Bonnie Bassler: The secret, social lives of bacteria

מתרגם: Yifat Adler מבקר: Yana Zhivin

חיידקים הם היצורים החיים הותיקים ביותר על פני האדמה.

Bacteria are the oldest living organisms on the earth.

They've been here for billions of years,

הם נמצאים כאן מליארדי שנים.

and what they are are single-celled microscopic organisms.

הם יצורים חד-תאיים מיקרוסקופיים.

So they're one cell

הם מורכבים מתא אחד ויש להם תכונה מיוחדת -

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

יש להם רק דנ"א אחד.

So they have very few genes and genetic information

יש להם מעט מאוד גנים

ונתונים גנטיים שמקודדים את כל התכונות המאפיינות אותם.

to encode all of the traits that they carry out.

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

חיידקים מתקיימים ע"י

צריכת חומרי מזון מסביבתם.

from the environment,

they grow to twice their size,

הם מכפילים את גודלם, מתחלקים לשניים באמצע,

they cut themselves down in the middle,

תא אחד הופך לשניים. והתהליך חוזר שוב ושוב.

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,

הם רק גדלים ומתחלקים, גדלים ומתחלקים. חיים די משעממים.

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

אבל, אני טוענת שלכל אחד מאיתנו

יש קשר גומלין מופלא איתם.

with these critters.

I know you guys think of yourself as humans,

אני יודעת שאתם חושבים על עצמכם כאנושיים, ואני די מסכימה איתכם.

and this is sort of how I think of you.

האיש הזה מייצג

This man is supposed to represent a generic human being,

אדם כללי.

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

העיגולים בתוכו הם התאים שמרכיבים את גופנו.

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

קיימים כטריליון תאים אנושיים שהופכים אותנו למה שאנחנו,

ומאפשרים לנו לעשות את הדברים שברצוננו לעשות.

and able to do all the things that we do.

אבל, יש לנו 10 טריליון תאי חיידקים

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

שנמצאים עלינו או בתוכנו בכל רגע ורגע.

at any moment in your life.

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

כלומר, בכל אדם ישנם פי 10

תאי חיידקים מאשר תאים אנושיים.

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

וכמובן, הדנ"א הוא הגורם הקובע.

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

הנה כל ה-G, T ,A-ים, ו-C-ים

שמרכיבים את קודכם הגנטי, וקובעים את תכונותיכם המלבבות.

and give you all your charming characteristics.

יש לכם כ-30,000 גנים.

You have about 30,000 genes.

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

כלומר, פי 100 יותר גנים של חיידקים,

שממלאים תפקיד בכם ועליכם במשך כל חייכם.

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,

במקרה הטוב, אתם 10 אחוז אנושיים,

אך קרוב לודאי שאתם אנושיים באחוז אחד בלבד,

depending on which of these metrics you like.

תלוי בצורת המדידה החביבה עליכם.

I know you think of yourself as human beings,

אתם בודאי חושבים על עצמכם כעל אנושיים,

אבל אני רואה אתכם כ-90 או 99 אחוז חיידקיים.

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

(Laughter)

[צחוק]

And these bacteria are not passive riders.

החיידקים האלה הם לא רוכבים פאסיביים.

These are incredibly important; they keep us alive.

הם חשובים ביותר ומאפשרים לנו לחיות.

They cover us in an invisible body armor

הם מכסים אותנו בשריון גוף בלתי נראה

that keeps environmental insults out so that we stay healthy.

שמגן עלינו מפני הסביבה

ושומר על בריאותנו.

They digest our food, they make our vitamins,

הם מעכלים את מזוננו, יוצרים עבורנו ויטמינים,

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

ומלמדים את מערכת החיסון שלנו

למנוע כניסה ממיקרובים רעים.

הם עושים את כל הדברים הנפלאים האלה,

So they do all these amazing things

שמסייעים לנו וחיוניים לחיינו,

that help us and are vital for keeping us alive,

and they never get any press for that.

בלי לקבל כתבת שער בעיתון.

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

אבל הם מקבלים פרסום רב

מכיוון שהם עושים גם דברים נוראיים.

ישנם סוגי חיידקים רבים על פני האדמה

So there's all kinds of bacteria on the earth

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

שכלל לא אמורים להתקרב אלינו,

אחרת אנו נעשים חולים מאוד.

and if they are, they make you incredibly sick.

