Bonnie Bassler: The secret, social lives of bacteria

بونی باسلر در مورد گفتگوی باکتری ها صحبت می کند

Translator: Ali Moeeny Reviewer: Hasan Moeeni

باکتری ها قدیمی ترین موجودات زنده روی زمین هستند.

Bacteria are the oldest living organisms on the earth.

They've been here for billions of years,

آنها میلیاردها سال است که اینجا هستند.

and what they are are single-celled microscopic organisms.

اینها موجودات تک سلولی میکروسکوپی هستند.

So they're one cell

اینها فقط «یک» سلول هستند و خاصیتشون اینه که

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

فقط یک قطعه DNA دارند.

So they have very few genes and genetic information

آن ها تعداد خیلی کمی ژن دارند

و با این اطلاعات ژنتیک کم، همه خصوصیاتشان را کد می کنند.

to encode all of the traits that they carry out.

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

روش زندگی باکتری ها این است که

مواد غذایی را از محیط دریافت می کنند

from the environment,

they grow to twice their size,

و تا دوبرابر اندازه اولیه شان رشد می کنند و بعد خودشان را نصف می کنند

they cut themselves down in the middle,

و تبدیل به دو سلول می شوند و به همین ترتیب این کار ادامه پیدا می کند.

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,

آن ها فقط بزرگ و تقسیم می شوند، بزرگ و تقسیم می شوند. یک نوع زندگی خسته کننده،

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

فقط چیزی که می خواهم بگویم این است که شما

رابطه متقابل شگفت آوری با این موجودات دارید.

with these critters.

I know you guys think of yourself as humans,

من می دانم که شما خودتان را انسان حساب می کنید و من شما را به این شکل می بینم.

and this is sort of how I think of you.

این آقا قرار است

This man is supposed to represent a generic human being,

یک انسان معمولی را نشان بدهد.

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

این دایره هایی که در این آقا هست سلولهایی را نشان می دهد که بدن شما را می سازند.

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

حدود یک تریلیون سلول بدن هر یک از ما را می سازد

این سلولها اینکه ما کی هستیم و چه کار می توانیم بکنیم را مشخص می کنند.

and able to do all the things that we do.

اما در هر زمان ده تریلیون باکتری

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

درون بدن یا روی بدن شما زندگی می کنند.

at any moment in your life.

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

پس ده برابر سلولهای انسانی که دارید

سلول باکتریایی در بدن یک انسان هست.

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

البته واقعیت این است که DNA است که مهم است

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

و این شکل همه A ها و T ها و G ها و C هایی

که کد ژنیتک شما و خصوصیات شما را مشخص می کنند نشان می دهد.

and give you all your charming characteristics.

هر کدام از شما 30 هزار ژن دارید.

You have about 30,000 genes.

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

مشخص شده که صد برابر ژنهای خودتان، ژنهای باکتریایی درون شما یا روی شما هستند

که هر یک نقشی در زندگی شما ایفا می کنند.

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,

پس در بهترین حالت شما فقط ده درصد آدم هستید

یا دقیق تر بگوییم فقط یک درصد آدم هستید،

depending on which of these metrics you like.

بسته به اینکه کدام یک از این دو معیار را استفاده کنیم.

I know you think of yourself as human beings,

من می دانم که شما خودتان را آدم حساب می کنید

ولی من شما را ۹۰ تا ۹۹ درصد باکتری حساب می کنم.

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

(Laughter)

(خنده)

And these bacteria are not passive riders.

این باکتری ها فقط یک سری مسافر غیر فعال نیستند.

These are incredibly important; they keep us alive.

این ها خیلی خیلی مهم هستند. این ها ما را زنده نگه می دارند.

They cover us in an invisible body armor

آن ها مثل یک زره ناپیدا ما را پوشانده اند

that keeps environmental insults out so that we stay healthy.

و ما را در برابر تهاجم محیط محافظت می کنند

تا ما سالم بمانیم.

They digest our food, they make our vitamins,

این ها غذای ما را هضم می کنند. برای ما ویتامین می سازند.

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

این ها به سیستم ایمنی شما آموزش می دهند

که میکروب های بد را بیرون بریزد.

این ها همه ی این کارهای جذاب را انجام می دهند

So they do all these amazing things

که به ما کمک می کند و برای زنده ماندن ما حیاتی است

that help us and are vital for keeping us alive,

and they never get any press for that.

و هیچ وقت کسی به خاطر این کارها از آنها در رسانه ها یاد نمی کند.

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

ولی به خاطر کارهای بدی که می کنند

زیاد اسم آنها را شنیده ایم.

