Bonnie Bassler: The secret, social lives of bacteria

번역: 방 찬국 검토: Miryoung Lee

박테리아는 지구 상에서 가장 오래된 유기체입니다.

Bacteria are the oldest living organisms on the earth.

They've been here for billions of years,

수십억 년 동안 살아남은

and what they are are single-celled microscopic organisms.

단세포 미생물이죠.

So they're one cell

단세포이기 때문에

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

단 하나의 DNA를 가지고 있습니다.

So they have very few genes and genetic information

그래서 자신의 형질을 발현하기 위한

유전자와 유전 정보도 매우 적습니다.

to encode all of the traits that they carry out.

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

박테리아가 살아가는 방법은

주위 환경에서 영양분을 흡수하여

from the environment,

they grow to twice their size,

원래 크기의 두 배로 자라면 정 가운데로 반으로 나뉩니다.

they cut themselves down in the middle,

하나였던 세포는 두 개가 되고, 그렇게 계속 세포 분열을 해 나갑니다.

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,

자라고 분열하고 자라고 분열하는 지루한 생활이에요.

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

하지만 오늘은 이 생물체의 특별한 점에 대해 말씀 드리려고 합니다.

이들이 여러분과 놀라운 상호작용을 하고 있다는 점이죠.

with these critters.

I know you guys think of yourself as humans,

여러분이 자신을 순수한 인체로 생각하시겠지만, 제가 바라보는 여러분의 모습은 이렇습니다.

and this is sort of how I think of you.

여기 (슬라이드에 그려진) 사람을

This man is supposed to represent a generic human being,

일반적인 인간이라 가정해봅시다,

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

저 사람 안에 있는 모든 원들은 여러분의 몸을 이루는 세포 하나하나를 보여주고 있습니다.

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

인체를 구성하고 있는 약 1조 개의 인간 세포들이

우리를 존재하게 하며, 여러가지 일들을 할 수 있게 해줍니다.

and able to do all the things that we do.

반면 여러분의 체내외에 존재하는

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

박테리아의 수는 10조개에 이릅니다.

at any moment in your life.

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

인체에 존재하는 박테리아 세포의 수가

인간 세포에 비해 10배나 더 많다는 뜻이죠.

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

그리고 물론 DNA도 살펴봐야 되겠죠.

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

여기 A, T, G, C 염기가 있습니다.

유전 정보를 구성하는 이 염기들이 여러분 각자의 매력을 만들어냅니다.

and give you all your charming characteristics.

사람은 약 3만개의 유전자를 가지고 있는데

You have about 30,000 genes.

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

알고 보면 평생 그보다 100배나 많은 박테리아 유전자를

몸 안팎으로 지니고 삽니다.

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,

기껏해야 여러분은 10%짜리 인간이거나

실은 1%짜리에 가깝다는 거죠.

depending on which of these metrics you like.

어떤 기준으로 보느냐에 따라 차이는 있을 수 있습니다.

I know you think of yourself as human beings,

여러분은 스스로 인간이라 생각하신다는 것을 알고 있지만

저는 여러분을 90~99%의 박테리아라고 봅니다.

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

(Laughter)

(웃음)

And these bacteria are not passive riders.

박테리아는 수동적으로 살아가지 않습니다.

These are incredibly important; they keep us alive.

우리의 생존에 무척 중요한 역할을 합니다.

They cover us in an invisible body armor

보이지 않는 갑옷으로 우리몸을 둘러싸고

that keeps environmental insults out so that we stay healthy.

주위 환경으로부터 해를 입지 않도록 하고

우리를 건강하게 해줍니다.

They digest our food, they make our vitamins,

음식을 소화시키고 비타민을 만들어 주기도 하며

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

면역계를 교육해

해로운 미생물이 침입하지 못하도록 합니다.

이처럼 박테리아는 많은 놀라운 일들을 합니다.

So they do all these amazing things

우리를 도와 생명을 유지하는데 중요한 역할을 하지만

that help us and are vital for keeping us alive,

and they never get any press for that.

그런 일로 주목 받은 적은 없습니다.

