TED2009
Bonnie Bassler: How bacteria "talk"
Bonnie Bassler om hur bakterier kommunicerar.
Filmed:
Readability: 4
2,683,171 views
Bonnie Bassler upptäckte att bakterier "talar" med varandra genom ett kemiskt språk som låter dem koordinera försvar och attacker. Upptäckten har slående inverkan för läkevetenskapen, industrin -- och förståelsen av oss själva.
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
Bakterier är de äldsta levande organismerna på jorden.
00:21
They've been here for billions of years,
1
3000
2000
De har funnits här i miljarder år,
00:23
and what they are are single-celled microscopic organisms.
2
5000
4000
och det de är, är encelliga mikroskopiska organismer.
00:27
So they are one cell and they have this special property
3
9000
3000
De består av en enda cell och har den speciella egenskapen
00:30
that they only have one piece of DNA.
4
12000
2000
att de bara har en enda DNA-molekyl.
00:32
They have very few genes,
5
14000
2000
De har väldigt få gener,
00:34
and genetic information to encode all of the traits that they carry out.
6
16000
4000
och lite genetisk information för att koda alla deras egenskaper.
00:38
And the way bacteria make a living
7
20000
2000
Och sättet på vilket bakterier livnär sig
00:40
is that they consume nutrients from the environment,
8
22000
3000
är att de konsumerar näringsämnen från omgivningen,
00:43
they grow to twice their size, they cut themselves down in the middle,
9
25000
3000
de växer till sin dubbla storlek, delar sig på mitten,
00:46
and one cell becomes two, and so on and so on.
10
28000
3000
och en cell blir till två, osv.
00:49
They just grow and divide, and grow and divide -- so a kind of boring life,
11
31000
4000
De bara växer och delar på sig. På sätt och vis ett trist liv,
00:53
except that what I would argue is that you have
12
35000
2000
bortsätt från att jag skulle vilja påstå att du har
00:55
an amazing interaction with these critters.
13
37000
3000
ett fantastiskt samspel med dessa små kryp.
00:58
I know you guys think of yourself as humans, and this is sort of how I think of you.
14
40000
3000
Jag vet att ni ser er som människor och på sätt och vis gör jag det med.
01:01
This man is supposed to represent
15
43000
2000
Den här personen ska representera
01:03
a generic human being,
16
45000
2000
en vanlig människa,
01:05
and all of the circles in that man are all of the cells that make up your body.
17
47000
4000
och alla cirklar i figuren är alla de celler som utgör din kropp.
01:09
There is about a trillion human cells that make each one of us
18
51000
3000
Vi består av ungefär tusen miljarder mänskliga celler som gör oss
01:12
who we are and able to do all the things that we do,
19
54000
3000
till dem vi är och gör det möjligt för oss att göra det vi gör.
01:15
but you have 10 trillion bacterial cells
20
57000
3000
Men du har ungefär tio tusen miljarder bakteriella celler
01:18
in you or on you at any moment in your life.
21
60000
2000
i dig eller på dig varje ögonblick av ditt liv.
01:20
So, 10 times more bacterial cells
22
62000
2000
Alltså, tio gånger så många bakteriella
01:22
than human cells on a human being.
23
64000
3000
som mänskliga celler på en människa.
01:25
And of course it's the DNA that counts,
24
67000
2000
Men så klart - det är DNA:t som räknas.
01:27
so here's all the A, T, Gs and Cs
25
69000
2000
Så här har du alla A,T, G och C
01:29
that make up your genetic code, and give you all your charming characteristics.
26
71000
3000
som utgör din genetiska kod och som ger dig alla dina charmiga drag.
01:32
You have about 30,000 genes.
27
74000
2000
Du har ungefär 30.000 gener.
01:34
Well it turns out you have 100 times more bacterial genes
28
76000
3000
Men det visar sig att du har ungefär 100 gånger fler bakteriella gener
01:37
playing a role in you or on you all of your life.
29
79000
4000
som spelar en roll i eller på dig under hela ditt liv.
01:41
At the best, you're 10 percent human,
30
83000
3000
Som mest är du alltså tio procent människa
01:44
but more likely about one percent human,
31
86000
2000
men mer troligt, omkring en procent människa,
01:46
depending on which of these metrics you like.
32
88000
2000
beroende på vilket av dessa sätt att räkna du föredrar.
01:48
I know you think of yourself as human beings,
33
90000
2000
Jag vet att ni ser er själv som människor,
01:50
but I think of you as 90 or 99 percent bacterial.
34
92000
4000
men jag ser er som 90 till 99 procent bakteriella.
01:54
(Laughter)
35
96000
1000
(Skratt)
01:55
These bacteria are not passive riders,
36
97000
3000
De här bakterierna är inga passiva fripassagerare.
01:58
these are incredibly important, they keep us alive.
37
100000
3000
De är otroligt viktiga, de håller oss vid liv.
02:01
They cover us in an invisible body armor
38
103000
3000
De täcker oss i en osynlig rustning
02:04
that keeps environmental insults out
39
106000
2000
som håller miljöorsakade sjukdomar borta
02:06
so that we stay healthy.
40
108000
2000
så vi kan hålla oss friska.
02:08
They digest our food, they make our vitamins,
41
110000
2000
De smälter vår mat, de tillverkar våra vitaminer,
02:10
they actually educate your immune system
42
112000
2000
de lär faktiskt ditt immunförsvar
02:12
to keep bad microbes out.
43
114000
2000
att hålla illasinnade mikrober borta.
02:14
So they do all these amazing things
44
116000
2000
De gör alla de här fantastiska sakerna
02:16
that help us and are vital for keeping us alive,
45
118000
4000
som hjälper oss och som är avgörande för att hålla oss vid liv
02:20
and they never get any press for that.
46
122000
2000
men de får aldrig någon press för det.