خوب تعداد خیلی زیادی باکتری روی زمین هست

So there's all kinds of bacteria on the earth

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

که هیچ وقت نباید روی شما یا توی شما باشند.

در غیر این صورت شما را به شدت بیمار می کنند.

and if they are, they make you incredibly sick.

And so the question for my lab

سوالی که در آزمایشگاه من مطرح است این است که چه شما در مورد کارهای خوب باکتری ها فکر بکنید

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

چه در مورد کارهای بد آن ها فکر بکنید

or all the bad things that bacteria do.

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

سوال مهم این است که اصلا چطور ممکنه این ها بتوانند کاری انجام بدهند؟

منظورم این است که این ها خیلی خیلی کوچک هستند

I mean, they're incredibly small.

You have to have a microscope to see one.

به طوری که بدون میکروسکوپ دیده نمی شوند.

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

این ها زندگی خیلی خسته کننده ای دارند که مدام رشد می کنند و تقسیم می شوند

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

و همیشه به عنوان یک سری موجودات غیر اجتماعی و تکراری در نظر گرفته شده اند.

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

و در نتیجه این طور به نظر می رسید که این ها کوچکتر از آن باشند که بخواهند تاثیری

to have an impact on the environment

بر محیط داشته باشند

if they simply act as individuals.

اگر بخواهند به طور فردی کاری بکنند.

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

برای همین ما می خواستیم ببینیم که آیا باکتری ها سبک زندگی دیگری

هم می توانند داشته باشند؟

سرنخی که ما را به این سوال هدایت کرد از یک باکتری دریایی به دست ما رسید.

And the clue to this came from another marine bacterium,

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

اسم این باکتری ویبریوم فیشرای است.

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

این چیزی که توی این اسلاید دارید می بینید یکی از افراد آزمایشگاه من است

holding a flask of a liquid culture of a bacterium,

که یک ظرف محیط کشت مایع از این باکتری

بی خطر و زیبا که در اقیانوس زندگی می کند را در دست گرفته است.

a harmless, beautiful bacterium that comes from the ocean,

اسم این باکتری ویبریوم فیشرای است.

named Vibrio fischeri.

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

ویبریوم فیشرای خاصیتش این است که نور تولید می کند.

یعنی بیولومینسانس یا نورزایی زیستی دارد.

so it makes bioluminescence,

like fireflies make light.

مثل کرم شب تاب که نور تولید می کند.

We're not doing anything to the cells here,

ما اینجا با این سلولها کار خاصی نکرده ایم.

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

فقط چراغهای آزمایشگاه را خاموش کرده ایم و عکس گرفته ایم.

و این چیزی است که ما مشاهده کردیم.

and this is what we see.

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

چیزی که برای ما جالب بود

این نبود که این باکتری ها نور تولید می کنند

but when the bacteria made light.

بلکه این که در چه مواقعی نور تولید می کنند جالب بود.

What we noticed is when the bacteria were alone,

ما دیدیم که وقتی این باکتری ها تنها باشند

so when they were in dilute suspension,

مثلا وقتی توی یک محیط رقیق باشند نور تولید نمی کنند.

they made no light.

ولی وقتی تعدادشان به حد معینی می رسد

But when they grew to a certain cell number,

همه باکتری ها به طور هم زمان چراغشان را روشن می کنند.

all the bacteria turned on light simultaneously.

So the question that we had is:

سوالی که برای ما مطرح شد این بود که چطور این باکتری ها که سلولهایی خیلی ساده و اولیه هستند،

How can bacteria, these primitive organisms,

چطور تفاوت وقتی که تنها هستند

tell the difference from times when they're alone

و زمانی که در یک جامعه هستند را تشخیص می دهند

and times when they're in a community,

و سپس همه با هم یک کار را انجام می دهند.

and then all do something together?

ما فهمیدم که این باکتری ها این کار را با حرف زدن با یکدیگر انجام می دهند.

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

و این ها به یک زبان شیمایی صحبت می کنند.

and they talk with a chemical language.

خوب این مثلا سلول باکتریایی من است.

So this is now supposed to be my bacterial cell.

وقتی تنها است نوری تولید نمی کند.

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

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

ولی کاری که می کند این است که ملکولهای کوچکی ترشح می کند

that you can think of like hormones,

که می توانید آنها را مثل هورمونها فرض بکنید

and these are the red triangles.

که من اینجا آن ها را با مثلث های قرمز نشان داده ام.

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

وقتی باکتری ها تنها باشند این ملکولها در محیط پخش می شوند و نوری هم در کار نیست.

and so, no light.

