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.
Viską aplink dengia nematomos ekosistemos, susidedančios iš smulkiausių gyvybės formų: bakterijų, virusų ir grybelių. Mūsų stalai, mūsų kompiuteriai, mūsų rašikliai, mūsų pastatai, viskas slepia aplink mus gyvenančių mikrobų kraštovaizdį. Kuomet projektuojame šiuos dalykus, galime galvoti, kad projektuojame šiuos nematomus pasaulius ir taip pat galvoti apie tai, kaip jie sąveikauja su mūsų asmeninėmis ekosistemomis.
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.
Mūsų kūnai yra namai trilijonams mikrobų ir šie gyviai nusako, kas mes esame. Mikrobai Jūsų virškinimo trakte gali daryti įtaką Jūsų svoriui ir Jūsų nuotaikoms. Mikrobai ant Jūsų odos gali paskatinti geriau veikti Jūsų imuninę sistemą. Mikrobai Jūsų burnoje gali atgaivinti Jūsų burnos kvapą arba ne, ir pagrindinis dalykas yra tai, kad mūsų asmeninės ekosistemos sąveikauja su ekosistemomis, kai tik mes ką nors paliečiame. Todėl, pavyzdžiui, kuomet paliečiate rašiklį įvyksta apsikeitimas mikrobais.
If we can design the invisible ecosystems in our surroundings, this opens a path to influencing our health in unprecedented ways.
Jeigu mes galėtume suprojektuoti nematomas ekosistemas mūsų aplinkoje tai atvertų kelią ir galėtų daryti įtaką mūsų sveikatai dar iki šiol nematytais būdais.
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.
Žmonės manęs visą laiką klausia: „Ar iš tiesų įmanoma suprojektuoti mikrobiologines ekosistemas?“ Ir aš tikiu, kad atsakymas yra taip. Galvoju, kad mes jau dabar tai darome, tačiau tai darome nesąmoningai. Pasidalinsiu su Jumis informacija apie vieną mano tyrimo, kuris remiasi architektūra, aspektą. Jis parodo kaip, per kartu sąmoningą ir nesąmoningą dizainą, mes darome įtaką šiems nematomiems pasauliams.
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."
Tai - „Lillis“ verslo kompleksas Oregono universitete, kur dirbau kartu su architektų ir biologų komanda, siekiant ištirti per 300 kambarių šiame pastate. Mes norėjome išgauti kažką panašaus į fosilinį pastato aprašą ir siekiant tai padaryti, mes tyrėme dulkes. Iš dulkių mes ištraukdavome bakterines ląsteles, išskirdavome jas ir lygindavome jų genų seką. Tai reiškia, kad mano grupėje buvę žmonės šio projekto metu daug siurbdavo. Tai Timas, kuris tuomet, kuomet padariau šią nuotrauką, priminė man, jis pasakė: „Džesika, paskutinė laboratorijos grupė, kurioje aš buvau, dirbo Kosta Rika atogrąžų girioje ir nuo to laiko viskas man drastiškai pasikeitė“.
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.
Taigi pirmiausia aš Jums parodysiu, ką mes radome biuruose, ir pažiūrėsime į šiuos duomenis, naudodami vizualinę priemonę, ties kuria aš dirbau bendradarbiaudama su „Autodesk“. Jūs turėtumėte žvelgti į šiuos duomenis taip: pirma, pažvelkite aplink išorinę apskritimo pusę. Jūs pamatysite aiškias bakterijų grupes ir jeigu Jūs pažvelgsite į šios rožinės skiltelės formą, tai pasako kažką apie sąlyginį jų perteklių kiekvienoje grupėje. Taigi 12-ą valandą pamatysite, kad biuruose yra daug „alphaproteobacteria“ tipo bakterijų ir 13-ą valandą Jūs pamatysite, kad „bacilli“ tipo bakterijos yra pakankamai retos.
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.
Dabar pažvelkime, kas vyksta skirtingose šio pastato erdvėse. Jeigu pažiūrėsite į tualetų vidų, pamatysite, kad jie visi turi tikrai panašias ekosistemas ir jeigu pažvelgtumėte į klasių vidų, pamatytumėte, kad šios taip pat turi panašias ekosistemas. Bet jeigu Jūs pažvelgsite toliau už šių erdvių, Jūs pamatysite, kad jos iš pagrindų skiriasi viena nuo kitos. Man patinka galvoti apie tualeto kambarius, tarsi jie būtų tropiniai atogrąžų miškai. Aš pasakiau Timui: „Jeigu tu iš tiesų galėtumei pamatyti mikrobus, tai būtų tas pats, tarsi atsidūrei Kosta Rikoje. Kažkas panašaus.“ Ir aš taip norėčiau galvoti apie biurus, tarsi jie būtų pievos.
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.
