TED2009
Bonnie Bassler: How bacteria "talk"
Bonnie Bassler explica como as bactérias se comunicam
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Bonnie Bassler descobriu como as bactérias "falam" entre si, usando uma linguagem química que lhes permite coordenar suas defesas e armar ataques. Este achado tem implicações importantes para a medicina, indústria e para o entendimento de nós mesmos.
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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3000
As bactérias são os mais antigos seres vivos na Terra.
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They've been here for billions of years,
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3000
2000
Elas existem aqui há bilhões de anos
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and what they are are single-celled microscopic organisms.
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5000
4000
e elas são organismos unicelulares microscópicos.
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So they are one cell and they have this special property
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9000
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Elas são uma só célula e tem esta propriedade especial
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that they only have one piece of DNA.
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2000
que é ter um só pedaço de DNA.
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They have very few genes,
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14000
2000
Elas têm poucos genes
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and genetic information to encode all of the traits that they carry out.
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16000
4000
e pouca informação genética que codifica todas as características que elas possuem.
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And the way bacteria make a living
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20000
2000
E a maneira pela qual as bactérias vivem,
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is that they consume nutrients from the environment,
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22000
3000
é que elas consomem nutrientes do meio-ambiente,
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they grow to twice their size, they cut themselves down in the middle,
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3000
elas crescem até atingir duas vezes o seu tamanho, e aí elas se cortam ao meio,
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and one cell becomes two, and so on and so on.
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28000
3000
e uma célula se transforma em duas, e assim por diante.
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They just grow and divide, and grow and divide -- so a kind of boring life,
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31000
4000
Elas só fazem crescer e se dividir, crescer e se dividir -- é uma vida bem aborrecida,
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except that what I would argue is that you have
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2000
exceto que eu argumentaria que nós temos
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an amazing interaction with these critters.
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37000
3000
uma interação impressionante com estas criaturinhas.
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I know you guys think of yourself as humans, and this is sort of how I think of you.
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40000
3000
Eu sei que vocês pensam em si próprios como sendo seres humanos, e é algo assim que eu também penso sobre vocês.
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This man is supposed to represent
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43000
2000
Este homem representa
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a generic human being,
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45000
2000
um ser humano genérico,
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and all of the circles in that man are all of the cells that make up your body.
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47000
4000
e todos o círculos neste homem representam células que formam o seu corpo.
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There is about a trillion human cells that make each one of us
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51000
3000
Cerca de um trilhão de células nos compõem e
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who we are and able to do all the things that we do,
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54000
3000
fazem de nós o que somos e nos capacitam a fazer tudo o que fazemos,
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but you have 10 trillion bacterial cells
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57000
3000
mas nós temos dez trilhões de células bacterianas
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in you or on you at any moment in your life.
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60000
2000
em nós, ou sobre nós, durante toda a nossa vida.
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So, 10 times more bacterial cells
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62000
2000
Portanto, há dez vezes mais células bacterianas
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than human cells on a human being.
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64000
3000
que células humanas, em um ser humano.
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And of course it's the DNA that counts,
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67000
2000
E é claro, é o DNA que conta.
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so here's all the A, T, Gs and Cs
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69000
2000
Portanto aqui estão os A,T,G e Cs
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that make up your genetic code, and give you all your charming characteristics.
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71000
3000
que compõem o seu código genético e lhe dão todas aquelas características charmosas.
01:32
You have about 30,000 genes.
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74000
2000
Vocês tem cerca de 30 000 genes.
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Well it turns out you have 100 times more bacterial genes
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76000
3000
Bem, acontece que vocês tem 100 vezes mais genes bacterianos
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playing a role in you or on you all of your life.
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79000
4000
agindo em vocês, durante toda a sua vida.
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At the best, you're 10 percent human,
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83000
3000
Na melhor hipótese, vocês são 10% humanos,
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but more likely about one percent human,
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86000
2000
ou mais provavelmente, cerca de 1% humanos,
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depending on which of these metrics you like.
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88000
2000
dependendo de qual tipo de mensuração vocês usam.
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I know you think of yourself as human beings,
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90000
2000
Eu sei que vocês se consideram seres humanos,
01:50
but I think of you as 90 or 99 percent bacterial.
34
92000
4000
mas eu penso em vocês como sendo 90 a 99% bacterianos.
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(Laughter)
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96000
1000
-risos-
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These bacteria are not passive riders,
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97000
3000
Estas bactérias não são passageiros passivos,
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these are incredibly important, they keep us alive.
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100000
3000
elas são incrivelmente importantes, elas nos mantém vivos.
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They cover us in an invisible body armor
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103000
3000
Elas nos cobrem com uma armadura invisível
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that keeps environmental insults out
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106000
2000
que nos protege das agressões ambientais
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so that we stay healthy.
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108000
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de forma que nos mantemos saudáveis.
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They digest our food, they make our vitamins,
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110000
2000
Elas digerem nossa comida, fazem nossas vitaminas,
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they actually educate your immune system
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2000
elas educam nosso sistema imunológico, de fato,
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to keep bad microbes out.
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114000
2000
para manter os micróbios maus fora de nós.
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So they do all these amazing things
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116000
2000
Portanto, elas fazem todas estas coisas incríveis
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that help us and are vital for keeping us alive,
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118000
4000
que nos ajudam e são vitais para nos manter vivos,
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and they never get any press for that.
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122000
2000
e elas nunca obtém publicidade por isto.
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But they get a lot of press because they do a lot of
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124000
2000
Mas elas obtém um monte de publicidade porque
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terrible things as well.
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126000
2000
elas fazem muitas coisas horríveis também.
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So, there's all kinds of bacteria on the Earth
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128000
3000
Portanto, há vários tipos de bactérias na Terra
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that have no business being in you or on you at any time,
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131000
3000
que não tem nada a ver com vocês, ou com estar em vocês,
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and if they are, they make you incredibly sick.