But when the bacteria grow and double

ولی وقتی که باکتری ها رشد بکنند و تقسیم بشوند

and they're all participating in making these molecules,

و همه آنها در تولید این ملکولها شرکت کنند

در نتیجه غلظت خارج سلولی این ملکولها

the molecule, the extracellular amount of that molecule,

increases in proportion to cell number.

متناسب با تعداد سلولها زیاد می شود.

And when the molecule hits a certain amount

وقتی این غلظت به حد مشخصی می رسد

that tells the bacteria how many neighbors there are,

باکتری ها می فهمند که چند تا همسایه در اطرافشان هست

they recognize that molecule

آن ها این ملکول را تشخیص می دهند

and all of the bacteria turn on light in synchrony.

و همه به طور هم زمان چراغشان را روشن می کنند.

And so that's how bioluminescence works --

این روشی است که نورزایی زیستی در این باکتری ها را کنترل می کند.

they're talking with these chemical words.

آن ها از طریق این کلمات شیمیایی با هم صحبت می کنند.

علت این خاصیت ویبریو فیشرای را باید در زیست شناسی جستجو کرد.

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

again, another plug for the animals in the ocean.

خوب دوباره این یکی هم یک موجود اقیانوسی است.

ویبریو فیشرای درون این هشت پا زندگی می کنند.

Vibrio fischeri lives in this squid.

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

این چیزی که دارید می بینید هشت پای دم کوتاه هاوایی است.

که به پشت خوابیده است.

It's been turned on its back,

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

من می خواهم که شما این دو تا لب درخشان را ببینید.

These house the Vibrio fischeri cells.

این دو تا لب پر از سلولهای ویبریو فیشرای هستند

They live in there, at high cell number.

که تعداد زیادی از آن ها در این لب ها زندگی می کنند

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

و مقدار زیادی از آن ملکول ها را تولید می کنند و البته نور تولید می کنند.

علت اینکه این هشت پاها این باکتری ها را درون خودشان جا می دهند

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

این است که به نور آنها نیاز دارند.

is because it wants that light.

این همزیستی به این شکل است که

The way that this symbiosis works

این هشت پاها در سواحل هاوایی زندگی می کنند

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

just in sort of shallow knee-deep water.

و در آبهای کم عمقی که تا زانوی آدم عمق دارد هستند.

And the squid is nocturnal,

اینها شب کار هستند و در طول روز

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

خودشان را در شنهای کف دریا مدفون می کنند و می خوابند

ولی شبها باید بیرون بیایند و شکار بکنند.

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

So on bright nights

خوب شبهایی که مهتابی است

when there's lots of starlight or moonlight,

نور ماه در این آبهای کم عمق نفوذ می کند و آب را روشن می کند

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

و برای هشت پا سایه ایجاد می شود.

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

این هشت پاها دریچه یا شاتری برای خودشان درست کرده اند

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

که می تواند باز و بسته بشود و ارگان حاوی باکتری ها را مخفی کند.

over the specialized light organ housing the bacteria.

و اینها روی پشتشان گیرنده های نوری دارند

And then it has detectors on its back

که می تواند مقدار نور مهتاب را بر پشتشان تشخیص بدهد

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

And it opens and closes the shutter

و می توانند متناسب با نور مهتاب شاتر یا دریچه زیر بدنشان را تنظیم کنند

so the amount of light coming out of the bottom,

تا نوری که از زیر بدنشان ساطع می شود را

which is made by the bacterium,

که در واقع توسط باکتری ها تولید می شود

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

طوری کنترل کند که دقیقا با مقدار نوری که به پشت هشت پا می خورد برابر باشد.

so the squid doesn't make a shadow.

و در نتیجه سایه ای از هشت پا ایجاد نمی شود.

So it actually uses the light from the bacteria

در واقع این هشت پا ها از نور این باکتری ها استفاده می کنند

to counter-illuminate itself in an antipredation device,

تا خودشان را در برابر نور مهتاب استتار کنند

و به این ترتیب شکارچی ها نتوانند

so predators can't see its shadow,

از روی سایه هشت پا آن را شکار کنند.

calculate its trajectory and eat it.

یعنی این ها به نوعی بمب افکن های ضد رادار اقیانوس هستند.

So this is like the stealth bomber of the ocean.

(Laughter)

(خنده)

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

ولی خوب اگر فکرش را بکنید متوجه می شوید که این هشت پا ها با یک مشکل جدی مواجه هستند

و آن این است که این ها نمی توانند این جمعیت بزرگ از باکتری های در حال مرگ را

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

and it can't sustain that.

در درون بدنشان نگه داری کنند.