And so the question for my lab

השאלה ששאלנו במעבדה, בין אם תרצו לחשוב

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

על הדברים הטובים או הדברים הרעים שחיידקים עושים,

or all the bad things that bacteria do.

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

השאלה היא - איך הם בכלל מסוגלים לעשות משהו?

הם כל כך קטנטנים,

I mean, they're incredibly small.

You have to have a microscope to see one.

צריך מיקרוסקופ כדי לראות אותם.

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

החיים שלהם משעממים - רק גדילה וחלוקה,

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

והם תמיד נחשבו ליצורים מתבודדים ואנטי חברתיים.

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

וכך, נראה לנו שהם קטנים מכדי להשפיע

to have an impact on the environment

על הסביבה

if they simply act as individuals.

אם הם פועלים כבודדים.

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

רצינו לבדוק אם לחיידקים יש

צורת חיים אחרת.

הרמז לכך הגיע מחיידק ימי,

And the clue to this came from another marine bacterium,

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

שנקרא ויבריו פישרי (Vibrio Fischeri).

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

בשקופית זו אתם רואים אדם מהמעבדה שלי

holding a flask of a liquid culture of a bacterium,

האוחז בבקבוק עם תרבית נוזלית של חיידק,

חיידק יפהפה ולא מזיק שמגיע מהאוקיינוס,

a harmless, beautiful bacterium that comes from the ocean,

הנקרא ויבריו פישרי.

named Vibrio fischeri.

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

לחיידק הזה יש תכונה מיוחדת - הוא מאיר;

הוא יוצר ביו-לומינציה,

so it makes bioluminescence,

like fireflies make light.

כמו הגחליליות.

We're not doing anything to the cells here,

לא עשינו לתאים שום דבר.

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

צילמנו בחדר חשוך

וזה מה שראינו.

and this is what we see.

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

למעשה, לא התעניינו

באור שהחיידקים הפיקו,

but when the bacteria made light.

אלא בעיתוי בו הם הפיקו את האור.

What we noticed is when the bacteria were alone,

שמנו לב שכאשר החיידקים בודדים,

so when they were in dilute suspension,

כאשר הם נמצאים בתרחיף מהול, הם לא מאירים.

they made no light.

אבל, כאשר מספר התאים מגיע לרמה מסויימת,

But when they grew to a certain cell number,

כל החיידקים מדליקים את האור בו זמנית.

all the bacteria turned on light simultaneously.

So the question that we had is:

השאלה שלנו היתה, איך חיידקים, היצורים הפרימיטיביים האלה,

How can bacteria, these primitive organisms,

יכולים לדעת מתי הם לבד,

tell the difference from times when they're alone

ומתי הם בקהילה,

and times when they're in a community,

ולהחליט לעשות דברים ביחד.

and then all do something together?

הבנו שכדי לעשות זאת הם משוחחים זה עם זה.

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

השיחה נערכת בשפה כימית.

and they talk with a chemical language.

זהו תא החיידק.

So this is now supposed to be my bacterial cell.

כשהוא בודד הוא לא מפיק אור,

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

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

אבל, הוא יוצר ומפריש מולקולות קטנות

that you can think of like hormones,

שניתן לחשוב עליהן כעל הורמונים,

and these are the red triangles.

והן מיוצגות ע"י המשולשים האדומים. כאשר החיידק בודד

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

המולקולות צפות הלאה ולא נוצר אור.

and so, no light.

But when the bacteria grow and double

אבל, כאשר החיידקים מתרבים ומכפילים את עצמם

and they're all participating in making these molecules,

וכולם משתתפים בייצור המולקולות,

מספר המולקולות החוץ-תאיות

the molecule, the extracellular amount of that molecule,

increases in proportion to cell number.

גדל ביחס שווה למספר התאים.

And when the molecule hits a certain amount

כאשר מספר המולקולות מגיע לרמה מסויימת,

that tells the bacteria how many neighbors there are,

הדבר מצביע לחיידקים על כמות השכנים בסביבה.

they recognize that molecule

הם מזהים את המולקולה

and all of the bacteria turn on light in synchrony.

וכל החיידקים מדליקים את האור בו זמנית.

And so that's how bioluminescence works --

זוהי הדרך בה ביו-לומינציה עובדת -

they're talking with these chemical words.

