52
so they're not making light --
148
394000
2000
빛을 내지 못하지만
06:54
but of course the squid doesn't care. It's asleep in the sand.
149
396000
2000
오징어는 신경 쓰지 않아요. 모래 속에서 자고 있으니까요.
06:56
And as the day goes by the bacteria double,
150
398000
2000
하루가 지나는 동안 박테리아가 증식하고
06:58
they release the molecule, and then light comes on
151
400000
3000
호르몬 분자를 분비해 빛을 냅니다.
07:01
at night, exactly when the squid wants it.
152
403000
3000
오징어가 원하는대로 정확히 밤에 말이죠.
07:04
First we figured out how this bacterium does this,
153
406000
3000
우선 우리는 박테리아들의 작동 방식을 알아낸 후에
07:07
but then we brought the tools of molecular biology to this
154
409000
3000
분자생물학의 방법론을 차용하여
07:10
to figure out really what's the mechanism.
155
412000
2000
실제 메카니즘을 알아내고자 했습니다.
07:12
And what we found -- so this is now supposed to be, again, my bacterial cell --
156
414000
4000
우리가 발견한 것은 (원을 가르키며) 이것을 박테리아 세포라고 가정합니다.
07:16
is that Vibrio fischeri has a protein --
157
418000
2000
Vibrio ficheri는 빨간 상자로 표시된 단백질을 가지고 있습니다.
07:18
that's the red box -- it's an enzyme that makes
158
420000
3000
빨간 삼각형은 작은 호르몬 분자를
07:21
that little hormone molecule, the red triangle.
159
423000
3000
만들어내는 효소입니다.
07:24
And then as the cells grow, they're all releasing that molecule
160
426000
2000
세포는 성장하면서 모두 분자를 분비합니다.
07:26
into the environment, so there's lots of molecule there.
161
428000
3000
그래서 그 주변에 많은 분자가 존재하게 되죠.
07:29
And the bacteria also have a receptor on their cell surface
162
431000
4000
또한 박테리아 표면에는 분자에 맞는 수용체가 있습니다.
07:33
that fits like a lock and key with that molecule.
163
435000
3000
분자와 수용체는 열쇠와 자물쇠 같은 관계입니다.
07:36
These are just like the receptors on the surfaces of your cells.
164
438000
3000
여러분 세포 표면에 존재하는 수용체와 같습니다.
07:39
When the molecule increases to a certain amount --
165
441000
3000
분자가 적정량으로 늘어나면
07:42
which says something about the number of cells --
166
444000
2000
세포 수에 대한 정보를 전달합니다.
07:44
it locks down into that receptor
167
446000
2000
이 때 분자는 수용체와 결합하여
07:46
and information comes into the cells
168
448000
2000
세포 내로 그 정보를 전달합니다.
07:48
that tells the cells to turn on
169
450000
2000
세포에게 발광하라고 말해주는 것입니다.
07:50
this collective behavior of making light.
170
452000
3000
빛을 만드는 집단 행동이죠.
07:53
Why this is interesting is because in the past decade
171
455000
3000
이것이 흥미로운 이유는 지난 10년 간 연구 결과에 따르면
07:56
we have found that this is not just some anomaly
172
458000
2000
이것이 일부 박테리아에서만 발견되는 특이 현상이 아니라는 것입니다.
07:58
of this ridiculous, glow-in-the-dark bacterium that lives in the ocean --
173
460000
3000
바닷 속 어둠을 밝히는 박테리아뿐 아니라
08:01
all bacteria have systems like this.
174
463000
3000
모든 박테리아가 이러한 시스템을 가지고 있습니다.
08:04
So now what we understand is that all bacteria can talk to each other.
175
466000
3000
모든 박테리아가 대화할 수 있다는 거죠.
08:07
They make chemical words, they recognize those words,
176
469000
3000
그들은 서로 이해할 수 있는 화학적 언어를 만들고
08:10
and they turn on group behaviors
177
472000
2000
이를 이용하여 집단 행동을 합니다.