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

برای حل این مشکل هر روز صبح وقتی خورشید بیرون می آید

این هشت پا ها خودشان را توی شنها مدفون می کنند

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

و با یک پمپ که توسط ساعت زیستی بدنشان کنترل می شود

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

۹۵ درصد این باکتری ها را به بیرون بدنشان پمپ می کنند.

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

So now the bacteria are dilute,

در این حالت به علت کاهش جمعیت باکتری ها و کاهش غلظت آن ملکول

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

باکتری ها خاموش می شوند

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

ولی این برای هشت پا مهم نیست چون در طول روز در زیر شنها خوابیده است.

در طول روز باکتری ها تکثیر می شوند

And as the day goes by, the bacteria double,

و نزدیک به شب جمعیت آنها به حد کافی برای تولید نور می رسد

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

و در این موقع هشت پا دو مرتبه از این نور استفاده خواهد کرد.

exactly when the squid wants it.

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

ما این مسایل را که فهمیدیم

but then we brought the tools of molecular biology to this

سراغ ابزارهای زیست شناسی ملکولی رفتیم

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

تا بفهمیم واقعا مکانیسم ملکولی این وقایع چگونه است.

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

خوب این دوباره سلول باکتریایی من رو نشون میده.

is that Vibrio fischeri has a protein.

ما فهمیدیم که ویبرو فیشرای یک پروتئینی دارد

That's the red box --

که اینجا با آن مستطیل قرمز نشان داده شده و این در واقع یک آنزیمی است

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

که اون ملکولهای هورمونی را می سازد که با مثلث قرمز نشان داده شده اند.

the red triangle.

And then as the cells grow,

و همین طور که سلول رشد می کند این ملکولها در محیط آزاد می شوند

they're all releasing that molecule into the environment,

و غلظت این ملکول در محیط بالا می رود.

so there's lots of molecule there.

این باکتری ها یک گیرنده روی سطحشان دارند

And the bacteria also have a receptor on their cell surface

that fits like a lock and key with that molecule.

که آن ملکول ها مثل یک قفل و کلید با آن ها جفت می شوند.

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

این گیرنده ها دقیقا مثل گیرنده های سطحی سلولهای شما هستند.

وقتی که غلظت ملکولها به حد معینی برسد

So when the molecule increases to a certain amount,

which says something about the number of cells,

که در واقع نشان دهنده تعداد سلولهای محیط است

it locks down into that receptor

این ملکولها به گیرنده ها متصل می شوند

and information comes into the cells

و باعث می شوند این اطلاعات به داخل سلول منتقل بشوند

و سلولها روشن بشوند

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

و این رفتار تولید نور از همه این سلولها سربزند.

Why this is interesting is because in the past decade,

علت اینکه این قضیه برای ما مهم است این است که در ده سال گذشته

we have found that this is not just some anomaly

ما فهمیده ایم که این فقط یک خاصیت غیر عادی

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

مربوط به این باکتری عجیب و غریب اقیانوسی نیست

بلکه همه باکتری ها سیستم های شبیه این دارند.

all bacteria have systems like this.

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

خوب پس ما حالا فهمیده ایم که همه باکتری ها می توانند با هم حرف بزنند

They make chemical words, they recognize those words,

آنها کلمه های شیمیایی تولید می کنند. آنها کلمه های شیمیایی را درک می کنند

and they turn on group behaviors

و آنها رفتارهای گروهی ای انجام می دهند

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

که فقط اگر دست جمعی انجام بشود موثر است.

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

ما اسم پدیده را «تشخیص حد نصاب» گذاشته ایم.

They vote with these chemical votes,

آن ها با رای های شیمیایی رای می دهند

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

و این رای شمارش می شود و همه به نتیجه این رای عمل می کنند.

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

چیز مهم برای صحبت امروز این است که

ما می دانیم که تعداد زیادی از این رفتارها در باکتری ها وجود دارد

that bacteria carry out in these collective fashions.

که فقط به صورت جمعی امکان انجام و موفقیت دارند.

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

اما رفتاری که احتمالا از همه برای شما مهم تر است بیماری زایی باکتری ها است.

این طور نیست که دو سه تا باکتری وارد بدن شما بشوند

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

و شروع به تولید سم بکنند و شما بیمار بشوید.

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

شما خیلی بزرگ هستید دو سه تا باکتری هیچ تاثیری بر شما نخواهد داشت. شما غول آسا هستید.

ولی ما حالا فهمیده ایم که آنها چطور شما را بیمار می کنند.