Toks matymas yra iš tiesų stiprus, kai kalbame apie dizainerius, todėl, kad gali tai susieti su ekologijos principais, iš tiesų svarbus ekologijos principas yra išsklaidymas, kelias kuriuo organizmai juda aplink. Mes žinome, kad žmonės ir oras išsklaido mikrobus aplink. Taigi pats pirmas dalykas, kurį mes norėjome padaryti šiame pastate, tai noras pažvelgti į oro sistemą. Mechanikos inžinieriai suprojektavo oro valdymo sistemas, siekdami užtikrinti, kad žmonės jaustųsi patogiai, kad oro tėkmė ir temperatūra būtų pritaikyta jiems. Tai jie padarė, naudodami fizikos ir chemijos principus, bet jie lygiai taip pat galėjo naudoti biologiją. Jeigu pažvelgsite į mikrobus viename iš oro valdymo vienetų šiame pastate, Jūs suprasite, kad jie visi yra labai vienas į kitą panašūs. Ir jei, Jūs palyginsite tai su mikrobais skirtinguose oro valdymo vienetuose, pamatysite, kad jie yra iš principo skirtingi. Kambariai šiame pastate yra tarsi salos archipelage ir tai reiškia, kad mechanikos inžinieriai yra tarsi eko-inžinieriai ir jie turi galimybę šiame pastate struktūrizuoti biomus, kaip tik jie nori.
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.
Kitas aspektas yra, kaip mikrobai juda per žmones, ir dizaineriai dažnai sujungia kambarius, siekdami paskatinti žmonių sąveiką arba dalinimąsi idėjomis, kaip ir laboratorijose, taip ir tuose pačiuose biuruose. Atsižvelgiant į tai, kad mikrobai keliauja aplink kartu su žmonėmis, Jūs tikėtumėtės pamatyti, kad kambariai, esantys vienas šalia kito, turi iš tiesų panašius biomus. Ir tai yra tiksliai tai, ką mes sužinojome. Jeigu pažvelgsite į gretimas klases, jos turi labai panašias ekosistemas, bet jeigu nueisite į biurą, kuris yra toliau, ekosistema yra iš esmės skirtinga. Ir kuomet aš matau tą įtaką, kurią išskaidymas turi šioms biogeografinėms struktūroms, tai verčia mane susimąstyti, kad yra įmanoma išspręsti iš tiesų iššūkio reikalaujančias problemas, tokias, kaip ligoninėse įgyjamos infekcijos. Aš tikiu, kad tai yra dalinai pastatų ekologijos problema.
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.
Taigi, papasakosiu Jums dar vieną istoriją apie šį pastatą. Aš bendradarbiauju su Čarliu Brownu. Jis yra architektas ir Čarlis yra giliai susirūpinęs globalia klimato kaita. Jis paskyrė savo gyvenimą darnaus dizaino vystymui. Kuomet jis mane sutiko ir suprato, kad yra įmanoma kiekybiškai tyrinėti, kaip jo dizaino pasirinkimas daro įtaką šio pastato ekologijai ir biologijai, jis iš tiesų buvo sujaudintas, kadangi tai parodė naują dimensiją tam, ką jis darė. Jis perėjo nuo galvojimo vien tik apie energiją iki galvojimo apie žmonių sveikatą. Jis padėjo suprojektuoti šiame pastate keletą oro valdymo sistemų ir būdą, kaip pastatas ventiliuojamas.
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.
Taigi, pirmiausia ką aš Jums parodysiu, yra oras, kurį mes ištyrėme už pastato ribų. Tai, į ką Jūs žiūrite, yra bakterinių bendruomenių žymės lauko ore ir kaip per tam tikrą laiką jos kinta. Toliau aš Jums parodysiu, kas atsitiko, kuomet mes eksperimento tvarka paveikėme klases. Mes užblokavome jas naktį, kad jos neturėtų jokios ventiliacijos. Daugelis pastatų yra būtent šitaip valdomi, tikriausiai ten, kur dirbate, ir bendrovės tai daro, siekdamos sutaupyti energiją. Ką mes supratome yra tai, kad šie kambariai išliko sąlyginai sustingę iki šeštadienio, kuomet mes vėl atidarėme ventiliaciją. Kuomet įžengdavai į šiuos kambarius, jie tikrai labai blogai kvepėjo, ir mūsų duomenys rodė, kad tai susiję su tuo, kad palikdavome žmonių bakterijų sriubą praėjusią dieną. Skirtingai nuo kambarių, kurie buvo suprojektuoti naudojant darnią pasyvaus dizaino strategiją, kuomet oras praeidavo iš lauko per ventiliacines angas. Šiuose kambariuose oras palyginus gerai prasiskindavo kelią ir kuomet Čarlis pamatė tai, jis buvo iš tiesų sujaudintas. Jis jautėsi taip, tarsi būtų padaręs gerą sprendimą dizaino procese, dėl to, kad tai buvo kartu ir energijos taupymas ir kartu tai nuplaudavo visą gyventojų mikrobinę paletę pastate.
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.
Pavyzdžiai, kuriuos ką tik Jums pateikiau, yra apie architektūrą, bet jie taip pat galioja ir bet kurio kito dalyko ar daikto projektavimui. Įsivaizduokite, jeigu galėtume projektuoti su tokiais mikrobais, kokių norime, lėktuve arba telefone.
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?
Tai naujas mikrobas, aš ką tik jį išradau. Jis vadinasi BLIS ir jis parodė, galintis apsaugoti Jus nuo patogenų ir suteikti gerą burnos kvapą. Ar nebūtų nuostabu, jeigu mes visi turėtume BLIS mūsų telefonuose?
A conscious approach to design, I'm calling it bioinformed design, and I think it's possible.
Sąmoningas požiūris į dizainą, aš tai vadinu bio-informuotu dizainu, ir galvoju, kad tai įmanoma.
Thank you.
Ačiū Jums.
(Applause)
(Plojimai)