Bonnie Bassler: The secret, social lives of bacteria

Bonnie Bassler über die Kommunikation der Bakterien

Übersetzung: Julian Grassl Lektorat: Philipp Böing

Bakterien sind die ältesten Organismen, die auf der Erde leben.

Bacteria are the oldest living organisms on the earth.

They've been here for billions of years,

Sie sind schon seit Milliarden von Jahren hier

and what they are are single-celled microscopic organisms.

und sind einzellige, mikroskopisch kleine Organismen.

So they're one cell

Sie bestehen nur aus einer Zelle und haben die spezielle Eigenschaft,

and they have this special property that they only have one piece of DNA.

dass sie nur einen DNA Strang beinhalten.

So they have very few genes and genetic information

Bakterien haben also nur sehr wenige Gene

und genetische Informationen um sämtliche Merkmale, die sie ausführen, zu encodieren.

to encode all of the traits that they carry out.

And the way bacteria make a living is that they consume nutrients

Die Art und Weise wie ein Bakterium überlebt ist,

dass sie sich von den Nährstoffen in der Umgebung ernähren.

from the environment,

they grow to twice their size,

Sie wachsen auf die doppelte Größe an, teilen sich in der Mitte

they cut themselves down in the middle,

und aus einer Zelle werden zwei. Und so weiter und so fort.

and one cell becomes two, and so on and so on.

They just grow and divide and grow and divide -- so a kind of boring life,

Also wachsen und teilen, wachsen und teilen. Eigentlich ein ziemlich langweiliges Leben.

except that what I would argue is that you have an amazing interaction

Stattdessen würde ich behaupten, dass Menschen

eine erstaunliche Wechselbeziehung mit diesen Kreaturen haben.

with these critters.

I know you guys think of yourself as humans,

Ich weiß, dass Sie sich als Menschen betrachten. Und so denke ich fast auch.

and this is sort of how I think of you.

Dieser Mann hier ist dazu bestimmt,

This man is supposed to represent a generic human being,

den allgemeinen Menschen zu repräsentieren.

and all of the circles in that man are all the cells that make up your body.

Und alle Kreise in diesem Mann sind alle Zellen, die Ihren Körper erschaffen.

There's about a trillion human cells that make each one of us who we are

Es sind ungefähr 1 Billionen Zellen, die einen jeden von uns ausmachen,

und uns ermöglichen, all die Dinge zu bewerkstelligen, die wir machen.

and able to do all the things that we do.

Sie haben jedoch 10 Billionen Bakterien

But you have 10 trillion bacterial cells in you or on you

in oder auf Ihnen, zu jeden Zeitpunkt ihres Lebens.

at any moment in your life.

So, 10 times more bacterial cells than human cells on a human being.

Also 10 mal so viele Bakterien

wie menschliche Zellen in einem Menschen.

And, of course, it's the DNA that counts,

Es ist jedoch die DNA die zählt.

so here's all the A, T, Gs and Cs that make up your genetic code

Hier sind also alle A, T, Gs und Cs,

die Ihren genetischen Code bilden und Ihnen all die charmanten Charakterzüge verleihen.

and give you all your charming characteristics.

Sie haben ungefähr 30.000 Gene.

You have about 30,000 genes.

Well, it turns out you have 100 times more bacterial genes

Wie sich herausstellt, haben Sie etwa 100 mal mehr bakterielle Gene,

die eine Rolle in Ihrem Leben auf oder in Ihnen spielt.

playing a role in you or on you all of your life.

So at the best, you're 10 percent human; more likely, about one percent human,

Bestenfalls sind sie 10% Mensch,

wahrscheinlich eher 1%,

depending on which of these metrics you like.

abhängig welche dieser Zahlen Sie bevorzugen.

I know you think of yourself as human beings,

Ich weiß, Sie glauben Sie sind Menschen,

aber ich betrachte Sie vielmehr zu 90 bis 99 Prozent aus Bakterien bestehend.

but I think of you as 90 or 99 percent bacterial.

(Laughter)

(Lachen)

And these bacteria are not passive riders.

Diese Bakterien sind keine blinden Passagiere.

These are incredibly important; they keep us alive.

Nein, sie sind vielmehr erstaunlich wichtig. Sie erhalten uns am Leben.

They cover us in an invisible body armor

Sie bedecken uns mit einer unsichtbaren Körperschutzhülle,

that keeps environmental insults out so that we stay healthy.

die Angriffe aus der Umwelt fernhält,

so dass wir gesund bleiben.

They digest our food, they make our vitamins,

Sie verdauen unsere Nahrung. Sie produzieren unsere Vitamine.

they actually educate your immune system to keep bad microbes out.

Sie bilden sogar unser Immunsystem aus,

gefährliche Mikroben abzuwehren.

Die Bakterien vollbringen also alle diese erstaunlichen Dinge,

So they do all these amazing things

die uns helfen, uns sogar erst ermöglichen, ein gesundes Leben zu führen.

that help us and are vital for keeping us alive,

and they never get any press for that.

Dafür wird ihnen niemals Beachtung geschenkt.