02:22
But they get a lot of press because they do a lot of
47
124000
2000
Men de får mycket press för att de gör en massa
02:24
terrible things as well.
48
126000
2000
hemska saker.
02:26
So, there's all kinds of bacteria on the Earth
49
128000
3000
Det finns mängder av bakterier på jorden
02:29
that have no business being in you or on you at any time,
50
131000
3000
som inte har något som helst att göra vare sig i eller på dig.
02:32
and if they are, they make you incredibly sick.
51
134000
4000
Och om de gör det, blir du otroligt sjuk.
02:36
And so, the question for my lab is whether you want to think about all the
52
138000
3000
Så, frågan för mitt lab är huruvida du vill tänka på alla
02:39
good things that bacteria do, or all the bad things that bacteria do.
53
141000
4000
bra saker bakterier gör eller alla de dåliga.
02:43
The question we had is how could they do anything at all?
54
145000
2000
Frågan vi funderade på var hur de kunde göra någonting överhuvudtaget.
02:45
I mean they're incredibly small,
55
147000
2000
Jag menar de är ju så otroligt små,
02:47
you have to have a microscope to see one.
56
149000
2000
man behöver ett mikroskop för att se en.
02:49
They live this sort of boring life where they grow and divide,
57
151000
3000
De lever ett rätt tråkigt liv, de växer och delar sig,
02:52
and they've always been considered to be these asocial reclusive organisms.
58
154000
5000
och de har alltid betraktats som associala tillbakadragna organismer,
02:57
And so it seemed to us that they are just too small to have an impact
59
159000
3000
Vi tyckte helt enkelt att de är för små för att ha någon inverkan
03:00
on the environment
60
162000
2000
på miljön
03:02
if they simply act as individuals.
61
164000
2000
om de bara agerar som individer.
03:04
And so we wanted to think if there couldn't be a different
62
166000
2000
Så vi funderade på om det inte kunde finnas ett annat
03:06
way that bacteria live.
63
168000
2000
sätt bakterier lever på.
03:08
The clue to this came from another marine bacterium,
64
170000
4000
En ledtråd kom från en marin bakterie,
03:12
and it's a bacterium called Vibrio fischeri.
65
174000
3000
en bakterie som heter Vibrio fischeri.
03:15
What you're looking at on this slide is just a person from my lab
66
177000
3000
Vad du ser på den här bilden är en person från mitt lab
03:18
holding a flask of a liquid culture of a bacterium,
67
180000
3000
som håller en kolv med en bakteriekultur.
03:21
a harmless beautiful bacterium that comes from the ocean,
68
183000
3000
En harmlös vacker bakterie som kommer från haven,
03:24
named Vibrio fischeri.
69
186000
2000
som heter Vibrio fischeri.
03:26
This bacterium has the special property that it makes light,
70
188000
3000
Den här bakterien har den speciella egenskapen att den kan producera ljus
03:29
so it makes bioluminescence,
71
191000
2000
så den skapar biologiskt alstrat ljus,
03:31
like fireflies make light.
72
193000
2000
på samma sätt som eldflugor gör.
03:33
We're not doing anything to the cells here.
73
195000
2000
Vi gör ingenting alls med cellerna här.
03:35
We just took the picture by turning the lights off in the room,
74
197000
2000
Vi tog bara bilden genom att släcka lyset i rummet,
03:37
and this is what we see.
75
199000
2000
och det här är vad vi ser.
03:39
What was actually interesting to us
76
201000
2000
Vad som egentligen intresserade oss
03:41
was not that the bacteria made light,
77
203000
2000
var inte att bakterierna producerade ljus,
03:43
but when the bacteria made light.
78
205000
2000
utan när bakterierna producerade ljus.
03:45
What we noticed is when the bacteria were alone,
79
207000
3000
Det vi noterade var att när bakterierna var ensamma,
03:48
so when they were in dilute suspension, they made no light.
80
210000
3000
alltså i en utspädd lösning, så producerade de inget ljus.
03:51
But when they grew to a certain cell number
81
213000
2000
Men när de förökade sig till ett visst antal
03:53
all the bacteria turned on light simultaneously.
82
215000
4000
så slog alla bakterierna på ljuset samtidigt.
03:57
The question that we had is how can bacteria, these primitive organisms,
83
219000
4000
Frågan vi hade var - hur kan bakterier, dessa primitiva organismer,
04:01
tell the difference from times when they're alone,
84
223000
2000
avgöra skillnaden mellan att de är ensamma
04:03
and times when they're in a community,
85
225000
2000
och att de befinner sig i grupp,
04:05
and then all do something together.
86
227000
3000
och sen göra någonting tillsammans.
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
Vad vi kommit fram till är att de gör det genom att tala med varandra,
04:12
and they talk with a chemical language.
88
234000
2000
och de talar ett kemiskt språk.
04:14
This is now supposed to be my bacterial cell.
89
236000
3000
Det här ska nu föreställa min bakteriecell.
04:17
When it's alone it doesn't make any light.
90
239000
3000
När den är ensam producerar den inget ljus.
04:20
But what it does do is to make and secrete small molecules
91
242000
4000
Men vad den gör är att fabricera och utsöndra små molekyler
04:24
that you can think of like hormones,
92
246000
2000
som du kan föreställa dig som hormoner,
04:26
and these are the red triangles, and when the bacteria is alone
93
248000
3000
och dessa är de röda trianglarna, och när bakterien är ensam
04:29
the molecules just float away and so no light.
94
251000
3000
så flyter bara molekylerna iväg och inget ljus uppstår.
04:32
But when the bacteria grow and double
95
254000
2000
Man när bakterierna växer och fördubblas
04:34
and they're all participating in making these molecules,
96
256000
3000
och de alla deltar i den här molekylproduktionen
04:37
the molecule -- the extracellular amount of that molecule
97
259000
4000
kommer molekylen - det antal av den molekyl som finns utanför cellen -
04:41
increases in proportion to cell number.