התאים משוחחים בעזרת מילים כימיות.

הסיבה לכך שהויבריו פישרי מבצע זאת נטועה בביולוגיה.

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

again, another plug for the animals in the ocean.

נחזור לחיות באוקיינוס.

ויבריו פישרי חי בתוך הדיונון הזה.

Vibrio fischeri lives in this squid.

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

זהו דיונון בובטייל הוואי.

הוא שוכב על גבו,

It's been turned on its back,

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

וניתן לראות 2 כיסים זוהרים

These house the Vibrio fischeri cells.

בהם שוכנים תאי הויבריו פישרי.

They live in there, at high cell number.

כאשר מספרם גבוה,

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

המולקולות ההן גורמות להם להאיר.

הדיונון מוכן לסבול את התעלולים שלהם

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

כי הוא זקוק לאור שהם מפיקים.

is because it wants that light.

הם חיים בסימביוזה.

The way that this symbiosis works

הדיונון הזה חי ליד חופי הוואי

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

just in sort of shallow knee-deep water.

במים רדודים בגובה הברכיים.

And the squid is nocturnal,

הדיונון הוא חיה לילית. במשך היום

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

הוא ישן קבור בחול.

בלילה הוא יוצא לצוד.

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

So on bright nights

בלילות בהם הירח או הכוכבים מפיצים אור רב,

when there's lots of starlight or moonlight,

אור זה חודר אל עומק המים בהם חי הדיונון,

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

מכיוון שהם בגובה עשרות סנטימטרים ספורים בלבד.

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

הדיונון פיתח תריס שיכול להפתח ולהסגר

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

מעל איבר האור המיוחד שמאכלס את החיידקים.

over the specialized light organ housing the bacteria.

על גב הדיונון ישנם גלאים,

And then it has detectors on its back

שמאפשרים לו לחוש כמה אור ירח או כוכבים פוגע בגבו.

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

And it opens and closes the shutter

הוא פותח וסוגר את התריס

so the amount of light coming out of the bottom,

כך שכמות האור שמוחזרת מתחתיתו -

which is made by the bacterium,

שמיוצרת ע"י החיידקים,

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

תתאים בדיוק לכמות האור שפוגעת בגבו,

so the squid doesn't make a shadow.

וכך הוא לא מטיל צל.

So it actually uses the light from the bacteria

הוא משתמש באור של החיידקים

to counter-illuminate itself in an antipredation device,

כתאורה-נגדית במתקן התחמקות מטורפים.

כך, הטורפים לא יכולים לראות את צילו

so predators can't see its shadow,

לחשב את מסלולו ולאכול אותו.

calculate its trajectory and eat it.

זהו המפציץ החמקן של האוקיינוס.

So this is like the stealth bomber of the ocean.

(Laughter)

[צחוק]

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

אבל לדיונון יש בעיה קשה.

הוא מטופל בתרבית צפופה של חיידקים

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

and it can't sustain that.

שהוא לא מסוגל לתחזק.

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

ולכן, בכל בוקר כשהשמש זורחת

כשהדיונון הולך לישון קבור בחול,

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

הוא מפעיל משאבה המחוברת לשעון הביולוגי שלו,

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

והמשאבה שואבת החוצה 95 אחוז מהחיידקים.

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

So now the bacteria are dilute,

עכשיו החיידקים מדוללים, אין מולקולות דמויות הורמון,

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

ואין תאורה.

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

אבל, לדיונון לא אכפת. הוא ישן בתוך החול.

במשך היום, החיידקים מכפילים את עצמם,

And as the day goes by, the bacteria double,

מפרישים את המולקולה, ומתחילים להאיר בלילה -

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

בדיוק בזמן בו הדיונון זקוק לתאורה שלהם.

exactly when the squid wants it.

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

ראשית, הבנו איך החיידק הזה מאיר.

but then we brought the tools of molecular biology to this

לאחר מכן, השתמשנו בכלים של ביולוגיה מולקולרית

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

כדי להבין את המנגנון.

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

זהו, שוב, תא החיידק.

is that Vibrio fischeri has a protein.

,גילינו שלויבריו פישרי יש חלבון,

That's the red box --

שמסומן ע"י המלבן האדום. זהו אנזים שיוצר את

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

מולקולת ההורמון הקטנה - המשולש האדום.

the red triangle.