But they get a lot of press because they do a lot of terrible things as well.

Jedoch bekommen sie viel schlechte Presse, für all die

grauenvollen Sachen, die sie auch anrichten.

Es gibt so viele verschiede Bakterien auf der Erde,

So there's all kinds of bacteria on the earth

that have no business being in you or on you at any time,

die zu keinem Zeitpunkt weder in noch auf Ihnen etwas zu suchen haben.

Und falls sie es sind, machen sie Sie unglaublich krank!

and if they are, they make you incredibly sick.

And so the question for my lab

Und so stellt sich die Frage in meinem Labor, ob man über all die guten Taten,

is whether you want to think about all the good things that bacteria do

die Bakterien vollbringen, denken möchte, oder über all die schlechten.

or all the bad things that bacteria do.

The question we had is: How could they do anything at all?

Wir fragten uns: Wie können sie überhaupt etwas erreichen?

Ich meine, sie sind so unglaublich klein,

I mean, they're incredibly small.

You have to have a microscope to see one.

dass Sie ein Mikroskop brauchen, um welche zu sehen.

They live this sort of boring life where they grow and divide,

Sie führen dieses langweilige Leben, währenddessen sie wachsen und sich teilen.

and they've always been considered to be these asocial, reclusive organisms.

Und sie wurden immer für zurückgezogene, unsoziale Organismen gehalten.

And so it seemed to us that they're just too small

Es schien uns also, dass sie einfach zu klein sind, um einen Auswirkung

to have an impact on the environment

auf die Umwelt zu haben,

if they simply act as individuals.

wenn sie nur als Individuen agieren.

So we wanted to think if there couldn't be a different way that bacteria live.

So dachten wir uns, ob es nicht einen andere

Art und Weise gäbe, wie ein Bakterium lebt.

Einen Anhaltspunkt fanden wir aufgrund eines marinen Bakteriums,

And the clue to this came from another marine bacterium,

and it's a bacterium called "Vibrio fischeri."

und dieses Bakterium heißt "Vibrio fischeri"

What you're looking at on this slide is just a person from my lab

Auf dieser Folie sehen Sie ein Mitglied aus meinem Labor,

holding a flask of a liquid culture of a bacterium,

welches einen Glasbehälter mit einer flüssigen Bakterienkultur in der Hand hält.

Ein ungefährliches, wunderschönes Bakterium, das aus dem Ozean stammt,

a harmless, beautiful bacterium that comes from the ocean,

mit dem Namen "Vibrio fischeri".

named Vibrio fischeri.

And this bacterium has the special property that it makes light,

Dieses Bakterium hat die spezielle Eigenschaft, dass es Licht erzeugt,

es erzeugt also Bio-Lumineszenz,

so it makes bioluminescence,

like fireflies make light.

wie z.B. ein Glühwürmchen.

We're not doing anything to the cells here,

Wir machen nichts mit diesen Zellen hier.

we just took the picture by turning the lights off in the room,

Wir haben einfach ein Foto gemacht, während es im Raum dunkel war,

und das hier konnten wir beobachten.

and this is what we see.

And what's actually interesting to us was not that the bacteria made light

Aber was eigentlich interessant für uns war,

ist nicht, dass das Bakterium Licht erzeugt hat,

but when the bacteria made light.

sondern wann es zu leuchten begann.

What we noticed is when the bacteria were alone,

Uns ist aufgefallen, dass, wenn die Bakterien alleine waren,

so when they were in dilute suspension,

also in verdünnter Suspension, sie kein Licht erzeugten.

they made no light.

Aber als sie zu einer gewissen Zellanzahl herangewachsen waren,

But when they grew to a certain cell number,

begannen sie alle gleichzeitig zu leuchten.

all the bacteria turned on light simultaneously.

So the question that we had is:

Die Frage war für uns also: Wie können Bakterien, diese primitiven Organismen,

How can bacteria, these primitive organisms,

unterscheiden ob sie entweder allein sind

tell the difference from times when they're alone

oder sich in einer Gemeinschaft befinden,

and times when they're in a community,

um dann alle zusammen etwas zu bewirken.

and then all do something together?

Wir haben herausgefunden, dass sie untereinander kommunizieren.

And what we figured out is that the way they do that is they talk to each other,

Und sie bewerkstelligen das mit Hilfe einer chemischen Sprache.

and they talk with a chemical language.

Das hier stellt eine bakterielle Zelle dar.

So this is now supposed to be my bacterial cell.

Wenn sie alleine ist erzeugt sie kein Licht.

When it's alone, it doesn't make any light.

But what it does do is to make and secrete small molecules

Aber sie stellt kleine Moleküle her und scheidet diese aus.

that you can think of like hormones,

Sie können sich die als eine Art Hormon vorstellen.

and these are the red triangles.

Das sind diese roten Dreiecke. Wenn das Bakterium alleine ist

And when the bacteria are alone, the molecules just float away,

schwimmen die Moleküle einfach weg. Folglich kein Licht.

and so, no light.

