TED2009
Bonnie Bassler: How bacteria "talk"
Bonnie Bassler over hoe bacteriën communiceren
Filmed:
Readability: 4
2,683,171 views
Bonnie Bassler ontdekte dat bacteriën met elkaar "spreken" in een chemische taal die ze in staat stelt om hun verdediging en aanvallen te coördineren. Deze ontdekking heeft verbazingwekkende implicaties voor geneeskunde, de industrie -- en ons begrip van onszelf.
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
Bacteriën zijn de oudste levende organismen op aarde.
00:21
They've been here for billions of years,
1
3000
2000
Ze zijn hier al miljarden jaren,
00:23
and what they are are single-celled microscopic organisms.
2
5000
4000
en het zijn ééncellige microscopische organismen.
00:27
So they are one cell and they have this special property
3
9000
3000
Ze bestaan dus uit één cel en ze hebben de speciale eigenschap
00:30
that they only have one piece of DNA.
4
12000
2000
dat ze maar één stuk DNA hebben.
00:32
They have very few genes,
5
14000
2000
Ze hebben erg weinig genen
00:34
and genetic information to encode all of the traits that they carry out.
6
16000
4000
en genetische informatie om alle eigenschappen die ze hebben te coderen.
00:38
And the way bacteria make a living
7
20000
2000
En de manier waarop bacteriën leven
00:40
is that they consume nutrients from the environment,
8
22000
3000
is dat ze nutriënten uit de omgeving opnemen,
00:43
they grow to twice their size, they cut themselves down in the middle,
9
25000
3000
ze groeien tot twee keer hun grootte, hakken zichzelf door het midden,
00:46
and one cell becomes two, and so on and so on.
10
28000
3000
en zo wordt één cel twee, enzovoorts.
00:49
They just grow and divide, and grow and divide -- so a kind of boring life,
11
31000
4000
Ze groeien gewoon en delen, groeien en delen -- het is een saai leven,
00:53
except that what I would argue is that you have
12
35000
2000
behalve dat ik zou zeggen dat
00:55
an amazing interaction with these critters.
13
37000
3000
er een verbazingwekkende interactie is tussen deze wezentjes.
00:58
I know you guys think of yourself as humans, and this is sort of how I think of you.
14
40000
3000
Ik weet dat jullie jezelf als mensen zien, en dit is ongeveer hoe ik dat zie.
01:01
This man is supposed to represent
15
43000
2000
Deze man stelt
01:03
a generic human being,
16
45000
2000
een gewoon mens voor,
01:05
and all of the circles in that man are all of the cells that make up your body.
17
47000
4000
en alle cirkels in die man zijn de cellen die je lichaam vormen.
01:09
There is about a trillion human cells that make each one of us
18
51000
3000
Er zijn ongeveer een biljoen cellen die ons maken tot wat we zijn
01:12
who we are and able to do all the things that we do,
19
54000
3000
en die de dingen doen die we kunnen doen,
01:15
but you have 10 trillion bacterial cells
20
57000
3000
maar je hebt tien biljoen bacteriën
01:18
in you or on you at any moment in your life.
21
60000
2000
in je en op je op elk moment van je leven.
01:20
So, 10 times more bacterial cells
22
62000
2000
Dus, tien keer zoveel bacteriën
01:22
than human cells on a human being.
23
64000
3000
als menselijke cellen in een mens.
01:25
And of course it's the DNA that counts,
24
67000
2000
En natuurlijk is het het DNA dat telt,
01:27
so here's all the A, T, Gs and Cs
25
69000
2000
alle A's, T's, G's en C's
01:29
that make up your genetic code, and give you all your charming characteristics.
26
71000
3000
die je genetische code vormen, en die je al je charmante eigenschappen geven.
01:32
You have about 30,000 genes.
27
74000
2000
Jij hebt ongeveer 30.000 genen.
01:34
Well it turns out you have 100 times more bacterial genes
28
76000
3000
Nou, het blijkt dat je 100 keer zoveel bacteriegenen hebt
01:37
playing a role in you or on you all of your life.
29
79000
4000
die een rol in en op je spelen tijdens je leven.
01:41
At the best, you're 10 percent human,
30
83000
3000
Je bent op zijn best 10 procent mens,
01:44
but more likely about one percent human,
31
86000
2000
maar waarschijnlijk ongeveer één procent,
01:46
depending on which of these metrics you like.
32
88000
2000
afhankelijk van welke van deze criteria je gebruikt.
01:48
I know you think of yourself as human beings,
33
90000
2000
Ik weet dat je jezelf als mens ziet,
01:50
but I think of you as 90 or 99 percent bacterial.
34
92000
4000
maar ik zie je als 90 of 99 procent bacterie.
01:54
(Laughter)
35
96000
1000
(gelach)
01:55
These bacteria are not passive riders,
36
97000
3000
Deze bacteriën zijn geen passieve passagiers,
01:58
these are incredibly important, they keep us alive.
37
100000
3000
ze zijn heel belangrijk, ze houden ons in leven.
02:01
They cover us in an invisible body armor
38
103000
3000
Ze bedekken ons als een onzichtbaar pantser
02:04
that keeps environmental insults out
39
106000
2000
dat ons beschermt tegen invloeden van buiten
02:06
so that we stay healthy.
40
108000
2000
zodat we gezond blijven.
02:08
They digest our food, they make our vitamins,
41
110000
2000
Ze verteren ons voedsel, ze maken onze vitaminen,
02:10
they actually educate your immune system
42
112000
2000
ze leren zelfs ons immuunsysteem
02:12
to keep bad microbes out.
43
114000
2000
slechte microben te weren.
02:14
So they do all these amazing things
44
116000
2000
Ze doen al deze geweldige dingen
02:16
that help us and are vital for keeping us alive,
45
118000
4000
die ons helpen en onmisbaar zijn om ons in leven te houden
02:20
and they never get any press for that.
46
122000
2000
en ze komen er niet eens voor in de krant.
02:22
But they get a lot of press because they do a lot of
47
124000
2000
Ze komen wel in de krant voor de vele
02:24
terrible things as well.
