Everything is covered in invisible ecosystems made of tiny lifeforms: bacteria, viruses and fungi. Our desks, our computers, our pencils, our buildings all harbor resident microbial landscapes. As we design these things, we could be thinking about designing these invisible worlds, and also thinking about how they interact with our personal ecosystems.
כל דבר ודבר מכוסה במערכות אקולוגיות בלתי-נראות המורכבות מצורות-חיים זעירות: חיידקים, נגיפים ופטריות. שולחנותינו, מחשבינו, העפרונות שלנו, הבניינים שלנו מעניקים כולם מקלט לנופים חיידקיים. כשאנו מעצבים את הדברים האלה, אנו יכולים גם לחשוב על עיצוב העולמות הבלתי-נראים האלה, וגם לחשוב על יחסי הגומלין שהם מנהלים עם המערכות האקולוגיות האישיות שלנו.
Our bodies are home to trillions of microbes, and these creatures define who we are. The microbes in your gut can influence your weight and your moods. The microbes on your skin can help boost your immune system. The microbes in your mouth can freshen your breath, or not, and the key thing is that our personal ecosystems interact with ecosystems on everything we touch. So, for example, when you touch a pencil, microbial exchange happens.
גופינו מהווים בית לטריליוני מיקרואורגניזמים, והיצורים האלה מגדירים אותנו. המיקרואורגניזמים שבמעיכם יכולים להשפיע על המשקל ומצב הרוח שלכם. המיקרואורגניזמים שעל עורכם יכולים לחזק את המערכת החיסונית שלכם. המיקרואורגניזמים שבפיכם יכולים לטהר את נשימתכם, ויכולים שלא, והדבר המרכזי הוא שמערכותינו האקולוגיות האישיות פועלות ביחסי-גומלין עם מערכות אקולוגיות בכל מה שאנו נוגעים בו. לדוגמה, כשאתם נוגעים בעפרון, מתרחשים חילופים של מיקרואורגניזמים.
If we can design the invisible ecosystems in our surroundings, this opens a path to influencing our health in unprecedented ways.
אם נוכל לעצב את המערכות האקולוגיות הסמויות שבסביבתנו, זה פותח פתח להשפיע על בריאותנו בדרכים חסרות-תקדים.
I get asked all of the time from people, "Is it possible to really design microbial ecosystems?" And I believe the answer is yes. I think we're doing it right now, but we're doing it unconsciously. I'm going to share data with you from one aspect of my research focused on architecture that demonstrates how, through both conscious and unconscious design, we're impacting these invisible worlds.
אנשים שואלים אותי כל הזמן, "האם באמת אפשר לעצב סביבות אקולוגיות חיידקיות?" ואני מאמינה שהתשובה היא "כן". אני חושבת שאנו עושים זאת ממש עכשיו, אבל בצורה לא מודעת. אשתף אתכם בנתונים מהיבט אחד של המחקר שלי שמתרכז בארכיטקטורה ושממחיש כיצד, דרך תכנון מודע ובלתי-מודע, אנו משפיעים על העולמות הסמויים האלה.
This is the Lillis Business Complex at the University of Oregon, and I worked with a team of architects and biologists to sample over 300 rooms in this building. We wanted to get something like a fossil record of the building, and to do this, we sampled dust. From the dust, we pulled out bacterial cells, broke them open, and compared their gene sequences. This means that people in my group were doing a lot of vacuuming during this project. This is a picture of Tim, who, right when I snapped this picture, reminded me, he said, "Jessica, the last lab group I worked in I was doing fieldwork in the Costa Rican rainforest, and things have changed dramatically for me."
זהו קומפלקס העסקים "ליליס" באוניברסיטת אורגון, ואני עבדתי עם צוות של אדריכלים וביולוגים כדי לדגום יותר מ-300 חדרים במבנה הזה. רצינו לקבל משהו כמו תיעוד מאובנים של הבניין, ולצורך כך דגמנו אבק. מהאבק הזה חילצנו תאים מיקרואורגניזמיים, פתחנו אותם, והשווינו את רצפי הגנים שלהם. זה אומר שהאנשים בקבוצתי התעסקו הרבה בשאיבת אבק במהלך המיזם הזה. זו תמונה של טים, שממש כשצילמתי אותו, הזכיר לי: "ג'סיקה, בקבוצת המעבדה האחרונה שבה השתתפתי עשיתי עבודת שטח ביער הגשם של קוסטה ריקה, והמצב מבחינת תנאי העבודה שלי השתפר מאד."
So I'm going to show you now first what we found in the offices, and we're going to look at the data through a visualization tool that I've been working on in partnership with Autodesk. The way that you look at this data is, first, look around the outside of the circle. You'll see broad bacterial groups, and if you look at the shape of this pink lobe, it tells you something about the relative abundance of each group. So at 12 o'clock, you'll see that offices have a lot of alphaproteobacteria, and at one o'clock you'll see that bacilli are relatively rare.