98
263000
3000
att öka i proportion till antalet celler.
04:44
And when the molecule hits a certain amount
99
266000
2000
Och när molekylen når ett visst antal
04:46
that tells the bacteria how many neighbors there are,
100
268000
3000
som berättar för bakterierna hur många grannar det finns
04:49
they recognize that molecule
101
271000
2000
så känner de igen molekylen
04:51
and all of the bacteria turn on light in synchrony.
102
273000
3000
och så slår de alla synkroniserat på ljuset.
04:54
That's how bioluminescence works --
103
276000
2000
Det är så biologiskt alstrat ljus fungerar -
04:56
they're talking with these chemical words.
104
278000
2000
de talar med de här kemiska orden.
04:58
The reason that Vibrio fischeri is doing that comes from the biology.
105
280000
4000
Anledningen att Vibrio fischeri gör så kommer från biologin.
05:02
Again, another plug for the animals in the ocean,
106
284000
3000
Ytterligare lite reklam för djuren i haven,
05:05
Vibrio fischeri lives in this squid.
107
287000
3000
Vibrio fischeri lever i den här tioarmade bläckfisken.
05:08
What you are looking at is the Hawaiian Bobtail Squid,
108
290000
2000
Vad du ser här är den tioarmade bläckfisken Hawaiian Bobtail Squid,
05:10
and it's been turned on its back,
109
292000
2000
och den ligger på ryggen,
05:12
and what I hope you can see are these two glowing lobes
110
294000
3000
och det jag hoppas att du kan se är de här två glödande loberna,
05:15
and these house the Vibrio fischeri cells,
111
297000
3000
och i dem håller Vibrio fischeri-cellerna hus.
05:18
they live in there, at high cell number
112
300000
2000
De lever där inne, i så stort antal
05:20
that molecule is there, and they're making light.
113
302000
2000
att molekylen finns där, och de producerar ljus.
05:22
The reason the squid is willing to put up with these shenanigans
114
304000
3000
Anledningen till att bläckfisken är villig att stå ut med de här skojarna
05:25
is because it wants that light.
115
307000
2000
är att den vill åt ljuset.
05:27
The way that this symbiosis works
116
309000
2000
Den här symbiosen fungerar på så sätt
05:29
is that this little squid lives just off the coast of Hawaii,
117
311000
4000
att den här lilla bläckfisken lever precis vid kusten utanför Hawaii,
05:33
just in sort of shallow knee-deep water.
118
315000
2000
i ungefär knädjupt vatten.
05:35
The squid is nocturnal, so during the day
119
317000
3000
Bläckfisken är ett nattdjur, så på dagen
05:38
it buries itself in the sand and sleeps,
120
320000
2000
gräver den ner sig i sanden och sover,
05:40
but then at night it has to come out to hunt.
121
322000
3000
men på natten måste den komma ut för att jaga.
05:43
On bright nights when there is lots of starlight or moonlight
122
325000
2000
Ljusa nätter när det är mycket stjärnor eller starkt månsken
05:45
that light can penetrate the depth of the water
123
327000
3000
kan ljuset penetrera vattnet ner till det djup
05:48
the squid lives in, since it's just in those couple feet of water.
124
330000
3000
där bläckfisken lever eftersom det bara är en dryg halvmeter djupt.
05:51
What the squid has developed is a shutter
125
333000
3000
Vad bläckfisken har utvecklat är en slutare
05:54
that can open and close over this specialized light organ housing the bacteria.
126
336000
4000
som kan öppna sig över det speciella ljusorgan där bakterierna håller hus.
05:58
Then it has detectors on its back
127
340000
2000
Sen har den detektorer på ryggen
06:00
so it can sense how much starlight or moonlight is hitting its back.
128
342000
4000
så den kan avgöra hur mycket stjärn- eller månsken som träffar ryggen.
06:04
And it opens and closes the shutter
129
346000
2000
Och den öppnar och stänger slutaren
06:06
so the amount of light coming out of the bottom --
130
348000
2000
så att ljuset som kommer ut på undersidan -
06:08
which is made by the bacterium --
131
350000
2000
som producerats av bakterierna -
06:10
exactly matches how much light hits the squid's back,
132
352000
2000
exakt motsvarar ljuset som träffar bläckfiskens rygg,
06:12
so the squid doesn't make a shadow.
133
354000
2000
så den inte skapar någon skugga.
06:14
It actually uses the light from the bacteria
134
356000
3000
Den använder faktiskt ljuset från bakterierna
06:17
to counter-illuminate itself in an anti-predation device
135
359000
3000
att motbelysa sig själv med en antirov-anordning
06:20
so predators can't see its shadow,
136
362000
2000
så att rovdjur inte ska kunna se dess skugga
06:22
calculate its trajectory, and eat it.
137
364000
2000
beräkna dess färdriktning och äta upp den.
06:24
This is like the stealth bomber of the ocean.
138
366000
3000
Det här är som havets osynliga stealth-bombflygplan.
06:27
(Laughter)
139
369000
1000
(Skratt)
06:28
But then if you think about it, the squid has this terrible problem
140
370000
3000
Men om man tänker på saken så har bläckfisken ett fruktansvärt problem
06:31
because it's got this dying, thick culture of bacteria
141
373000
3000
för den har den här döende tjocka bakteriekulturen
06:34
and it can't sustain that.
142
376000
2000
som den inte kan bära runt på.
06:36
And so what happens is every morning when the sun comes up
143
378000
2000
Så vad som sker är att varje morgon när solen går upp
06:38
the squid goes back to sleep, it buries itself in the sand,
144
380000
3000
och det är dags för bläckfisken att sova, gräver den ner sig i sanden
06:41
and it's got a pump that's attached to its circadian rhythm,
145
383000
3000
och den har en pump som är styrd av dess inre klocka
06:44
and when the sun comes up it pumps out like 95 percent of the bacteria.