And then as the cells grow,

כשמספר התאים גדל, וכולם מפרישים את המולקולה

they're all releasing that molecule into the environment,

אל הסביבה, יהיו בה מולקולות רבות.

so there's lots of molecule there.

לחיידקים יש על קרום התא קולטן

And the bacteria also have a receptor on their cell surface

that fits like a lock and key with that molecule.

שמתאים למולקולה כמו מנעול למפתח.

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

הם בדיוק כמו הקולטנים על קרומי התאים שלכם.

כשהמולקולה מגיעה לרמה מסויימת,

So when the molecule increases to a certain amount,

which says something about the number of cells,

שאומרת משהו על מספר התאים -

it locks down into that receptor

היא ננעלת בתוך הקולטן

and information comes into the cells

ונכנס מידע אל התאים

שגורם להם להפעיל

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

את ההתנהגות השיתופית של התאורה.

Why this is interesting is because in the past decade,

הדבר מעניין כי בעשור האחרון

we have found that this is not just some anomaly

גילינו שזאת לא סתם אנומליה

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

של החיידק המגוחך הזוהר בחשיכה החי באוקיינוס.

לכל החיידקים יש מערכות כאלה.

all bacteria have systems like this.

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

כלומר, כל החיידקים יכולים לשוחח זה עם זה.

They make chemical words, they recognize those words,

הם יוצרים מילים כימיות, מזהים אותן,

and they turn on group behaviors

ומפעילים התנהגויות קבוצתיות

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

שמצליחות רק כאשר כל התאים פועלים יחדיו.

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

תופעה זאת נקראת חישת-מניין.

They vote with these chemical votes,

הם מצביעים הצבעות כימיות,

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

ההצבעות נספרות וכולם מגיבים לתוצאת ההצבעה.

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

מה שחשוב לנושא שלנו היום הוא

שאנו יודעים שלחיידקים יש מאות התנהגויות

that bacteria carry out in these collective fashions.

שמבוצעות בשיטות השיתופיות האלה.

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

ההתנהגות החשובה ביותר עבורינו היא התקפה אלימה.

אם מספר חיידקים נכנסים לגופכם,

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

ומתחילים להפריש רעלים,

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

לא תחושו בכך מכיוון שאתם ענקיים.

אנו מבינים עתה

But what they do, we now understand,

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

שהם נכנסים, מחכים, מתחילים להתרבות,

they count themselves with these little molecules,

סופרים את עצמם בעזרת המולקולות הקטנות,

and they recognize when they have the right cell number

מזהים מתי מספרם בדיוק מתאים

כך שאם כל החיידקים יתקיפו ביחד

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

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

הם יצליחו להתגבר על המארח הענק שלהם.

So bacteria always control pathogenicity with quorum sensing.

החיידקים שולטים בפתוגניות בעזרת חישת-מניין.

זאת הדרך בה הם פועלים.

So that's how it works.

בנוסף, בדקנו מהן המולקולות האלה -

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

These were the red triangles on my slides before.

המשולשים האדומים שהופיעו בשקפים שלי.

This is the Vibrio fischeri molecule.

זוהי המולקולה של הויבריו פישרי.

This is the word that it talks with.

זוהי המילה באמצעותה הוא מדבר.

And then we started to look at other bacteria,

התחלנו לבדוק חיידקים אחרים,

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

וזהו רק מדגם חלקי של המולקולות שמצאנו.

אני מקווה שאתם רואים

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

שיש קשר ביניהן.

The left-hand part of the molecule is identical

החלק השמאלי של המולקולות זהה

in every single species of bacteria.

בכל המינים של החיידקים,

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

אבל החלק הימני של המולקולות קצת שונה.

in every single species.

דבר זה מעניק

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

ייחודיות לשפה של כל מין חיידקים.

So each molecule fits into its partner receptor

כל מולקולה מתאימה אך ורק לקולטן של חיידק שותף.

and no other.

אלה הן שיחות פרטיות וחשאיות.

So these are private, secret conversations.

These conversations are for intraspecies communication.

שיחות אלה משמשות לתקשורת תוך-מינית.

Each bacteria uses a particular molecule that's its language

לכל חיידק יש מולקולה מסויימת שמהווה את השפה שלו,

that allows it to count its own siblings.