אראה לכם קודם כל מה מצאנו במשרדים, ונתבונן בנתונים בעזרת כלי-עזר חזותי שאני מפתחת בשיתוף עם "אוטודסק". הדרך לבחון נתונים אלה היא, ראשית להתבונן סביב החלק החיצוני של העיגול. אתם תראו קבוצות מיקרואורגניזמים גדולות, ואם תסתכלו בצורה של הכתם הוורוד הזה, זה יאמר לכם משהו אודות הגודל היחסי של כל קבוצה. אז בשעה 12 אתם רואים שבמשרדים יש הרבה חיידקי אלפא-פרוטיאו, ובשעה 1, תראו שחיידקי הבצילוס נדירים יחסית.
Let's take a look at what's going on in different space types in this building. If you look inside the restrooms, they all have really similar ecosystems, and if you were to look inside the classrooms, those also have similar ecosystems. But if you look across these space types, you can see that they're fundamentally different from one another. I like to think of bathrooms like a tropical rainforest. I told Tim, "If you could just see the microbes, it's kind of like being in Costa Rica. Kind of." And I also like to think of offices as being a temperate grassland.
הבה ונראה מה קורה בכל מיני חללים במבנה הזה. אם תסתכלו בחדרי השירותים, בכולם יש מערכות אקולוגיות דומות, ואם תסתכלו בכיתות הלימוד, גם בהן יש מערכות אקולוגיות דומות. אבל אם תשוו בין סוגי החללים האלה תוכלו לראות שהם שונים באופן יסודי אלו מאלו. אני אוהבת לחשוב על חדרי הרחצה כעל יערות גשם טרופיים. אמרתי לטים, "אילו רק יכולת לראות את המיקרואורגניזמים. זה כמו להיות בקוסטה ריקה." ועל המשרדים אני חושבת כעל ערבות באזור הממוזג.
This perspective is a really powerful one for designers, because you can bring on principles of ecology, and a really important principle of ecology is dispersal, the way organisms move around. We know that microbes are dispersed around by people and by air. So the very first thing we wanted to do in this building was look at the air system. Mechanical engineers design air handling units to make sure that people are comfortable, that the air flow and temperature is just right. They do this using principles of physics and chemistry, but they could also be using biology. If you look at the microbes in one of the air handling units in this building, you'll see that they're all very similar to one another. And if you compare this to the microbes in a different air handling unit, you'll see that they're fundamentally different. The rooms in this building are like islands in an archipelago, and what that means is that mechanical engineers are like eco-engineers, and they have the ability to structure biomes in this building the way that they want to.
זו נקודת-מבט רבת עוצמה עבור מעצבים, כי אפשר להשתמש בעקרונות אקולוגיים, ועקרון חשוב מאד באקולוגיה הוא הפיזור, הדרך בה אורגניזמים נעים בסביבה. אנו יודעים שאת המיקרואורגניזמים מפזרים האנשים והאוויר. אז הדבר הראשון שרצינו לעשות במבנה הזה היה לבחון את מערכת האוויר. מהנדסי מכונות מתכננים יחידות לטיפול באוויר, באופן שיבטיח שאנשים ירגישו בנוח, שזרימת האוויר והטמפרטורה תהיינה מדויקות. הם עושים זאת בעזרת עקרונות מהפיזיקה והכימיה, אבל הם יכולים גם להשתמש בעקרונות הביולוגיה. אם תסתכלו על המיקרואורגניזמים שבאחת מיחידות הטיפול באוויר בבניין הזה, תראו שכולם דומים מאד. אם תשוו אותם למיקרואורגניזמים ביחידת אוויר אחרת, תראו שהם שונים מאד. החדרים במבנה הזה הם כמו איים בארכיפלג, והמשמעות היא שמהנדסי המכונות הם כמו מהנדסי אקולוגיה, ויש להם היכולת ליצור סביבות אקולוגיות במבנה הזה לפי רצונם.
Another facet of how microbes get around is by people, and designers often cluster rooms together to facilitate interactions among people, or the sharing of ideas, like in labs and in offices. Given that microbes travel around with people, you might expect to see rooms that are close together have really similar biomes. And that is exactly what we found. If you look at classrooms right adjacent to one another, they have very similar ecosystems, but if you go to an office that is a farther walking distance away, the ecosystem is fundamentally different. And when I see the power that dispersal has on these biogeographic patterns, it makes me think that it's possible to tackle really challenging problems, like hospital-acquired infections. I believe this has got to be, in part, a building ecology problem.
היבט נוסף של תנועת המיקרואורגניזמים ממקום למקום הוא האנשים, והמעצבים לעתים קרובות יוצרים אשכולות של חדרים כדי להקל על המגעים בין האנשים, או על שיתוף רעיונות, כמו במעבדות ובמשרדים. בהינתן שהמיקרואורגניזמים נעים יחד עם האנשים, אפשר לצפות שבחדרים סמוכים תימצא סביבה ביולוגית דומה. וזה בדיוק מה שמצאנו. אם בודקים כיתות לימוד סמוכות, יש בהם מערכות אקולוגיות דומות מאד, אבל אם נכנסים למשרד במרחק הליכה משם, המערכת האקולוגית בו שונה מיסודה. וכשאני רואה את העוצמה שיש לפיזור בתבניות הביו-גיאוגרפיות האלה, זה מביא אותי לחשוב שאפשר להתמודד עם בעיות מאתגרות מאד, כמו זיהומים שמועברים בבתי חולים. -1 מ-20 חולים חוטף זיהום בזמן האישפוז- אני מאמינה שזו ללא ספק, באופן חלקי, בעיה של אקולוגיית המבנה.