146
386000
5000
så när solen går upp pumpar den ut si så där 95 procent av bakterierna.
06:49
Now the bacteria are dilute, that little hormone molecule is gone,
147
391000
3000
Nu när bakterierna är utspädda har den lilla hormonmolekylen försvunnit
06:52
so they're not making light --
148
394000
2000
så de inte producerar något ljus
06:54
but of course the squid doesn't care. It's asleep in the sand.
149
396000
2000
men det bryr sig naturligtvis inte bläckfisken om eftersom den sover i sanden.
06:56
And as the day goes by the bacteria double,
150
398000
2000
Och allteftersom dagen går förökar sig bakterierna,
06:58
they release the molecule, and then light comes on
151
400000
3000
de släpper ut molekylen, och så slås ljuset på
07:01
at night, exactly when the squid wants it.
152
403000
3000
när natten kommer, exakt när bläckfisken vill det.
07:04
First we figured out how this bacterium does this,
153
406000
3000
Först listade vi ut hur den här bakterien gör det här,
07:07
but then we brought the tools of molecular biology to this
154
409000
3000
men sen kopplade vi in molekylärbiologins verktyg
07:10
to figure out really what's the mechanism.
155
412000
2000
för att komma på vad det är för mekanism.
07:12
And what we found -- so this is now supposed to be, again, my bacterial cell --
156
414000
4000
Och vad vi fann, det här ska alltså föreställa min bakteriecell igen -
07:16
is that Vibrio fischeri has a protein --
157
418000
2000
är att Vibrio fischeri har ett protein -
07:18
that's the red box -- it's an enzyme that makes
158
420000
3000
det är den röda rutan - det är ett enzym som producerar
07:21
that little hormone molecule, the red triangle.
159
423000
3000
den där lilla hormonmolekylen - den röda triangeln.
07:24
And then as the cells grow, they're all releasing that molecule
160
426000
2000
Och sen allteftersom cellerna blir fler släpper de alla ut molekylen
07:26
into the environment, so there's lots of molecule there.
161
428000
3000
i omgivningen så att det är en massa molekyler där.
07:29
And the bacteria also have a receptor on their cell surface
162
431000
4000
Bakterierna har även en receptor på cellytan
07:33
that fits like a lock and key with that molecule.
163
435000
3000
som passar som ett lås och nyckel med just den molekylen.
07:36
These are just like the receptors on the surfaces of your cells.
164
438000
3000
De här är precis som receptorerna på ytan av dina celler.
07:39
When the molecule increases to a certain amount --
165
441000
3000
När molekylerna ökat till ett visst antal -
07:42
which says something about the number of cells --
166
444000
2000
vilket säger något om antalet celler -
07:44
it locks down into that receptor
167
446000
2000
så passar den in i receptorn
07:46
and information comes into the cells
168
448000
2000
och informationen når cellerna
07:48
that tells the cells to turn on
169
450000
2000
som talar om för dem att slå på
07:50
this collective behavior of making light.
170
452000
3000
det här kollektiva beteendet att producera ljus.
07:53
Why this is interesting is because in the past decade
171
455000
3000
Det här är intressant - för under det senaste decenniet
07:56
we have found that this is not just some anomaly
172
458000
2000
har vi upptäckt att detta inte är någon abnormitet
07:58
of this ridiculous, glow-in-the-dark bacterium that lives in the ocean --
173
460000
3000
för den här lustiga, självlysande bakterien som lever i haven.
08:01
all bacteria have systems like this.
174
463000
3000
Alla bakterier har system som detta.
08:04
So now what we understand is that all bacteria can talk to each other.
175
466000
3000
Så vad vi nu förstått är att alla bakterier talar med varandra.
08:07
They make chemical words, they recognize those words,
176
469000
3000
De gör kemiska ord, de känner igen dessa ord
08:10
and they turn on group behaviors
177
472000
2000
och de slår på kollektiva beteenden
08:12
that are only successful when all of the cells participate in unison.
178
474000
5000
som bara är framgångsrika om de alla gör det tillsammans.
08:17
We have a fancy name for this: we call it quorum sensing.
179
479000
3000
Vi har ett flott namn på det här, vi kallar det "Quorum Sensing".
08:20
They vote with these chemical votes,
180
482000
2000
De röstar med dessa kemiska röster,
08:22
the vote gets counted, and then everybody responds to the vote.
181
484000
4000
rösterna räknas, och så agerar alla efter utslaget.
08:26
What's important for today's talk
182
488000
2000
Det som är viktigt med dagens tal
08:28
is that we know that there are hundreds of behaviors
183
490000
2000
är att vi vet att det finns hundratals beteenden
08:30
that bacteria carry out in these collective fashions.
184
492000
3000
som bakterier utför kollektivt.
08:33
But the one that's probably the most important to you is virulence.
185
495000
3000
Men den som troligen är viktigast för dig är extrem aggressivitet.
08:36
It's not like a couple bacteria get in you
186
498000
3000
Det är inte så att ett par bakterier kommer in i dig
08:39
and they start secreting some toxins --
187
501000
2000
och börjar utsöndra gifter -
08:41
you're enormous, that would have no effect on you. You're huge.
188
503000
3000
du är enorm, det skulle inte ha någon effekt på dig.
08:44
What they do, we now understand,
189
506000
3000
Vad de gör, förstår vi nu,
08:47
is they get in you, they wait, they start growing,
190
509000
3000
är att de kommer in i dig, de väntar, de börjar växa i antal,
08:50
they count themselves with these little molecules,
191
512000
2000
de räknar sig själva med dessa små molekyler.
