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.
Všetko je pokryté neviditeľnými ekosystémami tvorenými drobnými životnými formami: baktériami, vírusmi a hubami. Naše stoly, počítače, ceruzky, budovy... to všetko poskytuje útočisko pre miestnu mikrobiálnu komunitu. Keď navrhujeme tieto veci, mohli by sme tiež premýšľať o projektovaní týchto neviditeľných svetov, a takisto premýšľať, ako reagujú s našími osobnými ekosystémami.
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.
Naše telá sú domovom miliárd mikroorganizmov, a tieto tvory určujú, kým sme. Mikróby v črevách môžu ovplyvniť vašu hmotnosť a vašu náladu. Mikróby na vašej pokožke môžu pomôcť posilniť váš imunitný systém. Mikróby vo vašich ústach môžu osviežiť váš dych... alebo aj nie.... ale najdôležitejšie je, že naše osobné ekosystémy vzájomne pôsobia s ekosystémami na všetkom, čoho sa dotkneme. Napríklad, keď sa dotknete ceruzky, nastáva vzájomná výmena mikroorganizmov.
If we can design the invisible ecosystems in our surroundings, this opens a path to influencing our health in unprecedented ways.
Ak vieme naprojektovať neviditeľné ekosystémy v našej blízkosti, otvorí to nové možnosti nevídaných rozmerov ovplyvňovať naše zdravie.
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.
Ľudia ma stále zahŕňajú otázkami „Je skutočne možné naprojektovať mikrobiálne ekosystémy?“ A ja verím, že odpoveď je áno. Myslím si, že to robíme práve teraz, ale robíme to nevedome. Teraz sa s vami podelím o výsledky z jednej časti môjho výskumu zameraného na architektúru ktorá ukazuje, prostredníctvom vedomého aj nevedomého dizajnu, ako vplývame na tieto neviditeľné svety.
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."
Toto je Lillis Business Complex na Oregonskej Univerzite, kde som pracovala s tímom architektov a biológov na odoberaní vzoriek z vyše 300 miestností z tejto budovy. Chceli sme získať niečo ako fosílny záznam budovy, a na to sme zbierali vzorky prachu. Z prachu sme vybrali bunky baktérií, otvorili sme ich, a porovnali sekvencie ich génov. Inými slovami, môj tím musel kvôli tomuto projektu veľa vysávať. Toto je fotografia Tima, ktorý mi počas fotografovania pripomenul: „Jessica, s mojim predchádzajúcim tímom sme robili terénnu prácu v dažďovom pralese na Kostarike. Veci sa dramaticky zmenili!“
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.
Najprv vám ukážem, čo sme našli v kanceláriách. Na údaje sa pozrieme pomocou zobrazovacieho programu, na ktorom som spolupracovala so spoločnosťou Autodesk. Tu je návod, ako sa pozerať na údaje: najprv pozrite na vonkajšiu stranu kruhu. Uvidíte rozsiahle skupiny príbuzných bakteriálnych druhov a keď si všimnete tvar tohoto ružového lalôčiku, znázorňuje relatívny výskyt každej tejto skupiny. Takže na 12 hodinách vidíme, že kancelárie majú mnoho alphaproteobakterií, a na jednej hodine vidíme, že bacily sú pomerne vzácne.
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.
Teraz sa pozrime, čo sa deje v iných priestoroch tejto budovy. Keď sa pozrieme na toalety, všetky majú veľmi podobné ekosystémy, a keď sa pozrieme do tried, takisto majú veľmi podobné ekosystémy. Ale keď porovnáme tieto typy miestností, vidíme, že sú medzi sebou zásadne odlišné. Rada uvažujem o kúpeľniach ako o tropickom pralese. Hovorím Timovi: „Keby si tak mohol vidieť mikróby, to je ako byť na Kostarike. Takmer!“ A tiež rada uvažujem o kanceláriách ako o lúčinách.
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.