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

오히려 우리에게 가하는 여러 끔찍한 일들이

주목을 끌곤 했습니다.

세상에는 여러분에게 해를 끼치지 않는

So there's all kinds of bacteria on the earth

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

수많은 박테리아들이 있는 반면에

심각한 병을 앓게 하는 경우도 있으니까요.

and if they are, they make you incredibly sick.

And so the question for my lab

그래서 저희 연구팀은 박테리아가 하는

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

좋고 나쁜 모든 일에 대해 연구하고 있습니다.

or all the bad things that bacteria do.

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

정확히 말하면 그 모든 일들 도대체 "어떻게" 하냐는 거죠.

박테리아는 현미경 없이

I mean, they're incredibly small.

You have to have a microscope to see one.

볼 수 없을 정도로 작잖아요.

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

자라고 분열하기를 반복하는 지루한 생활을 하니까

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

지금껏 반사회적으로 은둔 생활을 하는 유기체라 여겨졌고요.

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

그러니 개체 단위로 활동하는 박테리아는

to have an impact on the environment

주위 환경에 영향을 미치기에

if they simply act as individuals.

너무도 작은 존재로 보였습니다.

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

그래서 저희는 박테리아가 살아가는

다른 방법이 있을지 생각해보기로 했습니다.

그리고 이 질문에 대한 실마리를

And the clue to this came from another marine bacterium,

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

Vibrio fischeri라 불리는 한 해양 박테리아에서 찾았습니다.

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

지금 보시는 슬라이드는 한 실험실 동료가

holding a flask of a liquid culture of a bacterium,

박테리아를 액체 배양하고 있는 플라스크를 들고 있는 사진인데요.

바다에서 온 무해하고 아름다운 박테리아로

a harmless, beautiful bacterium that comes from the ocean,

Vibrio fischeri라 불립니다.

named Vibrio fischeri.

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

이 박테리아는 빛을 내는 특성을 가지고 있습니다.

즉, 생물발광을 합니다.

so it makes bioluminescence,

like fireflies make light.

반딧불이 발광을 하듯이 말입니다.

We're not doing anything to the cells here,

박테리아 세포를 조작한 것이 아니라

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

방의 조명을 끄고 찍은 사진일 뿐인데

보시는 바와 같습니다.

and this is what we see.

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

박테리아가 빛을 만든다는 사실 자체보다

발광하는 시기가 언제인지가

but when the bacteria made light.

더 흥미로운 부분입니다.

What we noticed is when the bacteria were alone,

묽은 용액 상태로 혼자 있는 박테리아는

so when they were in dilute suspension,

빛을 만들지 않았습니다.

they made no light.

하지만 세포 수가 일정한 수준에 이르면

But when they grew to a certain cell number,

모든 박테리아가 동시에 발광을 합니다.

all the bacteria turned on light simultaneously.

So the question that we had is:

우리는 원시적 유기체인 박테리아가

How can bacteria, these primitive organisms,

혼자 있는지 집단으로 있는지를

tell the difference from times when they're alone

어떻게 구분하고

and times when they're in a community,

집단 행동을 할 수 있는 것인지 궁금했습니다.

and then all do something together?

저희는 박테리아의 이런 능력이 대화에서 온다는 것을 알아냈습니다.

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

박테리아가 화학적 언어로 대화합니다.

and they talk with a chemical language.

지금 보시는 이것을 박테리아 세포라고 해보죠.

So this is now supposed to be my bacterial cell.

혼자 있을 때는 빛을 내지 않습니다.

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

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

그 대신 작은 분자를 만들어 분비하는데

that you can think of like hormones,

호르몬과 비슷한 것이라 생각하셔도 무방합니다.

and these are the red triangles.

빨간 삼각형들이 분비되는 분자들을 나타냅니다. 박테리아가 혼자 있으면

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

이 분자들이 퍼져 나가 버리기 때문에 발광하지 않습니다.

and so, no light.