But when the bacteria grow and double

Aber wenn die Bakterien wachsen und sich verdoppeln

and they're all participating in making these molecules,

und sich alle daran beteiligen, diese Moleküle herzustellen,

dann steigt die Zahl dieser Moleküle außerhalb der Zelle

the molecule, the extracellular amount of that molecule,

increases in proportion to cell number.

proportional zu der Zellanzahl.

And when the molecule hits a certain amount

Wenn die Moleküle dann eine gewisse Anzahl übersteigen,

that tells the bacteria how many neighbors there are,

die das Bakterium informiert wie viele Nachbarn es gibt,

they recognize that molecule

werden sie vom Bakterium wahrgenommen

and all of the bacteria turn on light in synchrony.

und alle fangen synchron an, zu leuchten.

And so that's how bioluminescence works --

So funktioniert Bio-Lumineszenz --

they're talking with these chemical words.

sie sprechen mit Hilfe dieser chemischen Wörter.

Der Grund, weswegen Vibrio fischeri das macht entstammt der Biologie.

The reason Vibrio fischeri is doing that comes from the biology --

again, another plug for the animals in the ocean.

Ein bisschen mehr Werbung für die Tiere der Meere:

Vibrio fischeri lebt in diesem Tintenfisch.

Vibrio fischeri lives in this squid.

What you're looking at is the Hawaiian bobtail squid.

Sie sehen den Bobtail Tintenfisch aus Hawaii.

Er liegt auf dem Rücken.

It's been turned on its back,

and what I hope you can see are these two glowing lobes.

Ich hoffe, sie könne diese zwei leuchtenden Lappen sehen.

These house the Vibrio fischeri cells.

Vibrio fischeri lebt dort

They live in there, at high cell number.

in hoch konzentrierter Zellanzahl.

That molecule is there, and they're making light.

Das Molekül ist vorhanden und sie machen Licht.

Der Grund, weswegen sich der Tintenfisch auf diese Spielerei eingelassen hat,

And the reason the squid is willing to put up with these shenanigans

ist, dass er das Licht will.

is because it wants that light.

Die Symbiose funktioniert folgendermaßen.

The way that this symbiosis works

Jener Tintenfisch lebt etwas von der Küste Hawaiis entfernt.

is that this little squid lives just off the coast of Hawaii,

just in sort of shallow knee-deep water.

Also im seichten, Knie tiefen Wasser.

And the squid is nocturnal,

Der Tintenfisch ist nachtaktiv, also vergräbt er sich tagsüber

so during the day, it buries itself in the sand and sleeps.

in den sandigen Boden und schläft.

Aber in der Nacht muss er hervorkommen, um zu jagen.

But then at night, it has to come out to hunt.

So on bright nights

In hellen Nächten, wenn es viel Sternen- oder Mondlicht gibt,

when there's lots of starlight or moonlight,

kann das Licht bis in den Lebensraum des Tintenfisches

that light can penetrate the depth of the water the squid lives in,

vordringen, weil es nicht allzu tief ist.

since it's just in those couple feet of water.

Dieser Tintenfisch hat eine Blende entwickelt,

What the squid has developed is a shutter that can open and close

die er über diesem speziellen Lichtorgan, in dem sich die Bakterien befinden, öffnen und schließen kann.

over the specialized light organ housing the bacteria.

Außerdem hat er Sensoren auf seinem Rücken,

And then it has detectors on its back

mit denen er das einfallende Licht der Sterne und des Mondes erfassen kann.

so it can sense how much starlight or moonlight is hitting its back.

And it opens and closes the shutter

Nun reguliert der Tintenfisch die Blende so,

so the amount of light coming out of the bottom,

dass das Licht, was unten herauskommt,

which is made by the bacterium,

welches von den Bakterien erzeugt wird,

exactly matches how much light hits the squid's back,

genau an das einfallende Licht angepasst wird

so the squid doesn't make a shadow.

und er keinen Schatten wirft.

So it actually uses the light from the bacteria

Er nutzt also das Licht der Bakterien,

to counter-illuminate itself in an antipredation device,

um sich selbst zu beleuchten als Verteidigungsmaßnahme,

denn so können seine Feinde keinen Schatten mehr sehen,

so predators can't see its shadow,

um seine Bewegungsabläufe zu bestimmen und ihn dann zu essen.

calculate its trajectory and eat it.

Das ist quasi der Tarnkappenbomber der Meere.

So this is like the stealth bomber of the ocean.

(Laughter)

(Lachen)

But then if you think about it, this squid has this terrible problem,

Aber wenn Sie jetzt darüber nachdenken hat dieser Tintenfisch dieses schreckliche Problem.

Er hat diese absterbende, fette Kultur von Bakterien,

because it's got this dying, thick culture of bacteria,

and it can't sustain that.

die er nicht aufrechterhalten kann.

And so what happens is, every morning when the sun comes up,

Es geschehen also folgende Dinge: Jeden Morgen wenn die Sonne aufgeht,

legt sich der Tintenfisch wieder unter dem Sand schlafen.

the squid goes back to sleep, it buries itself in the sand,

An seinem Biorhythmus ist eine Pumpe angeschlossen,

and it's got a pump that's attached to its circadian rhythm.

die jeden Morgen ca. 95% der Bakterien nach draußen schleudert.

