You're watching the life cycle of a Streptomyces coelicolor. It's a strain of bacteria that's found in the soil where it lives in a community with other organisms, decomposing organic matter. Coelicolor is a beautiful organism. A powerhouse for synthesizing organic chemical compounds. It produces an antibiotic called actinorhodin, which ranges in color from blue to pink and purple, depending on the acidity of its environment. That it produces these pigment molecules sparked my curiosity and led me to collaborate closely with coelicolor. It is an unlikely partnership, but it's one that completely transformed my practice as a materials designer. From it, I understood how nature was going to completely revolutionize how we design and build our environments, and that organisms like coelicolor were going to help us grow our material future.
Esta imagen muestra el ciclo de vida del Streptomyces coelicolor. Es la cepa de una bacteria que se encuentra en la tierra y vive en comunidades junto a otros organismos, descomponiendo materia orgánica. El coelicolor es un organismo maravilloso, un motor que sintetiza compuestos químicos orgánicos. Produce un antibiótico llamado actinorodina, cuyo color que varía entre azul, rosa y morado, según la acidez de su medio ambiente. Esta bacteria despertó mi curiosidad porque produce estas moléculas pigmentadas y por eso empecé a trabajar con ella. Hicimos una sociedad poco común, pero fue lo que transformó radicalmente mi trabajo como diseñadora textil. Comprendí que la naturaleza revolucionaría totalmente la forma en que diseñamos y construimos el medio ambiente, y comprendí también que organismos como el coelicolor nos ayudarían a construir el futuro material.
So what's wrong with things as they are? Well, for the last century, we've organized ourselves around fossil fuels, arguably, the most valuable material system we have ever known. We are tethered to this resource, and we've crafted a dependency on it that defines our identities, cultures, our ways of making and our economies. But our fossil fuel-based activities are reshaping the earth with a kind of violence that is capable of dramatically changing the climate, of accelerating a loss of biodiversity and even sustaining human conflict. We're living in a world where the denial of this dependence has become deadly. And its reasons are multiple, but they include the privilege of not being affected and what I believe is a profound lack of imagination about how else we could live within the limits of this planet's boundaries.
Ahora bien, ¿qué está fallando en nuestra realidad actual? En el último siglo, hemos organizado nuestra vida en torno a los combustibles fósiles, posiblemente el material más valioso que conocemos. Estamos atados a este recurso, y hemos creado una dependencia que define nuestra identidad, nuestra cultura, nuestras formas de producción y nuestra economía. Pero las actividades basadas en los combustibles fósiles están transformando la Tierra con una violencia capaz de alterar el clima de manera drástica, de acelerar la pérdida de la biodiversidad e incluso alimentar situaciones de conflicto entre los seres humanos. Vivimos en un mundo donde la negación de esta dependencia se ha transformado en algo mortal. Las razones son múltiples, pero incluyen el privilegio del no vernos afectados y de lo que considero es una profunda falta de imaginación para encontrar otra manera de vivir respetando los límites de nuestro planeta.
Fossil fuels will one day give way to renewable energy. That means we need to find new material systems that are not petroleum-based. I believe that those material systems will be biological, but what matters is how we design and build them. They mustn't perpetuate the destructive legacies of the oil age.
Algún día, los combustibles fósiles darán paso a la energía renovable. Esto significa que debemos encontrar nuevos sistemas de materiales que no deriven del petróleo. Creo que esos sistemas deberán ser biológicos, pero el tema es cómo los diseñamos y cómo los construimos. No deben perpetuar el legado destructivo de la era del petróleo.
When you look at this image, what do you see? Well, I see a highly sophisticated biological system, that through the use of enzymes, can move and place atoms more quickly and precisely than anything we've ever engineered. And we know that it can do this at scale. Nature has evolved over 3.8 billion years to be able to do this, but now through the use of synthetic biology, an emerging scientific discipline that seeks to customize this functionality of living systems, we can now rapid prototype the assembly of DNA. That means that we can engineer the kind of biological precision that makes it possible to design a bacteria that can recycle metal, to grow fungi into furniture and even sequester renewable energy from algae.
Cuando miran esta imagen, ¿qué ven? Yo veo un sistema biológico altamente sofisticado que a través del uso de enzimas puede mover y colocar átomos de un modo más rápido y preciso que cualquier otra cosa que se haya creado. Y sabemos que lo puede ajustar a escala. La naturaleza ha evolucionado a lo largo de 3.8 mil millones de años para poder hacer esto. Pero ahora, con el uso de la biología sintética, —disciplina científica en desarrollo que intenta adaptar esta funcionalidad de los sistemas vivos—, podemos hacer rápidamente un prototipo de ensamblaje de ADN. Es decir que podemos desarrollar una precisión biológica que permita diseñar una bacteria para reciclar metal, criar hongos para hacer muebles e incluso secuestrar energía renovable de las algas.