All right, I'm going to tell you one more story about this building. I am collaborating with Charlie Brown. He's an architect, and Charlie is deeply concerned about global climate change. He's dedicated his life to sustainable design. When he met me and realized that it was possible for him to study in a quantitative way how his design choices impacted the ecology and biology of this building, he got really excited, because it added a new dimension to what he did. He went from thinking just about energy to also starting to think about human health. He helped design some of the air handling systems in this building and the way it was ventilated.
טוב. אספר לכם עוד סיפור אחד על הבניין הזה. אני עובדת בשיתוף פעולה עם צ'רלי בראון. הוא אדריכל, וצ'רלי מודאג מאד בנוגע לשינויי האקלים העולמיים. הוא הקדיש את חייו לעיצוב בר-קיימא. כשהוא פגש בי, והבין שהוא יכול לחקור באופן מצטבר איך בחירות העיצוב שלו השפיעו על האקולוגיה והביולוגיה של הבניין הזה, הוא התרגש מאד, כי זה הוסיף מימד חדש למה שהוא עושה. אחרי שנהג לחשוב על אנרגיה בלבד, הוא החל לחשוב גם על בריאות האדם. הוא עזר בתכנון כמה ממערכות הטיפול באוויר בבניין הזה ואופן האיוורור שלו.
So what I'm first going to show you is air that we sampled outside of the building. What you're looking at is a signature of bacterial communities in the outdoor air, and how they vary over time. Next I'm going to show you what happened when we experimentally manipulated classrooms. We blocked them off at night so that they got no ventilation. A lot of buildings are operated this way, probably where you work, and companies do this to save money on their energy bill. What we found is that these rooms remained relatively stagnant until Saturday, when we opened the vents up again. When you walked into those rooms, they smelled really bad, and our data suggests that it had something to do with leaving behind the airborne bacterial soup from people the day before. Contrast this to rooms that were designed using a sustainable passive design strategy where air came in from the outside through louvers. In these rooms, the air tracked the outdoor air relatively well, and when Charlie saw this, he got really excited. He felt like he had made a good choice with the design process because it was both energy efficient and it washed away the building's resident microbial landscape.
אז ראשית אראה לכם אוויר שדגמנו מחוץ לבניין. מה שאתם רואים הוא חתימה של מושבות מיקרואורגניזמים באוויר החיצוני, וכיצד הן משתנות במשך הזמן. כעת אראה לכם מה קרה כשערכנו ניסויים בכיתות הלימוד. אטמנו אותן בלילה כך שלא יזכו לשום איוורור. הרבה בניינים מתופעלים כך, אולי במקומות העבודה שלכם, והחברות עושות זאת כדי לחסוך בהוצאות האנרגיה שלהן. מצאנו שבחדרים האלה האוויר נותר יחסית עומד עד שבת, ואז שוב פתחנו את האיוורור. כשנכנסנו לחדרים האלה, הם הסריחו מאד, ולפי הנתונים שלנו זה קשור בכך שהשארנו את מרק האורגניזמים הנישא באוויר שנותר מן האנשים ביום הקודם. השווינו זאת לחדרים שתוכננו בשיטה סבילה וברת-קיימא, שבה האוויר נכנס מבחוץ דרך תריסי רפפה. בחדרים אלה, האוויר השווה עצמו לאוויר החיצוני בצורה טובה יחסית , וכשצ'רלי ראה זאת, הוא באמת התרגש. הוא חש שבחר היטב מבחינת תהליך העיצוב כי זה היה גם חסכוני באנרגיה וזה גם שטף החוצה את הנוף החיידקי ששרר בבניין.
The examples that I just gave you are about architecture, but they're relevant to the design of anything. Imagine designing with the kinds of microbes that we want in a plane or on a phone.
הדוגמאות שנתתי לכם קשורות לארכיטקטורה, אך הן רלוונטיות לתכנון של כל דבר. תארו לעצמכם תכנון שייקח בחשבון את סוגי המיקרואורגניזמים הרצויים לנו במטוס, או במכשיר טלפון.
There's a new microbe, I just discovered it. It's called BLIS, and it's been shown to both ward off pathogens and give you good breath. Wouldn't it be awesome if we all had BLIS on our phones?
יש מיקרואורגניזם חדש, זה עתה גיליתי אותו. הוא קרוי "בליס", והוכח שהוא גם דוחה גורמי-מחלה וגם מעניק נשימה רעננה. נכון שהיה נהדר אילו לכולנו היה "בליס" בטלפונים שלנו?
A conscious approach to design, I'm calling it bioinformed design, and I think it's possible.
גישה מודעת לתכנון, אני מכנה זאת "גישה ביו-מושכלת", ואני חושבת שהיא אפשרית.
Thank you.
תודה לכם.
(Applause)
[מחיאות כפיים]