08:12
that are only successful when all of the cells participate in unison.
178
474000
5000
이는 모든 세포가 참여해야만 성사됩니다.
08:17
We have a fancy name for this: we call it quorum sensing.
179
479000
3000
우리는 이 행동에 '정족수 인식'이라는 근사한 이름을 붙여주었습니다.
08:20
They vote with these chemical votes,
180
482000
2000
화학적인 투표 과정을 통해서
08:22
the vote gets counted, and then everybody responds to the vote.
181
484000
4000
표가 집계되면 모든 박테리아가 결과에 승복합니다.
08:26
What's important for today's talk
182
488000
2000
오든 드린 이야기들 중 중요한 부분은
08:28
is that we know that there are hundreds of behaviors
183
490000
2000
박테리아가 수백 가지 행위를
08:30
that bacteria carry out in these collective fashions.
184
492000
3000
집단으로 해낸다는 점입니다.
08:33
But the one that's probably the most important to you is virulence.
185
495000
3000
그 중에서 여러분들에게 가장 중요한 한 가지를 꼽자면 인체에서 병을 일으키는 능력에 대한 부분입니다.
08:36
It's not like a couple bacteria get in you
186
498000
3000
한 쌍의 박테이라가 인체에 침투해서
08:39
and they start secreting some toxins --
187
501000
2000
독소 분비를 시작한다고 해도
08:41
you're enormous, that would have no effect on you. You're huge.
188
503000
3000
그 양에 비해 인체가 거대하기 때문에 아무 영향도 미치지 못합니다.
08:44
What they do, we now understand,
189
506000
3000
우리가 이제 이해하게 된 바에 따르면
08:47
is they get in you, they wait, they start growing,
190
509000
3000
인체에 침투한 박테리아는 증식하고
08:50
they count themselves with these little molecules,
191
512000
2000
늘어나는 분자 수를 헤아리며 때를 기다리다가
08:52
and they recognize when they have the right cell number
192
514000
2000
세포가 일정한 수에 이르면
08:54
that if all of the bacteria launch their virulence attack together,
193
516000
4000
모든 박테리아가 함께 공격을 시작합니다.
08:58
they are going to be successful at overcoming an enormous host.
194
520000
4000
거대한 숙주를 성공적으로 정복하게 되죠.
09:02
Bacteria always control pathogenicity with quorum sensing.
195
524000
4000
박테리아는 이렇게 정족수를 인식하는 방법으로 발병 시기를 조절합니다.
09:06
That's how it works.
196
528000
2000
이것이 박테리아의 작업 방법이죠.
09:08
We also then went to look at what are these molecules --
197
530000
3000
우리는 분자에 대한 연구도 병행했습니다.
09:11
these were the red triangles on my slides before.
198
533000
3000
슬라이드 상에서 보신 빨간 삼각형 말이죠.
09:14
This is the Vibrio fischeri molecule.
199
536000
2000
이 Vibrio ficheri 분자를 통해
09:16
This is the word that it talks with.
200
538000
2000
박테리아들이 대화를 나눕니다.
09:18
So then we started to look at other bacteria,
201
540000
2000
다른 종류의 박테리아에 대해서는 연구하기 시작했습니다.
09:20
and these are just a smattering of the molecules that we've discovered.
202
542000
3000
이것이 저희가 분자에 대해서 조금 알아낸 내용입니다.
09:23
What I hope you can see
203
545000
2000
저는 여러분께서 분자들이 서로
09:25
is that the molecules are related.
204
547000
2000
연관되어 있다는 사실에 주목해주셨으면 합니다.
09:27
The left-hand part of the molecule is identical
205
549000
2000
모든 종류의 박테리아들의
09:29
in every single species of bacteria.
206
551000
3000
왼쪽 부분은 동일한 반면
09:32
But the right-hand part of the molecule is a little bit different in every single species.
207
554000
4000
오른쪽 부분은 각 종별로 조금씩 다르죠.