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134000
4000
e se elas estão em vocês, elas os fazem ficar muito doentes.
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And so, the question for my lab is whether you want to think about all the
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138000
3000
E portanto a questão para o meu laboratório é se vocês querem pensar sobre
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good things that bacteria do, or all the bad things that bacteria do.
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141000
4000
todas as boas coias ou todas as más coisas que as bactérias fazem.
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The question we had is how could they do anything at all?
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145000
2000
A questão que nós tínhamos era, como elas podem fazer o que quer que seja?
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I mean they're incredibly small,
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147000
2000
Eu quero dizer, elas são incrivelmente pequenas,
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you have to have a microscope to see one.
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149000
2000
é necessário ter um microscópio para vê-las.
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They live this sort of boring life where they grow and divide,
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151000
3000
Elas vivem esta vida aborrecida, crescendo e dividindo-se e
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and they've always been considered to be these asocial reclusive organisms.
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154000
5000
sempre foram consideradas organismos associais e solitários.
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And so it seemed to us that they are just too small to have an impact
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159000
3000
E nos pareceu que elas eram pequenas demais para ter um impacto
03:00
on the environment
60
162000
2000
no meio-ambiente,
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if they simply act as individuals.
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164000
2000
se elas simplesmente agissem como indivíduos.
03:04
And so we wanted to think if there couldn't be a different
62
166000
2000
E portanto nós queríamos saber se não podia haver algo diferente
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way that bacteria live.
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168000
2000
na maneira de viver das bactérias.
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The clue to this came from another marine bacterium,
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170000
4000
A chave nos veio através de uma bactéria marinha
03:12
and it's a bacterium called Vibrio fischeri.
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174000
3000
chamada Vibrio fischeri
03:15
What you're looking at on this slide is just a person from my lab
66
177000
3000
O que vocês vêem neste slide é uma pessoa do meu laboratório
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holding a flask of a liquid culture of a bacterium,
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180000
3000
segurando um frasco cheio de liquido de cultura de uma bactéria,
03:21
a harmless beautiful bacterium that comes from the ocean,
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183000
3000
uma linda bactéria que não é daninha, vinda do oceano,
03:24
named Vibrio fischeri.
69
186000
2000
chamada Vibrio fischeri
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This bacterium has the special property that it makes light,
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188000
3000
Esta bactéria tem a propriedade especial de gerar luz,
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so it makes bioluminescence,
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191000
2000
ela gera bioluminescência,
03:31
like fireflies make light.
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193000
2000
da mesma forma que os vagalumes geram luz.
03:33
We're not doing anything to the cells here.
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195000
2000
Nós não estamos fazendo nada com estas células aqui.
03:35
We just took the picture by turning the lights off in the room,
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197000
2000
Nós só tiramos uma foto, após apagar as luzes do laboratório,
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and this is what we see.
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199000
2000
e isto é o que se vê.
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What was actually interesting to us
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201000
2000
O que foi interessante para nós
03:41
was not that the bacteria made light,
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203000
2000
não é que a bactéria gerasse luz,
03:43
but when the bacteria made light.
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205000
2000
mas quando ela gerava esta luz.
03:45
What we noticed is when the bacteria were alone,
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207000
3000
O que nós vimos é que quando as bactérias estão sós,
03:48
so when they were in dilute suspension, they made no light.
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210000
3000
quando elas estão diluídas na suspensão, elas não geram nenhuma luz.
03:51
But when they grew to a certain cell number
81
213000
2000
Mas quando elas crescem e chegam a um certo número,
03:53
all the bacteria turned on light simultaneously.
82
215000
4000
todas as bactérias começaram a gerar luz simultaneamente.
03:57
The question that we had is how can bacteria, these primitive organisms,
83
219000
4000
A nossa questão era, como bactérias, que são organismos primitivos,
04:01
tell the difference from times when they're alone,
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223000
2000
sabem a diferença entre quando estão sós,
04:03
and times when they're in a community,
85
225000
2000
ou quando estão em comunidade,
04:05
and then all do something together.
86
227000
3000
e aí fazem algo, todas juntas.
04:08
What we've figured out is that the way that they do that is that they talk to each other,
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230000
4000
O que nós descobrimos é que elas falam umas com as outras,
04:12
and they talk with a chemical language.
88
234000
2000
e elas falam usando uma linguagem química.
04:14
This is now supposed to be my bacterial cell.
89
236000
3000
Isto aqui representa uma célula bacteriana.
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When it's alone it doesn't make any light.
90
239000
3000
Quando ela está so, ela não produz nenhuma luz.
04:20
But what it does do is to make and secrete small molecules
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242000
4000
O que ela faz é fabricar e secretar pequenas moléculas
04:24
that you can think of like hormones,
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246000
2000
que vocês podem considerar como hormônios,
04:26
and these are the red triangles, and when the bacteria is alone
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248000
3000
e estão representadas aqui por triângulos vermelhos. Quando a bactéria está só
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the molecules just float away and so no light.
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251000
3000
estas moléculas flutuam e se afastam, e não há luz.
04:32
But when the bacteria grow and double
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254000
2000
Mas quando as bactérias crescem e dobram de número,
04:34
and they're all participating in making these molecules,
96
256000
3000
e quando todas estão participando na fabricação destas moléculas,
04:37
the molecule -- the extracellular amount of that molecule
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259000
4000
a molécula -- esta quantidade extra-celular daquela molécula,
04:41
increases in proportion to cell number.
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263000
3000
aumenta na proporção do aumento numérico de células bacterianas.
04:44
And when the molecule hits a certain amount
99
266000
2000
E quando as moléculas atingem um certo número
04:46
that tells the bacteria how many neighbors there are,
100
268000
3000
que diz às bactérias quantos vizinhos elas têm,
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they recognize that molecule
101
271000
2000
elas reconhecem aquela molécula,
04:51
and all of the bacteria turn on light in synchrony.