But when the bacteria grow and double

하지만 박테리아가 성장해서 수가 불어나

and they're all participating in making these molecules,

여럿이 동시에 이 분자를 분비하기 시작하면

세포가 늘어나는 수와 비례하여

the molecule, the extracellular amount of that molecule,

increases in proportion to cell number.

세포 외부 분자의 숫자도 증가합니다.

And when the molecule hits a certain amount

증가하는 분자의 수가 주변에 있는 이웃의 수를

that tells the bacteria how many neighbors there are,

알려줄 수 있을 정도의 일정한 양에 이르면

they recognize that molecule

이를 인식한 모든 박테리아가

and all of the bacteria turn on light in synchrony.

동시에 발광합니다.

And so that's how bioluminescence works --

이것이 생물 발광이 일어나는 방식이에요.

they're talking with these chemical words.

화학적 단어를 사용해서 대화를 하지요.

Vibrio Fischeri가 발광하는 원인은 그들의 생태상에서 찾을 수 있습니다.

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

again, another plug for the animals in the ocean.

또 다른 바닷 속 발광 플러그를 볼까요?

Vibrio fischeri는 이 오징어에서 살고 있는데요.

Vibrio fischeri lives in this squid.

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

여러분이 보고 있는 것은 하와이 짧은꼬리 오징어입니다.

등 부분이 밝게 빛나고 있죠.

It's been turned on its back,

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

여기 두 개의 빛나는 돌출부를 주목해주세요.

These house the Vibrio fischeri cells.

이 곳이 Vibrio ficheri 세포가 사는 집입니다.

They live in there, at high cell number.

여기에 많은 수의 세포가 거주하며

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

분자를 방출해 발광합니다.

오징어가 이러한 장난(?)을 참고 있는 이유는

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

오징어도 빛을 원하기 때문입니다.

is because it wants that light.

이 작은 오징어는

The way that this symbiosis works

이런 공생 방식으로 하와이 연안에서 살아갑니다.

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

just in sort of shallow knee-deep water.

무릎 깊이 정도의 얕은 물에서요.

And the squid is nocturnal,

이 오징어는 야행성이기 때문에

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

낮에는 모래 속에서 잠을 자다가

밤이면 사냥하러 나옵니다.

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

So on bright nights

별빛과 달빛이 밝은 밤에는

when there's lots of starlight or moonlight,

물 속 깊이 빛이 관통합니다.

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

오징어는 2 피트 정도의 깊이에서 살고 있거든요.

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

그래서 이 오징어는 조리개 기관을 발달시켰습니다.

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

박테리아가 살고 있는 발광 기관을 개폐할 수 있는 장치에요.

over the specialized light organ housing the bacteria.

등에 있는 감지기를 통해

And then it has detectors on its back

별빛과 달빛의 양을 감지해서

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

And it opens and closes the shutter

조리개를 여닫아

so the amount of light coming out of the bottom,

자기 몸 아래쪽으로 박테리아들이 발광하는 빛의

which is made by the bacterium,

나가는 양을 조절합니다.

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

등으로 감지한 빛과 동일한 조도로 발광해서

so the squid doesn't make a shadow.

그림자가 생기지 않도록 하는 거죠.

So it actually uses the light from the bacteria

박테리아의 빛으로 역발광해서

to counter-illuminate itself in an antipredation device,

천적 방어 장치로 사용하는 것입니다.

그림자가 생기지 않기 때문에

so predators can't see its shadow,

천적은 오징어가 움직이는 궤도를 계산해서 포식할 수 없습니다.

calculate its trajectory and eat it.

바다의 스텔스 폭격기라고 할 수 있죠.

So this is like the stealth bomber of the ocean.

(Laughter)

(웃음)

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

하지만 다른 한편으로 오징어에게 심각한 문제가 있는 셈입니다.

두터운 박테리아 배양이 죽어가면

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

and it can't sustain that.

더 이상 이 장치를 유지할 수 없습니다.

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

그래서 오징어는 매일 아침 해가 떠오를 때

모래 속에서 잠을 잡니다.

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

24시간 주기로 작동하는 펌프를 사용해서

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

해가 뜰 때 95% 정도의 박테리아를 뿜어냅니다.