09:36
What that does is to confer
208
558000
2000
이 부분은 박테리아 각각의 종이 사용하는 언어들의
09:38
exquisite species specificities to these languages.
209
560000
4000
특이성을 부여하는 역할을 합니다.
09:42
Each molecule fits into its partner receptor and no other.
210
564000
4000
각 분자들은 본인과 짝을 이루는 수용체에만 맞기 때문에
09:46
So these are private, secret conversations.
211
568000
3000
각 종 간의 사적인 비밀 대화가 가능해지죠.
09:49
These conversations are for intraspecies communication.
212
571000
4000
즉 대화는 동종 간에 이루어집니다.
09:53
Each bacteria uses a particular molecule that's its language
213
575000
4000
그리고 박테리아들은 이러한 종 특유의 분자를 통해
09:57
that allows it to count its own siblings.
214
579000
4000
동종 박테리아의 수를 셀 수 있습니다.
10:01
Once we got that far we thought
215
583000
2000
우리의 연구가 이 정도 진행되자
10:03
we were starting to understand that bacteria have these social behaviors.
216
585000
3000
박테리아의 사회적 행동을 이해할 수 있었습니다.
10:06
But what we were really thinking about is that most of the time
217
588000
3000
그러나, 이 연구를 진행하는 동안에도
10:09
bacteria don't live by themselves, they live in incredible mixtures,
218
591000
3000
우리는 다양한 종류의 박테리아들이 함께 살아가리라 믿었습니다.
10:12
with hundreds or thousands of other species of bacteria.
219
594000
4000
수백, 수천 종류의 이종 박테리아들과 말이죠.
10:16
And that's depicted on this slide. This is your skin.
220
598000
3000
여기 슬라이드에 묘사해봤습니다. 이것은 인체 피부입니다.
10:19
So this is just a picture -- a micrograph of your skin.
221
601000
3000
현미경으로 관찰한 사진이에요.
10:22
Anywhere on your body, it looks pretty much like this,
222
604000
2000
여러분의 몸 어디로 보더라도 이 사진과 거의 비슷할 거에요.
10:24
and what I hope you can see is that there's all kinds of bacteria there.
223
606000
4000
모든 종류의 박테리아가 섞여 살고 있는 것을 확인하실 수 있다면 좋겠어요.
10:28
And so we started to think if this really is about communication in bacteria,
224
610000
4000
만약 박테리아 간의 의사소통이
10:32
and it's about counting your neighbors,
225
614000
2000
이웃의 수를 헤아리는 것이라면
10:34
it's not enough to be able to only talk within your species.
226
616000
3000
동종 간의 대화만으로는 충분하지 않다고 생각하기 시작했습니다.
10:37
There has to be a way to take a census
227
619000
2000
다양한 종 간 합의를 이끌어 낼 수 있는
10:39
of the rest of the bacteria in the population.
228
621000
3000
다른 방법이 있어야만 했죠.
10:42
So we went back to molecular biology
229
624000
2000
그래서 우리는 분자생물학으로 돌아가서
10:44
and started studying different bacteria,
230
626000
2000
다른 박테리아들에 대해 공부하기 시작했고
10:46
and what we've found now is that
231
628000
2000
현재까지 우리가 알아낸 사실은
10:48
in fact, bacteria are multilingual.
232
630000
2000
박테리아가 다국어를 구사한다는 것입니다.
10:50
They all have a species-specific system --
233
632000
3000
특정 종내에서만 사용되는 1차 시스템을 통해
10:53
they have a molecule that says "me."
234
635000
2000
분자들이 "나야"라고 말할 수 있게 되는 반면에
10:55
But then, running in parallel to that is a second system
235
637000
3000
이런 각 종들의 1차 시스템을 포괄할 수 있는
10:58
that we've discovered, that's generic.
236
640000
2000
2차 시스템이 존재한다는 사실을 발견했습니다.
11:00
So, they have a second enzyme that makes a second signal
237
642000
3000
박테리아들에게는 이런 두 번째 신호를 담당하고 있는
11:03
and it has its own receptor,
238
645000
2000
두 번째 효소와 수용체를 가지고 있었습니다.