And when the sun comes up, it pumps out, like, 95 percent of the bacteria.

So now the bacteria are dilute,

Jetzt sind die Bakterien verdünnt, das winzige Hormonmolekül ist weg

that little hormone molecule is gone, so they're not making light.

und sie erzeugen folglich auch kein Licht.

But, of course, the squid doesn't care, it's asleep in the sand.

Das kümmert den Tintefisch natürlich nicht, denn er ist ja am schlafen.

Im weiteren Tagesverlauf verdoppeln sich die Bakterien wieder,

And as the day goes by, the bacteria double,

lassen das Molekül frei und das Licht geht gegen Abend an,

they release the molecule, and then light comes on at night,

genau dann, wenn der Tintenfisch es braucht.

exactly when the squid wants it.

So first, we figured out how this bacterium does this,

Zuerst haben wir herausgefunden, wie Bakterien das anstellen,

but then we brought the tools of molecular biology to this

aber danach brachten wir die Werkzeuge der Molekularbiologie ein,

to figure out, really, what's the mechanism.

um den genauen Vorgang zu identifizieren.

And what we found -- so this is now supposed to be my bacterial cell --

Wir entdeckten, - Also, das ist wieder meine bakterielle Zelle -

is that Vibrio fischeri has a protein.

dass Vibrio fischeri ein Protein hat

That's the red box --

- dieser rote Kasten - welches ein Enzym ist,

it's an enzyme that makes that little hormone molecule,

das die kleinen Hormon-Moleküle - die roten Dreiecke - produziert.

the red triangle.

And then as the cells grow,

Wenn die Zellen dann wachsen, geben sie alle dieses Molekül

they're all releasing that molecule into the environment,

an die Umwelt ab und so sind diese dann reichhaltig vorhanden.

so there's lots of molecule there.

Des Weiteren hat das Bakterium einen Rezeptor auf der Zellhülle,

And the bacteria also have a receptor on their cell surface

that fits like a lock and key with that molecule.

der genau zu dem Molekül passt – nach einem Schlüssel-Schloss-Prinzip.

These are just like the receptors on the surfaces of your cells.

Genauso wie die Rezeptoren auf der Oberfläche Ihrer Zellen.

Wenn die Moleküle zu einer gewissen Zahl heranwachsen,

So when the molecule increases to a certain amount,

which says something about the number of cells,

was etwas über die Anzahl der Bakterien aussagt,

it locks down into that receptor

dann geht es die Verbindung mit diesem Rezeptor ein.

and information comes into the cells

Die Information gelangt dann in die Zelle,

die dann der Zelle "sagt", dass es

that tells the cells to turn on this collective behavior of making light.

das kollektive Verhalten, zu leuchten, einschalten soll.

Why this is interesting is because in the past decade,

Das ist interessant, weil wir im letzten Jahrzehnt herausfanden,

we have found that this is not just some anomaly

dass dies nicht nur irgendeine Anomalie

of this ridiculous, glow-in-the-dark bacterium that lives in the ocean --

dieses lächerlichen "Leuchten bei Nacht"-Meeresbakteriums ist.

Alle Bakterien haben solche Systeme.

all bacteria have systems like this.

So now what we understand is that all bacteria can talk to each other.

Nun wissen wir, dass alle Bakterien miteinander sprechen können.

They make chemical words, they recognize those words,

Sie produzieren chemische Wörter, erkennen diese,

and they turn on group behaviors

und schalten dann das Gruppenverhalten ein,

that are only successful when all of the cells participate in unison.

welches nur erfolgreich ist, wenn sich alle gleichzeitig daran beteiligen.

So now we have a fancy name for this: we call it "quorum sensing."

Wir haben dafür einen schicken Namen: "Quorum Sensing"

They vote with these chemical votes,

Die Bakterien stimmen mit Hilfe dieser chemischen Wörter ab.

the vote gets counted, and then everybody responds to the vote.

Dann wird ausgezählt, woraufhin jeder auf das Ergebnis reagiert.

What's important for today's talk is we know there are hundreds of behaviors

Aber was für den Vortrag heute wichtig ist,

ist, dass es hunderte von Verhalten gibt,

that bacteria carry out in these collective fashions.

die Bakterien in dieser kollektiven Manier ausführen.

But the one that's probably the most important to you is virulence.

Aber die Sache, die für Sie am wahrscheinlich am wichtigsten ist, ist Virulenz.

Es ist nicht so, dass ein paar Bakterien in Sie gelangen

It's not like a couple bacteria get in you and start secreting some toxins --

und dann beginnen Gifte freizusetzen.

you're enormous; that would have no effect on you, you're huge.

Sie sind zu groß, das würde keinen Effekt hervorrufen.