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

So now the bacteria are dilute,

그러면 박테리아 농도는 묽어지고 호르몬 분자도 옅어져

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

빛을 내지 못하지만

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

오징어는 신경 쓰지 않아요. 모래 속에서 자고 있으니까요.

하루가 지나는 동안 박테리아가 증식하고

And as the day goes by, the bacteria double,

호르몬 분자를 분비해 빛을 냅니다.

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

오징어가 원하는대로 정확히 밤에 말이죠.

exactly when the squid wants it.

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

우선 우리는 박테리아들의 작동 방식을 알아낸 후에

but then we brought the tools of molecular biology to this

분자생물학의 방법론을 차용하여

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

실제 메카니즘을 알아내고자 했습니다.

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

우리가 발견한 것은 (원을 가르키며) 이것을 박테리아 세포라고 가정합니다.

is that Vibrio fischeri has a protein.

Vibrio ficheri는 빨간 상자로 표시된 단백질을 가지고 있습니다.

That's the red box --

빨간 삼각형은 작은 호르몬 분자를

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

만들어내는 효소입니다.

the red triangle.

And then as the cells grow,

세포는 성장하면서 모두 분자를 분비합니다.

they're all releasing that molecule into the environment,

그래서 그 주변에 많은 분자가 존재하게 되죠.

so there's lots of molecule there.

또한 박테리아 표면에는 분자에 맞는 수용체가 있습니다.

And the bacteria also have a receptor on their cell surface

that fits like a lock and key with that molecule.

분자와 수용체는 열쇠와 자물쇠 같은 관계입니다.

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

여러분 세포 표면에 존재하는 수용체와 같습니다.

분자가 적정량으로 늘어나면

So when the molecule increases to a certain amount,

which says something about the number of cells,

세포 수에 대한 정보를 전달합니다.

it locks down into that receptor

이 때 분자는 수용체와 결합하여

and information comes into the cells

세포 내로 그 정보를 전달합니다.

세포에게 발광하라고 말해주는 것입니다.

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

빛을 만드는 집단 행동이죠.

Why this is interesting is because in the past decade,

이것이 흥미로운 이유는 지난 10년 간 연구 결과에 따르면

we have found that this is not just some anomaly

이것이 일부 박테리아에서만 발견되는 특이 현상이 아니라는 것입니다.

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

바닷 속 어둠을 밝히는 박테리아뿐 아니라

모든 박테리아가 이러한 시스템을 가지고 있습니다.

all bacteria have systems like this.

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

모든 박테리아가 대화할 수 있다는 거죠.

They make chemical words, they recognize those words,

그들은 서로 이해할 수 있는 화학적 언어를 만들고

and they turn on group behaviors

이를 이용하여 집단 행동을 합니다.

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

이는 모든 세포가 참여해야만 성사됩니다.

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

우리는 이 행동에 '정족수 인식'이라는 근사한 이름을 붙여주었습니다.

They vote with these chemical votes,

화학적인 투표 과정을 통해서

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

표가 집계되면 모든 박테리아가 결과에 승복합니다.

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

오든 드린 이야기들 중 중요한 부분은

박테리아가 수백 가지 행위를

that bacteria carry out in these collective fashions.

집단으로 해낸다는 점입니다.

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

그 중에서 여러분들에게 가장 중요한 한 가지를 꼽자면 인체에서 병을 일으키는 능력에 대한 부분입니다.

한 쌍의 박테이라가 인체에 침투해서

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

독소 분비를 시작한다고 해도

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

그 양에 비해 인체가 거대하기 때문에 아무 영향도 미치지 못합니다.

우리가 이제 이해하게 된 바에 따르면

But what they do, we now understand,

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

인체에 침투한 박테리아는 증식하고

they count themselves with these little molecules,

늘어나는 분자 수를 헤아리며 때를 기다리다가

and they recognize when they have the right cell number

세포가 일정한 수에 이르면

모든 박테리아가 함께 공격을 시작합니다.

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

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

거대한 숙주를 성공적으로 정복하게 되죠.