11:05
and this molecule is the trade language of bacteria.
239
647000
3000
무역을 위한 언어인 셈입니다.
11:08
It's used by all different bacteria
240
650000
2000
서로 다른 박테리아들이 모두 사용하는
11:10
and it's the language of interspecies communication.
241
652000
4000
다른 종 간의 대화를 위한 언어죠.
11:14
What happens is that bacteria are able to count
242
656000
3000
즉 박테리아는 동종과 이종의
11:17
how many of me and how many of you.
243
659000
3000
개체수를 셀 수 있다는 뜻입니다.
11:20
They take that information inside,
244
662000
2000
정보를 내부로 가져와서
11:22
and they decide what tasks to carry out
245
664000
2000
모딘 무리 중 누가 소수이고 다수이냐에 따라서
11:24
depending on who's in the minority and who's in the majority
246
666000
4000
어떤 작업을 수행할지
11:28
of any given population.
247
670000
2000
결정하는 것입니다.
11:30
Then again we turn to chemistry,
248
672000
2000
우리는 다시 화학 문제로 돌아갔습니다.
11:32
and we figured out what this generic molecule is --
249
674000
3000
우리가 알아낸 공용어 분자는
11:35
that was the pink ovals on my last slide, this is it.
250
677000
3000
슬라이드에 핑크색 타원으로 표시했습니다.
11:38
It's a very small, five-carbon molecule.
251
680000
2000
5개의 탄소로 이루어진 매우 작은 분자입니다.
11:40
What the important thing is that we learned
252
682000
3000
중요한 것은 우리가 모든 박테리아들이
11:43
is that every bacterium has exactly the same enzyme
253
685000
3000
동일할 효소를 가지고 있고
11:46
and makes exactly the same molecule.
254
688000
2000
아주 똑같은 분자를 만든다는 사실을 배운 데 있습니다.
11:48
So they're all using this molecule
255
690000
2000
모든 박테리아는 이 분자를 사용해
11:50
for interspecies communication.
256
692000
2000
종 간 대화를 합니다.
11:52
This is the bacterial Esperanto.
257
694000
3000
말하자면, 박테리아의 에스페란토(공용어)인 셈이죠.
11:55
(Laughter)
258
697000
1000
(웃음)
11:56
Once we got that far, we started to learn
259
698000
2000
연구가 여기까지 진행된 후
11:58
that bacteria can talk to each other with this chemical language.
260
700000
3000
우리는 박테리아가 화학적 언어로 대화한다는 것을 알게 되었습니다.
12:01
But what we started to think is that maybe there is something
261
703000
2000
그리고 동시에 이 연구 결과를 우리가
12:03
practical that we can do here as well.
262
705000
2000
실용적으로 활용할 수 있으리라 생각하기 시작했어요.
12:05
I've told you that bacteria do have all these social behaviors,
263
707000
3000
지금까지 여러분께 박테리아가 사회적 활동을 하고
12:08
they communicate with these molecules.
264
710000
3000
이 분자들로 대화를 한다는 사실에 대한 말씀을 드렸습니다.
12:11
Of course, I've also told you that one of the important things they do
265
713000
3000
물론 분자들이 하는 중요한 일 중 하나가
12:14
is to initiate pathogenicity using quorum sensing.
266
716000
3000
정족수를 인식하여 병을 일으킨다는 점도 말씀 드렸습니다.
12:17
We thought, what if we made these bacteria
267
719000
2000
우리는 박테리아가
12:19
so they can't talk or they can't hear?
268
721000
3000
말하고 듣지 못하게 되면 어떨까 생각했습니다.
12:22
Couldn't these be new kinds of antibiotics?
269
724000
3000
이것이 새로운 종류의 항생제가 될 수 있지 않을까요?
12:25
Of course, you've just heard and you already know
270
727000
2000
물론 지금 들으셨거나 이미 알고 계셨던 것처엄
12:27
that we're running out of antibiotics.