Wir wissen jetzt, dass die Bakterien

But what they do, we now understand,

is they get in you, they wait, they start growing,

in Sie gelangen, dort warten und heranwachsen,

they count themselves with these little molecules,

sich selbst mit diesen kleinen Molekülen zählen

and they recognize when they have the right cell number

erkennen, wann sie die erforderliche Zellanzahl erreicht haben,

und dann, wenn sie ihre Attacke zusammen starten,

that if all of the bacteria launch their virulence attack together,

they're going to be successful at overcoming an enormous host.

sind sie erfolgreich, einen riesigen Wirt zu übermannen.

So bacteria always control pathogenicity with quorum sensing.

Bakterien steuern das Auslösen von Krankheiten immer mit Quorum Sensing.

So funktioniert es.

So that's how it works.

Außerdem haben wir die Moleküle genauer unter die Lupe genommen -

We also then went to look at what are these molecules.

These were the red triangles on my slides before.

das waren die roten Dreiecke auf meinen Folien zuvor.

This is the Vibrio fischeri molecule.

Das ist das Vibrio fischeri Molekül.

This is the word that it talks with.

Das ist das Wort, mit dem es spricht.

And then we started to look at other bacteria,

Wir begannen, uns weitere Bakterien anzusehen

and these are just a smattering of the molecules that we've discovered.

und das ist nur ein Bruchteil der Moleküle, die wir fanden.

Ich hoffe, Sie können erkennen,

What I hope you can see is that the molecules are related.

dass die Moleküle verwandt sind.

The left-hand part of the molecule is identical

Der linke Teil des Moleküls ist identisch

in every single species of bacteria.

in jeder einzelnen Bakterienspezies.

But the right-hand part of the molecule is a little bit different

Aber der rechte Teil des Moleküls ist in jeder Spezies ein klein wenig anders.

in every single species.

Das gewährleistet eine

What that does is to confer exquisite species specificities to these languages.

speziesspezifische Exklusivität dieser Sprachen

So each molecule fits into its partner receptor

Jedes Molekül passt in seinen Partnerrezeptor und keinen anderen.

and no other.

Es sind also private, geheime Unterhaltungen.

So these are private, secret conversations.

These conversations are for intraspecies communication.

Es ist eine speziesinterne Kommunikation.

Each bacteria uses a particular molecule that's its language

Jedes Bakterium benutzt die eigene Molekülsprache,

that allows it to count its own siblings.

um die eigenen Geschwister zählen zu können.

Als wir so weit gekommen waren, dachten wir,

Once we got that far,

we thought we were starting to understand that bacteria have these social behaviors.

dass wir begannen, zu verstehen, dass Bakterien soziale Verhalten besitzen.

Aber woran wir wirklich fast den ganzen Tag lang dachten war,

But what we were really thinking about is that most of the time,

dass Bakterien nicht alleine, sondern vielmehr in unglaublichen Mixturen,

bacteria don't live by themselves, they live in incredible mixtures,

die aus vielen hunderten bis tausenden verschieden Bakterien bestehen können, leben.

with hundreds or thousands of other species of bacteria.

And that's depicted on this slide.

Das ist auf der Folie beschrieben. Das ist Ihre Haut.

This is your skin.

So this is just a picture -- a micrograph of your skin.

Das ist nur ein Foto – eine Mikroskopaufnahme Ihrer Haut.

Anywhere on your body, it looks pretty much like this.

Überall auf Ihren Körpern sieht es nahezu genauso aus wie auf dem Foto.

Ich hoffe sie können sehen, dass es hier von Bakterien aller Art nur so wimmelt.

What I hope you can see

is that there's all kinds of bacteria there.

And so we started to think, if this really is about communication in bacteria,

Und so begannen wir, uns zu überlegen, ob es wirklich um Kommunikation zwischen Bakterien geht

and it's about counting your neighbors,

und darum ihre Nachbarn zu zählen,

it's not enough to be able to only talk within your species.

denn es ist nicht ausreichend, sich nur in der eigenen Spezies unterhalten zu können.

Es musste einen Weg geben, eine Befragung

There has to be a way to take a census

der restlichen Bakterien in der Population durchzuführen.

of the rest of the bacteria in the population.

Wir gingen also wieder zurück zur Molekularbiologie

So we went back to molecular biology

und fingen an, verschiedene Bakterien zu untersuchen.

and started studying different bacteria.

Wir fanden heraus, dass

And what we've found now is that, in fact, bacteria are multilingual.

Bakterien tatsächlich mehrsprachig sind.

Sie haben alle ein speziesspezifisches System -

They all have a species-specific system,

sie haben dafür ein Molekül das "ich" sagt.

they have a molecule that says "me."

But then running in parallel to that is a second system

Aber dann fahren sie zweigleisig dazu noch ein zweites System,

that we've discovered, that's generic.

welches wir entdeckt haben, das allgemein ist.

So they have a second enzyme that makes a second signal,

Sie besitzen ein zweites Enzym, welches ein zweites Signal herstellt.

and it has its own receptor,

Das hat auch seinen eigenen Rezeptor

and this molecule is the trade language of bacteria.

und dieses Molekül ist die Handelssprache der Bakterien.

Es wird von allen unterschiedlichen Bakterien verwendet

It's used by all different bacteria,

und stellt die interspezielle Kommunikation dar.

and it's the language of interspecies communication.