But what they do, we now understand,

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

آنها اول وارد شما می شوند و صبر می کنند. اول رشد می کنند و تکثیر می شوند

they count themselves with these little molecules,

و همینطور تعداد خودشان را از طریق آن ملکولها می شمارند

and they recognize when they have the right cell number

و وقتی که تعدادشان به حد کافی رسید

که اگر همه با هم به شما حمله کنند موفق خواهند شد در آن موقع حمله خودشان را شروع می کنند.

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

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

به این شکل است که باکتری ها می توانند به میزبانهایی به بزرگی شما حمله کنند.

So bacteria always control pathogenicity with quorum sensing.

باکتری ها همیشه بیماری زایی شان را از طریق «تشخیص حد نصاب» کنترل می کنند.

این طوری این ها موفق می شوند.

So that's how it works.

ما برای اینکه بهتر این پدیده را بفهمیم خود این ملکولها را بررسی کردیم.

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

These were the red triangles on my slides before.

این یکی از این ملکولها است که من با مثلث های قرمز توی اسلایدهام نشانشان می دادم.

This is the Vibrio fischeri molecule.

این ملکول مربوط به ویبریو فیشرای است.

This is the word that it talks with.

این همون کلمه ای است که ویبریو فیشرای از طریق آن حرف می زند.

And then we started to look at other bacteria,

بعد ما باکتری های دیگری را هم بررسی کردیم.

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

این ها بعضی ملکولهای دیگری است که ما کشف کرده ایم.

من می خواهم که شما ببینید که

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

این ملکولها شبیه هم هستند.

The left-hand part of the molecule is identical

طرف چپ این ملکولها

in every single species of bacteria.

در تمام گونه های باکتری ها مانند هم است.

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

اما طرف راست این ملکولها در هر گونه با گونه های دیگر کمی فرق می کند.

in every single species.

این باعث می شود این زبانها

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

برای هر گونه به صورت اختصاصی بشود.

So each molecule fits into its partner receptor

هر ملکول فقط به گیرنده خاص خودش و نه گیرنده دیگر متصل می شود.

and no other.

یعنی این زبانها خصوصی و رمزی هستند.

So these are private, secret conversations.

These conversations are for intraspecies communication.

اینها مکالماتی برای ارتباطات میان گونه ای خودشان است.

Each bacteria uses a particular molecule that's its language

هر باکتری زبان خصوصی خودش را دارد

that allows it to count its own siblings.

که با این ملکولها می تواند همزادهای خودش را شمارش کند.

به اینجا که رسیدیم با خودمان فکر کردیم که

Once we got that far,

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

ما این مطلب که باکتری ها زندگی اجتماعی دارند را فهمیدیم.

اما چیزی که ذهن ما را به خودش مشغول کرده بود این بود که

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

بیشتر وقتها باکتری ها فقط با خودشان زندگی نمی کنند. معمولا باکتری ها به صورت درهم

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

و مخلوط با صدها یا هزارها گونه باکتریایی دیگر زندگی می کنند.

with hundreds or thousands of other species of bacteria.

And that's depicted on this slide.

در این اسلاید این مطلب نشان داده شده است. این پوست شما است.

This is your skin.

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

این یک تصویر میکروسکوپی از پوست شما است.

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

هر جایی روی بدن شما کم و بیش همین شکلی است.

همه جور باکتری ای اینجا وجود دارد.

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,

اینجا بود که ما به این فکر افتادیم که اگر مساله گفتگوی بین باکتری ها است

and it's about counting your neighbors,

و فایده آن شمارش همسایه ها است،

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

این کافی نیست که هر کس فقط هم نوعان خودش را شمارش کند.

باید حتما روشی باشد که بتوان سرشماریی از

There has to be a way to take a census

بقیه باکتری هایی که در اطراف هستند هم کرد.

of the rest of the bacteria in the population.

پس ما دوباره سراغ زیست شناسی ملکولی رفتیم

So we went back to molecular biology

و شروع به مطالعه باکتری های مختلف کردیم

and started studying different bacteria.

و چیزی که فهمیدیم این بود که

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

در واقع باکتری ها به چند زبان صحبت می کنند.

همه باکتری ها یک سیستم مخصوص گونه خودشان را دارند

They all have a species-specific system,

یک ملکولی دارند که می گوید «من».

they have a molecule that says "me."

But then running in parallel to that is a second system

ولی در موازات آن یک سیستم دیگری هست

that we've discovered, that's generic.

که ما آن را کشف کردیم و این یک سیستم عمومی است.

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

یعنی باکتری ها یک آنزیم دیگری هم دارند که یک سیگنال دیگری تولید می کند

and it has its own receptor,

که گیرنده خاص خودش را دارد

and this molecule is the trade language of bacteria.