271
729000
2000
기존의 항생제는 효력을 잃어가고 있습니다.
12:29
Bacteria are incredibly multi-drug-resistant right now,
272
731000
3000
요즘 박테리아들은 약에 대한 내성이 대단히 강하기 때문이죠.
12:32
and that's because all of the antibiotics that we use kill bacteria.
273
734000
4000
박테리아를 죽이기 위해 지금까지 수많은 항생제를 사용해왔습니다.
12:36
They either pop the bacterial membrane,
274
738000
2000
항생제는 박테리아 세포막을 터트려 죽이고
12:38
they make the bacterium so it can't replicate its DNA.
275
740000
3000
DNA 복제를 할 수 없도록 만들었습니다.
12:41
We kill bacteria with traditional antibiotics
276
743000
3000
전통적인 방식의 항생제로 박테리아를 없앤 대신에
12:44
and that selects for resistant mutants.
277
746000
2000
내성이 있는 변종을 만들어 낸 것입니다.
12:46
And so now of course we have this global problem
278
748000
3000
이제 감염 질환계의 국제적인 문제로
12:49
in infectious diseases.
279
751000
2000
부각되고 있습니다.
12:51
We thought, well what if we could sort of do behavior modifications,
280
753000
3000
그래서 우리는 박테리아의 행동 방식을 수정해서
12:54
just make these bacteria so they can't talk, they can't count,
281
756000
3000
집단 행동하는 것을 막고 병도 일으킬 수 없도록
12:57
and they don't know to launch virulence.
282
759000
3000
하는 건 어떨까 생각한 것입니다.
13:00
And so that's exactly what we've done, and we've sort of taken two strategies.
283
762000
3000
이를 위해 우리는 두 가지 전략을 택했습니다.
13:03
The first one is we've targeted
284
765000
2000
우선 우리는 동종 간 의사소통 체계를
13:05
the intraspecies communication system.
285
767000
3000
공략했습니다.
13:08
So we made molecules that look kind of like the real molecules --
286
770000
3000
실제 분자와 유사한 가짜 분자를 만들었습니다.
13:11
which you saw -- but they're a little bit different.
287
773000
2000
보시다시피 약간의 차이는 있지만
13:13
And so they lock into those receptors,
288
775000
2000
어쨌든 수용체에 틀어박혀
13:15
and they jam recognition of the real thing.
289
777000
3000
진짜 분자를 인식하지 못하도록 방해합니다.
13:18
By targeting the red system,
290
780000
2000
빨간 색 시스템에서
13:20
what we are able to do is to make
291
782000
2000
우리가 할 수 있는 것은
13:22
species-specific, or disease-specific, anti-quorum sensing molecules.
292
784000
5000
특정 종이나, 특정 질환의 정족수 인식을 방해하는 분자를 만드는 것입니다.
13:27
We've also done the same thing with the pink system.
293
789000
3000
핑크색 시스템에서도 똑같이 했습니다.
13:30
We've taken that universal molecule and turned it around a little bit
294
792000
3000
이종 박테리아에 공통 작용하는 분자를 약간 변형해서
13:33
so that we've made antagonists
295
795000
2000
이종 간 의사소통 체계를 방해하는
13:35
of the interspecies communication system.
296
797000
2000
길항제를 만들어 왔습니다.
13:37
The hope is that these will be used as broad-spectrum antibiotics
297
799000
5000
저희는 이 전략이 모든 종류의 박테리아에 대항하는 다양한 종류의 항생제에
13:42
that work against all bacteria.
298
804000
2000
사용되기를 바랍니다.
13:44
To finish I'll just show you the strategy.
299
806000
3000
사용한 전략을 직접 보여드리면서 마치도록 하겠습니다.
13:47
In this one I'm just using the interspecies molecule,
300
809000
2000
여기서는 이종 간 분자를 사용해서 보여드리겠습니다.
13:49
but the logic is exactly the same.