08:52
and they recognize when they have the right cell number
192
514000
2000
Och de känner att när de uppnått det rätta antalet
08:54
that if all of the bacteria launch their virulence attack together,
193
516000
4000
och om alla bakterier gör en aggressiva attack tillsammans
08:58
they are going to be successful at overcoming an enormous host.
194
520000
4000
så kommer de lyckas slå ut en enorm värd.
09:02
Bacteria always control pathogenicity with quorum sensing.
195
524000
4000
Bakterier kontrollerar alltid sin sjukdomsalstrande förmåga med quorum sensing.
09:06
That's how it works.
196
528000
2000
Det är så det fungerar.
09:08
We also then went to look at what are these molecules --
197
530000
3000
Vi ville ta reda på hur dessa molekyler är uppbyggda -
09:11
these were the red triangles on my slides before.
198
533000
3000
alltså de röda trianglarna i mina tidigare bilder.
09:14
This is the Vibrio fischeri molecule.
199
536000
2000
Det här är Vibrio fischeri-molekylen.
09:16
This is the word that it talks with.
200
538000
2000
Det här är ordet den talar med.
09:18
So then we started to look at other bacteria,
201
540000
2000
Sen började vi titta på andra bakterier
09:20
and these are just a smattering of the molecules that we've discovered.
202
542000
3000
och det här är bara för att ge er ett hum av de molekyler vi har upptäckt
09:23
What I hope you can see
203
545000
2000
Det jag hoppas att ni kan se
09:25
is that the molecules are related.
204
547000
2000
är att molekylerna är besläktade.
09:27
The left-hand part of the molecule is identical
205
549000
2000
Den vänstra delen av molekylen är identisk
09:29
in every single species of bacteria.
206
551000
3000
hos varje sorts bakterie.
09:32
But the right-hand part of the molecule is a little bit different in every single species.
207
554000
4000
Men den högra delen av molekylen är lite annorlunda för varje art.
09:36
What that does is to confer
208
558000
2000
Vad det innebär är att varje sorts bakterie har ett eget språk
09:38
exquisite species specificities to these languages.
209
560000
4000
som är extremt artspecifikt.
09:42
Each molecule fits into its partner receptor and no other.
210
564000
4000
Varje molekyl passar in i avsedd receptor och inte i någon annan.
09:46
So these are private, secret conversations.
211
568000
3000
Så det här är privata, hemliga konversationer.
09:49
These conversations are for intraspecies communication.
212
571000
4000
Dessa konversationer är avsedda endast för kommunikation inom arten.
09:53
Each bacteria uses a particular molecule that's its language
213
575000
4000
Varje bakterie använder en specifik molekyl som sitt språk,
09:57
that allows it to count its own siblings.
214
579000
4000
för att räkna sina syskon.
10:01
Once we got that far we thought
215
583000
2000
När vi väl kommit så långt trodde vi att
10:03
we were starting to understand that bacteria have these social behaviors.
216
585000
3000
vi började förstå att bakterier har sociala beteenden.
10:06
But what we were really thinking about is that most of the time
217
588000
3000
Men vad vi verkligen funderade på var att för det mesta
10:09
bacteria don't live by themselves, they live in incredible mixtures,
218
591000
3000
lever inte bakterier för sig själva utan i otroliga blandningar
10:12
with hundreds or thousands of other species of bacteria.
219
594000
4000
med hundratusentals andra sorters bakterier.
10:16
And that's depicted on this slide. This is your skin.
220
598000
3000
Och det är avbildat här. Det här är din hud.
10:19
So this is just a picture -- a micrograph of your skin.
221
601000
3000
Så det här är inget annat än en bild tagen genom ett mikroskop av din hud.
10:22
Anywhere on your body, it looks pretty much like this,
222
604000
2000
Var som helst på din kropp så ser det ungefär ut så här,
10:24
and what I hope you can see is that there's all kinds of bacteria there.
223
606000
4000
och vad jag hoppas att du kan se är att det finns alla möjliga bakterier där.
10:28
And so we started to think if this really is about communication in bacteria,
224
610000
4000
Så började vi fundera, om det här handlar om kommunikation mellan bakterier
10:32
and it's about counting your neighbors,
225
614000
2000
och det handlar om att kontakta grannarna,
10:34
it's not enough to be able to only talk within your species.
226
616000
3000
så räcker det inte att kunna prata med dem av din egen sort.
10:37
There has to be a way to take a census
227
619000
2000
Det måste finnas ett sätt att genomföra en "folkräkning"
10:39
of the rest of the bacteria in the population.
228
621000
3000
av resten av bakterierna i populationen.
10:42
So we went back to molecular biology
229
624000
2000
Så vi återvände till molekylärbiologin
10:44
and started studying different bacteria,
230
626000
2000
och började studera olika bakterier,
10:46
and what we've found now is that
231
628000
2000
och vad vi nu upptäckte var
10:48
in fact, bacteria are multilingual.
232
630000
2000
att bakterier faktiskt är flerspråkiga.
10:50
They all have a species-specific system --
233
632000
3000
Alla har ett artspecifikt system -
10:53
they have a molecule that says "me."
234
635000
2000
de har en molekyl som säger "jag".
10:55
But then, running in parallel to that is a second system
235
637000
3000
Men parallellt med detta upptäckte vi finns ett andra system
10:58
that we've discovered, that's generic.
236
640000
2000
ett andra system, som är gemensamt.
11:00
So, they have a second enzyme that makes a second signal
237
642000
3000
Så de har ett annat enzym som skickar ut en andra signal
11:03
and it has its own receptor,
238
645000
2000
och den har sin egen receptor,
11:05
and this molecule is the trade language of bacteria.
239
647000
3000
Den här molekylen utgör bakteriernas fackspråk
11:08
It's used by all different bacteria
240
650000
2000
och används av alla sorters bakterier.
11:10
and it's the language of interspecies communication.
241
652000
4000
Den utgör språket för kommunikation mellan arterna.
