バクテリアを聞く| 科学| スミソニアン - 記事、科学、私たちの惑星、40周年

ボニー・バスラーは、彼女の靴が蹴られ、膝をつき、足を靴下で会議室のテーブルの縁に押し付け、プリンストン大学の世界的に有名な微生物学研究室の研究者として最新の実験を発表するために立ち止まったチームの他のメンバーへの結果。ユンヂョウ・ウェイは彼のカンピーなプレゼンテーションで知られており、彼は失望しません。お気に入りのテレビ犯罪シリーズのキャストメンバーのスライドが画面に表示され、彼は科学者が番組から引き出す可能性のある教訓について、簡潔でスポーティな議論を開始します。しかし、証拠も探してください！それから、はるかに差し迫った質問が生じます：BasslerはどのTVキャラクターを演じたいですか？天才行動アナリスト？いや、いや、「オタク系の男」ではない、バスラーは不平を言う。さて、プリムとかなり法医学的な人類学者はどうですか？いいえ、有名な科学者の心は決まっています。「私は彼女になりたい」と、CBSプログラム「クリミナルマインド」の北欧の爆弾である特別代理人ジェニファー「JJ」ジャローを指して、バスラーは言います。「今すぐ分子に戻りましょう。」

ジャローの性格は、バスラーに非常によく似ています。 Jareauは、彼女のグループのコミュニケーションポイント担当者であり、FBIと外の世界とのメディアリエゾンです。 48歳のバスラーは、マッカーサー財団の「天才」賞、全米科学アカデミーの会員、ハワードヒューズ医学研究所とアメリカ微生物学会の会長職など、栄誉ある栄誉を勝ち取りました。そしてそれはすべて、コミュニケーションの力に対する彼女の深い感謝に由来します。メッセージングは、Basslerが輝く媒体です。

Basslerは、急速に成長している「クォーラムセンシング」の分野の最前線にいます。微生物は、微生物が依存する生命の巨大な連動インフラストラクチャを構築する際に、微生物が互いに通信する方法を研究しています。近年、彼女と他の微生物学者は、細菌は長年の評判の退屈な独裁者ではなく、単に食物を吸うだけの内容で、サイズが2倍になり、中間を分割して無限に繰り返し、それらの鈍い、単細胞自己。その代わりに、バクテリアは元々の新種であり、携帯電話やインターネットのチャット回線に接着されています。彼らは複雑な化学言語で会話し、分子を使用して、誰がそこにいるのか、現在の会社を考えるとどのような数で、どのように行動するのが最適かを互いに警告します。細菌は彼らのランクを調査し、頭を数えます。そして、群衆が十分に大きく、志を同じくしているなら（定足数があるならば）、彼らは行動します。化学シグナル伝達により、小さな細菌細胞が団結して巨人の働きをすることができます。ゾウを堆肥にしたり、オークの森を肥やしたり、生物発光の不気味な青緑色の輝きで海を照らすことができます。いくつかの細菌の衝突は、魅力がはるかに少なく、実際に害を及ぼします。分子通信により、600種類の細菌が虫歯につながるぬるぬるした歯垢に組織化され、連鎖球菌性肺炎や腺ペストを引き起こす厄介な病原体が毒素の放出のタイミングを調整して、彼らの人間のホスト。

細菌のコミュニケーションのニュアンスを解読する際に、生物学者は、語彙が2つの異なるスタイル（プライベートとパブリック）であることを学びました。すべての細菌種には独自の方言があり、これは他の種類の人だけが理解できる分子の特徴です。バスラーは、バクテリアがバクテリアのエスペラントとして役立つと思われる、より普遍的に認識されている2番目のシグナルセットを通過することを発見して名声を得ました。「バクテリアは互いに話すことができます」と彼女は言います。「話すことができるだけでなく、多言語です。」

「ボニーは細菌の会話のチャンピオンです」とハーバード大学の微生物学者、リチャード・ロシックは言います。「これは1970年代に遡る分野ですが、彼女は驚くべき方法でそれを再活性化しました。」

「彼女の仕事は画期的です」とエール大学の微生物学者、ジョー・ハンデルスマンは言います。「以前はバクテリアコミュニケーションを種特有のものとして考えていましたが、彼女は本当に種間コミュニケーションがクォーラムセンシングストーリーの大きな部分である可能性を切り開きました。」

面白いことに、バクテリアが多声であると明かすのを手伝った科学者は、彼女自身ではありません。「あなたは何を期待していますか？」彼女はつぶやきます。「私はアメリカ人です！私は英語を話します！"