301
811000
2000
하지만, 동종이든 이종이든 논리는 똑같습니다.
13:51
What you know is that when that bacterium gets into the animal,
302
813000
3000
아시다시피 박테리아가 동물 신체로 침투했다고 해서
13:54
in this case, a mouse,
303
816000
2000
여기서는 쥐를 사용했는데
13:56
it doesn't initiate virulence right away.
304
818000
2000
즉시 병을 일으키는 것은 아닙니다.
13:58
It gets in, it starts growing, it starts secreting
305
820000
3000
침투한 후에는 증식하고 정족수를 인식하는 분자를
14:01
its quorum sensing molecules.
306
823000
2000
분비하기 시작합니다.
14:03
It recognizes when it has enough bacteria
307
825000
2000
박테리아의 수가 발현하는 정족수에 이르렀을 때
14:05
that now they're going to launch their attack,
308
827000
2000
공격을 시작하고
14:07
and the animal dies.
309
829000
2000
그러면 동물은 죽습니다.
14:09
What we've been able to do is to give these virulent infections,
310
831000
3000
병을 일으키는 균을 줄 수도 있었지만
14:12
but we give them in conjunction with our anti-quorum sensing molecules --
311
834000
4000
정족수 인식을 방해하는 분자를 투여했습니다.
14:16
so these are molecules that look kind of like the real thing,
312
838000
2000
이것들은 실제 분자와 비슷하게 보이지만
14:18
but they're a little bit different which I've depicted on this slide.
313
840000
3000
화면에서 보시는 바와 같이 약간 다른 분자입니다.
14:21
What we now know is that if we treat the animal
314
843000
3000
감염된 동물을 치료해보면
14:24
with a pathogenic bacterium -- a multi-drug-resistant pathogenic bacterium --
315
846000
4000
여러 항생제에 내성을 가진 병원성 박테리아에게 감염된 경우라도
14:28
in the same time we give our anti-quorum sensing molecule,
316
850000
4000
정족수 인식을 방해하는 분자를 투여하면
14:32
in fact, the animal lives.
317
854000
2000
동물이 살아남는다는 것을 알게 되었습니다.
14:34
We think that this is the next generation of antibiotics
318
856000
4000
우리는 이 방법이 차세대 항생제가 되어
14:38
and it's going to get us around, at least initially,
319
860000
2000
약물 내성이라는 심각한 문제로부터 인류를 구하는
14:40
this big problem of resistance.
320
862000
2000
적어도 그 첫 걸음이 되리라 생각합니다.
14:42
What I hope you think, is that bacteria can talk to each other,
321
864000
3000
박테리아가 화학적인 대화를
14:45
they use chemicals as their words,
322
867000
3000
나눌 수 있게 해주는
14:48
they have an incredibly complicated chemical lexicon
323
870000
3000
엄청나게 복잡한 화학적 어휘들에 대해
14:51
that we're just now starting to learn about.
324
873000
2000
우리가 배우기 시작했다는 점을 생각해주셨으면 합니다.
14:53
Of course what that allows bacteria to do
325
875000
3000
물론 박테리아가 이런 일들을 할 수 있으려면
14:56
is to be multicellular.
326
878000
2000
다세포가 되어야 합니다.
14:58
So in the spirit of TED they're doing things together
327
880000
3000
그래서 그들도 TED의 정신으로 함께 작업하고 있는 거죠. ^^
15:01
because it makes a difference.
328
883000
2000
바로 여기에서 차이점이 생깁니다.
15:03
What happens is that bacteria have these collective behaviors,
329
885000
4000
이런 집단 행동을 통해
15:07
and they can carry out tasks
330
889000
2000
혼자라면 결코 이룰 수 없는
15:09
that they could never accomplish
331
891000
2000
많은 일들을
15:11
if they simply acted as individuals.
332
893000
2000
해낼 수 있게 됩니다.
15:13
What I would hope that I could further argue to you
333
895000
3000
이렇게 박테리아들이 다세포성을 창안하게 된 것에 대해
15:16
is that this is the invention of multicellularity.