11:14
What happens is that bacteria are able to count
242
656000
3000
Vad som händer är att bakterierna kan räkna
11:17
how many of me and how many of you.
243
659000
3000
hur många det finns av "mig" och av "dig".
11:20
They take that information inside,
244
662000
2000
De tar in informationen
11:22
and they decide what tasks to carry out
245
664000
2000
och beslutar vilken uppgift de ska utföra
11:24
depending on who's in the minority and who's in the majority
246
666000
4000
beroende på vem som är i minoritet respektive majoritet
11:28
of any given population.
247
670000
2000
av populationerna.
11:30
Then again we turn to chemistry,
248
672000
2000
Så, vi vände oss till kemin igen
11:32
and we figured out what this generic molecule is --
249
674000
3000
och listade ut vilken den allmänna molekylen är -
11:35
that was the pink ovals on my last slide, this is it.
250
677000
3000
det var den rosa ovalen i min förra bild. Här är den.
11:38
It's a very small, five-carbon molecule.
251
680000
2000
Det är en mycket liten molekyl med fem kolatomer.
11:40
What the important thing is that we learned
252
682000
3000
Det viktiga vi lärt oss
11:43
is that every bacterium has exactly the same enzyme
253
685000
3000
är att alla bakterier har exakt samma enzym
11:46
and makes exactly the same molecule.
254
688000
2000
och producerar exakt samma molekyl.
11:48
So they're all using this molecule
255
690000
2000
Så alla använder den här molekylen
11:50
for interspecies communication.
256
692000
2000
för kommunikation mellan arterna.
11:52
This is the bacterial Esperanto.
257
694000
3000
Det är esperanto för bakterier.
11:55
(Laughter)
258
697000
1000
(Skratt)
11:56
Once we got that far, we started to learn
259
698000
2000
När vi väl kommit så långt började vi inse
11:58
that bacteria can talk to each other with this chemical language.
260
700000
3000
att bakterier kan samtala med det här kemiska språket.
12:01
But what we started to think is that maybe there is something
261
703000
2000
Men vad vi började tänka var att det kanske finns något
12:03
practical that we can do here as well.
262
705000
2000
användbart vi kan göra med det.
12:05
I've told you that bacteria do have all these social behaviors,
263
707000
3000
Jag har sagt att bakterier har en massa sociala beteenden,
12:08
they communicate with these molecules.
264
710000
3000
de kommunicerar med de här molekylerna.
12:11
Of course, I've also told you that one of the important things they do
265
713000
3000
Jag har också berättat att en av de viktiga sakerna de gör
12:14
is to initiate pathogenicity using quorum sensing.
266
716000
3000
är att alstra sjukdomar genom quorum sensing.
12:17
We thought, what if we made these bacteria
267
719000
2000
Vi tänkte - vad skulle hända om vi gjorde
12:19
so they can't talk or they can't hear?
268
721000
3000
så att bakterierna inte kan tala eller höra?
12:22
Couldn't these be new kinds of antibiotics?
269
724000
3000
Skulle inte det kunna utgöra en ny typ av antibiotika?
12:25
Of course, you've just heard and you already know
270
727000
2000
Självklart så vet du
12:27
that we're running out of antibiotics.
271
729000
2000
att antibiotika håller på att förlora effekten.
12:29
Bacteria are incredibly multi-drug-resistant right now,
272
731000
3000
Bakterier är otroligt multiresistenta nuförtiden.
12:32
and that's because all of the antibiotics that we use kill bacteria.
273
734000
4000
Det beror på att all antibiotika vi använder dödar bakterier.
12:36
They either pop the bacterial membrane,
274
738000
2000
Antingen spränger de bakteriens cellmembran
12:38
they make the bacterium so it can't replicate its DNA.
275
740000
3000
eller gör så att bakterien inte kan reproducera sitt DNA.
12:41
We kill bacteria with traditional antibiotics
276
743000
3000
Vi dödar bakterier med traditionell antibiotika
12:44
and that selects for resistant mutants.
277
746000
2000
och det gynnar resistenta mutanter.
12:46
And so now of course we have this global problem
278
748000
3000
Så nu har vi ett globalt problem
12:49
in infectious diseases.
279
751000
2000
med infektionssjukdomar.
12:51
We thought, well what if we could sort of do behavior modifications,
280
753000
3000
Så vi tänkte - vad skulle hända om vi kunde göra beteendeförändringar,
12:54
just make these bacteria so they can't talk, they can't count,
281
756000
3000
bara så att bakterierna inte kan tala eller räkna
12:57
and they don't know to launch virulence.
282
759000
3000
så de inte kan sätta igång sina aggressiva attacker.
13:00
And so that's exactly what we've done, and we've sort of taken two strategies.
283
762000
3000
Och det är precis vad vi gjort och vi har valt två strategier.
13:03
The first one is we've targeted
284
765000
2000
Med den första har vi riktat in oss på
13:05
the intraspecies communication system.
285
767000
3000
är det artspecifika kommunikationssystemet.
13:08
So we made molecules that look kind of like the real molecules --
286
770000
3000
Vi har tillverkat molekyler som ser ungefär ut som de riktiga -
13:11
which you saw -- but they're a little bit different.
287
773000
2000
som du såg - men som är aningen annorlunda.
13:13
And so they lock into those receptors,
288
775000
2000
De låser fast sig i receptorerna,
13:15
and they jam recognition of the real thing.
289
777000
3000
och hindrar igenkännande av de riktiga.
13:18
By targeting the red system,
290
780000
2000
Genom att rikta in oss på det röda systemet,
13:20
what we are able to do is to make
291
782000
2000
kan vi skapa
13:22
species-specific, or disease-specific, anti-quorum sensing molecules.
292
784000
5000
art- eller sjukdomsspecifika molekyler som hämmar bakteriernas kommunikation.