What happens is that bacteria are able to count

Nun sind Bakterien in der Lage zu zählen,

wie viele es von "mir" und von "euch" gibt.

how many of "me" and how many of "you."

And they take that information inside,

Diese Information verinnerlichen sie

and they decide what tasks to carry out

und entscheiden dann, welche Aufgabe sie ausführen

abhängig davon, wer in der Minderheit bzw. in der Mehrheit

depending on who's in the minority and who's in the majority

of any given population.

der vorhanden Population ist.

Then, again, we turned to chemistry,

Dann haben wir uns wieder an die Chemie gewandt

and we figured out what this generic molecule is --

und herausgefunden, was dieses generische Molekül ist -

that was the pink ovals on my last slide, this is it.

es war das rosa Oval auf meiner Folie, das ist es.

It's a very small, five-carbon molecule.

Es ist ein sehr kleines, fünfarmiges Kohlenstoffmolekül.

Das Wichtige daran, was wir gelernt haben, ist,

And what the important thing is that we learned

is that every bacterium has exactly the same enzyme

dass jedes Bakterium das identische Enzym hat

and makes exactly the same molecule.

und das identische Molekül bildet.

So they're all using this molecule for interspecies communication.

Sie verwenden also alle dieses Molekül

für die Kommunikation zwischen den Spezies.

This is the bacterial Esperanto.

Das ist quasi das bakterielle Esperanto.

(Laughter)

(Lachen)

So once we got that far,

Als wir so weit waren, begannen wir zu verstehen,

we started to learn that bacteria can talk to each other

dass Bakterien miteinander reden können, mithilfe dieser chemischen Sprache.

with this chemical language.

Aber wir dachten auch daran, dass es vielleicht etwas

But we started to think

that maybe there is something practical that we can do here as well.

brauchbareres gibt, das wir nutzen können.

Ich habe Ihnen von dem sozialen Verhalten der Bakterien erzählt,

I've told you that bacteria have all these social behaviors,

dass sie mit Hilfe der Moleküle kommunizieren.

that they communicate with these molecules.

Of course, I've also told you that one of the important things they do

Natürlich habe ich Ihnen auch mitgeteilt, dass eine der wichtigen Dinge, die sie machen

das Auslösen von Krankheiten mit Hilfe von Quorum Sensing ist.

is to initiate pathogenicity using quorum sensing.

Wir dachten: Was passiert wenn wir die Bakterien beeinflussen,

So we thought:

What if we made these bacteria so they can't talk or they can't hear?

so dass nicht sprechen oder hören können?

Könnte das nicht eine neue Sorte Antibiotika sein?

Couldn't these be new kinds of antibiotics?

And of course, you've just heard and you already know

Sie haben es sicherlich bereits vernommen und wissen auch,

dass Antibiotika zur Neige gehen.

that we're running out of antibiotics.

Bakterien sind unglaublich arzneimittelresistent geworden,

Bacteria are incredibly multi-drug-resistant right now,

and that's because all of the antibiotics that we use kill bacteria.

was darauf zurückzuführen ist, dass wir mit Antibiotika Bakterien töten.

They either pop the bacterial membrane,

Sie lassen die Zellmembrane aufplatzen,

they make the bacterium so it can't replicate its DNA.

sie bewirken, dass Bakterien keine DNA mehr replizieren können.

We kill bacteria with traditional antibiotics,

Wir töten Bakterien mit traditionellen Antibiotika

and that selects for resistant mutants.

und das selektiert für resistente Mutanten.

And so now, of course, we have this global problem

Jetzt haben wir natürlich ein globales Problem

in infectious diseases.

auf dem Gebiet der Infektionskrankheiten.

So we thought, what if we could sort of do behavior modifications,

Wir dachten: Wie wäre es, wenn wir ein paar Verhaltenmodifikationen vornehmen,

just make these bacteria so they can't talk, they can't count,

so dass diese Bakterien nicht reden könnten, sich nicht zählen könnten

und schließlich auch nicht wüssten, wann sie angreifen sollen.

and they don't know to launch virulence?

So that's exactly what we've done,

Und das ist genau das, was wir taten. Wir verfolgten zwei Strategien.

and we've sort of taken two strategies.

Die erste zielt auf das

The first one is, we've targeted the intraspecies communication system.

speziesinterne Kommunikationssystem ab.

So we made molecules that look kind of like the real molecules, which you saw,

Wir erstellten Moleküle, die fast wie die Echten aussahen -

die Sie schon sahen - aber diese unterscheiden sich etwas.

but they're a little bit different.

Deshalb verschließen sie die Rezeptoren

And so they lock into those receptors,

und stören das Erkennen der echten Moleküle.

and they jam recognition of the real thing.

So by targeting the red system,

Wenn wir auf das rote System abzielen,

what we are able to do is make species-specific, or disease-specific,

sind wir in der Lage,

speziesspezifische oder krankheitsspezifische Anti-Quorum-Sensing-Moleküle herzustellen.

anti-quorum-sensing molecules.

We've also done the same thing with the pink system.

