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.
Всё вокруг покрыто невидимыми экосистемами, состоящими из микроскопических форм жизни: бактерий, вирусов и грибков. Наши столы, компьютеры, карандаши, здания — всё является местом жительства для микробов. При проектировании этих объектов мы могли бы задуматься о создании этих невидимых миров, а также о том, как они взаимодействуют с нашей собственной экосистемой.
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.
Наше тело — дом для триллионов микробов, и эти существа определяют, кто мы есть. Микробы в кишечнике могут влиять на вес и настроение. Микробы на коже помогают укрепить иммунитет. А микробы в полости рта могут сделать дыхание свежим или несвежим. Но важнейшим является то, что наша собственная экосистема взаимодействует со всеми экосистемами на поверхности всего, чего мы касаемся. Например, когда вы дотрагиваетесь до карандаша, происходит микробный обмен.
If we can design the invisible ecosystems in our surroundings, this opens a path to influencing our health in unprecedented ways.
Если мы сможем формировать невидимые экосистемы, находящиеся в нашем окружении, нам откроется путь к влиянию на наше здоровье беспрецедентными способами.
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.
Люди все время спрашивают меня: «Действительно ли возможно формировать микробные экосистемы?» И я уверена, что это так. Я считаю, мы делаем это прямо сейчас, но бессознательно. Я поделюсь с вами некоторой информацией части моего исследования, посвящённого архитектуре. Оно показывает, как сознательно и бессознательно мы оказываем влияние на эти невидимые миры.
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."
Это Бизнес Центр Лиллис Орегонского университета, где я, вместе с командой архитекторов и биологов, взяла образцы из более чем 300 комнат. Мы хотели получить что-то похожее на палеонтологическую летопись здания, и для этого мы взяли образцы пыли. Из пыли мы выделили бактериальные клетки, и сравнили последовательности их генов. Нашей команде пришлось очень много пылесосить за всё время нашей работы. Это фото Тима, который в тот момент, когда я делала снимок, сказал мне: «Джессика, в предыдущей исследовательской группе я собирал данные в тропическом лесу Коста-Рики, и я хочу сказать, как сильно всё поменялось в моей жизни».
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.
Сначала я покажу вам, что мы нашли в кабинетах. Вы видите данные, визуализированные программой, над которой я работала совместно с компанией Autodesk. Для того чтобы понять эту схему, сначала обратите внимание на надписи вокруг окружности. Здесь указаны крупные группы бактерий, а форма этого розового пятна расскажет вам об относительной распространённости каждой группы. Таким образом, в 12 часов мы наблюдаем огромное количество протеобактерий, но уже в час эти бациллы относительно немногочисленны.
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.
Давайте посмотрим, что происходит в различных зонах этого здания. Что касается комнат отдыха, у всех них действительно схожие экосистемы, если мы заглянем в учебные аудитории, и у них одинаковые экосистемы. Но, рассматривая разные зоны, вы можете заметить, что они в корне различаются друг от друга. Мне нравится сравнивать ванные комнаты с тропическим лесом. Я говорила Тиму: «Если бы ты мог видеть микробов, это было бы как на Коста-Рике. Ну, почти». А офисы для меня похожи на степи.
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.
Такая точка зрения имеет огромное значение для дизайнеров, ведь здесь уже можно использовать принципы экологии. И один из самых важных принципов – принцип распространения, о том, как организмы перемещаются. Мы знаем, что микробы распространяются людьми и воздухом. Поэтому первое, что мы хотели бы сделать в этом здании — изучить систему вентиляции. Инженеры спроектировали систему кондиционирования воздуха, чтобы людям было комфортно, воздух не стоял и температура была в самый раз. Во время своей работы они руководствовались законами физики и химии, но они могли бы учитывать и биологические законы. Если вы обратите внимание на микробов в одной системе кондиционирования в этом здании, вы заметите, что они очень похожи друг на друга. Но если их сравнить с микробами из другой системы, можно заметить, что они принципиально отличаются. Комнаты этого здания похожи на острова в архипелаге, и это означает, что инженеры-проектировщики, как эко-инженеры, могут формировать биомы в этом здании так, как они хотят.
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.
Другая сторона этого процесса — распространение микробов людьми. Дизайнеры часто объединяют комнаты в блоки, чтобы способствовать общению людей, обмену идеями, как, например, в лабораториях и офисах. Таким образом, микробы путешествуют вместе с людьми, и можно ожидать, что соседние комнаты имеют схожие биомы. Именно это мы и обнаружили. Учебные аудитории, находящиеся напротив, имеют очень похожие экосистемы, но если отправиться в офис, который находится на значительно большем расстоянии от аудиторий, можно обнаружить абсолютно другую экосистему. Когда я вижу влияние распространения на биогеографические сценарии, это наводит меня на мысль, что можно бороться с крайне сложными проблемами, такими, как внутрибольничные инфекции. Я считаю, это, должно быть, отчасти проблема экологии строительства.
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.
У меня для вас есть ещё одна история об этом здании. Я сотрудничаю с Чарли Брауном. Он — архитектор, и Чарли очень обеспокоен глобальными изменениями климата. Он посвятил свою жизнь экологическому дизайну. Когда он встретил меня и понял, что теперь он может изучать с количественной точки зрения, как его дизайнерские решения влияли на экологию и биологию этого здания, то он очень оживился, ведь это открыло новое направление его деятельности. Теперь он думал не только об энергии, но и о здоровье людей. Он помог спроектировать некоторые модели кондиционирующих систем этого здания и то, как оно должно вентилироваться.
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.
Сначала я покажу вам находящийся снаружи здания воздух, образец которого мы взяли на анализ. Вы можете наблюдать сообщества бактерий в наружном воздухе, и как эти сообщества изменяются с течением времени. Теперь давайте посмотрим, что произошло, когда мы провели эксперимент с учебными аудиториями. Мы изолировали их на ночь таким образом, чтобы в них не было никакой вентиляции. Многие здания эксплуатируются именно так, возможно и там, где вы работаете. Компании делают это для экономии денег за электроэнергию. Мы выявили, что эти комнаты остались сравнительно неизменными до субботы, пока мы не открыли их снова. Когда мы зашли в эти комнаты, мы почувствовали ужасный запах. Наши данные подсказывают, что на это повлияла бактериальная смесь, оставшаяся от людей, находившихся там днём раньше. Сравните эти комнаты с теми, что были спроектированы с использованием экологического дизайна, куда воздух поступал снаружи через вентиляционные решётки. В этих помещениях воздух разбавился наружным воздухом. Когда Чарли увидел это, он очень обрадовался. Он осознал, что принял правильное решение во время проектирования, т.к. дизайн получился и экологически рациональным, и он обновлял воздух, значительно сокращая количество микробов.
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.
Примеры, которые я привела, связаны с архитектурой, но они подходят к проектированию всего. Представьте себе проектирование с использованием нужных микробов в самолёте или на телефоне.
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?
Существует новый вид микробов, я недавно открыла его для себя. Его называют БЛИС, и он блокирует действие патогенных микроорганизмов и придаёт свежесть дыханию. Представляете, как было бы здорово, если бы такие микробы жили на наших телефонах?
A conscious approach to design, I'm calling it bioinformed design, and I think it's possible.
Сознательный подход к дизайну я называю биоинформированным дизайном, и, я думаю, это возможно.
Thank you.
Спасибо за внимание.
(Applause)
(Аплодисменты)