و این یک زبان مخصوص باکتری ها است.

که توسط همه باکتری ها استفاده می شود

It's used by all different bacteria,

و زبان مکالمه بین گونه ای است.

and it's the language of interspecies communication.

What happens is that bacteria are able to count

به این ترتیب باکتری ها می توانند بشمارند

که چه تعدادی از خودشان و چه تعدادی از گونه های دیگری در محیط هست

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

And they take that information inside,

و این اطلاعات را می گیرند

and they decide what tasks to carry out

و بر اساس آن تصمیم می گیرند که چه کاری انجام بدهند.

بسته به اینکه چه کسی در اقلیت یا اکثریت است

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

of any given population.

در کل یک جامعه مشخص.

Then, again, we turned to chemistry,

سپس، ما دوباره سراغ شیمی رفتیم

and we figured out what this generic molecule is --

و این ملکول عمومی را تجزیه کردیم.

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

این همان ملکولی است که به شکل بیضی های صورتی در اسلاید قبلی نشان داده شده بودند.

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

که یک ملکول خیلی کوچک پنج کربنی است.

و چیز خیلی مهمی که فهمیده ایم این است که

And what the important thing is that we learned

is that every bacterium has exactly the same enzyme

همه باکتری ها عینا همین آنزیم را دارند

and makes exactly the same molecule.

و عینا همین ملکول را می سازند.

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

یعنی همه آنها از همین ملکول

برای مکالمه بین گونه ای استفاده می کنند.

This is the bacterial Esperanto.

این در واقع اسپرانتوی باکتریایی است.

(Laughter)

(خنده)

So once we got that far,

به اینجا که رسیدیم می دانستیم که

we started to learn that bacteria can talk to each other

باکتری ها می توانند با هم به زبان شیمیایی صحبت کنند.

with this chemical language.

و فکر کردیم شاید این برای ما

But we started to think

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

یک فایده عملی هم داشته باشد.

خوب من به شما گفتم که باکتری ها انواع رفتارهای اجتماعی را دارند

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

و از طریق این ملکولها با هم مکالمه می کنند.

that they communicate with these molecules.

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

و بهتون گفتم که یکی از کارهای مهمی که می کنند

بیمار کردن ما از طریق «تشخیص حد نصاب» است.

is to initiate pathogenicity using quorum sensing.

ما فکر کردیم که خوب اگر ما کاری کنیم که این باکتری ها

So we thought:

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

نتوانند صحبت کنند یا نتوانند بشنوند چه می شود.

آیا می شود از این طریق آنتی بیوتیک های جدیدی ساخت؟

Couldn't these be new kinds of antibiotics?

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

البته شما حتما شنیده اید و می دانید که

ما با مشکل کمبود آنتی بیوتیک های موثر مواجه هستیم

that we're running out of antibiotics.

و الان باکتری ها به شدت به داروها مقاوم شده اند.

Bacteria are incredibly multi-drug-resistant right now,

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

و این به این علت است که همه آنتی بیوتیک هایی که ما استفاده می کنیم باکتری ها را می کشند.

They either pop the bacterial membrane,

مثلا دیواره باکتری ها را سوراخ می کنند

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

یا جلوی تکثیر DNA باکتری را می گیرند.

We kill bacteria with traditional antibiotics,

ما باکتری ها را با آنتی بیوتیک های سنتی می کشیم

and that selects for resistant mutants.

و این باعث انتخاب گونه های مقاوم می شود.

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

به همین خاطر با این مشکل جهانی باکتری های مقاوم به دارو مواجه شده ایم

in infectious diseases.

در تمام جهان برای مقابله با بیماری های عفونی.

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

ما فکر کردیم که چقدر خوب می شد اگر ما می توانستیم از تغییرات رفتاری در اینجا هم استفاده کنیم.

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

یعنی یک کاری کنیم که نتوانند با هم صحبت کنند در نتیجه نتوانند تعدادشان را بشمارند

و در نتیجه نتوانند حمله شان را شروع کنند.

and they don't know to launch virulence?

So that's exactly what we've done,

این دقیقا کاری است که ما انجام داده ایم. ما دو راه کار مختلف را در پیش گرفتیم.

and we've sort of taken two strategies.

اول سیستم اختصاصی

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

هر گونه را هدف قرار دادیم.

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

ما ملکولهایی ساختیم که به ملکولهای سیگنال شبیه باشند

که در شکل مشخص هستند - ولی کمی متفاوت هستند

but they're a little bit different.