13:27
We've also done the same thing with the pink system.
293
789000
3000
Vi har också gjort detsamma med det rosa systemet.
13:30
We've taken that universal molecule and turned it around a little bit
294
792000
3000
Vi har tagit den universella molekylen och gjort om den lite
13:33
so that we've made antagonists
295
795000
2000
så att vi skapat antagonister
13:35
of the interspecies communication system.
296
797000
2000
som blockerar kommunikationen mellan olika arter.
13:37
The hope is that these will be used as broad-spectrum antibiotics
297
799000
5000
Förhoppningen är att dessa ska kunna användas som bredspektrumantibiotika
13:42
that work against all bacteria.
298
804000
2000
och fungera mot alla typer av bakterier.
13:44
To finish I'll just show you the strategy.
299
806000
3000
För att avsluta låt mig bara visa strategin.
13:47
In this one I'm just using the interspecies molecule,
300
809000
2000
Här använder jag bara molekylen för kommunikation mellan arter
13:49
but the logic is exactly the same.
301
811000
2000
men logiken är exakt densamma.
13:51
What you know is that when that bacterium gets into the animal,
302
813000
3000
Vad ni vet är att när bakterien kommer in i djuret,
13:54
in this case, a mouse,
303
816000
2000
i det här fallet en mus,
13:56
it doesn't initiate virulence right away.
304
818000
2000
så sätter den inte igång sin attack omedelbart.
13:58
It gets in, it starts growing, it starts secreting
305
820000
3000
Den kommer in, den börja växa i antal, den börjar avsöndra
14:01
its quorum sensing molecules.
306
823000
2000
sina kommunikationsmolekyler,
14:03
It recognizes when it has enough bacteria
307
825000
2000
den känner när det finns tillräckligt med bakterier
14:05
that now they're going to launch their attack,
308
827000
2000
för att inleda attacken
14:07
and the animal dies.
309
829000
2000
och djuret dör.
14:09
What we've been able to do is to give these virulent infections,
310
831000
3000
Vad vi har lyckats med är att ge dessa smittsamma infektioner
14:12
but we give them in conjunction with our anti-quorum sensing molecules --
311
834000
4000
tillsammans med våra kommunikationshämmande molekyler
14:16
so these are molecules that look kind of like the real thing,
312
838000
2000
som ser ut ungefär som den äkta varan
14:18
but they're a little bit different which I've depicted on this slide.
313
840000
3000
men är lite annorlunda, vilket jag visar här.
14:21
What we now know is that if we treat the animal
314
843000
3000
Vad vi nu vet är att om vi smittar djuret
14:24
with a pathogenic bacterium -- a multi-drug-resistant pathogenic bacterium --
315
846000
4000
med en multiresistent sjukdomsalstrande bakterie
14:28
in the same time we give our anti-quorum sensing molecule,
316
850000
4000
och på samma gång tillför vår syntetiska molekyl,
14:32
in fact, the animal lives.
317
854000
2000
så överlever djuret faktiskt.
14:34
We think that this is the next generation of antibiotics
318
856000
4000
Vi tror att detta är nästa generation av antibiotika
14:38
and it's going to get us around, at least initially,
319
860000
2000
och att vi, åtminstone till en början, kommer runt
14:40
this big problem of resistance.
320
862000
2000
det stora problemet med resistens.
14:42
What I hope you think, is that bacteria can talk to each other,
321
864000
3000
Jag hoppas du kan föreställa dig att bakterier kommunicerar,
14:45
they use chemicals as their words,
322
867000
3000
att de använder kemikalier som ord,
14:48
they have an incredibly complicated chemical lexicon
323
870000
3000
och att de har ett otroligt komplicerat kemiskt lexikon
14:51
that we're just now starting to learn about.
324
873000
2000
som vi precis har börjat förstå.
14:53
Of course what that allows bacteria to do
325
875000
3000
Vad detta innebär är att bakterier kan
14:56
is to be multicellular.
326
878000
2000
vara multicellulär.
14:58
So in the spirit of TED they're doing things together
327
880000
3000
Så i sann TED-anda gör de saker tillsammans
15:01
because it makes a difference.
328
883000
2000
för när man gör det - då händer det grejor!
15:03
What happens is that bacteria have these collective behaviors,
329
885000
4000
Vad som sker är att bakterier har kollektiva beteenden
15:07
and they can carry out tasks
330
889000
2000
och kan utföra saker
15:09
that they could never accomplish
331
891000
2000
som de aldrig skulle klara av
15:11
if they simply acted as individuals.
332
893000
2000
på egen hand.
15:13
What I would hope that I could further argue to you
333
895000
3000
Jag skulle vilja påstå
15:16
is that this is the invention of multicellularity.
334
898000
3000
att detta är grunden till multicelluläritet.
15:19
Bacteria have been on the Earth for billions of years;
335
901000
4000
Bakterier har funnits på jorden i miljarder år.
15:23
humans, couple hundred thousand.
336
905000
2000
Människan - i ett par hundra tusen.
15:25
We think bacteria made the rules
337
907000
2000
Vi tror att bakterier skapade regelverket
15:27
for how multicellular organization works.
338
909000
3000
för hur multicellulär organisation fungerar.
15:30
We think, by studying bacteria,
339
912000
3000
Efter att ha studerat bakterier tror vi
15:33
we're going to be able to have insight about multicellularity in the human body.
340
915000
4000
att vi kommer få insikt i hur multicelluläritet fungerar i människokroppen.
15:37
We know that the principles and the rules,
341
919000
2000
Vi vet att om vi kan lista ut principerna och reglerna,
15:39
if we can figure them out in these sort of primitive organisms,
342
921000
2000
för dessa primitiva organismer,
15:41
the hope is that they will be applied
343
923000
2000
så är förhoppningen att de kan tillämpas
15:43
to other human diseases and human behaviors as well.