ומאפשרת לו לספור את חבריו.

בשלב זה

Once we got that far,

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

התחלנו להבין שלחיידקים יש התנהגויות חברתיות.

בנוסף, הבנו שרוב הזמן

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

חיידקים חיים בצוותא

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

עם מאות ואלפי מינים אחרים של חיידקים.

with hundreds or thousands of other species of bacteria.

And that's depicted on this slide.

שקף זה מתאר זאת. זהו העור שלכם.

This is your skin.

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

זוהי תמונת מיקרוסקופ של העור שלכם.

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

הוא נראה בערך כך בכל מקום בגוף.

אני מקווה שאתם מצליחים להבחין במגוון החיידקים שנמצא שם.

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,

חשבנו שאם מדובר על תקשורת בין חיידקים

and it's about counting your neighbors,

ועל ספירת השכנים שלך,

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

לא מספיק לדבר רק עם בני מינך.

חייבת להיות דרך לבצע מפקד תושבים

There has to be a way to take a census

גם של שאר החיידקים באוכלוסיה.

of the rest of the bacteria in the population.

אז חזרנו לביולוגיה מולקולרית

So we went back to molecular biology

והתחלנו לחקור חיידקים שונים.

and started studying different bacteria.

וגילינו, שלמעשה

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

החיידקים הם רב-לשוניים.

לכולם יש שפה ייחודית פנימית -

They all have a species-specific system,

מולקולה שאומרת "אני".

they have a molecule that says "me."

But then running in parallel to that is a second system

גילינו, שבמקביל קיימת מערכת נוספת

that we've discovered, that's generic.

שהיא כללית.

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

קיים אנזים נוסף שיוצר אות נוסף

and it has its own receptor,

ויש לו קולטן משלו.

and this molecule is the trade language of bacteria.

המולקולה הזו היא שפת המסחר של החיידקים.

היא בשימוש של כל החיידקים השונים.

It's used by all different bacteria,

היא שפת התקשורת הבין-מינית.

and it's the language of interspecies communication.

What happens is that bacteria are able to count

החיידקים יכולים לספור

כמה "אני" וכמה "אתה".

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

And they take that information inside,

הם מכניסים את המידע

and they decide what tasks to carry out

ומחליטים איזה משימות לבצע

לפי תוצאות ההצבעה - מי הרוב ומי המיעוט

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

of any given population.

באוכלוסיה הנתונה.

Then, again, we turned to chemistry,

ושוב, פנינו לכימיה,

and we figured out what this generic molecule is --

וגילינו את המולקולה הכללית -

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

האליפסות הוורודות בשקף האחרון.

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

זוהי מולקולה מאוד קטנה בעלת 5 פחמנים.

למדנו דבר חשוב -

And what the important thing is that we learned

is that every bacterium has exactly the same enzyme

אותו אנזים קיים בכל החיידקים

and makes exactly the same molecule.

והוא יוצר בדיוק את אותה המולקולה.

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

וכך כולם משתמשים במולקולה הזו

עבור תקשורת בין-מינית.

This is the bacterial Esperanto.

זוהי האספרנטו של החיידקים.

(Laughter)

[צחוק]

So once we got that far,

בשלב זה, כבר הבנו

we started to learn that bacteria can talk to each other

שחיידקים יכולים לתקשר בעזרת שפה כימית זו.

with this chemical language.

והתחלנו לחשוב שאולי קיים

But we started to think

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

גם יישום שימושי לידע זה.

סיפרתי לכם שלחיידקים יש התנהגויות חברתיות שונות ומשונות.

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

הם מתקשרים בעזרת המולקולות.

that they communicate with these molecules.

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

הזכרתי שאחד הדברים החשובים שהם עושים

הוא ליזום פתוגניות בעזרת חישת-מניין.

is to initiate pathogenicity using quorum sensing.

חשבנו, מה יקרה אם נמנע

So we thought:

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

מהחיידקים לדבר או לשמוע?

האם נוכל למצוא סוגים חדשים של אנטיביוטיקה?

Couldn't these be new kinds of antibiotics?

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

אתם ודאי כבר יודעים

שהאנטיביוטיקה אוזלת לנו.

that we're running out of antibiotics.

בימינו, החיידקים פיתחו עמידות רב-תרופתית.