48
126000
2000
verschrikkelijke dingen die ze doen.
02:26
So, there's all kinds of bacteria on the Earth
49
128000
3000
Er zijn veel soorten bacteriën op aarde
02:29
that have no business being in you or on you at any time,
50
131000
3000
die nooit iets in of op je te zoeken hebben,
02:32
and if they are, they make you incredibly sick.
51
134000
4000
en die je verschrikkelijk ziek maken als ze er wel zijn.
02:36
And so, the question for my lab is whether you want to think about all the
52
138000
3000
En dus is de vraag voor mijn lab of je wil nadenken over alle
02:39
good things that bacteria do, or all the bad things that bacteria do.
53
141000
4000
goede dingen die bacteriën doen, of alle slechte dingen.
02:43
The question we had is how could they do anything at all?
54
145000
2000
De vraag was hoe ze überhaupt iets kunnen doen.
02:45
I mean they're incredibly small,
55
147000
2000
Ik bedoel maar, ze zijn enorm klein,
02:47
you have to have a microscope to see one.
56
149000
2000
je moet door een microscoop kijken om ze te zien.
02:49
They live this sort of boring life where they grow and divide,
57
151000
3000
Ze hebben zo'n saai leven waarin ze groeien en delen,
02:52
and they've always been considered to be these asocial reclusive organisms.
58
154000
5000
en ze werden altijd gezien als van die niet-sociale, teruggetrokken organismen.
02:57
And so it seemed to us that they are just too small to have an impact
59
159000
3000
En dus leek het ons dat ze simpelweg te klein waren om invloed te hebben
03:00
on the environment
60
162000
2000
op de omgeving
03:02
if they simply act as individuals.
61
164000
2000
als ze gewoon als eenlingen werken.
03:04
And so we wanted to think if there couldn't be a different
62
166000
2000
Daarom wilden we weten of bacteriën in feite
03:06
way that bacteria live.
63
168000
2000
niet op een andere manier leven.
03:08
The clue to this came from another marine bacterium,
64
170000
4000
Een aanwijzing kwam van een andere bacterie uit de zee,
03:12
and it's a bacterium called Vibrio fischeri.
65
174000
3000
en het heet Vibrio fischeri.
03:15
What you're looking at on this slide is just a person from my lab
66
177000
3000
Wat je hier ziet is gewoon iemand van mijn lab
03:18
holding a flask of a liquid culture of a bacterium,
67
180000
3000
die een fles met een vloeibare cultuur van een bacterie vasthoudt,
03:21
a harmless beautiful bacterium that comes from the ocean,
68
183000
3000
een onschuldige, mooie bacterie die uit de oceaan komt,
03:24
named Vibrio fischeri.
69
186000
2000
Vibrio fischeri.
03:26
This bacterium has the special property that it makes light,
70
188000
3000
Deze bacterie heeft de bijzondere eigenschap dat het licht geeft,
03:29
so it makes bioluminescence,
71
191000
2000
het maakt dus bioluminescentie,
03:31
like fireflies make light.
72
193000
2000
net als vuurvliegen licht maken.
03:33
We're not doing anything to the cells here.
73
195000
2000
We doen hier niks met de cellen.
03:35
We just took the picture by turning the lights off in the room,
74
197000
2000
We namen gewoon de foto door het licht uit te doen,
03:37
and this is what we see.
75
199000
2000
en dit is wat je ziet.
03:39
What was actually interesting to us
76
201000
2000
Wat er vooral interessant aan was voor ons
03:41
was not that the bacteria made light,
77
203000
2000
is niet dát de bacteriën licht geven,
03:43
but when the bacteria made light.
78
205000
2000
maar wannéér ze dat doen.
03:45
What we noticed is when the bacteria were alone,
79
207000
3000
Wat we opmerkten is dat wanneer de bacteriën alleen waren,
03:48
so when they were in dilute suspension, they made no light.
80
210000
3000
wanneer ze in een verdunde oplossing waren, ze geen licht gaven.
03:51
But when they grew to a certain cell number
81
213000
2000
Maar wanneer ze een bepaald aantal bereikten
03:53
all the bacteria turned on light simultaneously.
82
215000
4000
begonnen ze allemaal tegelijk licht te geven.
03:57
The question that we had is how can bacteria, these primitive organisms,
83
219000
4000
De vraag die we nu hadden was, hoe kunnen bacteriën,
04:01
tell the difference from times when they're alone,
84
223000
2000
deze eenvoudige organismen, weten wanneer ze alleen zijn,
04:03
and times when they're in a community,
85
225000
2000
en wanneer ze met velen zijn,
04:05
and then all do something together.
86
227000
3000
en dan samen iets gaan doen.
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
We hebben ontdekt dat ze dat doen door met elkaar te spreken,
04:12
and they talk with a chemical language.
88
234000
2000
en dat ze een chemische taal spreken.
04:14
This is now supposed to be my bacterial cell.
89
236000
3000
Dit stelt nu mijn bacteriecel voor.
04:17
When it's alone it doesn't make any light.
90
239000
3000
Wanneer ze alleen is maakt ze geen licht.
04:20
But what it does do is to make and secrete small molecules
91
242000
4000
Maar wat ze wel doet is het uitscheiden van kleine moleculen
04:24
that you can think of like hormones,
92
246000
2000
die je als een soort hormonen kan zien,
04:26
and these are the red triangles, and when the bacteria is alone
93
248000
3000
dat zijn de rode driehoeken, en wanneer de bacteriën alleen zijn
04:29
the molecules just float away and so no light.
94
251000
3000
drijven de moleculen weg en is er geen licht.
04:32
But when the bacteria grow and double
95
254000
2000
Maar als de bacteriën groeien en verdubbelen,
04:34
and they're all participating in making these molecules,
96
256000
3000
en ze allemaal meedoen aan het maken van deze moleculen,
04:37
the molecule -- the extracellular amount of that molecule
97
259000
4000
neemt de hoeveelheid van het molecuul
04:41
increases in proportion to cell number.
98
263000
3000
evenredig met het aantal cellen toe.