102
273000
3000
e todas as bactérias ligam a luz simultaneamente.
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That's how bioluminescence works --
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276000
2000
É assim que a bioluminescência ocorre --
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they're talking with these chemical words.
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278000
2000
elas estão falando com estas palavras químicas.
04:58
The reason that Vibrio fischeri is doing that comes from the biology.
105
280000
4000
A razão pela qual as Vibrio fischeri fazem isto vem da biologia.
05:02
Again, another plug for the animals in the ocean,
106
284000
3000
De novo, uma conexão com os animais do oceano.
05:05
Vibrio fischeri lives in this squid.
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287000
3000
As Vibrio fischeri vivem dentro desta lula.
05:08
What you are looking at is the Hawaiian Bobtail Squid,
108
290000
2000
O que vocês vêem aqui é a uma lula havaiana chamada Bobtail,
05:10
and it's been turned on its back,
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292000
2000
e ela foi virada para mostrar o seu dorso,
05:12
and what I hope you can see are these two glowing lobes
110
294000
3000
e o que eu espero que vocês consigam ver são estes dois lóbulos brilhantes
05:15
and these house the Vibrio fischeri cells,
111
297000
3000
que são a casa das células bacterianas de Vibrio fischeri,
05:18
they live in there, at high cell number
112
300000
2000
elas vivem ali, em alto número de células,
05:20
that molecule is there, and they're making light.
113
302000
2000
esta molécula esta ali, e elas estão fazendo luz.
05:22
The reason the squid is willing to put up with these shenanigans
114
304000
3000
A razão pela qual a lula tolera estas travessuras
05:25
is because it wants that light.
115
307000
2000
é porque ela quer esta luz.
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The way that this symbiosis works
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309000
2000
A maneira pela qual esta simbiose funciona
05:29
is that this little squid lives just off the coast of Hawaii,
117
311000
4000
é que esta lulinha vive na região costal do Havai,
05:33
just in sort of shallow knee-deep water.
118
315000
2000
em águas rasas, na altura do nosso joelho.
05:35
The squid is nocturnal, so during the day
119
317000
3000
A lula é noturna, portanto durante o dia
05:38
it buries itself in the sand and sleeps,
120
320000
2000
ela se enterra na areia e dorme,
05:40
but then at night it has to come out to hunt.
121
322000
3000
mas à noite ela tem que sair para caçar.
05:43
On bright nights when there is lots of starlight or moonlight
122
325000
2000
Em noites claras, quando há luz da lua ou das estrelas
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that light can penetrate the depth of the water
123
327000
3000
esta luz penetra através da água onde
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the squid lives in, since it's just in those couple feet of water.
124
330000
3000
a lula vive, já que ela está a só uns 50 centímetros de profundidade.
05:51
What the squid has developed is a shutter
125
333000
3000
O que a lula desenvolveu foi uma espécie de interruptor
05:54
that can open and close over this specialized light organ housing the bacteria.
126
336000
4000
que liga e desliga neste órgão especializado que abriga as bactérias.
05:58
Then it has detectors on its back
127
340000
2000
Além disto, a lula tem detectores no seu dorso
06:00
so it can sense how much starlight or moonlight is hitting its back.
128
342000
4000
e pode sentir quanta luz da lua ou das estrelas atinge seu dorso.
06:04
And it opens and closes the shutter
129
346000
2000
Ela liga e desliga este interruptor
06:06
so the amount of light coming out of the bottom --
130
348000
2000
de forma que a quantidade de luz que vem de baixo --
06:08
which is made by the bacterium --
131
350000
2000
e que é gerada pelas bactérias --
06:10
exactly matches how much light hits the squid's back,
132
352000
2000
fique exatamente igual à quantidade de luz que atinge o dorso da lula,
06:12
so the squid doesn't make a shadow.
133
354000
2000
desta forma, a lula não faz nenhuma sombra.
06:14
It actually uses the light from the bacteria
134
356000
3000
Ela usa a luz gerada pelas bactérias
06:17
to counter-illuminate itself in an anti-predation device
135
359000
3000
para contra-iluminar a si mesma, como um mecanismo anti-predatório,
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so predators can't see its shadow,
136
362000
2000
de forma que o predadores não conseguem ver sua sombra,
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calculate its trajectory, and eat it.
137
364000
2000
calcular sua trajetória, e comê-la.
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This is like the stealth bomber of the ocean.
138
366000
3000
Ela é como um bombardeiro invisível do oceano.
06:27
(Laughter)
139
369000
1000
-risos-
06:28
But then if you think about it, the squid has this terrible problem
140
370000
3000
Mas quando você pensa bem, a lula tem um problema terrível,
06:31
because it's got this dying, thick culture of bacteria
141
373000
3000
porque ela tem esta cultura imensa de bactérias, que está morrendo,
06:34
and it can't sustain that.
142
376000
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e ela não pode sustentar esta colônia.
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And so what happens is every morning when the sun comes up
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378000
2000
Portanto o que ocorre é que a cada manhã, quando o sol nasce,
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the squid goes back to sleep, it buries itself in the sand,
144
380000
3000
a lula vai dormir, ela se enterra na areia,
06:41
and it's got a pump that's attached to its circadian rhythm,
145
383000
3000
e ela tem uma espécie de bomba ligada ao ritmo circadiano,
06:44
and when the sun comes up it pumps out like 95 percent of the bacteria.
146
386000
5000
e quando o sol nasce, ela bombeia 95% das bactérias para fora de seu corpo.
06:49
Now the bacteria are dilute, that little hormone molecule is gone,
147
391000
3000
Agora as bactérias ficam diluídas, a molécula que gera luz desaparece,
06:52
so they're not making light --
148
394000
2000
e portanto elas não estão fazendo nenhuma luz --
06:54
but of course the squid doesn't care. It's asleep in the sand.