به شکلی که به آن گیرنده ها متصل می شوند

And so they lock into those receptors,

و باعث از کار افتادن گیرنده می شوند.

and they jam recognition of the real thing.

So by targeting the red system,

با هدف قرار دادن سیستم قرمز رنگ

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

کاری که ما می توانیم انجام بدهیم این است که

ملکولهای ضد «تشخیص حد نصاب» برای یک گونه باکتری خاص یا بیماری خاص بسازیم.

anti-quorum-sensing molecules.

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

ما موفق شدیم همین کار را برای سیستم صورتی هم انجام بدهیم.

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

ما آن ملکول عمومی را گرفتیم و کمی تغییرش دادیم

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

به شکلی که آنتاگونیست

اون سیستم عمومی مکالمه را ساختیم.

و امیدواریم که این را بشود به عنوان آنتی بیوتیک وسیع الطیف استفاده بکنیم

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

that work against all bacteria.

که علیه همه انواع باکتری ها موثر است.

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

خوب من استراتژیمان را اینجا به شما نشان می دهم.

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

اینجا من فقط ملکولهای اختصاصی هر گونه را نشان داده ام

but the logic is exactly the same.

ولی استراتژی برای سیستم عمومی هم عینا همین است.

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

خوب ما می دانیم که وقتی باکتری به داخل حیوان وارد می شود

که اینجا یک موش است

in this case, a mouse --

it doesn't initiate virulence right away.

همان موقع حمله اش را شروع نمی کند.

It gets in, it starts growing,

اول وارد می شود و شروع به رشد و تکثیر می کند.

it starts secreting its quorum-sensing molecules.

و ملکولهای «تشخیص حد نصاب» را ترشح می کند.

It recognizes when it has enough bacteria

وقتی که متوجه شد که تعدادش به حد کافی رسیده است

that now they're going to launch their attack,

حمله را شروع می کند

و حیوان را می کشد.

and the animal dies.

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

کاری که ما توانسته ایم انجام بدهیم این است که این عفونت های خطرناک را به حیوان وارد کرده ایم

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

و به حیوان ملکولهای ضد «تشخیص حد نصاب» خودمان را هم داده ایم

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

این ها ملکولهایی هستند که شبیه به ملکولهای «تشخیص حد نصاب» هستند

ولی اندکی متفاوت هستند و من اینجا آنها را نشان داده ام.

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

چیزی که ما حالا می دانیم این است که اگر ما باکتری هایی که

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

به داروهای معمول مقاوم هستند به حیوان تزریق کنیم

a multi-drug-resistant pathogenic bacterium --

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

و همزمان با آن داروهای ضد «تشخیص حد نصاب» خودمان را هم به حیوان بدهیم

in fact, the animal lives.

حیوان زنده می ماند.

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

ما معتقدیم این ها نسل جدید آنتی بیوتیک ها هستند

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

و اینها ما را حداقل برای مدتی از شر مساله

this big problem of resistance.

مقاومت دارویی خلاص خواهند کرد.

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

من امیدوارم شما متوجه شده باشید که باکتری ها می توانند با هم حرف بزنند

و از مواد شیمیایی به عنوان کلماتشان استفاده می کنند

they use chemicals as their words,

they have an incredibly complicated chemical lexicon

آنها فرهنگ واژگان خیلی پیچیده ای دارند

that we're just now starting to learn about.

که ما تازه شروع به درک آن کرده ایم.

این در واقع باعث می شود که باکتری ها

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

مثل موجودات چند سلولی رفتار کنند.

So in the spirit of TED,

حالا من به خاطر روحیه TED باید بگویم که

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

اینها با هم همکاری می کنند چون که اینطوری می توانند تغییر ایجاد کنند!

در عمل باکتری ها رفتار اجتماعی دارند که

What happens is that bacteria have these collective behaviors,

and they can carry out tasks

باعث می شود بتوانند کارهایی انجام بدهند که

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

به هیچ عنوان نمی توانستند

تک تک آن را انجام بدهند.

What I would hope that I could further argue to you

من امیدوارم شما این استدلال من را هم بپذیرید که

این در واقع گذر از تک سلولی بودن به چند سلولی بودن است.

is that this is the invention of multicellularity.

Bacteria have been on the earth for billions of years;

باکتری ها میلیاردها سال است که روی زمین بوده اند

humans, couple hundred thousand.

ولی آدمها فقط دویست سیصد هزار سال.

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

ما فکر می کنیم که باکتری ها بنیانگذار

قواعد چند سلولی بودن هستند.

و با مطالعه باکتری ها

And we think by studying bacteria,

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

ما می توانیم در مورد روابط چند سلولی در بدن انسان هم چیزهایی یاد بگیریم.