So bacteria always control pathogenicity with quorum sensing.

박테리아는 이렇게 정족수를 인식하는 방법으로 발병 시기를 조절합니다.

이것이 박테리아의 작업 방법이죠.

So that's how it works.

우리는 분자에 대한 연구도 병행했습니다.

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

These were the red triangles on my slides before.

슬라이드 상에서 보신 빨간 삼각형 말이죠.

This is the Vibrio fischeri molecule.

이 Vibrio ficheri 분자를 통해

This is the word that it talks with.

박테리아들이 대화를 나눕니다.

And then we started to look at other bacteria,

다른 종류의 박테리아에 대해서는 연구하기 시작했습니다.

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

이것이 저희가 분자에 대해서 조금 알아낸 내용입니다.

저는 여러분께서 분자들이 서로

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

연관되어 있다는 사실에 주목해주셨으면 합니다.

The left-hand part of the molecule is identical

모든 종류의 박테리아들의

in every single species of bacteria.

왼쪽 부분은 동일한 반면

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

오른쪽 부분은 각 종별로 조금씩 다르죠.

in every single species.

이 부분은 박테리아 각각의 종이 사용하는 언어들의

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

특이성을 부여하는 역할을 합니다.

So each molecule fits into its partner receptor

각 분자들은 본인과 짝을 이루는 수용체에만 맞기 때문에

and no other.

각 종 간의 사적인 비밀 대화가 가능해지죠.

So these are private, secret conversations.

These conversations are for intraspecies communication.

즉 대화는 동종 간에 이루어집니다.

Each bacteria uses a particular molecule that's its language

그리고 박테리아들은 이러한 종 특유의 분자를 통해

that allows it to count its own siblings.

동종 박테리아의 수를 셀 수 있습니다.

우리의 연구가 이 정도 진행되자

Once we got that far,

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

박테리아의 사회적 행동을 이해할 수 있었습니다.

그러나, 이 연구를 진행하는 동안에도

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

우리는 다양한 종류의 박테리아들이 함께 살아가리라 믿었습니다.

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

수백, 수천 종류의 이종 박테리아들과 말이죠.

with hundreds or thousands of other species of bacteria.

And that's depicted on this slide.

여기 슬라이드에 묘사해봤습니다. 이것은 인체 피부입니다.

This is your skin.

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

현미경으로 관찰한 사진이에요.

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

여러분의 몸 어디로 보더라도 이 사진과 거의 비슷할 거에요.

모든 종류의 박테리아가 섞여 살고 있는 것을 확인하실 수 있다면 좋겠어요.

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,

만약 박테리아 간의 의사소통이

and it's about counting your neighbors,

이웃의 수를 헤아리는 것이라면

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

동종 간의 대화만으로는 충분하지 않다고 생각하기 시작했습니다.

다양한 종 간 합의를 이끌어 낼 수 있는

There has to be a way to take a census

다른 방법이 있어야만 했죠.

of the rest of the bacteria in the population.

그래서 우리는 분자생물학으로 돌아가서

So we went back to molecular biology

다른 박테리아들에 대해 공부하기 시작했고

and started studying different bacteria.

현재까지 우리가 알아낸 사실은

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

박테리아가 다국어를 구사한다는 것입니다.

특정 종내에서만 사용되는 1차 시스템을 통해

They all have a species-specific system,

분자들이 "나야"라고 말할 수 있게 되는 반면에

they have a molecule that says "me."

But then running in parallel to that is a second system

이런 각 종들의 1차 시스템을 포괄할 수 있는

that we've discovered, that's generic.

2차 시스템이 존재한다는 사실을 발견했습니다.

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

박테리아들에게는 이런 두 번째 신호를 담당하고 있는

and it has its own receptor,

두 번째 효소와 수용체를 가지고 있었습니다.

and this molecule is the trade language of bacteria.

무역을 위한 언어인 셈입니다.

서로 다른 박테리아들이 모두 사용하는

It's used by all different bacteria,

다른 종 간의 대화를 위한 언어죠.

and it's the language of interspecies communication.