334
898000
3000
여러분께 조금 더 말씀 드리고 싶습니다.
15:19
Bacteria have been on the Earth for billions of years;
335
901000
4000
박테리아는 수십억 년 동안 지구 상에 존재해왔습니다.
15:23
humans, couple hundred thousand.
336
905000
2000
인간은 수십만 년 전에 등장했죠.
15:25
We think bacteria made the rules
337
907000
2000
우리는 박테리아가 다세포 조직의 행동 양식을
15:27
for how multicellular organization works.
338
909000
3000
만들었다고 생각합니다.
15:30
We think, by studying bacteria,
339
912000
3000
우리는 박테리아를 공부함으로써
15:33
we're going to be able to have insight about multicellularity in the human body.
340
915000
4000
인체의 다세포 활동에 대해 통찰할 수 있을 것입니다.
15:37
We know that the principles and the rules,
341
919000
2000
우리가 이에 대한 원리와 규칙을
15:39
if we can figure them out in these sort of primitive organisms,
342
921000
2000
이러한 원시 유기체를 통해 이해할 수 있다면
15:41
the hope is that they will be applied
343
923000
2000
인류의 다른 질병과 행동에도
15:43
to other human diseases and human behaviors as well.
344
925000
4000
적용할 수 있기를 바랍니다.
15:47
I hope that what you've learned
345
929000
2000
저는 여러분이 박테리아가 자신과 타 개체를
15:49
is that bacteria can distinguish self from other.
346
931000
3000
구분할 수 있다는 것을 배우셨다면 좋겠습니다.
15:52
By using these two molecules they can say "me" and they can say "you."
347
934000
3000
두 개의 분자를 이용해, 그들은 "나"와 "너"를 말할 수 있습니다.
15:55
Again of course that's what we do,
348
937000
2000
다시 한 번 말하지만 물론 우리 인간도
15:57
both in a molecular way,
349
939000
2000
분자적으로나
15:59
and also in an outward way,
350
941000
2000
그 외 방식으로도 이런 일을 합니다.
16:01
but I think about the molecular stuff.
351
943000
2000
그러나, 저는 분자 수준에서 생각해봅니다.
16:03
This is exactly what happens in your body.
352
945000
2000
이런 일이 우리 몸에서도 독같이 일어납니다.
16:05
It's not like your heart cells and your kidney cells get all mixed up every day,
353
947000
3000
여러분의 심장 세포와 신장 세포는 뒤섞이지 않죠.
16:08
and that's because there's all of this chemistry going on,
354
950000
3000
그 이유는 인체 내의 화학적인 작용 덕분입니다.
16:11
these molecules that say who each of these groups of cells is,
355
953000
3000
이 분자들은 각 세포가 어떤 그룹에 속하는지
16:14
and what their tasks should be.
356
956000
2000
어떤 일을 해야 하는지 할려줍니다.
16:16
Again, we think that bacteria invented that,
357
958000
3000
다시 말씀 드리지만, 우리는 박테리아가 이것을 창안했다고 생각합니다.
16:19
and you've just evolved a few more bells and whistles,
358
961000
3000
인간은 몇 가지 부속물을 진화시켰을 뿐이에요.
16:22
but all of the ideas are in these simple systems that we can study.
359
964000
4000
사실 모든 기본 착상은 우리가 공부하고 있는 간단한 시스템 안에 들어있습니다.
16:26
The final thing is, again just to reiterate that there's this practical part,
360
968000
4000
마지막으로 다시 한 번 이 연구의 실용적인 측면을 강조하고 싶습니다.
16:30
and so we've made these anti-quorum sensing molecules
361
972000
3000
정족수 인식을 방해하는 분자를 만들어냈고
16:33
that are being developed as new kinds of therapeutics.
362
975000
3000
지금은 새로운 종류의 치료법으로 발전시키는 중입니다.