04:44
And when the molecule hits a certain amount
99
266000
2000
En wanneer het molecuul in een bepaalde hoeveelheid aanwezig is
04:46
that tells the bacteria how many neighbors there are,
100
268000
3000
weten de bacteriën met hoevelen ze zijn,
04:49
they recognize that molecule
101
271000
2000
ze herkennen het molecuul
04:51
and all of the bacteria turn on light in synchrony.
102
273000
3000
en alle bacteriën zetten tegelijk het licht aan.
04:54
That's how bioluminescence works --
103
276000
2000
Dat is hoe bioluminescentie werkt --
04:56
they're talking with these chemical words.
104
278000
2000
ze spreken met deze chemische woorden.
04:58
The reason that Vibrio fischeri is doing that comes from the biology.
105
280000
4000
De reden dat Vibrio fischeri dit doet komt uit de biologie.
05:02
Again, another plug for the animals in the ocean,
106
284000
3000
En weer een aanbeveling voor de dieren in de oceaan,
05:05
Vibrio fischeri lives in this squid.
107
287000
3000
Vibrio fischeri leeft in deze pijlinktvis.
05:08
What you are looking at is the Hawaiian Bobtail Squid,
108
290000
2000
Je kijkt nu naar Euprymna scolopes,
05:10
and it's been turned on its back,
109
292000
2000
en het is op zijn rug gelegd,
05:12
and what I hope you can see are these two glowing lobes
110
294000
3000
en wat ik hoop dat je kan zien zijn deze twee lichtgevende stukken,
05:15
and these house the Vibrio fischeri cells,
111
297000
3000
hierin leven de Vibrio fischeri,
05:18
they live in there, at high cell number
112
300000
2000
ze leven er in grote aantallen,
05:20
that molecule is there, and they're making light.
113
302000
2000
het molecuul is er, en ze maken licht.
05:22
The reason the squid is willing to put up with these shenanigans
114
304000
3000
De reden dat de inktvis de bacterie daar laat leven
05:25
is because it wants that light.
115
307000
2000
is omdat het het licht wil.
05:27
The way that this symbiosis works
116
309000
2000
De manier waarop de symbiose werkt
05:29
is that this little squid lives just off the coast of Hawaii,
117
311000
4000
is dat deze kleine inktvis net buiten de kust van Hawaï leeft,
05:33
just in sort of shallow knee-deep water.
118
315000
2000
in kniediep water.
05:35
The squid is nocturnal, so during the day
119
317000
3000
De inktvis is 's nachts actief, en overdag
05:38
it buries itself in the sand and sleeps,
120
320000
2000
begraaft hij zichzelf in het zand en slaapt hij,
05:40
but then at night it has to come out to hunt.
121
322000
3000
maar 's nachts moet hij komen jagen.
05:43
On bright nights when there is lots of starlight or moonlight
122
325000
2000
Tijdens heldere nachten wanneer er veel licht van sterren en de maan is
05:45
that light can penetrate the depth of the water
123
327000
3000
kan dat licht tot op de diepte in het water
05:48
the squid lives in, since it's just in those couple feet of water.
124
330000
3000
waar de inktvis leeft doordringen omdat het heel ondiep is.
05:51
What the squid has developed is a shutter
125
333000
3000
De inktvis heeft een sluiter ontwikkeld
05:54
that can open and close over this specialized light organ housing the bacteria.
126
336000
4000
die dit gespecialiseerde lichtorgaan met de bacteriën kan openen en sluiten.
05:58
Then it has detectors on its back
127
340000
2000
Hij heeft ook detectoren op zijn rug
06:00
so it can sense how much starlight or moonlight is hitting its back.
128
342000
4000
waarmee hij kan waarnemen hoe licht het boven hem is.
06:04
And it opens and closes the shutter
129
346000
2000
En hij opent en sluit de klep
06:06
so the amount of light coming out of the bottom --
130
348000
2000
zodat de hoeveelheid licht aan de onderkant --
06:08
which is made by the bacterium --
131
350000
2000
dat de bacterie maakt --
06:10
exactly matches how much light hits the squid's back,
132
352000
2000
precies hetzelfde is als de hoeveelheid aan zijn bovenkant,
06:12
so the squid doesn't make a shadow.
133
354000
2000
zodat de inktvis geen schaduw maakt.
06:14
It actually uses the light from the bacteria
134
356000
3000
Hij gebruikt het licht van de bacteriën eigenlijk
06:17
to counter-illuminate itself in an anti-predation device
135
359000
3000
om zichzelf weg te belichten en zo te voorkomen
06:20
so predators can't see its shadow,
136
362000
2000
dat roofdieren hem zien, zijn route berekenen
06:22
calculate its trajectory, and eat it.
137
364000
2000
en hem opeten.
06:24
This is like the stealth bomber of the ocean.
138
366000
3000
Dit is zeg maar de onzichtbare bommenwerper uit de oceaan.
06:27
(Laughter)
139
369000
1000
(gelach)
06:28
But then if you think about it, the squid has this terrible problem
140
370000
3000
Maar als je erover nadenkt heeft de inktvis een groot probleem,
06:31
because it's got this dying, thick culture of bacteria
141
373000
3000
omdat hij met een dikke, stervende cultuur van bacteriën zit
06:34
and it can't sustain that.
142
376000
2000
die hij niet kan onderhouden.
06:36
And so what happens is every morning when the sun comes up
143
378000
2000
En elke morgen wanneer de zon opkomt,
06:38
the squid goes back to sleep, it buries itself in the sand,
144
380000
3000
begraaft de inktvis zich om te gaan slapen.
06:41
and it's got a pump that's attached to its circadian rhythm,
145
383000
3000
Hij heeft een pomp gestuurd door zijn circadiaans ritme, die
06:44
and when the sun comes up it pumps out like 95 percent of the bacteria.
146
386000
5000
wanneer de zon opkomt, zo'n 95% van de bacteriën naar buiten pompt.
06:49
Now the bacteria are dilute, that little hormone molecule is gone,
147
391000
3000
Nu zijn er weinig bacteriën, dat hormoonmolecuul is weg,
06:52
so they're not making light --
148
394000
2000
dus maken ze geen licht --
06:54
but of course the squid doesn't care. It's asleep in the sand.