What happens is that bacteria are able to count

즉 박테리아는 동종과 이종의

개체수를 셀 수 있다는 뜻입니다.

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

And they take that information inside,

정보를 내부로 가져와서

and they decide what tasks to carry out

모딘 무리 중 누가 소수이고 다수이냐에 따라서

어떤 작업을 수행할지

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

of any given population.

결정하는 것입니다.

Then, again, we turned to chemistry,

우리는 다시 화학 문제로 돌아갔습니다.

and we figured out what this generic molecule is --

우리가 알아낸 공용어 분자는

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

슬라이드에 핑크색 타원으로 표시했습니다.

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

5개의 탄소로 이루어진 매우 작은 분자입니다.

중요한 것은 우리가 모든 박테리아들이

And what the important thing is that we learned

is that every bacterium has exactly the same enzyme

동일할 효소를 가지고 있고

and makes exactly the same molecule.

아주 똑같은 분자를 만든다는 사실을 배운 데 있습니다.

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

모든 박테리아는 이 분자를 사용해

종 간 대화를 합니다.

This is the bacterial Esperanto.

말하자면, 박테리아의 에스페란토(공용어)인 셈이죠.

(Laughter)

(웃음)

So once we got that far,

연구가 여기까지 진행된 후

we started to learn that bacteria can talk to each other

우리는 박테리아가 화학적 언어로 대화한다는 것을 알게 되었습니다.

with this chemical language.

그리고 동시에 이 연구 결과를 우리가

But we started to think

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

실용적으로 활용할 수 있으리라 생각하기 시작했어요.

지금까지 여러분께 박테리아가 사회적 활동을 하고

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

이 분자들로 대화를 한다는 사실에 대한 말씀을 드렸습니다.

that they communicate with these molecules.

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

물론 분자들이 하는 중요한 일 중 하나가

정족수를 인식하여 병을 일으킨다는 점도 말씀 드렸습니다.

is to initiate pathogenicity using quorum sensing.

우리는 박테리아가

So we thought:

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

말하고 듣지 못하게 되면 어떨까 생각했습니다.

이것이 새로운 종류의 항생제가 될 수 있지 않을까요?

Couldn't these be new kinds of antibiotics?

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

물론 지금 들으셨거나 이미 알고 계셨던 것처엄

기존의 항생제는 효력을 잃어가고 있습니다.

that we're running out of antibiotics.

요즘 박테리아들은 약에 대한 내성이 대단히 강하기 때문이죠.

Bacteria are incredibly multi-drug-resistant right now,

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

박테리아를 죽이기 위해 지금까지 수많은 항생제를 사용해왔습니다.

They either pop the bacterial membrane,

항생제는 박테리아 세포막을 터트려 죽이고

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

DNA 복제를 할 수 없도록 만들었습니다.

We kill bacteria with traditional antibiotics,

전통적인 방식의 항생제로 박테리아를 없앤 대신에

and that selects for resistant mutants.

내성이 있는 변종을 만들어 낸 것입니다.

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

이제 감염 질환계의 국제적인 문제로

in infectious diseases.

부각되고 있습니다.

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

그래서 우리는 박테리아의 행동 방식을 수정해서

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

집단 행동하는 것을 막고 병도 일으킬 수 없도록

하는 건 어떨까 생각한 것입니다.

and they don't know to launch virulence?

So that's exactly what we've done,

이를 위해 우리는 두 가지 전략을 택했습니다.

and we've sort of taken two strategies.

우선 우리는 동종 간 의사소통 체계를

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

공략했습니다.

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

실제 분자와 유사한 가짜 분자를 만들었습니다.

보시다시피 약간의 차이는 있지만

but they're a little bit different.

어쨌든 수용체에 틀어박혀

And so they lock into those receptors,

진짜 분자를 인식하지 못하도록 방해합니다.

and they jam recognition of the real thing.

So by targeting the red system,

빨간 색 시스템에서

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

우리가 할 수 있는 것은

특정 종이나, 특정 질환의 정족수 인식을 방해하는 분자를 만드는 것입니다.

anti-quorum-sensing molecules.