149
396000
2000
mas é claro que a lula não se importa, ela está dormindo na areia.
06:56
And as the day goes by the bacteria double,
150
398000
2000
E enquanto o dia transcorre as bactérias se multiplicam,
06:58
they release the molecule, and then light comes on
151
400000
3000
elas liberam a molécula, e a luz aparece
07:01
at night, exactly when the squid wants it.
152
403000
3000
de noite, exatamente quando a lula a quer.
07:04
First we figured out how this bacterium does this,
153
406000
3000
Primeiro nós descobrimos como esta bactéria faz isto,
07:07
but then we brought the tools of molecular biology to this
154
409000
3000
e aí nós usamos as ferramentas da biologia molecular
07:10
to figure out really what's the mechanism.
155
412000
2000
para ver qual era realmente o mecanismo.
07:12
And what we found -- so this is now supposed to be, again, my bacterial cell --
156
414000
4000
E o que nós encontramos -- e isto é para ser de novo minha célula bacteriana --
07:16
is that Vibrio fischeri has a protein --
157
418000
2000
é que a Vibrio fischeri tem uma proteína --
07:18
that's the red box -- it's an enzyme that makes
158
420000
3000
representada pelo quadradinho vermelho -- é uma enzima que faz
07:21
that little hormone molecule, the red triangle.
159
423000
3000
aquela moléculazinha -- o triângulo vermelho.
07:24
And then as the cells grow, they're all releasing that molecule
160
426000
2000
E quando as células se multiplicam, elas estão todas liberando a molécula
07:26
into the environment, so there's lots of molecule there.
161
428000
3000
no meio-ambiente, portanto há muitas moléculas ali.
07:29
And the bacteria also have a receptor on their cell surface
162
431000
4000
As bactérias também têm um receptor na sua superfície
07:33
that fits like a lock and key with that molecule.
163
435000
3000
que se encaixa como uma chave numa fechadura, com aquela molécula.
07:36
These are just like the receptors on the surfaces of your cells.
164
438000
3000
Eles são exatamente como os receptores na superfície das células de vocês.
07:39
When the molecule increases to a certain amount --
165
441000
3000
Quando as moléculas atingem uma certa quantidade --
07:42
which says something about the number of cells --
166
444000
2000
o que diz algo sobre o número de células bacterianas --
07:44
it locks down into that receptor
167
446000
2000
elas se encaixam firmemente nos receptores
07:46
and information comes into the cells
168
448000
2000
e a informação chega às células bacterianas,
07:48
that tells the cells to turn on
169
450000
2000
dizendo que esta na hora delas iniciarem
07:50
this collective behavior of making light.
170
452000
3000
o comportamento coletivo de gerar luz.
07:53
Why this is interesting is because in the past decade
171
455000
3000
Isto é interessante porque na década passada
07:56
we have found that this is not just some anomaly
172
458000
2000
nós descobrimos que isto não é uma anomalia
07:58
of this ridiculous, glow-in-the-dark bacterium that lives in the ocean --
173
460000
3000
desta ridícula bactéria luminosa que vive no oceano --
08:01
all bacteria have systems like this.
174
463000
3000
todas as bactérias tem sistemas como este.
08:04
So now what we understand is that all bacteria can talk to each other.
175
466000
3000
E agora nós entendemos que todas as bactérias podem falar umas com as outras.
08:07
They make chemical words, they recognize those words,
176
469000
3000
Elas fazem palavras químicas, elas reconhecem estas palavras
08:10
and they turn on group behaviors
177
472000
2000
e elas iniciam comportamentos de grupo
08:12
that are only successful when all of the cells participate in unison.
178
474000
5000
que só são bem sucedidos quando todas participam em uníssono.
08:17
We have a fancy name for this: we call it quorum sensing.
179
479000
3000
Nós temos um nome bacana para isto, nós o chamamos de "quorum sensing"-- percepção de grupo.
08:20
They vote with these chemical votes,
180
482000
2000
Elas votam com estes votos químicos,
08:22
the vote gets counted, and then everybody responds to the vote.
181
484000
4000
os votos são contados e todos respondem ao resultado da votação.
08:26
What's important for today's talk
182
488000
2000
O que é importante para a palestra de hoje
08:28
is that we know that there are hundreds of behaviors
183
490000
2000
é que nós sabemos que existem centenas de comportamentos
08:30
that bacteria carry out in these collective fashions.
184
492000
3000
que as bactérias podem ter, de forma coletiva.
08:33
But the one that's probably the most important to you is virulence.
185
495000
3000
Mas o que nos interessa mais é virulência.
08:36
It's not like a couple bacteria get in you
186
498000
3000
Não é como se uma meia dúzia de bactérias entrasse em você
08:39
and they start secreting some toxins --
187
501000
2000
e começasse a secretar toxinas --
08:41
you're enormous, that would have no effect on you. You're huge.
188
503000
3000
você é enorme, isto não teria nenhum efeito em você.
08:44
What they do, we now understand,
189
506000
3000
O que elas fazem, nós entendemos agora,
08:47
is they get in you, they wait, they start growing,
190
509000
3000
é que elas entram em você, esperam, começam a crescer,
08:50
they count themselves with these little molecules,
191
512000
2000
elas contam seu próprio número com estas moléculazinhas,
08:52
and they recognize when they have the right cell number
192
514000
2000
e elas reconhecem quando tem o número adequado de células,
08:54
that if all of the bacteria launch their virulence attack together,
193
516000
4000
que permitirão a todas as bactérias lançarem um ataque virulento juntas,
08:58
they are going to be successful at overcoming an enormous host.
194
520000
4000
onde elas vão ser bem sucedidas contra um hospedeiro enorme.
09:02
Bacteria always control pathogenicity with quorum sensing.
195
524000
4000
Bacterias sempre controlam a sua patogenicidade através de quorum sensing.