149
396000
2000
maar dat maakt de inktvis niet uit. Het ligt in het zand te slapen.
06:56
And as the day goes by the bacteria double,
150
398000
2000
En tijdens de dag verdubbelt het aantal bacteriën,
06:58
they release the molecule, and then light comes on
151
400000
3000
die scheiden het molecuul uit, en het licht gaat 's nachts aan,
07:01
at night, exactly when the squid wants it.
152
403000
3000
precies wanneer de inktvis dat wil.
07:04
First we figured out how this bacterium does this,
153
406000
3000
Eerst hebben we ontdekt hoe de bacterie dit doet,
07:07
but then we brought the tools of molecular biology to this
154
409000
3000
maar daarna brachten we de gereedschappen van de moleculaire biologie erbij
07:10
to figure out really what's the mechanism.
155
412000
2000
om uit te vinden hoe het mechanisme echt werkt.
07:12
And what we found -- so this is now supposed to be, again, my bacterial cell --
156
414000
4000
En wat we ontdekten -- dus dit moet weer mijn bacteriecel voorstellen --
07:16
is that Vibrio fischeri has a protein --
157
418000
2000
is dat Vibrio fischeri een eiwit heeft --
07:18
that's the red box -- it's an enzyme that makes
158
420000
3000
dat is de rode rechthoek -- het is een enzym dat
07:21
that little hormone molecule, the red triangle.
159
423000
3000
het kleine hormoonmolecuul maakt -- de rode driehoek.
07:24
And then as the cells grow, they're all releasing that molecule
160
426000
2000
En wanneer de cellen groeien, laten ze allemaal dat molecuul
07:26
into the environment, so there's lots of molecule there.
161
428000
3000
los in de omgeving, dus er is daar een hoop van.
07:29
And the bacteria also have a receptor on their cell surface
162
431000
4000
En de bacteriën hebben ook een receptor op hun celoppervlak
07:33
that fits like a lock and key with that molecule.
163
435000
3000
dat als een sleutel en slot bij het molecuul past.
07:36
These are just like the receptors on the surfaces of your cells.
164
438000
3000
Dit zijn receptoren zoals die ook op jouw cellen voorkomen.
07:39
When the molecule increases to a certain amount --
165
441000
3000
Wanneer er een bepaalde hoeveelheid van het molecuul is --
07:42
which says something about the number of cells --
166
444000
2000
dat zegt iets over het aantal cellen --
07:44
it locks down into that receptor
167
446000
2000
grijpt het op de receptor aan
07:46
and information comes into the cells
168
448000
2000
en het gegeven komt de cellen in
07:48
that tells the cells to turn on
169
450000
2000
dat de cellen vertelt om deze gezamenlijke
07:50
this collective behavior of making light.
170
452000
3000
lichtproductie aan te zetten.
07:53
Why this is interesting is because in the past decade
171
455000
3000
De reden dat dit belangwekkend is, is dat we tijdens de laatste tien jaar
07:56
we have found that this is not just some anomaly
172
458000
2000
hebben ontdekt dat dit niet gewoon een gekkigheid is
07:58
of this ridiculous, glow-in-the-dark bacterium that lives in the ocean --
173
460000
3000
van deze belachelijke, lichtgevende bacterie die in de oceaan leeft --
08:01
all bacteria have systems like this.
174
463000
3000
alle bacteriën hebben zo'n systeem.
08:04
So now what we understand is that all bacteria can talk to each other.
175
466000
3000
Wat we nu dus weten is dat alle bacteriën met elkaar kunnen spreken.
08:07
They make chemical words, they recognize those words,
176
469000
3000
Ze maken chemische woorden, en herkennen die,
08:10
and they turn on group behaviors
177
472000
2000
en ze laten groepsgedrag zien
08:12
that are only successful when all of the cells participate in unison.
178
474000
5000
dat alleen slaagt wanneer alle cellen eraan meewerken.
08:17
We have a fancy name for this: we call it quorum sensing.
179
479000
3000
We hebben hier een leuke naam voor, we noemen het quorumsensen.
08:20
They vote with these chemical votes,
180
482000
2000
Ze stemmen met hun chemische stem,
08:22
the vote gets counted, and then everybody responds to the vote.
181
484000
4000
de stemmen worden geteld, en dan reageren ze allemaal op de stemming.
08:26
What's important for today's talk
182
488000
2000
Wat voor dit praatje belangrijk is,
08:28
is that we know that there are hundreds of behaviors
183
490000
2000
is dat we weten dat er honderden gedragingen zijn
08:30
that bacteria carry out in these collective fashions.
184
492000
3000
die bacteriën uitvoeren op deze gemeenschappelijke manier.
08:33
But the one that's probably the most important to you is virulence.
185
495000
3000
Maar de belangrijkste voor jullie is waarschijnlijk virulentie.
08:36
It's not like a couple bacteria get in you
186
498000
3000
Het is niet alsof er een paar bacteriën bij je binnenkomen
08:39
and they start secreting some toxins --
187
501000
2000
en dat ze dan beginnen giffen uit te scheiden --
08:41
you're enormous, that would have no effect on you. You're huge.
188
503000
3000
je bent gigantisch, dat zou geen effect op je hebben. Je bent enorm groot.
08:44
What they do, we now understand,
189
506000
3000
Wat ze doen, zoals we nu weten,
08:47
is they get in you, they wait, they start growing,
190
509000
3000
is dat ze binnenkomen, wachten, beginnen te groeien,
08:50
they count themselves with these little molecules,
191
512000
2000
hun aantallen tellen met deze kleine moleculen,
08:52
and they recognize when they have the right cell number
192
514000
2000
en ze herkennen het wanneer ze het juiste aantal hebben
08:54
that if all of the bacteria launch their virulence attack together,
193
516000
4000
zodat wanneer ze allemaal tegelijk giffen gaan maken,
08:58
they are going to be successful at overcoming an enormous host.
194
520000
4000
ze het voor elkaar kunnen krijgen een enorme gastheer te overwinnen.