Basslerの微生物イディオムへの進出は、学術的な関心以上のものです。この研究は、疾病管理予防センターが今日の世界で「最も差し迫った公衆衛生問題」の1つと呼ぶもの、つまり抗生物質耐性に影響を与える可能性があります。近年、小児期の耳痛を治療するため、または工場の農場で混雑している家畜に接種するためのペニシリンのような薬物の過剰使用は、「スーパーバグ」の出現を引き起こしました。

Basslerと彼女の仲間は、クォーラムセンシングの回路への洞察が最終的に新しい、より安全な抗生物質の生成をもたらすと、楽観的に楽観的です。現在の抗生物質のように細菌を完全に殺そうとするのではなく、薬剤耐性に容易につながるアプローチではなく、新規の治療法は、細菌が病気を引き起こすように誘導する分子メッセージを単純に絞る。 Basslerはこの2つのアプローチの違いを次のように説明します。「私は細菌だとしましょう。そして、細菌膜を破るペニシリンのような薬で私にぶつかっていますが、たまたま私はそれを不浸透にする突然変異を持っていますポップ効果」と彼女は言います。「それについては疑問の余地がありません。私はすぐに成長の利点を得るでしょう。

しかし、代わりに細菌コミュニケーションを阻害するように設計された抗クオラムセンシング薬を使用しているとしましょう、と彼女は続けます、「そして、私はブロッカーに対して免疫を引き起こす突然変異を持つ細菌です。」素晴らしい：私は微生物です友達と連絡を取ろうとしましたが、ブロッカーのために、私の周りの誰も聞いていません。病原性が効果的な細菌のコミュニケーションに依存している場合、私の唯一の小さな突然変異は私に成長の利点をまったく与えないだろうと彼女は言います。

プリンストンの微生物学者で、16年前にBasslerを雇った教員委員会を率いたThomas Silhavy（「私はホームランを打った」と彼女を雇うと言います。「私は公園から追い出しました」）クォーラムセンシング研究からの最終的なスピンオフ。「もちろん、基礎研究をFDA承認薬に変えることは、常に数百万ドルの大きな挑戦です」と彼は言います。「しかし、このアプローチが機能し、特定の疾患に介入するための新しいツールを提供する可能性が非常に高いと思います。」彼は、嚢胞性線維症、粘液が肺に蓄積し、細菌のコロニーをホストする先天性疾患の例を挙げていますシュードモナス。嚢胞性線維症患者では、正常な成人が容易に除去する感染症が何年もの間、慢性疾患が強毒になり、体を圧倒するまで耐えることができます：制御不能なシュードモナス感染症は、病気の人々の主な死因です。科学者たちは、細菌の集団としての活動を開始させる化学物質メッセンジャーであるクオラムセンシング分子の放出に病原性が始まることを追跡しています。理論的には、メイズへのシュードモナルコールをブロックした薬剤は、壊滅的な障害の治療に非常に貴重であるとシルハビーは言います。

Basslerおよび他の研究者は、シュードモナスおよびコレラ菌を用いた試験管実験で定足数の感知を妨害する多くの分子を特定しました。テスト分子は、病原性微生物にさらされたワームを保護するようです。 Basslerは、数年前に新興企業で薬剤開発を試みました。努力が始まり、彼女はアプローチに基づいた薬物療法がおそらく10年以上離れていることを認めた最初の人です。それにもかかわらず、彼女の仕事がいつか実験室のベンチからベッドサイドに翻訳される可能性は、彼女の継続的なインスピレーションの一部です。

「私たちは科学者であり、自然の仕組みに興味がありますが、善良な人でもあります」と彼女は言います。「情報が細胞にどのように侵入するかを理解するために私たちが行うのと同じ実験が、細胞にとっても実用的な側面を持つ可能性があると考えるのは素晴らしいことです。」

フィラデルフィアは晴れた土曜日であり、屋外の公園では、ほとんどの人が選択できる場所です。しかし、薄暗いa色の照明、木製の椅子、干しフグ、人間の頭蓋骨、その他のビクトリア朝の骨ric品を備えたワグナー自由科学研究所の講堂には、女性に魅了された人々がたくさんいます。彼女自身の太陽片を運んでいます。 Basslerのコミュニケーションスキルは、ペトリ皿のディッシングにとどまりません。彼女はパブリックスピーカーのダイナモであり、微生物の政治についての鮮明な説明で、このような専門家と一般の聴衆の両方を常に目をくらませています。「彼女は非常にカリスマ性がありますが、彼女が真面目な科学者であることを知らせるのに十分なオタクがあります」とコーネル大学のスティーブンウィナンズは言います。人々は、彼女の辛口のユーモアと、陽気な歌姫の壮大さと、彼女が「麻薬のための遺伝学」を行う「偽者」であると主張する彼女の融合を愛しています。