Wir haben das gleiche ebenfalls auf das rosa System angewandt.

We've taken that universal molecule and turned it around a little bit

Wir nahmen das Universalmolekül und veränderten es etwas,

so that we've made antagonists of the interspecies communication system.

so dass wir Gegenspieler

des interspeziellen Kommunikationssystems herstellten.

Wir hoffen, dass diese als allgemeine Antibiotika benutzt werden,

The hope is that these will be used as broad-spectrum antibiotics

that work against all bacteria.

die gegen alle Bakterien wirken.

And so to finish, I'll show you the strategy.

Zum Ende werde ich Ihnen die Strategie vorstellen.

In this one, I'm just using the interspecies molecule,

Hier verwende ich nur das speziesinterne Molekül

but the logic is exactly the same.

aber der Denkansatz ist exakt der gleiche.

So what you know is that when that bacterium gets into the animal --

Sie wissen bereits, dass wenn ein Bakterium in ein Tier gelangt,

in diesem Fall eine Maus,

in this case, a mouse --

it doesn't initiate virulence right away.

es nicht sofort die Krankheit auslöst.

It gets in, it starts growing,

Es dringt ein, beginnt zu wachsen und dann

it starts secreting its quorum-sensing molecules.

die Quorum-Sensing-Moleküle auszuscheiden.

It recognizes when it has enough bacteria

Die Bakterien erkennen wann sie ausreichend in Anzahl sind

that now they're going to launch their attack,

und erst jetzt starten sie ihren Angriff,

und das Tier stirbt.

and the animal dies.

And so what we've been able to do is to give these virulent infections,

Wir waren in der Lage diese Krankheitserreger zu spritzen,

but we give them in conjunction with our anti-quorum-sensing molecules.

aber wir spritzten sie zusammen mit den Anti-Quorum-Sensing-Molekülen

So these are molecules that look kind of like the real thing,

also die Moleküle, die aussehen wie die Echten.

Aber sie unterscheiden sich etwas, was ich auf dieser Folie dargestellt habe.

but they're a little different, which I've depicted on this slide.

Wir wissen nun, dass wenn wir einem Tier

What we now know is that if we treat the animal with a pathogenic bacterium --

krankheitsauslösende Bakterien - mehrfach resistente, krankheitsauslösende Bakterien - spritzen

a multi-drug-resistant pathogenic bacterium --

in the same time we give our anti-quorum-sensing molecule,

und zur selben Zeit das Anti-Quorum-Sensing-Molekül injizieren

in fact, the animal lives.

das Tier tatsächlich am Leben bleibt.

And so we think that this is the next generation of antibiotics,

Wir glauben, dass dies die nächste Antibiotikageneration ist

and it's going to get us around, at least initially,

und wir werden damit, zumindest anfänglich,

this big problem of resistance.

dieses große Problem der Resistenz lösen.

What I hope you think is that bacteria can talk to each other,

Ich hoffe Sie wissen jetzt, dass Bakterien miteinander sprechen können.

Sie nutzten Chemikalien als deren Worte,

they use chemicals as their words,

they have an incredibly complicated chemical lexicon

haben ein unwahrscheinlich komplexes chemisches Lexikon

that we're just now starting to learn about.

und wir beginnen gerade erst, es zu verstehen.

Das erlaubt Bakterien natürlich,

Of course, what that allows bacteria to do is to be multicellular.

multizellulär zu sein.

So in the spirit of TED,

Mit dem Grundgedanken von TED bewerkstelligen sie Dinge zusammen,

they're doing things together because it makes a difference.

weil sie so etwas Signifikantes bewirken können.

Fakt ist, dass Bakterien ein kollektives Verhalten haben

What happens is that bacteria have these collective behaviors,

and they can carry out tasks

und dass sie Aufgaben erfüllen,

that they could never accomplish if they simply acted as individuals.

die sie alleine nie verwirklichen könnten

wenn sie nur als Individuen agieren würden.

What I would hope that I could further argue to you

Ich hoffe an Sie heranbringen zu können,

dass dies die Erfindung der Mehrzeller ist.

is that this is the invention of multicellularity.

Bacteria have been on the earth for billions of years;

Bakterien sind seit Milliarden von Jahren auf der Erde.

humans, couple hundred thousand.

Menschen - seit ein paar hunderttausend.

So we think bacteria made the rules for how multicellular organization works.

Wir denken Bakterien haben die Regeln aufgestellt

wie mehrzellige Organismen zu funktionieren haben.

Wir glauben, wenn wir Bakterien beobachten,

And we think by studying bacteria,

we're going to be able to have insight about multicellularity in the human body.

werden wir mehr Einsichten über komplexe Zellen im menschlichen Körper erlangen.

So we know that the principles and the rules,

Wir wissen, dass die Prinzipien und die Regeln,

if we can figure them out in these sort of primitive organisms,

wenn wir sie in diesen primitiven Organismen entschlüsseln können,

sich hoffentlich auf andere menschliche

the hope is that they will be applied

Krankheiten und Verhaltensmuster anwenden lassen.

to other human diseases and human behaviors as well.