16:36
But then, to finish with a plug for all the good and miraculous bacteria
363
978000
3000
반대로 지구 상에 있는 모든 경이롭고 이로운
16:39
that live on the Earth,
364
981000
2000
박테리아들을 위해서
16:41
we've also made pro-quorum sensing molecules.
365
983000
2000
우리는 정족수 인식을 도와주는 분자도 만들어왔습니다.
16:43
So, we've targeted those systems to make the molecules work better.
366
985000
3000
우리의 또 다른 목표는 유익한 활동을 증진할 수 있는 시스템이기 때문입니다.
16:46
Remember you have these 10 times or more bacterial cells
367
988000
4000
여러분은 몸 안팎으로 여러분을 건강하게 해주는 박테리아 세포를
16:50
in you or on you, keeping you healthy.
368
992000
2000
인체의 10배 이상 가지고 있다는 사실을 기억하세요.
16:52
What we're also trying to do is to beef up the conversation
369
994000
3000
그리고, 우리는 여러분에게 도움이 되는 박테리아 간의 대화를
16:55
of the bacteria that live as mutualists with you,
370
997000
3000
증진시키기 위해서도 노력하고 있습니다.
16:58
in the hopes of making you more healthy,
371
1000000
2000
여러분을 더 건강하게 만들 수 있도록
17:00
making those conversations better,
372
1002000
2000
박테리아들의 대화를 돕고 싶으니까요.
17:02
so bacteria can do things that we want them to do
373
1004000
3000
인체에 이로운 박테리아가 혼자 힘으로 하는 것보다
17:05
better than they would be on their own.
374
1007000
3000
조금 더 편하게 일할 수 있도록 돕고 싶습니다.
17:08
Finally, I wanted to show you
375
1010000
2000
마지막으로 여러분에게 보여 드리고 싶은 것이 있어요.
17:10
this is my gang at Princeton, New Jersey.
376
1012000
2000
사진에 있는 사람들은 뉴저지 프린스턴 대학의 제 동료들입니다.
17:12
Everything I told you about was discovered by someone in that picture.
377
1014000
4000
제가 말씀드린 모든 것은 사진 속 누군가가 발견한 것입니다.
17:16
I hope when you learn things,
378
1018000
2000
저는 여러분이 자연계가 어떻게 움직이는지
17:18
like about how the natural world works --
379
1020000
2000
배우고 관심을 갖기를 바랍니다.
17:20
I just want to say that whenever you read something in the newspaper
380
1022000
3000
여러분이 신문이나 다른 사람을 통해 듣게 된
17:23
or you get to hear some talk about something ridiculous in the natural world
381
1025000
3000
자연계의 새로운 일들은 어린 나이의 사람이
17:26
it was done by a child.
382
1028000
2000
해냈다는 걸 아셨으면 합니다.
17:28
Science is done by that demographic.
383
1030000
2000
과학은 저런 사람들이 합니다.
17:30
All of those people are between 20 and 30 years old,
384
1032000
4000
이들은 모두 20~30세 정도의 나이입니다.
17:34
and they are the engine that drives scientific discovery in this country.
385
1036000
4000
그리고 바로 이들이 이 나라의 과학을 이끌어가는 동력입니다.
17:38
It's a really lucky demographic to work with.
386
1040000
3000
이런 나이의 사람들과 함께 일할 수 있다는 것이 참 행운인데요.
17:41
I keep getting older and older and they're always the same age,
387
1043000
3000
저는 점점 더 나이가 들겠지만, 동료들은 언제나 젊으니
17:44
and it's just a crazy delightful job.
388
1046000
3000
정말로 즐거운 직업입니다.
17:47
I want to thank you for inviting me here.
389
1049000
2000
초대해 주셔서 감사하다는 말씀을 드리고 싶습니다.
17:49
It's a big treat for me to get to come to this conference.
390
1051000
3000
TED에 참석할 수 있다니 큰 영광입니다.
17:52
(Applause)
391
1054000
5000
(박수)
17:57
Thanks.
392
1059000
1000
감사합니다.
17:58
(Applause)
393
1060000
14000
(박수)♫
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