「細菌は地球上で最も古い生物です」と、バスラーは舞台からブームになります。「彼らはここに40億年来ました。それらは地球のバイオマスの50パーセントを占め、その生物多様性のほぼ100パーセントを占めています。」

バクテリアを考えるなら、おそらく病気、腐敗、細菌を考え、手指消毒剤に手を伸ばすでしょう。 Basslerはあなたをまっすぐにしたいのです。「あなたはバクテリアと密接に関連して生きており、バクテリアなしでは生き残れませんでした」と彼女は言います。数兆個の人間の細胞が人体を構成していますが、その数の少なくとも10倍の数の細菌細胞があなたの中またはあなたの上にあります。あなたはせいぜい10パーセントの人間です。細菌は、非常に薄い保護装甲で皮膚を覆い、有害な微生物を寄せ付けないようにします。腸内のバクテリアはビタミンKとB12を作ります。レタスが好きですか？腸内フローラは、消化できるように酵素を生成します。それは幸運なトランス・タクサ・タット・フォー・タットの出来事です。バクテリアにとって、人間の豊かな環境に住むことは「良い生活であり、太った都市です」と、バスラーは言います。彼女は、「水たまりで、または海で自由に生きることで」自分自身でストライクするよりもずっといいです。バクテリアは微視的である可能性があります-300万個がピンヘッドに収まる可能性がありますが、それらは目に見えません。次回グランドキャニオンを訪れて、素晴らしいイチゴとルバーブの岩の縞模様に心が躍るときは、メーカーに感謝してください。「バクテリアが岩を鉱化し、鉄を堆積させました」とバスラーは言います。「彼らは私たちが見る地質学を作りました。」

バスラーは、夫のトッド・ライカートと猫のスパークと一緒にプリンストンのキャンパスから遠くない場所に住んでいます。 Reichart（48歳）は、俳優でありWebページのデザイナーです。 1915年の家はコンパクトでエレガントで、部屋はすべて異なる明るい色に塗られています。「私たちは色を恐れていません」とBassler氏は言います。「そして、色は私たちが同意するものです。」2人は友人が「遊び心のあるスパーリング」関係と表現するものを持っています。彼女は彼がずんぐりしていると文句を言う。彼は彼女が聞かないと文句を言う。「まだここにいるの？」彼女は彼をにらみつけて言う。「あなたはどこかにいませんか？」ごめんなさい、ボニー、彼は言います。「私はあなたの人生のいやらしい事実です。」しかし、彼が最終的に夕方に去るとき、彼女は言います、「私たちは一緒にいて、一緒に物事をすることを本当に楽しんでいます。トッドは私の最大のファンです。」彼らは子供をもうけようとしましたが、それは起こりませんでした。「ボイドがあるようではありません」と彼女は言います。「私は幸せな人です。彼は幸せな男です。私たちには驚くほど豊かな生活があり、私はこれらの子供たちをすべて研究室に置いています。」

バスラーはマイアミで育ち、その後カリフォルニア州ダンヴィルで育ちました。父親はビジネスマンの父親、在宅の母親、姉のエリッサ、弟のロッドです。彼女はバービー人形を持っていました。彼女はジョックでもありました。「私は子供の頃の巨大なアスリートでした」と彼女は言いました。「私はすべてのスポーツチームに所属していました。」彼女は優秀な学生でもあり、彼女がゆるんだとき、母親は彼女を後ろにそっと動かしました。「彼女は大学にいたとき、女性は教師か看護師という2つの物のうちの1つにしかなれないと言っていました」とBassler氏は言います。「しかし、あなたは、あなたが望むものなら何でもいいと言います。」ボニーが動物を愛しているのを見て、母親は彼女にマイアミの動物園でボランティアの地位を見つけました。「ラクダと一緒にそこにいて、ライオンを操作するようになりました」とバスラーは言いました。「それは世界で最もクールな仕事でした。」その後、母親はダンビル近くのカイザーアルミニウム施設での地位確保を手伝い、鉱山からのボーキサイトサンプルをテストしました。「それが私が大学を卒業する方法です」と、バスラーは言います。「私は研究室で働くのが大好きでした。」彼女はカリフォルニア大学デイビス校に通い、生化学を専攻することを決めました。

バスラーは、母親が転移性結腸癌と診断されたとき、21歳でした。 3か月後、46歳で彼女は亡くなりました。損失は、Basslerが封印できないように見えるボイドです。「私は今、彼女よりも年上です」と、彼女の目は涙で縁どったバスラーは言います。「神、なんてぼったくり。」