09:06
That's how it works.
196
528000
2000
É assim que elas funcionam.
09:08
We also then went to look at what are these molecules --
197
530000
3000
Nós também fomos olhar o que eram estas moléculas --
09:11
these were the red triangles on my slides before.
198
533000
3000
estes triângulos vermelhos nos meus slides anteriores.
09:14
This is the Vibrio fischeri molecule.
199
536000
2000
Isto é a molécula da Vibrio fischeri.
09:16
This is the word that it talks with.
200
538000
2000
Esta é a palavra que ela usa para falar.
09:18
So then we started to look at other bacteria,
201
540000
2000
Nós começamos a estudar outras bactérias
09:20
and these are just a smattering of the molecules that we've discovered.
202
542000
3000
e isto é só uma pequena amostra das moléculas que nós descobrimos.
09:23
What I hope you can see
203
545000
2000
O que eu espero que vocês vejam
09:25
is that the molecules are related.
204
547000
2000
é que as moléculas se assemelham.
09:27
The left-hand part of the molecule is identical
205
549000
2000
A parte esquerda da molécula é idêntica
09:29
in every single species of bacteria.
206
551000
3000
em todas as espécies de bactérias.
09:32
But the right-hand part of the molecule is a little bit different in every single species.
207
554000
4000
Mas a parte direita é um pouquinho diferente em cada espécie isolada.
09:36
What that does is to confer
208
558000
2000
O que isto faz é conferir
09:38
exquisite species specificities to these languages.
209
560000
4000
especificidades de linguagem a cada tipo de bactéria.
09:42
Each molecule fits into its partner receptor and no other.
210
564000
4000
Cada molécula se encaixa no seu receptor específico, e em nenhum outro.
09:46
So these are private, secret conversations.
211
568000
3000
Portanto, estas conversações são privadas, secretas.
09:49
These conversations are for intraspecies communication.
212
571000
4000
Estas conversações servem para comunicação intra-espécie.
09:53
Each bacteria uses a particular molecule that's its language
213
575000
4000
Cada bactéria usa uma molécula específica, que é a sua linguagem,
09:57
that allows it to count its own siblings.
214
579000
4000
e que a permite contar o número de suas "irmãs".
10:01
Once we got that far we thought
215
583000
2000
Quando nós chegamos a este ponto pensamos
10:03
we were starting to understand that bacteria have these social behaviors.
216
585000
3000
que havíamos começado a entender que as bactérias tinham estes comportamentos sociais.
10:06
But what we were really thinking about is that most of the time
217
588000
3000
Mas o que nós realmente estávamos pensando é que na maior parte do tempo
10:09
bacteria don't live by themselves, they live in incredible mixtures,
218
591000
3000
as bactérias não vivem isoladas, elas estão em misturas incríveis,
10:12
with hundreds or thousands of other species of bacteria.
219
594000
4000
com centenas ou milhares de outras espécies de bactérias.
10:16
And that's depicted on this slide. This is your skin.
220
598000
3000
E isto é mostrado neste slide.Esta é a pele de vocês.
10:19
So this is just a picture -- a micrograph of your skin.
221
601000
3000
Isto é só uma figura -- um micrográfico da pele.
10:22
Anywhere on your body, it looks pretty much like this,
222
604000
2000
Em qualquer lugar do corpo, a figura é semelhante,
10:24
and what I hope you can see is that there's all kinds of bacteria there.
223
606000
4000
e o que eu espero que vocês vejam é que há vários tipos de bactérias aqui.
10:28
And so we started to think if this really is about communication in bacteria,
224
610000
4000
E aí nós começamos a pensar se isto tinha a ver com comunicação entre bactérias,
10:32
and it's about counting your neighbors,
225
614000
2000
e sobre contar os seus vizinhos,
10:34
it's not enough to be able to only talk within your species.
226
616000
3000
não é suficiente falar apenas com indivíduos da sua espécie.
10:37
There has to be a way to take a census
227
619000
2000
Deve haver uma maneira de se fazer um censo
10:39
of the rest of the bacteria in the population.
228
621000
3000
do resto das bactérias da população.
10:42
So we went back to molecular biology
229
624000
2000
E aí nos voltamos à biologia molecular
10:44
and started studying different bacteria,
230
626000
2000
e começamos a estudar diferentes tipos de bactérias,
10:46
and what we've found now is that
231
628000
2000
e nós descobrimos que
10:48
in fact, bacteria are multilingual.
232
630000
2000
bactérias são de fato poliglotas.
10:50
They all have a species-specific system --
233
632000
3000
Elas têm um sistema que é espécie-específico --
10:53
they have a molecule that says "me."
234
635000
2000
elas têm uma molécula que diz "eu".
10:55
But then, running in parallel to that is a second system
235
637000
3000
Mas em paralelo elas usam um segundo sistema
10:58
that we've discovered, that's generic.
236
640000
2000
que nós descobrimos ser genérico.
11:00
So, they have a second enzyme that makes a second signal
237
642000
3000
Portanto, elas têm uma segunda enzima que produz um segundo sinal
11:03
and it has its own receptor,
238
645000
2000
e que tem seu próprio receptor,
11:05
and this molecule is the trade language of bacteria.
239
647000
3000
e esta molécula é a "linguagem comercial" das bactérias.
11:08
It's used by all different bacteria
240
650000
2000
Ela é utilizada por todos os tipos de bactérias
11:10
and it's the language of interspecies communication.
241
652000
4000
e é a linguagem de comunicação inter-espécies.
11:14
What happens is that bacteria are able to count
242
656000
3000
Ocorre que as bactérias têm a habilidade de contar
11:17
how many of me and how many of you.
243
659000
3000
quantos de mim e quantos de vocês existem.