344
925000
4000
även på andra mänskliga sjukdomar och beteenden.
15:47
I hope that what you've learned
345
929000
2000
Jag hoppas att du lärt dig
15:49
is that bacteria can distinguish self from other.
346
931000
3000
att bakterier kan skilja på sig själva och andra.
15:52
By using these two molecules they can say "me" and they can say "you."
347
934000
3000
Med hjälp av dessa två molekyler kan de säga "jag" och "du".
15:55
Again of course that's what we do,
348
937000
2000
Men det är klart, det är vad vi gör,
15:57
both in a molecular way,
349
939000
2000
både på ett molekylärt sätt
15:59
and also in an outward way,
350
941000
2000
och på ett yttre.
16:01
but I think about the molecular stuff.
351
943000
2000
Men jag tänker på det molekylära.
16:03
This is exactly what happens in your body.
352
945000
2000
Det här är precis vad som händer i din kropp.
16:05
It's not like your heart cells and your kidney cells get all mixed up every day,
353
947000
3000
Det är ju inte så att dina celler i hjärtat och njurar blandar i hop sig,
16:08
and that's because there's all of this chemistry going on,
354
950000
3000
och det beror på all den här kemin.
16:11
these molecules that say who each of these groups of cells is,
355
953000
3000
De här molekylerna som säger vilka grupper cellerna tillhör
16:14
and what their tasks should be.
356
956000
2000
och vilka uppgifter de har.
16:16
Again, we think that bacteria invented that,
357
958000
3000
Återigen så tror vi att bakterierna uppfann det,
16:19
and you've just evolved a few more bells and whistles,
358
961000
3000
och att du bara utvecklat lite fler finesser sedan dess
16:22
but all of the ideas are in these simple systems that we can study.
359
964000
4000
men att grunden till allt detta ligger i dessa enkla system.
16:26
The final thing is, again just to reiterate that there's this practical part,
360
968000
4000
Slutligen, bara för att upprepa att det finns en praktisk tillämpning,
16:30
and so we've made these anti-quorum sensing molecules
361
972000
3000
så har vi skapat de här kommunikationshämmande molekylerna
16:33
that are being developed as new kinds of therapeutics.
362
975000
3000
som håller på att utvecklas till en ny form av medicin.
16:36
But then, to finish with a plug for all the good and miraculous bacteria
363
978000
3000
För att avsluta med lite reklam för alla goda bakterier
16:39
that live on the Earth,
364
981000
2000
som finns på jorden, har vi också skapat molekyler
16:41
we've also made pro-quorum sensing molecules.
365
983000
2000
som förstärker kommunikationen mellan bakterier.
16:43
So, we've targeted those systems to make the molecules work better.
366
985000
3000
Här har vi fokuserat på de system som får molekylerna att fungera bättre.
16:46
Remember you have these 10 times or more bacterial cells
367
988000
4000
Kom i håg att du har mer än tio gånger fler bakterier
16:50
in you or on you, keeping you healthy.
368
992000
2000
i dig, eller på dig som håller dig välmående.
16:52
What we're also trying to do is to beef up the conversation
369
994000
3000
Vi försöker också förstärka konversationen mellan
16:55
of the bacteria that live as mutualists with you,
370
997000
3000
bakterierna som samexisterar med dig,
16:58
in the hopes of making you more healthy,
371
1000000
2000
i förhoppning att göra dig friskare,
17:00
making those conversations better,
372
1002000
2000
och underlätta konversationen,
17:02
so bacteria can do things that we want them to do
373
1004000
3000
och på så sätt få bakterier att utföra saker vi vill få dem att göra
17:05
better than they would be on their own.
374
1007000
3000
bättre än de skulle klara av på egen hand.
17:08
Finally, I wanted to show you
375
1010000
2000
Slutligen vill jag visa er,
17:10
this is my gang at Princeton, New Jersey.
376
1012000
2000
det här är mitt gäng på Princeton i New Jersey.
17:12
Everything I told you about was discovered by someone in that picture.
377
1014000
4000
Allt jag har berättat om har upptäckts av någon i bilden.
17:16
I hope when you learn things,
378
1018000
2000
Jag hoppas att när ni hör saker,
17:18
like about how the natural world works --
379
1020000
2000
om hur naturen fungerar -
17:20
I just want to say that whenever you read something in the newspaper
380
1022000
3000
eller när ni läser något i tidningen
17:23
or you get to hear some talk about something ridiculous in the natural world
381
1025000
3000
eller hör något knasigt om naturen
17:26
it was done by a child.
382
1028000
2000
så är det en upptäckt gjord av ett barn.
17:28
Science is done by that demographic.
383
1030000
2000
Vetenskap skapas av den delen av befolkningen.
17:30
All of those people are between 20 and 30 years old,
384
1032000
4000
Alla på bilden är mellan 20 och 30 år,
17:34
and they are the engine that drives scientific discovery in this country.
385
1036000
4000
och det är de som är motorn som driver forskningen i det här landet.
17:38
It's a really lucky demographic to work with.
386
1040000
3000
Man ska skatta sig lycklig att få jobba med den här åldersgruppen.
17:41
I keep getting older and older and they're always the same age,
387
1043000
3000
Jag blir bara äldre men de, de är alltid i samma ålder,
17:44
and it's just a crazy delightful job.
388
1046000
3000
och det är ett galet härligt jobb.
17:47
I want to thank you for inviting me here.
389
1049000
2000
Jag vill tacka för att ni bjöd hit mig,
17:49
It's a big treat for me to get to come to this conference.
390
1051000
3000
det är en stor glädje för mig att få komma till konferensen!
17:52
(Applause)
391
1054000
5000
(Applåder)
17:57
Thanks.
392
1059000
1000
Tack!
17:58
(Applause)
393
1060000
14000
(Applåder)
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