「ピアノを練習しているときに勉強してタイマーをセットするように私に叫ぶことはそれだけの価値があることを彼女に伝えたいと思います」と彼女は言います。「この人生の素晴らしさを彼女に伝えられたらいいのに」

バスラーは人生の大部分の始まりに時間と場所を割り当てます。ボブテイルイカとその驚くべきバクテリア色の夢のマントについて最初に学んだ大学院での講義の日。イカはハワイの沖に住んでおり、砂に安全に埋められて夜を過ごし、夜に狩りに現れます。水面近くでホバリングし、ブラインシュリンプなどの食物が通り過ぎるのを待ちます。カバーを吹き飛ばすような影を落とさないように、イカはちょっとしたトリックを使います。その保護外皮、またはマントルの下には、生物発光細菌、数十億のビブリオフィシェリが膨らみ、冷たいコバルトブルーを化学的に輝かせています。イカは月光がどれだけ当たっているのかを感知でき、それに応じて光るローブの開口部を調整します。上下の光のバランスが取れていると、イカは影のない狩りをすることができます。イカはカモフラージュ、バクテリアはシェルターと栄養素を、バスラーのような科学者は壮大なシステムを手に入れます。「aha！」電球は隠phor以上のものです。

V. fischeriの研究を通じて、研究者は細菌の社交性について学びました。彼らは、バクテリアが群衆の中にいて一緒に詰め込まれているときにのみ発光し、孤独な海の希釈で仲間から浮かぶと輝くのをやめることを発見しました。研究者は、細菌がお互いを追跡できる分子を分離しました。彼らはそれを自動誘導装置と呼んだ。

ジョンズ・ホプキンス大学で生化学の博士号を取得した後、バスラーはラ・ホーヤの研究財団であるアグロン研究所でポスドク研究員として働きました。そこにいる間、彼女は瞬きするイカや他の海のランタンで激しく倒れました。彼女はV. fischeriを研究し、 Vibrio harveyiと呼ばれる関連種に移りました。彼女はバクテリアの操作のしやすさ、突然変異体の作り方、遺伝子のプッシュ、株の交配、戻し交配が好きだった。彼女は特に、彼女の奇妙な明るい作業馬が正しいことをすれば光るが、実験が失敗した場合ではなく、彼女の研究チームが今日でも利用していることを示す目印であることが好きだった。「私のラボで照明スイッチをオフにできる場合、Bassler氏は「元気です。」と言います。

バスラーがいくつかの重要な発見をするのに役立ったのは、 V。harveyiを研究しているときでした。第二に、 V。harveyiとV. fischeriの両方が別の種類の分子を分泌して応答したこと。この分子は、その源に関係なく、 V。harveyiとV. fischeriから同様に上昇することができました。バスラーは細菌性エスペラントにつまずいた。彼女は分子自己誘導剤2と名付け、すぐにテストしたほぼすべての細菌種で発見しました：赤痢菌、サルモネラ菌、大腸菌、 ペストの担い手であるペスト菌でした。

Basslerと彼女の同僚は、分子を原子的に詳細に検査し、適切な感覚タンパク質（細菌細胞が分子の叫びを聞くことができる「耳」）で留められたときの様子を観察しました。彼らは、さまざまな種の細菌が、単独で、または他のクォーラムセンシング分子と組み合わせて配信された場合に、ユニバーサル信号にどのように応答するかを正確にグラフ化し始めました。彼らは、例えば、コレラバクテリアが私的なコレラのみのシグナルと私たちが一緒になっているすべてのバクテリアのシグナルの混合物を受け取ると、コレラ微生物が非常に有毒になることを示しました。彼らは、共通言語分子が、small RNAと呼ばれる細胞の繁殖体によって微小管理されていることを発見しました。彼らは、システムが...複雑であることを発見しました。「楽しいけれど、大変です」と、バスラーは言います。「そして、それは良いことです。私には仕事が必要だからです。」

ほとんどの興味深い人々は矛盾を共有していますが、ボニー・バスラーはギリシャの食堂の矛盾のメニューのようなものです。あなたが最後に到達したと思うたびに、別のページのオプションを外します。彼女は誇りに思っています。彼女は謙虚です。彼女はせっかちです。彼女は聖人です。彼女は「Diva」と言うコーヒーカップを持っていますが、彼女は自分の不安を自由に共有しています。「私の星が落ちて、果汁が足りなくなるのではないかと心配しています。」彼女は退屈して家に帰りたいと冗談を言っていますが、彼女と一緒に働く人にとっては、彼女は永久的な退屈防止マシンです。