Bacteria are incredibly multi-drug-resistant right now,

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

וזאת בגלל שכל האנטיביוטיקה שאנו משתמשים בה הורגת חיידקים.

They either pop the bacterial membrane,

היא מפוצצת את קרום החיידק,

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

או מונעת מהחיידק לשכפל את הדנ"א שלו.

We kill bacteria with traditional antibiotics,

אנטיביוטיקה מסורתית הורגת חיידקים

and that selects for resistant mutants.

וכך נותרים המוטנטים העמידים.

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

וכעת, כמובן, קיימת בעיה עולמית

in infectious diseases.

של מחלות זיהומיות.

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

חשבנו, מה יקרה אם נצליח לבצע לחיידקים שינוי התנהגותי?

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

אם נמנע מהחיידקים לדבר, או לספור,

וכך נמנע מהם לפתוח בהתקפה אלימה?

and they don't know to launch virulence?

So that's exactly what we've done,

וזה בדיוק מה שעשינו בעזרת שתי אסטרטגיות.

and we've sort of taken two strategies.

בראשונה, התמקדנו

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

במערכת התקשורת התוך-מינית.

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

יצרנו מולקולות דומות לאמיתיות שראיתם

אבל עם הבדל קטן -

but they're a little bit different.

הן ננעלות בקולטנים

And so they lock into those receptors,

ומונעות זיהוי של המולקולות האמיתיות.

and they jam recognition of the real thing.

So by targeting the red system,

ע"י התמקדות במערכת האדומה

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

אנו יכולים ליצור מולקולות נוגדות

חישת-מניין יחודיות לחיידק או מחלה מסויימים.

anti-quorum-sensing molecules.

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

עשינו דבר זהה במערכת הוורודה.

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

שינינו קצת את המולקולה האוניברסלית

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

וכך יצרנו תרופות שמעכבות

את מערכת התקשורת הבין-מינית.

אנו מקווים שהן ישמשו כאנטיביוטיקה רחבת טווח

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

that work against all bacteria.

שתפעל נגד כל החיידקים.

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

לסיום אראה לכם את האסטרטגיה.

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

כאן אני משתמשת במולקולה הבין-מינית,

but the logic is exactly the same.

אבל הלוגיקה זהה.

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

כאשר החיידק נכנס אל החיה,

במקרה הזה - עכבר,

in this case, a mouse --

it doesn't initiate virulence right away.

הוא לא יוזם מתקפה אלימה באופן מיידי.

It gets in, it starts growing,

הוא נכנס, מתרבה ומתחיל להפריש

it starts secreting its quorum-sensing molecules.

את מולקולות חישת-המנין שלו.

It recognizes when it has enough bacteria

הוא מזהה מתי יש מספיק חיידקים,

that now they're going to launch their attack,

כולם יוזמים התקפה,

והחיה מתה.

and the animal dies.

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

אנחנו הדבקנו את החיה בזיהום

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

ונתנו לה במקביל מולקולות נוגדות חישת-מניין -

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

מולקולות שנראות כמו האמיתיות

אבל שונות קצת כמו שניתן לראות בשקופית.

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

גילינו שאם מדביקים את החיה

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

בחיידק גורם מחלה העמיד למגוון תרופות

a multi-drug-resistant pathogenic bacterium --

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

ובאותו הזמן נותנים לה את המולקולה הנוגדת חישת-מניין,

in fact, the animal lives.

החיה שורדת.

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

אנו חושבים שזהו הדור החדש של אנטיביוטיקה

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

והוא יוכל לעזור לנו להתגבר

this big problem of resistance.

על בעיית העמידות.

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

ולסיכום, חיידקים יכולים לתקשר זה עם זה,

המילים שלהם הן חומרים כימיים.

they use chemicals as their words,

they have an incredibly complicated chemical lexicon

יש להם מילון כימי מורכב ביותר,

that we're just now starting to learn about.

שאנחנו רק מתחילים לגלות.

דבר זה מאפשר לחיידקים

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

להיות רב-תאיים.

So in the spirit of TED,

וברוח של TED - הם משתפים פעולה

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

כדי לחולל שינוי.

לחיידקים יש התנהגויות שיתופיות

What happens is that bacteria have these collective behaviors,

and they can carry out tasks

והם יכולים לבצע משימות

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

שלא היו יכולים לבצע

אם היו פועלים כיחידים.