So we know that the principles and the rules,

ما می دانیم که اگر بتوانیم

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

قوانین و اصول را در این جانداران ساده درک بکنیم

قادر خواهیم بود همین قواعد را

the hope is that they will be applied

در بدن خودمان هم و در مواقع بیماری و سلامت به کار ببریم.

to other human diseases and human behaviors as well.

امیدوارم شما یاد گرفته باشید که

I hope that what you've learned

is that bacteria can distinguish self from other.

باکتری ها می توانند خودی را از دیگران تشخیص بدهند.

So by using these two molecules,

با استفاده از این دو ملکول می توانند بگویند «من» یا بگویند «تو».

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

البته این کاری است که ما هم

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

در سطح سلولی

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

و هم در خارج انجام می دهیم

but I think about the molecular stuff.

ولی خوب من فقط در مورد چیزهای ملکولی فکر می کنم.

This is exactly what happens in your body.

این دقیقا اتفاقی است که در بدن شما می افتد.

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

این طور نسیت که هر روز سلولهای قلب و سلولهای کلیه شما با هم قاطی شوند.

و این به خاطر این است که همه این اتفاقات شیمیایی رخ می دهد

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

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

این ملکولهای هستند که نشان می دهند هر یک از این گروهای سلولی کی هستند

و قرار است چه کاری را انجام بدهند.

and what their tasks should be.

So again, we think bacteria invented that,

باز هم ما فکر می کنیم که باکتری ها این را ابداع کردند

و شما فقط کمی آن را توسعه داده اید

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.

ولی همه این ایده ها در همین سلولها ساده هست و می شود آنها را مطالعه کرد.

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

آخرین حرف هم تکرار این مساله است که فایده عملی این ها

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

ساختن ملکولهای ضد «تشخیص حد نصاب» است

that are being developed as new kinds of therapeutics.

که به عنوان نوع جدیدی از داروها قابل استفاده هستند.

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

برای اینکه به افتخار باکتری ها صحبت را تمام کنم

that live on the earth,

باکتری های خوب و معجزه آسایی که روی زمین زندگی می کنند

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

باید بگم که علاوه بر این ما ملکولهایی ساخته ایم که این سیستم ها را تحریک و تقویت می کند.

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

یعنی ما این دستگاههای مکالمه باکتری ها را تقویت کرده ایم.

فراموش نکنیم که ما ده برابر سلولهای انسانیمان

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

in you or on you, keeping you healthy.

در بدنمان و روی بدنمان باکتری داریم که ما را سالم نگه می دارند.

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

ما سعی داریم مکالمه شما

و باکتری هایی که با شما زندگی می کنند را بهبود ببخشیم

of the bacteria that live as mutualists with you,

in the hopes of making you more healthy,

به امید اینکه شما سالم تر زندگی کنید.

با آنها بهتر مکالمه کنیم

making those conversations better,

so bacteria can do things that we want them to do

تا آنها کارهایی که برای شما انجام می دهند را

better than they would be on their own.

بهتر انجام بدهند.

Finally, I wanted to show you --

در آخر می خواهم بر و بچه های آزمایشگاه من

this is my gang at Princeton, New Jersey.

در پرینستون، نیوجرزی را به شما نشان بدهم.

همه چیزهایی که امروز برای شما گفتم، توسط افرادی که در این عکس هستند کشف شده است.

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

امیدوارم شما وقتی چیزی می آموزید،

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

مثلا این که طبیعت چطور کار می کند--

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

من می خواهم بگویم هر موقع که شما موضوعی را در روزنامه می خوانید

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

یا یک سخنرانی در مورد چیزی عجیب در طبیعت می شنوید

بدانید که این موضوع توسط یک بچه کشف شده است.

it was done by a child.

So science is done by that demographic.

علم توسط این گروه سنی پیش می رود.

این افراد بین بیست تا سی سال سن دارند.

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

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

آن ها موتور اکتشافات علمی در این کشور هستند.

من خیلی خوش شانس هستم که با این گروه سنی کار می کنم.

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

(Applause)

من مدام پیرتر و پیرتر می شوم ولی این ها همیشه همین سن هستند.

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

و این شغل احمقانه ی لذت بخشی است.

And it's just a crazy, delightful job.

And I want to thank you for inviting me here,

و من می خواهم از شما برای اینکه من را اینجا دعوت کردید تشکر کنم.

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

برای من افتخار بزرگی است که به این کنفرانس آمده ام.

(Applause)

(تشویق)

Thanks.

متشکرم

(Applause)

(تشویق)