09:02
Bacteria always control pathogenicity with quorum sensing.
195
524000
4000
Bacteriën beheersen pathogeniciteit altijd met quorumsensen.
09:06
That's how it works.
196
528000
2000
Zo werkt dat.
09:08
We also then went to look at what are these molecules --
197
530000
3000
We zijn toen ook naar deze moleculen gaan kijken --
09:11
these were the red triangles on my slides before.
198
533000
3000
de rode driehoeken in mijn eerdere afbeelding.
09:14
This is the Vibrio fischeri molecule.
199
536000
2000
Dit is het molecuul van Vibrio fischeri.
09:16
This is the word that it talks with.
200
538000
2000
Dit is het woord waar het mee spreekt.
09:18
So then we started to look at other bacteria,
201
540000
2000
Daarna zijn we dus naar andere bacteriën gaan kijken,
09:20
and these are just a smattering of the molecules that we've discovered.
202
542000
3000
en dit zijn maar een paar van de moleculen die we ontdekt hebben.
09:23
What I hope you can see
203
545000
2000
Wat ik hoop dat je kan zien,
09:25
is that the molecules are related.
204
547000
2000
is dat de moleculen op elkaar lijken.
09:27
The left-hand part of the molecule is identical
205
549000
2000
De linkerkant van het molecuul is hetzelfde
09:29
in every single species of bacteria.
206
551000
3000
bij alle verschillende soorten bacteriën.
09:32
But the right-hand part of the molecule is a little bit different in every single species.
207
554000
4000
Maar de rechterkant van het molecuul is ietwat verschillend in elke soort.
09:36
What that does is to confer
208
558000
2000
Dat verleent uitstekende
09:38
exquisite species specificities to these languages.
209
560000
4000
soorteigenheid in deze talen.
09:42
Each molecule fits into its partner receptor and no other.
210
564000
4000
Elke molecuul past in de bijbehorende receptor, en niet in een andere.
09:46
So these are private, secret conversations.
211
568000
3000
Dus dit zijn besloten, geheime gesprekken.
09:49
These conversations are for intraspecies communication.
212
571000
4000
Deze gesprekken zijn voor mededelingen binnen de soort.
09:53
Each bacteria uses a particular molecule that's its language
213
575000
4000
Elke bacterie gebruikt een bepaald molecuul als eigen taal,
09:57
that allows it to count its own siblings.
214
579000
4000
dat het in staat stelt zijn soortgenoten te tellen.
10:01
Once we got that far we thought
215
583000
2000
Toen we dit wisten, dachten we
10:03
we were starting to understand that bacteria have these social behaviors.
216
585000
3000
dat we begonnen te begrijpen dat bacteriën sociaal gedrag vertonen.
10:06
But what we were really thinking about is that most of the time
217
588000
3000
Maar waar we echt over aan het denken waren is dat bacteriën
10:09
bacteria don't live by themselves, they live in incredible mixtures,
218
591000
3000
meestal niet op zichzelf leven, maar in ongelofelijke mengsels,
10:12
with hundreds or thousands of other species of bacteria.
219
594000
4000
met honderden of duizenden andere soorten bacteriën.
10:16
And that's depicted on this slide. This is your skin.
220
598000
3000
En dat zie je op deze afbeelding. Dit is je huid.
10:19
So this is just a picture -- a micrograph of your skin.
221
601000
3000
Dit is dus gewoon een foto -- een microfoto van je huid.
10:22
Anywhere on your body, it looks pretty much like this,
222
604000
2000
Over je hele lichaam ziet het er ongeveer zo uit,
10:24
and what I hope you can see is that there's all kinds of bacteria there.
223
606000
4000
en wat ik hoop dat je kan zien is dat er veel verschillende soorten zijn hier.
10:28
And so we started to think if this really is about communication in bacteria,
224
610000
4000
En dus begonnen we te denken dat als dit echt over communicatie in bacteriën gaat,
10:32
and it's about counting your neighbors,
225
614000
2000
over het tellen van je buren,
10:34
it's not enough to be able to only talk within your species.
226
616000
3000
is het niet genoeg om alleen met je eigen soort te kunnen spreken.
10:37
There has to be a way to take a census
227
619000
2000
Er moet een manier zijn om erachter te komen
10:39
of the rest of the bacteria in the population.
228
621000
3000
wat er verder aan bacteriën is in de gemeenschap.
10:42
So we went back to molecular biology
229
624000
2000
Dus gingen we terug naar de moleculaire biologie
10:44
and started studying different bacteria,
230
626000
2000
en begonnen verschillende bacteriën te bestuderen
10:46
and what we've found now is that
231
628000
2000
en wat we nu hebben gevonden is dat
10:48
in fact, bacteria are multilingual.
232
630000
2000
bacteriën in wezen meertalig zijn.
10:50
They all have a species-specific system --
233
632000
3000
Ze hebben allemaal een soorteigen manier --
10:53
they have a molecule that says "me."
234
635000
2000
ze hebben een molecuul dat "ik" zegt.
10:55
But then, running in parallel to that is a second system
235
637000
3000
Maar dan, daarnaast hebben ze een tweede manier
10:58
that we've discovered, that's generic.
236
640000
2000
die we ontdekt hebben, die algemeen is.
11:00
So, they have a second enzyme that makes a second signal
237
642000
3000
Dus, ze hebben een tweede enzym dat een tweede woord maakt
11:03
and it has its own receptor,
238
645000
2000
en dat een eigen receptor heeft,
11:05
and this molecule is the trade language of bacteria.
239
647000
3000
en dit molecuul is de handelstaal van bacteriën.
11:08
It's used by all different bacteria
240
650000
2000
Het wordt door alle bacteriën gebruikt
11:10
and it's the language of interspecies communication.
241
652000
4000
en het is de taal voor mededelingen tussen soorten.
11:14
What happens is that bacteria are able to count
242
656000
3000
Wat er gebeurt, is dat bacteriën kunnen tellen
11:17
how many of me and how many of you.
243
659000
3000
hoeveel van ons en hoeveel van jullie er zijn.