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

핑크색 시스템에서도 똑같이 했습니다.

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

이종 박테리아에 공통 작용하는 분자를 약간 변형해서

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

이종 간 의사소통 체계를 방해하는

길항제를 만들어 왔습니다.

저희는 이 전략이 모든 종류의 박테리아에 대항하는 다양한 종류의 항생제에

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

that work against all bacteria.

사용되기를 바랍니다.

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

사용한 전략을 직접 보여드리면서 마치도록 하겠습니다.

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

여기서는 이종 간 분자를 사용해서 보여드리겠습니다.

but the logic is exactly the same.

하지만, 동종이든 이종이든 논리는 똑같습니다.

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

아시다시피 박테리아가 동물 신체로 침투했다고 해서

여기서는 쥐를 사용했는데

in this case, a mouse --

it doesn't initiate virulence right away.

즉시 병을 일으키는 것은 아닙니다.

It gets in, it starts growing,

침투한 후에는 증식하고 정족수를 인식하는 분자를

it starts secreting its quorum-sensing molecules.

분비하기 시작합니다.

It recognizes when it has enough bacteria

박테리아의 수가 발현하는 정족수에 이르렀을 때

that now they're going to launch their attack,

공격을 시작하고

그러면 동물은 죽습니다.

and the animal dies.

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

병을 일으키는 균을 줄 수도 있었지만

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

정족수 인식을 방해하는 분자를 투여했습니다.

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

이것들은 실제 분자와 비슷하게 보이지만

화면에서 보시는 바와 같이 약간 다른 분자입니다.

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

감염된 동물을 치료해보면

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

여러 항생제에 내성을 가진 병원성 박테리아에게 감염된 경우라도

a multi-drug-resistant pathogenic bacterium --

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

정족수 인식을 방해하는 분자를 투여하면

in fact, the animal lives.

동물이 살아남는다는 것을 알게 되었습니다.

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

우리는 이 방법이 차세대 항생제가 되어

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

약물 내성이라는 심각한 문제로부터 인류를 구하는

this big problem of resistance.

적어도 그 첫 걸음이 되리라 생각합니다.

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

박테리아가 화학적인 대화를

나눌 수 있게 해주는

they use chemicals as their words,

they have an incredibly complicated chemical lexicon

엄청나게 복잡한 화학적 어휘들에 대해

that we're just now starting to learn about.

우리가 배우기 시작했다는 점을 생각해주셨으면 합니다.

물론 박테리아가 이런 일들을 할 수 있으려면

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

다세포가 되어야 합니다.

So in the spirit of TED,

그래서 그들도 TED의 정신으로 함께 작업하고 있는 거죠. ^^

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

바로 여기에서 차이점이 생깁니다.

이런 집단 행동을 통해

What happens is that bacteria have these collective behaviors,

and they can carry out tasks

혼자라면 결코 이룰 수 없는

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

많은 일들을

해낼 수 있게 됩니다.

What I would hope that I could further argue to you

이렇게 박테리아들이 다세포성을 창안하게 된 것에 대해

여러분께 조금 더 말씀 드리고 싶습니다.

is that this is the invention of multicellularity.

Bacteria have been on the earth for billions of years;

박테리아는 수십억 년 동안 지구 상에 존재해왔습니다.

humans, couple hundred thousand.

인간은 수십만 년 전에 등장했죠.

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

우리는 박테리아가 다세포 조직의 행동 양식을

만들었다고 생각합니다.

우리는 박테리아를 공부함으로써

And we think by studying bacteria,

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

인체의 다세포 활동에 대해 통찰할 수 있을 것입니다.

So we know that the principles and the rules,

우리가 이에 대한 원리와 규칙을

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

이러한 원시 유기체를 통해 이해할 수 있다면

인류의 다른 질병과 행동에도

the hope is that they will be applied

적용할 수 있기를 바랍니다.

to other human diseases and human behaviors as well.

저는 여러분이 박테리아가 자신과 타 개체를

I hope that what you've learned

is that bacteria can distinguish self from other.