11:20
They take that information inside,
244
662000
2000
Elas pegam esta informação
11:22
and they decide what tasks to carry out
245
664000
2000
e decidem que tarefas devem ser feitas,
11:24
depending on who's in the minority and who's in the majority
246
666000
4000
dependendo de quem está em minoria e em maioria
11:28
of any given population.
247
670000
2000
numa determinada população.
11:30
Then again we turn to chemistry,
248
672000
2000
Então, nós voltamos novamente à química,
11:32
and we figured out what this generic molecule is --
249
674000
3000
e nós descobrimos que molécula genérica era esta --
11:35
that was the pink ovals on my last slide, this is it.
250
677000
3000
representada pelos ovais cor-de-rosa no meu último slide.
11:38
It's a very small, five-carbon molecule.
251
680000
2000
É uma molécula pequena com cinco carbonos.
11:40
What the important thing is that we learned
252
682000
3000
O que nós aprendemos de importante
11:43
is that every bacterium has exactly the same enzyme
253
685000
3000
é que cada célula bacteriana tem exatamente a mesma enzima
11:46
and makes exactly the same molecule.
254
688000
2000
e faz exatamente a mesma molécula.
11:48
So they're all using this molecule
255
690000
2000
Portanto, elas estão todas usando esta molécula
11:50
for interspecies communication.
256
692000
2000
para comunicação inter-espécies.
11:52
This is the bacterial Esperanto.
257
694000
3000
Este é o Esperanto bacteriano.
11:55
(Laughter)
258
697000
1000
-risos-
11:56
Once we got that far, we started to learn
259
698000
2000
Quando nós chegamos aí, nos começamos a aprender
11:58
that bacteria can talk to each other with this chemical language.
260
700000
3000
que as bactérias podem falar umas com as outras, usando esta linguagem química.
12:01
But what we started to think is that maybe there is something
261
703000
2000
Mas nós começamos a pensar que talvez houvesse mais coisas
12:03
practical that we can do here as well.
262
705000
2000
práticas que nós poderíamos fazer também.
12:05
I've told you that bacteria do have all these social behaviors,
263
707000
3000
Eu disse que as bactérias têm todos estes comportamentos sociais,
12:08
they communicate with these molecules.
264
710000
3000
que elas se comunicam com estas moléculas.
12:11
Of course, I've also told you that one of the important things they do
265
713000
3000
e também disse que uma das coisas importantes que elas fazem
12:14
is to initiate pathogenicity using quorum sensing.
266
716000
3000
é iniciar patogenicidade usando quorum sensing.
12:17
We thought, what if we made these bacteria
267
719000
2000
Nós pensamos, e se modificássemos estas bactérias
12:19
so they can't talk or they can't hear?
268
721000
3000
de forma que não possam falar, ou não possam ouvir?
12:22
Couldn't these be new kinds of antibiotics?
269
724000
3000
Será que elas poderiam ser usadas como novos tipos de antibióticos?
12:25
Of course, you've just heard and you already know
270
727000
2000
Claro que vocês já ouviram e já sabem
12:27
that we're running out of antibiotics.
271
729000
2000
que nós estamos esgotando nossos antibióticos.
12:29
Bacteria are incredibly multi-drug-resistant right now,
272
731000
3000
As bactérias se tornaram incrivelmente multi-resistentes,
12:32
and that's because all of the antibiotics that we use kill bacteria.
273
734000
4000
devido ao fato dos antibióticos que usamos para matar as bactérias.
12:36
They either pop the bacterial membrane,
274
738000
2000
Eles estouram a membrana bacteriana,
12:38
they make the bacterium so it can't replicate its DNA.
275
740000
3000
ou a impedem de replicar o seu DNA.
12:41
We kill bacteria with traditional antibiotics
276
743000
3000
Nó matamos as bactérias com antibióticos tradicionais
12:44
and that selects for resistant mutants.
277
746000
2000
e assim selecionamos mutantes que são resistentes.
12:46
And so now of course we have this global problem
278
748000
3000
E portanto nós agora temos este problema global
12:49
in infectious diseases.
279
751000
2000
em doenças infecciosas.
12:51
We thought, well what if we could sort of do behavior modifications,
280
753000
3000
Nós pensamos que se pudéssemos modificar o comportamento,
12:54
just make these bacteria so they can't talk, they can't count,
281
756000
3000
fazer de um jeito que as bactérias não pudessem falar ou contar,
12:57
and they don't know to launch virulence.
282
759000
3000
aí elas não saberiam como lançar a virulência.
13:00
And so that's exactly what we've done, and we've sort of taken two strategies.
283
762000
3000
E foi exatamente o que fizemos, usando 2 tipos de estratégia.
13:03
The first one is we've targeted
284
765000
2000
Primeiro nós visamos
13:05
the intraspecies communication system.
285
767000
3000
o sistema de comunicação intra-espécie.
13:08
So we made molecules that look kind of like the real molecules --
286
770000
3000
Nós fizemos moléculas que se parecem com as moléculas que existem de verdade --
13:11
which you saw -- but they're a little bit different.
287
773000
2000
que vocês viram -- mas que são ligeiramente diferentes.
13:13
And so they lock into those receptors,
288
775000
2000
E portanto elas se encaixam nos receptores
13:15
and they jam recognition of the real thing.
289
777000
3000
e obstruem o reconhecimento do sinal real.
13:18
By targeting the red system,
290
780000
2000
Quando visamos o sistema vermelho,
13:20
what we are able to do is to make
291
782000
2000
nós conseguimos fazer
13:22
species-specific, or disease-specific, anti-quorum sensing molecules.
292
784000
5000
moléculas de quorum sensing que são espécie-específicas ou doença-específicas.
13:27
We've also done the same thing with the pink system.
293
789000
3000
Nós também fizemos a mesma coisa com o sistema cor-de-rosa.
13:30
We've taken that universal molecule and turned it around a little bit
294
792000
3000
Nós pegamos aquela molécula universal e a transformamos um pouco,
13:33
so that we've made antagonists
295
795000
2000
de forma a fazer antagonistas
13:35
of the interspecies communication system.