11:20
They take that information inside,
244
662000
2000
Ze nemen die gegevens op,
11:22
and they decide what tasks to carry out
245
664000
2000
en beslissen welke taken ze gaan uitvoeren
11:24
depending on who's in the minority and who's in the majority
246
666000
4000
afhankelijk van wie de minderheid vormt en wie in de meerderheid
11:28
of any given population.
247
670000
2000
in een gemeenschap
11:30
Then again we turn to chemistry,
248
672000
2000
Dan gaan we weer naar scheikunde,
11:32
and we figured out what this generic molecule is --
249
674000
3000
en we ontdekten welke stof dit algemene woord vormt --
11:35
that was the pink ovals on my last slide, this is it.
250
677000
3000
dat waren de roze ovalen op mijn laatste afbeelding, dit is het.
11:38
It's a very small, five-carbon molecule.
251
680000
2000
Het is een heel klein molecuul met vijf koolstofatomen.
11:40
What the important thing is that we learned
252
682000
3000
Het belangrijke dat we hebben geleerd
11:43
is that every bacterium has exactly the same enzyme
253
685000
3000
is dat elke bacterie precies hetzelfde enzym heeft
11:46
and makes exactly the same molecule.
254
688000
2000
en precies hetzelfde molecuul maakt.
11:48
So they're all using this molecule
255
690000
2000
Dus ze gebruiken dit molecuul allemaal
11:50
for interspecies communication.
256
692000
2000
voor boodschappen tussen soorten.
11:52
This is the bacterial Esperanto.
257
694000
3000
Dit is het Esperanto van bacteriën.
11:55
(Laughter)
258
697000
1000
(gelach)
11:56
Once we got that far, we started to learn
259
698000
2000
Toen we dit wisten begonnen we te ontdekken
11:58
that bacteria can talk to each other with this chemical language.
260
700000
3000
dat bacteriën met elkaar kunnen spreken in deze chemische taal.
12:01
But what we started to think is that maybe there is something
261
703000
2000
Maar wat we begonnen te denken is dat er misschien ook iets praktisch is
12:03
practical that we can do here as well.
262
705000
2000
dat we hier mee kunnen.
12:05
I've told you that bacteria do have all these social behaviors,
263
707000
3000
Ik heb verteld dat bacteriën al deze sociale gedragingen hebben,
12:08
they communicate with these molecules.
264
710000
3000
ze communiceren met deze moleculen.
12:11
Of course, I've also told you that one of the important things they do
265
713000
3000
Ik heb je natuurlijk ook verteld dat één van de belangrijke dingen die ze doen,
12:14
is to initiate pathogenicity using quorum sensing.
266
716000
3000
met quorumsensen, het beginnen van pathogeniciteit is.
12:17
We thought, what if we made these bacteria
267
719000
2000
We dachten, wat als we de bacteriën veranderen,
12:19
so they can't talk or they can't hear?
268
721000
3000
zodat ze niet kunnen spreken of verstaan?
12:22
Couldn't these be new kinds of antibiotics?
269
724000
3000
Zouden dat geen nieuwe antibiotica kunnen zijn?
12:25
Of course, you've just heard and you already know
270
727000
2000
Wat je natuurlijk al weet
12:27
that we're running out of antibiotics.
271
729000
2000
is dat onze antibiotica hun effectiviteit verliezen.
12:29
Bacteria are incredibly multi-drug-resistant right now,
272
731000
3000
Bacteriën zijn tegenwoordig ongelofelijk resistent voor vele medicijnen,
12:32
and that's because all of the antibiotics that we use kill bacteria.
273
734000
4000
en dat komt doordat alle antibiotica die we gebruiken bacteriën doden.
12:36
They either pop the bacterial membrane,
274
738000
2000
Ze laten het membraan van de bacteriën barsten,
12:38
they make the bacterium so it can't replicate its DNA.
275
740000
3000
ze zorgen dat bacteriën hun DNA niet kunnen repliceren.
12:41
We kill bacteria with traditional antibiotics
276
743000
3000
We doden bacteriën met traditionele antibiotica
12:44
and that selects for resistant mutants.
277
746000
2000
en zo selecteren we voor resistente mutanten.
12:46
And so now of course we have this global problem
278
748000
3000
En nu hebben we natuurlijk dit wereldwijde probleem
12:49
in infectious diseases.
279
751000
2000
met infectieziekten.
12:51
We thought, well what if we could sort of do behavior modifications,
280
753000
3000
We dachten, nou ja, wat als we voor gedragsverandering konden zorgen,
12:54
just make these bacteria so they can't talk, they can't count,
281
756000
3000
gewoon zorgen dat deze bacteriën niet kunnen spreken, niet kunnen tellen
12:57
and they don't know to launch virulence.
282
759000
3000
dan weten ze niet dat ze virulent moeten worden.
13:00
And so that's exactly what we've done, and we've sort of taken two strategies.
283
762000
3000
En dat is precies wat we hebben gedaan, en we hebben twee strategieën.
13:03
The first one is we've targeted
284
765000
2000
Als eerste hebben we op het systeem
13:05
the intraspecies communication system.
285
767000
3000
voor communicatie binnen de soort gemikt.
13:08
So we made molecules that look kind of like the real molecules --
286
770000
3000
We hebben moleculen gemaakt die lijken op de echte --
13:11
which you saw -- but they're a little bit different.
287
773000
2000
die je zag -- maar ze zijn een beetje anders.
13:13
And so they lock into those receptors,
288
775000
2000
En dus blokkeren ze de receptoren
13:15
and they jam recognition of the real thing.
289
777000
3000
en verstoren de herkenning van de echte moleculen.
13:18
By targeting the red system,
290
780000
2000
Door het rode systeem aan te pakken
13:20
what we are able to do is to make
291
782000
2000
kunnen we juist tegen één soort,
13:22
species-specific, or disease-specific, anti-quorum sensing molecules.
292
784000
5000
of één ziekte, antiquorumsensmoleculen maken.
13:27
We've also done the same thing with the pink system.
293
789000
3000
We hebben hetzelfde gedaan met het roze systeem.