「彼女の熱意は非常に伝染性が高く、常に伝染性があります」と、大学院生のキャリー・ナデルは言います。「最初の数回の会話の後、彼女が科学に興奮するようになったとき、その効果はほとんどの場合と同じように消えていくと思いました。しかし、それは起こっていません。そのチアリーダーの精神は、科学に限定されていません。バスラーは月曜日から金曜日まで午前5時40分までに起きて、地元のYMCAに行き、そこで1時間エアロビクスを教えます。「非常にやりがいのあるクラスです」と、バスラーの最も親しい友人の1人であり、ジムの仲間であるプリンストン分子生物学者のジャン・シュワルツバウアーは言います。「エアロビクスはうまくいくと考えている人がいますが、慣れるまで1日を与えてくれます。そして、あなたが十分に熱心に働いていない場合は、フレンドリーな方法で叫び始めます。」「同じ人を何度も見ます」とシュワルツバウアーは言います。「彼女はそれをカルトと呼んでいます。」

彼女の科学者の何人かは、Basslerが時々スポットライトを浴びることに不満を持っています。「彼女は非常に才能のある科学者だと思うし、彼女のキャリアを促進した」とワシントン大学で定足数センシングを研究しているピーター・グリーンバーグは言う。しかし彼は、Basslerが他の人に信用を与える「厳しい時間」を持つことができると付け加えました。 Basslerは、彼女が「ハム」であり、彼女の姓がBで始まることを喜んでおり、彼女が部門のWebページのトップにいることを認めています。しかし、彼女は熱心な共同研究者でもあり、化学者、物理学者、X線結晶学者、構造生物学者、数学者、進化論者など、永遠に新しい人と仕事をすることを求めています。彼女はメキシコの空港で手荷物受取所の周りに立っているときに凝縮物質物理学者に会いました、そして、あなたが彼女が彼と協力していることを知っていた次のこと。ジュリー・センメルハックという名前のバスラーの研究室の学生が、偶然にも彼女の父親であるマーティ・センメルハックに、彼女が研究室で興味深い分子に取り組んでいたことを言及しました。化学者である父親は、分子の構造プロファイル（「それはフラノンです！」）をすぐに認識したため、もちろん、バスラーも彼と協力しなければなりませんでした。

「ボニーと仕事をすることで、適切な状況で適切な人々と協力することで、自分自身で働くよりも共同作業のほうがやりがいがあると確信しました」とプリンストンの分子生物学者で、タンパク質やその他の分子の構造を研究しているフレデリック・ヒューソンは言います

Basslerの口径の科学者は、多くの場合、50人または60人の従業員を抱えており、全員が注目とホットなプロジェクトを求めて争っています。 Basslerのラボには15人または16人がいますが、彼女は自分のプロテジェをよく選んでいることに誇りを持っています。「ここ数年でうまくいかなかったのは2人だけです」と彼女は言います。彼女の要件は簡単です。彼女の研究室で働きたいなら、ボニー・バスラーの「ブランド」の一員になりたいなら、彼女は非常に野心的で、自発的で、賢く、粘り強く、ピペットを持っていて、ジャークではなく便利でなければなりません。「私のグループは特定の種類の人を選択しますが、その人は本当に本当にすてきな人になる傾向があります」と彼女は言います。「結局のところ、彼らは彼らと5年間肘をつないで仕事をする人であり、彼らはこれらのことに気づきます。」候補者が研究室を訪れ、メンバーはBasslerに自分の考えを伝えます。「クォーラムセンシングです」と彼女は言います。

彼女の研究室のメンバーは、明らかにBasslerと結婚しています。いくつかは彼女に結婚しさえしました。昨年、Yunzhou Weiが彼の結婚式を計画していたとき、彼はプリンストンの別の科学者からBasslerが結婚式を行うために認可されたと聞いた。

「私はウェブで教会にドルを送って、証明書をもらいました」とバスラーは言います。「それは完全な税金詐欺だと確信しています。」Weiが彼女に名誉を与えるように頼んだとき、彼女はすでに2つの結婚式と洗礼で役立っていました。「私は吸盤だ」とバスラーはため息をついた。

「全国から60人が来ました」とウェイは言います。「ボニーは本当に良いセレモニーをしました。それは私たち全員を非常に密接に結びつけました。」

バクテリアと同じように、人々にとっても、正しい言葉で目的を合わせたコミュニティほど強力なものはありません。

Natalie Angierはピューリッツァー賞を受賞した科学作家であり、 Canon、Natural Obsessions 、その他の本の著者でもあります。