구분할 수 있다는 것을 배우셨다면 좋겠습니다.

So by using these two molecules,

두 개의 분자를 이용해, 그들은 "나"와 "너"를 말할 수 있습니다.

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

다시 한 번 말하지만 물론 우리 인간도

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

분자적으로나

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

그 외 방식으로도 이런 일을 합니다.

but I think about the molecular stuff.

그러나, 저는 분자 수준에서 생각해봅니다.

This is exactly what happens in your body.

이런 일이 우리 몸에서도 독같이 일어납니다.

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

여러분의 심장 세포와 신장 세포는 뒤섞이지 않죠.

그 이유는 인체 내의 화학적인 작용 덕분입니다.

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

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

이 분자들은 각 세포가 어떤 그룹에 속하는지

어떤 일을 해야 하는지 할려줍니다.

and what their tasks should be.

So again, we think bacteria invented that,

다시 말씀 드리지만, 우리는 박테리아가 이것을 창안했다고 생각합니다.

인간은 몇 가지 부속물을 진화시켰을 뿐이에요.

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.

사실 모든 기본 착상은 우리가 공부하고 있는 간단한 시스템 안에 들어있습니다.

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

마지막으로 다시 한 번 이 연구의 실용적인 측면을 강조하고 싶습니다.

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

정족수 인식을 방해하는 분자를 만들어냈고

that are being developed as new kinds of therapeutics.

지금은 새로운 종류의 치료법으로 발전시키는 중입니다.

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

반대로 지구 상에 있는 모든 경이롭고 이로운

that live on the earth,

박테리아들을 위해서

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

우리는 정족수 인식을 도와주는 분자도 만들어왔습니다.

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

우리의 또 다른 목표는 유익한 활동을 증진할 수 있는 시스템이기 때문입니다.

여러분은 몸 안팎으로 여러분을 건강하게 해주는 박테리아 세포를

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

in you or on you, keeping you healthy.

인체의 10배 이상 가지고 있다는 사실을 기억하세요.

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

그리고, 우리는 여러분에게 도움이 되는 박테리아 간의 대화를

증진시키기 위해서도 노력하고 있습니다.

of the bacteria that live as mutualists with you,

in the hopes of making you more healthy,

여러분을 더 건강하게 만들 수 있도록

박테리아들의 대화를 돕고 싶으니까요.

making those conversations better,

so bacteria can do things that we want them to do

인체에 이로운 박테리아가 혼자 힘으로 하는 것보다

better than they would be on their own.

조금 더 편하게 일할 수 있도록 돕고 싶습니다.

Finally, I wanted to show you --

마지막으로 여러분에게 보여 드리고 싶은 것이 있어요.

this is my gang at Princeton, New Jersey.

사진에 있는 사람들은 뉴저지 프린스턴 대학의 제 동료들입니다.

제가 말씀드린 모든 것은 사진 속 누군가가 발견한 것입니다.

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

저는 여러분이 자연계가 어떻게 움직이는지

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

배우고 관심을 갖기를 바랍니다.

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

여러분이 신문이나 다른 사람을 통해 듣게 된

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

자연계의 새로운 일들은 어린 나이의 사람이

해냈다는 걸 아셨으면 합니다.

it was done by a child.

So science is done by that demographic.

과학은 저런 사람들이 합니다.

이들은 모두 20~30세 정도의 나이입니다.

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

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

그리고 바로 이들이 이 나라의 과학을 이끌어가는 동력입니다.

이런 나이의 사람들과 함께 일할 수 있다는 것이 참 행운인데요.

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

(Applause)

저는 점점 더 나이가 들겠지만, 동료들은 언제나 젊으니

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

정말로 즐거운 직업입니다.

And it's just a crazy, delightful job.

And I want to thank you for inviting me here,

초대해 주셔서 감사하다는 말씀을 드리고 싶습니다.

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

TED에 참석할 수 있다니 큰 영광입니다.

(Applause)

(박수)

Thanks.

감사합니다.

(Applause)

(박수)♫