13:30
We've taken that universal molecule and turned it around a little bit
294
792000
3000
We hebben het universele molecuul genomen en het iets veranderd
13:33
so that we've made antagonists
295
795000
2000
waarmee we een antagonist hebben gemaakt
13:35
of the interspecies communication system.
296
797000
2000
tegen de communicatie tussen soorten.
13:37
The hope is that these will be used as broad-spectrum antibiotics
297
799000
5000
De hoop is dat deze gebruikt gaan worden als breedspectrumantibiotica
13:42
that work against all bacteria.
298
804000
2000
die tegen alle bacteriën werken.
13:44
To finish I'll just show you the strategy.
299
806000
3000
Als laatste zal ik gewoon de strategie laten zien.
13:47
In this one I'm just using the interspecies molecule,
300
809000
2000
Hier gebruik ik alleen het molecuul voor tussen de soorten,
13:49
but the logic is exactly the same.
301
811000
2000
maar de redenering is precies hetzelfde.
13:51
What you know is that when that bacterium gets into the animal,
302
813000
3000
Wat je weet is dat wanneer die bacterie een dier in komt,
13:54
in this case, a mouse,
303
816000
2000
in dit geval een muis,
13:56
it doesn't initiate virulence right away.
304
818000
2000
het niet meteen met virulentie begint.
13:58
It gets in, it starts growing, it starts secreting
305
820000
3000
Het komt binnen, gaat groeien, het begint met de uitscheiding
14:01
its quorum sensing molecules.
306
823000
2000
van zijn quorumsensmoleculen.
14:03
It recognizes when it has enough bacteria
307
825000
2000
Het neemt het waar wanneer er genoeg bacteriën zijn
14:05
that now they're going to launch their attack,
308
827000
2000
en begint de aanval
14:07
and the animal dies.
309
829000
2000
en het dier sterft.
14:09
What we've been able to do is to give these virulent infections,
310
831000
3000
Wat ons gelukt is, is deze virulente infecties geven,
14:12
but we give them in conjunction with our anti-quorum sensing molecules --
311
834000
4000
maar dan samen met onze antiquorumsensmoleculen --
14:16
so these are molecules that look kind of like the real thing,
312
838000
2000
dat zijn de moleculen die op de echte lijken,
14:18
but they're a little bit different which I've depicted on this slide.
313
840000
3000
maar die net anders zijn, zoals hier afgebeeld is.
14:21
What we now know is that if we treat the animal
314
843000
3000
Wat we nu weten is dat als we het dier behandelen
14:24
with a pathogenic bacterium -- a multi-drug-resistant pathogenic bacterium --
315
846000
4000
met een pathogene bacterie -- een stam die zeer resistent is --
14:28
in the same time we give our anti-quorum sensing molecule,
316
850000
4000
en het gelijktijdig ons antiquorumsensmolecuul geven,
14:32
in fact, the animal lives.
317
854000
2000
het dier in feite blijft leven.
14:34
We think that this is the next generation of antibiotics
318
856000
4000
We denken dat dit de nieuwe generatie antibiotica is
14:38
and it's going to get us around, at least initially,
319
860000
2000
en dat het ons, ten minste even, om het grote probleem
14:40
this big problem of resistance.
320
862000
2000
van de resistentie heen helpt.
14:42
What I hope you think, is that bacteria can talk to each other,
321
864000
3000
Wat ik hoop dat je denkt is dat bacteriën met elkaar kunnen spreken,
14:45
they use chemicals as their words,
322
867000
3000
dat ze chemische woorden gebruiken,
14:48
they have an incredibly complicated chemical lexicon
323
870000
3000
dat ze een ongelofelijk ingewikkelde chemische woordenlijst hebben,
14:51
that we're just now starting to learn about.
324
873000
2000
en dat we daar nu eindelijk over beginnen te leren.
14:53
Of course what that allows bacteria to do
325
875000
3000
Wat dit bacteriën in staat stelt te doen
14:56
is to be multicellular.
326
878000
2000
is meercellig te zijn.
14:58
So in the spirit of TED they're doing things together
327
880000
3000
Dus, in de geest van TED, ze doen dingen samen
15:01
because it makes a difference.
328
883000
2000
omdat het een verschil maakt.
15:03
What happens is that bacteria have these collective behaviors,
329
885000
4000
Wat er gebeurt, is dat bacteriën dit gezamenlijke gedrag hebben,
15:07
and they can carry out tasks
330
889000
2000
en dat ze taken uitvoeren
15:09
that they could never accomplish
331
891000
2000
die ze nooit zouden kunnen
15:11
if they simply acted as individuals.
332
893000
2000
als ze als éénlingen opereerden.
15:13
What I would hope that I could further argue to you
333
895000
3000
Wat ik hoop dat ik verder kan stellen
15:16
is that this is the invention of multicellularity.
334
898000
3000
is dat dit de uitvinding van meercelligheid is.
15:19
Bacteria have been on the Earth for billions of years;
335
901000
4000
Bacteriën zijn al miljarden jaren op aarde.
15:23
humans, couple hundred thousand.
336
905000
2000
Mensen -- een paar honderdduizend.
15:25
We think bacteria made the rules
337
907000
2000
Wij denken dat bacteriën de regels uitvonden
15:27
for how multicellular organization works.
338
909000
3000
voor de werking van meercellige organisatie.
15:30
We think, by studying bacteria,
339
912000
3000
We denken dat we in staat zullen zijn, door bacteriën te bestuderen,
15:33
we're going to be able to have insight about multicellularity in the human body.
340
915000
4000
inzicht te krijgen in de meercelligheid van het menselijk lichaam.
15:37
We know that the principles and the rules,
341
919000
2000
We weten dat de uitgangspunten en de regels,
15:39
if we can figure them out in these sort of primitive organisms,
342
921000
2000
als we deze kunnen leren in deze min of meer primitieve organismen,
15:41
the hope is that they will be applied
343
923000
2000
de hoop is dat ze ook zullen worden toegepast
15:43
to other human diseases and human behaviors as well.
344
925000
4000
op andere menselijke ziekten en gedragingen.