Tento pohľad je pre dizajnérov skutočne silný, pretože môžu stavať na princípoch ekológie. Veľmi dôležitým ekologickým princípom je rozptyl, to, ako sa organizmy v okolí pohybujú. Vieme, že mikroorganizmy sú rozširované po okolí ľuďmi a vzduchom. Takže prvá vec, čo sme chceli v tejto budove urobiť, bolo pozrieť sa na vzduchotechniku. Inžinieri mechaniky navrhujú vzduchotechniku tak, aby bolo isté, že sa ľudia cítia dobre, a že teplota a ventilácia je nastavená optimálne. Používajú pritom zákony fyziky a chémie, ale mohli by používať aj biológiu. Keď sa pozriete na mikróby v jednej časti vzduchotechniky tejto budovy, vidíte, že si sú navzájom veľmi podobné. A keď to porovnáte s mikróbmi v inej časti vzduchotechniky, vidíte, že sa úplne líšia. Miestnosti v tejto budove sú ako ostrovy v jednom súostroví, z čoho vyplýva, že inžinieri mechaniky sú ako ekoinžineri, ktorí majú schopnosť projektovať zloženie biómov, ako potrebujú.
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.
Ďalším faktorom pohybu mikróbov je za pomoci ľudí. Takže projektanti často navrhujú miestnosti vedľa seba, aby uľahčili medzi ľuďmi komunikáciu, alebo zdieľanie nápadov, ako v laboratóriách a v kanceláriách. Ak sa teda teda mikróby po okolí pohybujú s ľuďmi, očakávali by ste, že miestnosti blízko seba majú podobné biómy. A to je presne to, čo sme našli. Keď sa pozriete na učebne blízko seba, ekosystémy majú veľmi podobné. Ale keď pôjdete do kancelárie, ktorá je trochu ďalej, ekosystém sa úplne líši. A keď vidím, akú silu má ten prenos na biologicko-geografické rozmiestnenia, verím, že je možné vysporiadať sa s veľmi zložitými problémami ako napríklad infekcie získané v nemocniciach. Ja verím, že to je aspoň čiastočne problémom ekológie budovy.
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.
Dobre, poviem vám ešte jeden príbeh o tejto budove. Spolupracujem s Charliem Brownom. Je architekt, ktorý sa veľmi zaujíma o globálne klimatické zmeny. Svoj život zasvätil udržateľným projektom. Keď sme sa stretli, uvedomil si, že môže odmerať, ako jeho návrhy ovplyvnili ekológiu a biológiu tejto budovy. Veľmi sa nadchol, pretože to pridalo jeho práci nový rozmer. Z uvažovaní len o energii, sa začal zaoberať aj ľudským zdravím. Pomohol navrhnúť časť vzduchotechniky v tejto budove a spôsob ventilácie.
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.
Takže, čo vám najskôr ukážem, je vzorka vzduchu odobratá zvonku budovy. Pozeráte sa na stopy bakteriálnych komunít vo vonkajšom vzduchu, a ako sa priebežne menia. Teraz vám ukážem, čo sa stalo, keď sme pokusne ovplyvnili učebne. Cez noc sme ich uzavreli tak, aby nemali žiadnu ventiláciu. Množstvo budov funguje podobne, pravdepodobne aj vaše pracovisko, kvôli tomu, aby spoločnosti ušetrili peniaze za energie. Zistili sme, že miestnosti zostali relatívne nehybné až do soboty, pokiaľ sme znovu neotvorili vetranie. Keď sme vošli do týchto miestností, naozaj nepríjemne zapáchali. Naše merania naznačujú, že to má dočinenia s baktériami vo vzduchu, ktoré tam nechali ľudia v predošlý deň. To je protikladom k miestnostiam navrhnutých použitím stratégie udržateľného pasívneho dizajnu, kde vzduch vchádzal zvonku cez žalúzie. V týchto miestnostiach bol vzduch relatívne podobný tomu vonku. Keď to Charlie videl, bol veľmi nadšený. Videl, že sa s projektom rozhodol správne, pretože bol energeticky výhodný a zároveň odstránil miestne mikrobiálne komunity z budovy.
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.
Uviedla som príklady z architektúry, ale sú dôležité v navrhovaní čohokoľvek. Predstavte si projektovanie s použitím druhov, ktoré sú užitočné... v lietadle alebo na telefóne.
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?
Existuje nový druh, o ktorom som sa nedávno dozvedela. Volá sa BLIS, a ukázalo sa, že dokáže odpudzovať patogény a zároveň vám osvieži dych. Nebolo by úžasné, ak by sme mali všetci BLIS na našich telefónoch?
A conscious approach to design, I'm calling it bioinformed design, and I think it's possible.
Ide o vedomý prístup k dizajnu. Ja ho volám bioinformačný dizajn, a myslím si, že je to možné.
Thank you.
Ďakujem.
(Applause)
(potlesk)