What I would hope that I could further argue to you

אני מקווה שאוכל להמשיך ולטעון

שהחיידקים המציאו את הרב-תאיות.

is that this is the invention of multicellularity.

Bacteria have been on the earth for billions of years;

החיידקים קיימים מיליארדי שנים.

humans, couple hundred thousand.

האנשים - רק כמה מאות אלפים.

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

אנו חושבים שהחיידקים קבעו את הכללים

של דרך הפעולה של ארגון רב תאי.

אנו חושבים שמחקר של חיידקים

And we think by studying bacteria,

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

יתן לנו תובנות לגבי רב-תאיות בגוף האדם.

So we know that the principles and the rules,

אנו מקווים שאם נוכל להבין את העקרונות

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

והכללים ביצורים הפרימיטיביים האלה,

נוכל ליישם אותם

the hope is that they will be applied

גם על מחלות והתנהגויות אנושיות.

to other human diseases and human behaviors as well.

אני מקווה שלמדתם

I hope that what you've learned

is that bacteria can distinguish self from other.

שחיידקים יכולים להבחין בין העצמי והאחר.

So by using these two molecules,

בעזרת 2 המולקולות הם יכולים להגיד "אני" ו"אתה".

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

וכמובן שגם אנו עושים זאת,

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

גם בדרך מולקולרית,

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

וגם בסביבתנו החיצונית.

but I think about the molecular stuff.

אני מטפלת בחלק המולקולרי.

This is exactly what happens in your body.

זה בדיוק מה שקורה בגופכם.

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

תאי הלב ותאי הכליה שלכם לא מתערבבים

בזכות הכימיה

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

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

של המולקולות שאומרות לכל קבוצת תאים

מי היא ומה תפקידה.

and what their tasks should be.

So again, we think bacteria invented that,

אנו חושבים שהחיידקים המציאו זאת,

ואתם רק פיתחתם עוד קצת רעש וצלצולים,

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.

אך כל הרעיונות נמצאים במערכות הפשוטות האלה

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

שאנו יכולים לחקור. ובחלק המעשי -

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

יצרנו מולקולות נוגדות חישת-מניין

that are being developed as new kinds of therapeutics.

שמפותחות כאמצעי ריפוי חדשים.

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

במקביל, לטובת החיידקים הטובים והמופלאים

that live on the earth,

שחיים על פני האדמה,

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

יצרנו גם מולקולות תומכות חישת-מניין

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

שמשפרות את תיפקודם.

יש בתוככם או עליכם יותר מפי 10 חיידקים

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

in you or on you, keeping you healthy.

ששומרים על בריאותכם.

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

אנו מנסים להמריץ את השיחה

של החיידקים שחיים בהדדיות איתכם,

of the bacteria that live as mutualists with you,

in the hopes of making you more healthy,

כדי לשפר את בריאותכם.

אם נשפר את השיחות

making those conversations better,

so bacteria can do things that we want them to do

החיידקים יוכלו לבצע את מבוקשנו

better than they would be on their own.

בצורה טובה יותר.

Finally, I wanted to show you --

ולבסוף, ברצוני להציג בפניכם

this is my gang at Princeton, New Jersey.

את החבורה שלי מפרינסטון, ניו ג'רסי.

כל מה שהזכרתי בהרצאה, התגלה ע"י מישהו מהתמונה הזאת.

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

כאשר אתם לומדים דברים

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

כמו איך עולם הטבע פועל,

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

כאשר אתם קוראים בעיתון או שומעים

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

דברים מגוחכים על עולם הטבע,

תזכרו שהם נעשו ע"י ילד.

it was done by a child.

So science is done by that demographic.

המדע מתבצע ע"י אנשים אלה.

כל החבר'ה בתמונה הם בני 20-30,

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

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

והם המנוע שמניע את תגליות המדע.

התמזל מזלי לעבוד איתם.

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

(Applause)

אני מתבגרת והם נשארים באותו גיל

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

וזוהי עבודה נפלאה ומענגת.

And it's just a crazy, delightful job.

And I want to thank you for inviting me here,

תודה על ההזמנה.

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

נהנתי מאוד להשתתף בועידה הזו.

(Applause)

[מחיאות כפיים]

Thanks.

תודה.

(Applause)

[מחיאות כפיים]