296
797000
2000
do sistema de comunicação intra-espécie.
13:37
The hope is that these will be used as broad-spectrum antibiotics
297
799000
5000
Temos a esperança que estes sejam usados em antibióticos de largo espectro,
13:42
that work against all bacteria.
298
804000
2000
que funcionarão contra todas as bactérias.
13:44
To finish I'll just show you the strategy.
299
806000
3000
Para finalizar, eu vou mostrar à vocês a estratégia.
13:47
In this one I'm just using the interspecies molecule,
300
809000
2000
Aqui eu estou usando a molécula inter-espécie,
13:49
but the logic is exactly the same.
301
811000
2000
mas a lógica é exatamente a mesma.
13:51
What you know is that when that bacterium gets into the animal,
302
813000
3000
O que se sabe é que quando a bactéria entra no animal,
13:54
in this case, a mouse,
303
816000
2000
neste caso, um camundongo,
13:56
it doesn't initiate virulence right away.
304
818000
2000
ela não inicia a virulência imediatamente.
13:58
It gets in, it starts growing, it starts secreting
305
820000
3000
Ela entra, começa a crescer, começa a secretar
14:01
its quorum sensing molecules.
306
823000
2000
as suas moléculas de quorum sensing,
14:03
It recognizes when it has enough bacteria
307
825000
2000
ela reconhece quando há um número suficiente de bactérias
14:05
that now they're going to launch their attack,
308
827000
2000
e aí lança o ataque,
14:07
and the animal dies.
309
829000
2000
e o animal morre.
14:09
What we've been able to do is to give these virulent infections,
310
831000
3000
O que nós conseguimos fazer foi provocar estas infecções virulentas,
14:12
but we give them in conjunction with our anti-quorum sensing molecules --
311
834000
4000
ao mesmo tempo que administramos as nossas moléculas anti-quorum sensing --
14:16
so these are molecules that look kind of like the real thing,
312
838000
2000
estas são moléculas se parecessem com as reais,
14:18
but they're a little bit different which I've depicted on this slide.
313
840000
3000
mas elas são um pouquinho diferentes, como mostrado neste slide.
14:21
What we now know is that if we treat the animal
314
843000
3000
Nós sabemos que se tratarmos o animal
14:24
with a pathogenic bacterium -- a multi-drug-resistant pathogenic bacterium --
315
846000
4000
com uma bactéria patogênica -- uma bactéria multi-resistente e patogênica --
14:28
in the same time we give our anti-quorum sensing molecule,
316
850000
4000
e ao mesmo tempo dermos uma molécula anti-quorum sensing,
14:32
in fact, the animal lives.
317
854000
2000
o animal fica vivo.
14:34
We think that this is the next generation of antibiotics
318
856000
4000
Nós pensamos que esta é a próxima geração de antibióticos
14:38
and it's going to get us around, at least initially,
319
860000
2000
e que vai mudar, ao menos inicialmente,
14:40
this big problem of resistance.
320
862000
2000
o grande problema da resistência.
14:42
What I hope you think, is that bacteria can talk to each other,
321
864000
3000
Eu agora espero que vocês pensem que as bactérias podem falar umas com as outras,
14:45
they use chemicals as their words,
322
867000
3000
usando as suas palavras químicas,
14:48
they have an incredibly complicated chemical lexicon
323
870000
3000
e que elas tem um léxico químico incrivelmente complicado,
14:51
that we're just now starting to learn about.
324
873000
2000
que só agora começamos a aprender a repeito.
14:53
Of course what that allows bacteria to do
325
875000
3000
É claro, isto permite que as bactérias
14:56
is to be multicellular.
326
878000
2000
sejam multicelulares.
14:58
So in the spirit of TED they're doing things together
327
880000
3000
Portanto, bem no espírito da TED, elas estão fazendo coisas juntas
15:01
because it makes a difference.
328
883000
2000
porque isto faz uma diferença.
15:03
What happens is that bacteria have these collective behaviors,
329
885000
4000
O que ocorre é que as bactérias têm comportamentos coletivos
15:07
and they can carry out tasks
330
889000
2000
e podem realizar tarefas
15:09
that they could never accomplish
331
891000
2000
que elas nunca realizariam
15:11
if they simply acted as individuals.
332
893000
2000
se agissem como indivíduos isolados.
15:13
What I would hope that I could further argue to you
333
895000
3000
Eu espero poder argumentar com vocês
15:16
is that this is the invention of multicellularity.
334
898000
3000
que esta é a grande invenção da multicelularidade.
15:19
Bacteria have been on the Earth for billions of years;
335
901000
4000
As bactérias tem vivido na Terra por bilhões de anos.
15:23
humans, couple hundred thousand.
336
905000
2000
Os humanos -- por uns 200 000 anos.
15:25
We think bacteria made the rules
337
907000
2000
Nós achamos que as bactérias estabeleceram as regras
15:27
for how multicellular organization works.
338
909000
3000
sobre como a organização multicelular funciona.
15:30
We think, by studying bacteria,
339
912000
3000
Nós achamos que através do estudo das bactérias,
15:33
we're going to be able to have insight about multicellularity in the human body.
340
915000
4000
nós teremos entendimento sobre a multicelularidade no corpo humano.
15:37
We know that the principles and the rules,
341
919000
2000
Nós sabemos que os princípios e regras,
15:39
if we can figure them out in these sort of primitive organisms,
342
921000
2000
se nós pudermos entendê-los nos organismos primitivos,
15:41
the hope is that they will be applied
343
923000
2000
a esperança é que talvez possam ser aplicados
15:43
to other human diseases and human behaviors as well.
344
925000
4000
à outras doenças e comportamentos humanos.
15:47
I hope that what you've learned
345
929000
2000
Eu espero que vocês tenham aprendido
15:49
is that bacteria can distinguish self from other.