Ich hoffe, dass sie gelernt haben,

I hope that what you've learned

is that bacteria can distinguish self from other.

dass Bakterien zwischen sich selbst und anderen unterscheiden können.

So by using these two molecules,

Mit diesen zwei Molekülen können sie „ich“ und „du“ sagen.

they can say "me" and they can say "you."

Das ist, nochmals, was wir tun

And again, of course, that's what we do,

sowohl auf molekularer Ebene

both in a molecular way, and also in an outward way,

aber auch nach außen hin.

but I think about the molecular stuff.

Jedoch denke ich über die molekularen Dinge nach.

This is exactly what happens in your body.

Genau das passiert in Ihrem Körper.

It's not like your heart cells and kidney cells get all mixed up every day,

Es ist aber nicht so, dass Ihre Herzzellen und Ihre Nierenzellen jeden Tag durcheinandergebracht werden.

Das liegt daran, weil es diese Chemie dazwischen gibt,

and that's because there's all of this chemistry going on,

these molecules that say who each of these groups of cells is

die Moleküle, die sagen welche jede dieser Zellgruppen ist,

Und was ihre Aufgabe sein sollte.

and what their tasks should be.

So again, we think bacteria invented that,

Wie bereits erwähnt, denken wir, dass Bakterien das erfunden haben

und wir haben nur etwas mehr Schnickschnack entwickelt.

and you've just evolved a few more bells and whistles,

but all of the ideas are in these simple systems that we can study.

Aber alle diese Ideen sind in diesen einfachsten Systemen, die wir studieren können.

And the final thing is, just to reiterate that there's this practical part,

Letztlich ist nochmals zu betonen, dass es einen effektiven Nutzen gibt,

and so we've made these anti-quorum-sensing molecules

und dass daraus die Anti-Quorum-Sensing Moleküle entstanden sind,

that are being developed as new kinds of therapeutics.

die als neue therapeutische Maßnahmen entwickelt werden.

But then, to finish with a plug for all the good and miraculous bacteria

Aber um mit etwas Werbung für all die guten und wunderbaren Bakterien,

that live on the earth,

die auf der Erde leben zu enden,

we've also made pro-quorum-sensing molecules.

haben wir auch Pro-Quorum-Sensing Moleküle hergestellt.

So we've targeted those systems to make the molecules work better.

Wir haben also auf diese Systeme abgezielt, so dass die Moleküle besser arbeiten.

Denken Sie daran! Sie haben 10 mal mehr bakterielle Zellen

So remember, you have these 10 times or more bacterial cells

in you or on you, keeping you healthy.

in oder auf Ihnen, die Sie gesund halten.

What we're also trying to do is to beef up the conversation

Des Weiteren versuchen wir, die Unterhaltung etwas aufzupeppen,

zwischen den Bakterien, die in Symbiose mit Ihnen leben,

of the bacteria that live as mutualists with you,

in the hopes of making you more healthy,

in der Hoffnung, Sie gesünder zu machen

indem wir die Verständigung verbessern,

making those conversations better,

so bacteria can do things that we want them to do

so dass Bakterien Dinge, die wir wollen, gemeinsam erledigen,

better than they would be on their own.

und damit besser, als wenn sie alleine wären.

Finally, I wanted to show you --

Zum Schluss möchte ich Ihnen noch

this is my gang at Princeton, New Jersey.

meine Gang in Princeton, New Jersey, zeigen.

Alles was ich Ihnen heute erzählt habe, wurde von jemandem auf diesem Bild entdeckt.

Everything I told you about was discovered by someone in that picture.

Ich hoffe, dass wenn sie neue Dinge erfahren,

And I hope when you learn things, like about how the natural world works --

wie beispielsweise die Natur funktioniert --

I just want to say that whenever you read something in the newspaper

Ich möchte nur ausdrücken, dass wenn Sie etwas in der Zeitung lesen

or you hear some talk about something ridiculous in the natural world,

oder einen Vortrag über etwas absurdes aus der Naturwissenschaft hören,

es von einem Kind gemacht wurde.

it was done by a child.

So science is done by that demographic.

Wissenschaft wird von jungen Menschen gemacht.

All diese Leute sind zwischen 20 und 30 Jahren alt

All of those people are between 20 and 30 years old,

and they are the engine that drives scientific discovery in this country.

und Sie sind der Motor, der die wissenschaftlichen Entdeckungen dieses Landes vorantreibt.

Es ist eine tolle Altersgruppe, mit der ich zusammenarbeite.

And it's a really lucky demographic to work with.

(Applause)

Ich werde immer älter und älter und Sie bleiben immer gleich alt

I keep getting older and older, and they're always the same age.

aber es ist einfach ein erheiternder und zugleich verrückter Beruf.

And it's just a crazy, delightful job.

And I want to thank you for inviting me here,

Ich möchte Ihnen für die Einlandung hierher danken.

it's a big treat for me to get to come to this conference.

Es ist eine große Ehre für mich, zu dieser Konferenz kommen zu dürfen.

(Applause)

(Beifall)

Thanks.

Danke

(Applause)

(Beifall)