15:47
I hope that what you've learned
345
929000
2000
Ik hoop dat wat je geleerd hebt,
15:49
is that bacteria can distinguish self from other.
346
931000
3000
is dat bacteriën zelf van ander kunnen onderscheiden.
15:52
By using these two molecules they can say "me" and they can say "you."
347
934000
3000
Met deze twee moleculen kunnen ze "ik" en "jij" zeggen.
15:55
Again of course that's what we do,
348
937000
2000
Dat is natuurlijk wat wij ook doen,
15:57
both in a molecular way,
349
939000
2000
zowel op een moleculaire manier,
15:59
and also in an outward way,
350
941000
2000
als naar buiten toe,
16:01
but I think about the molecular stuff.
351
943000
2000
maar ik denk over de moleculaire dingen.
16:03
This is exactly what happens in your body.
352
945000
2000
Dit is juist wat er in je lichaam gebeurt.
16:05
It's not like your heart cells and your kidney cells get all mixed up every day,
353
947000
3000
Het is niet alsof je hart- en niercellen elke dag door elkaar raken,
16:08
and that's because there's all of this chemistry going on,
354
950000
3000
en dat komt omdat al deze scheikunde gaande is,
16:11
these molecules that say who each of these groups of cells is,
355
953000
3000
deze moleculen die zeggen wat elk van deze groepen cellen is,
16:14
and what their tasks should be.
356
956000
2000
en wat hun taken zijn.
16:16
Again, we think that bacteria invented that,
357
958000
3000
Nogmaals, wij denken dat bacteriën dat uitgevonden hebben,
16:19
and you've just evolved a few more bells and whistles,
358
961000
3000
en wij hebben daar gewoon een paar grapjes meer aan toegevoegd,
16:22
but all of the ideas are in these simple systems that we can study.
359
964000
4000
maar al deze gedachten zitten in deze eenvoudige systemen die we kunnen bestuderen.
16:26
The final thing is, again just to reiterate that there's this practical part,
360
968000
4000
Het laatste is, nogmaals te herhalen dat er een praktisch deel is,
16:30
and so we've made these anti-quorum sensing molecules
361
972000
3000
en we hebben dus deze antiquorumsensmoleculen gemaakt,
16:33
that are being developed as new kinds of therapeutics.
362
975000
3000
die in ontwikkeling zijn als nieuwe medicijnen.
16:36
But then, to finish with a plug for all the good and miraculous bacteria
363
978000
3000
Maar nu, om af te sluiten met een goede noot voor alle goede en bijzondere bacteriën
16:39
that live on the Earth,
364
981000
2000
die op aarde voorkomen,
16:41
we've also made pro-quorum sensing molecules.
365
983000
2000
we hebben ook proquorumsensmoleculen gemaakt.
16:43
So, we've targeted those systems to make the molecules work better.
366
985000
3000
We hebben deze systemen dus aangepakt om de moleculen beter te laten werken.
16:46
Remember you have these 10 times or more bacterial cells
367
988000
4000
Onthoud dat je tien of meer keer zoveel bacteriecellen hebt
16:50
in you or on you, keeping you healthy.
368
992000
2000
in je en op je, die je gezond houden.
16:52
What we're also trying to do is to beef up the conversation
369
994000
3000
Wat we ook proberen te doen is het gesprek te versterken
16:55
of the bacteria that live as mutualists with you,
370
997000
3000
voor de bacteriën die als mutualisten met je leven,
16:58
in the hopes of making you more healthy,
371
1000000
2000
in de hoop dat je er gezonder door wordt,
17:00
making those conversations better,
372
1002000
2000
de gesprekken beter te maken
17:02
so bacteria can do things that we want them to do
373
1004000
3000
zodat bacteriën de dingen beter kunnen doen die we willen dat ze doen
17:05
better than they would be on their own.
374
1007000
3000
dan ze op zichzelf zouden kunnen.
17:08
Finally, I wanted to show you
375
1010000
2000
Nu nog wil ik graag laten zien:
17:10
this is my gang at Princeton, New Jersey.
376
1012000
2000
dit is mijn groep op Princeton in New Jersey.
17:12
Everything I told you about was discovered by someone in that picture.
377
1014000
4000
Alles wat ik verteld heb is ontdekt door iemand op die foto.
17:16
I hope when you learn things,
378
1018000
2000
Ik hoop dat wanneer je dingen leert,
17:18
like about how the natural world works --
379
1020000
2000
bijvoorbeeld over de werking van de natuurlijke wereld --
17:20
I just want to say that whenever you read something in the newspaper
380
1022000
3000
Ik wil gewoon zeggen dat wanneer je iets leest in de krant
17:23
or you get to hear some talk about something ridiculous in the natural world
381
1025000
3000
of je hoort een verhaal over iets belachelijks in de natuurlijke wereld
17:26
it was done by a child.
382
1028000
2000
het is ontdekt bij een kind.
17:28
Science is done by that demographic.
383
1030000
2000
Wetenschap wordt gedaan door kinderen.
17:30
All of those people are between 20 and 30 years old,
384
1032000
4000
Al deze mensen zijn tussen de 20 en 30 jaar
17:34
and they are the engine that drives scientific discovery in this country.
385
1036000
4000
en zij zijn de motoren die wetenschappelijke ontdekkingen voortstuwen in dit land.
17:38
It's a really lucky demographic to work with.
386
1040000
3000
Het is een bijzonder fijne groep om mee te werken.
17:41
I keep getting older and older and they're always the same age,
387
1043000
3000
Ik word ouder en ouder en zij hebben altijd dezelfde leeftijd,
17:44
and it's just a crazy delightful job.
388
1046000
3000
en het is gewoon een gekke, geweldige baan.
17:47
I want to thank you for inviting me here.
389
1049000
2000
Ik wil jullie bedanken dat jullie mij hebben uitgenodigd.
17:49
It's a big treat for me to get to come to this conference.
390
1051000
3000
Het is een groot feest voor mij om naar deze conferentie te komen.
17:52
(Applause)
391
1054000
5000
(applaus)
17:57
Thanks.
392
1059000
1000
Bedankt.
17:58
(Applause)
393
1060000
14000
(applaus)
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