346
931000
3000
que as bactérias conseguem distinguir os outros de si próprias.
15:52
By using these two molecules they can say "me" and they can say "you."
347
934000
3000
Usando estas duas moléculas, elas conseguem dizer "eu" e "você".
15:55
Again of course that's what we do,
348
937000
2000
Novamente, isto é o que nós fazemos,
15:57
both in a molecular way,
349
939000
2000
tanto a nível molecular,
15:59
and also in an outward way,
350
941000
2000
como a nível externo,
16:01
but I think about the molecular stuff.
351
943000
2000
mas eu penso sobre estes aspectos moleculares.
16:03
This is exactly what happens in your body.
352
945000
2000
Isto é exatamente o que acontece no corpo humano.
16:05
It's not like your heart cells and your kidney cells get all mixed up every day,
353
947000
3000
As células cardíacas não se misturam com as células renais todo o dia,
16:08
and that's because there's all of this chemistry going on,
354
950000
3000
e isto ocorre por que há toda esta química acontecendo,
16:11
these molecules that say who each of these groups of cells is,
355
953000
3000
estas moléculas que dizem que grupo de células são cada um destes
16:14
and what their tasks should be.
356
956000
2000
e quais devem ser as suas tarefas.
16:16
Again, we think that bacteria invented that,
357
958000
3000
Nós achamos que as bactérias inventaram isto
16:19
and you've just evolved a few more bells and whistles,
358
961000
3000
e que os humanos só desenvolveram umas especialidades e truques a mais,
16:22
but all of the ideas are in these simple systems that we can study.
359
964000
4000
mas todas as idéias já estavam nestes sistemas simples que estudamos.
16:26
The final thing is, again just to reiterate that there's this practical part,
360
968000
4000
Finalmente, para reiterar esta parte prática,
16:30
and so we've made these anti-quorum sensing molecules
361
972000
3000
nós fizemos estas moléculas anti-quorum sensing
16:33
that are being developed as new kinds of therapeutics.
362
975000
3000
que estão sendo desenvolvidas como novos tipo de terapêutica.
16:36
But then, to finish with a plug for all the good and miraculous bacteria
363
978000
3000
Então, para terminar com uma nota sobre todos os tipos de bactérias boas e miraculosas
16:39
that live on the Earth,
364
981000
2000
que vivem na Terra,
16:41
we've also made pro-quorum sensing molecules.
365
983000
2000
nós também fizemos moléculas pro-quorum sensing.
16:43
So, we've targeted those systems to make the molecules work better.
366
985000
3000
Nós visamos os sistemas que fazem as moléculas trabalhar melhor.
16:46
Remember you have these 10 times or more bacterial cells
367
988000
4000
Lembrem-se, nós temos 10 vezes mais células bacterianas
16:50
in you or on you, keeping you healthy.
368
992000
2000
em nós, que nos mantém saudáveis.
16:52
What we're also trying to do is to beef up the conversation
369
994000
3000
O que nós estamos tentando fazer é melhorar e aumentar a conversa
16:55
of the bacteria that live as mutualists with you,
370
997000
3000
das bactérias que vivem como mutualistas em nosso corpo,
16:58
in the hopes of making you more healthy,
371
1000000
2000
esperando que isto vá nos tornar mais saudáveis,
17:00
making those conversations better,
372
1002000
2000
melhorando estas conversas,
17:02
so bacteria can do things that we want them to do
373
1004000
3000
para que as bactérias façam coisas que nós queremos que elas façam,
17:05
better than they would be on their own.
374
1007000
3000
melhor do que elas fariam por si sós.
17:08
Finally, I wanted to show you
375
1010000
2000
Finalmente, eu quero mostrar à vocês
17:10
this is my gang at Princeton, New Jersey.
376
1012000
2000
o meu grupo em Princeton, Nova Jersey.
17:12
Everything I told you about was discovered by someone in that picture.
377
1014000
4000
Tudo que eu falei à vocês foi descoberto por alguém nesta foto.
17:16
I hope when you learn things,
378
1018000
2000
Espero que quando vocês aprendam coisas,
17:18
like about how the natural world works --
379
1020000
2000
do estilo como o mundo natural funciona --
17:20
I just want to say that whenever you read something in the newspaper
380
1022000
3000
eu só quero dizer que quando vocês lêem algo num jornal
17:23
or you get to hear some talk about something ridiculous in the natural world
381
1025000
3000
ou quando ouvem falar sobre algo ridículo do mundo natural,
17:26
it was done by a child.
382
1028000
2000
isto foi feito por um jovem.
17:28
Science is done by that demographic.
383
1030000
2000
Ciência é feita por esta faixa demográfica.
17:30
All of those people are between 20 and 30 years old,
384
1032000
4000
Todas as pessoas naquela foto tem entre 20 e 30 anos,
17:34
and they are the engine that drives scientific discovery in this country.
385
1036000
4000
e elas são o motor que direciona a descoberta científica neste país.
17:38
It's a really lucky demographic to work with.
386
1040000
3000
É realmente uma sorte trabalhar com eles.
17:41
I keep getting older and older and they're always the same age,
387
1043000
3000
Eu vou ficando cada vez mais velha e eles tem sempre a mesma idade,
17:44
and it's just a crazy delightful job.
388
1046000
3000
e é um trabalho louco e delicioso.
17:47
I want to thank you for inviting me here.
389
1049000
2000
Eu gostaria de agradecer à vocês por me convidarem para vir aqui,
17:49
It's a big treat for me to get to come to this conference.
390
1051000
3000
é um grande presente para mim vir à esta conferência.
17:52
(Applause)
391
1054000
5000
-aplauso-
17:57
Thanks.
392
1059000
1000
Obrigada.
17:58
(Applause)
393
1060000
14000
-aplauso-
Translated by Denise Bem David
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