To think about how we might access this inherent brilliance of nature -- to build things from living things -- let's consider the biological process of fermentation. I've come to think of fermentation, when harnessed by humans, as an advanced technological toolkit for our survival. When a solid or a liquid ferments, it's chemically broken down by bacterial fungi. The byproduct of this is what we value. So for example, we add yeast to grapes to make wine. Well in nature, these transformations are part of a complex network -- a continuous cycle that redistributes energy. Fermentation gives rise to multispecies interactions of bacteria and fungi, plants, insects, animals and humans: in other words, whole ecosystems. We've known about these powerful microbial interactions for thousands of years. You can see how through the fermentation of grains, vegetal matter and animal products, all peoples and cultures of the world have domesticated microorganisms to make the inedible edible. And there's even evidence that as early as 350 AD, people deliberately fermented foodstuffs that contained antibiotics. The skeletal remains of some Sudanese Nubian were found to contain significant deposits of tetracycline. That's an antibiotic that we use in modern medicine today. And nearly 1500 years later, Alexander Fleming discovered the antimicrobial properties of mold. And it was only through the industrialized fermentation of penicillin that millions could survive infectious diseases. Fermentation could once again play an important role in our human development. Could it represent a new mode of survival if we harness it to completely change our industries?
Para poder acceder a esta inherente genialidad de la naturaleza —crear cosas a partir de seres vivos— veamos el proceso biológico de la fermentación. Considero que cuando la fermentación es aprovechada por los humanos se transforma en una herramienta de tecnología avanzada para nuestra superviviencia. Cuando un sólido o un líquido fermentan, se descomponen químicamente por acción de los hongos bacterianos. Lo que resulta de este proceso es lo nos sirve. Por ejemplo, el vino se obtiene al incorporar levadura a las uvas. En la naturaleza, estas transformaciones son parte de una compleja red. un ciclo continuo que redistribuye la energía. La fermentación da lugar a interacciones entre múltiples especies de hongos y bacterias, plantas, insectos, animales y humanos. En otras palabras, ecosistemas enteros. Hace miles de años que conocemos estas poderosas interacciones microbianas. Mediante la fermentación de granos, materia vegetal y productos animales, los pueblos y las culturas del mundo han domesticado a los microorganismos para transformar lo no comestible en comestible. Incluso existen evidencias de que ya en el año 350 d. C. la gente fermentaba deliberadamente los alimentos que contenían antibióticos. Se descubrió que los restos óseos de algunos nubios de Sudán contenían importantes depósitos de tetraciclina, un antibiótico que se usa en la medicina moderna. Y casi 1500 años después, Alexander Fleming descubrió las propiedades antimicrobianas del moho. Y fue con la fermentación industrializada de la penicilina que millones de personas pudieron sobrevivir a enfermedades infecciosas. Nuevamente, la fermentación podría desempeñar un importante rol en el desarrollo humano. ¿Podría representar una nueva forma de supervivencia si la utilizamos para cambiar las industrias de manera radical?
I've worked in my creative career to develop new material systems for the textile industry. And while it is work that I love, I cannot reconcile with the fact that the textile industry is one of the most polluting in the world. Most of the ecological harm caused by textile processing occurs at the finishing and the dyeing stage. Processing textiles requires huge amounts of water. And since the oil age completely transformed the textile industry, many of the materials and the chemicals used to process them are petroleum based. And so coupled with our insatiable appetite for fast fashion, a huge amount of textile waste is ending up in landfill every year because it remains notoriously difficult to recycle. So again, contrast this with biology. Evolved over 3.8 billion years, to rapid prototype, to recycle and to replenish better than any system we've ever engineered.
La faceta creativa de mi trabajo me ha permitido desarrollar nuevos materiales para la industria textil. Y si bien es una tarea que me encanta, no logro reconciliarme con el hecho de que la industria textil es una de las más contaminantes del mundo. La mayor parte del daño ecológico causado por el procesamiento textil ocurre en la etapa final de tintura. El procesamiento textil requiere enormes cantidades de agua. Y debido a que la era del petróleo transformó la industria textil de manera radical, gran parte de los materiales y químicos utilizados para procesarlos derivan del petróleo. Y esto, sumado a nuestro apetito insaciable por la moda efímera, se arroja a los vertederos de basura una inmensa cantidad de desechos textiles cada año, porque sigue siendo sumamente difícil reciclarlos. Nuevamente, comparémoslo con la biología, que evolucionó a lo largo de más de 3800 millones de años para hacer un prototipo rápido de reciclado y reabastecimiento mejor que cualquier sistema que hayamos desarrollado.
I was inspired by this immense potential and wanted to explore it through a seemingly simple question -- at the time. If a bacteria produces a pigment, how do we work with it to dye textiles? Well, one of my favorite ways is to grow Streptomyces coelicolor directly onto silk. You can see how each colony produces pigment around its own territory. Now, if you add many, many cells, they generate enough dyestuff to saturate the entire cloth. Now, the magical thing about dyeing textiles in this way -- this sort of direct fermentation when you add the bacteria directly onto the silk -- is that to dye one t-shirt, the bacteria survive on just 200 milliliters of water. And you can see how this process generates very little runoff and produces a colorfast pigment without the use of any chemicals.
Inspirada en este inmenso potencial, decidí explorarlo partiendo de una pregunta aparentemente simple -- en aquel momento. Si una bacteria produce un pigmento, ¿cómo podemos usarlo para teñir productos textiles? Una de mis técnicas favoritas es cultivar el Streptomyces coelicolor directamente en la seda. Vemos aquí cómo cada colonia produce pigmento en su territorio circundante. Pero si agregamos muchísimas células, producen tal cantidad de tintura como para saturar toda la tela. Ahora bien, lo mágico de esta técnica de tintura -- esta especie de fermentación directa cuando se incorporan bacterias directamente sobre la seda -- es que para teñir una camiseta las bacterias sobreviven en solo 200 ml de agua. Y vemos que este proceso genera muy poco desperdicio de agua y produce un pigmento de color inalterable sin el uso de químicos.
So now you're thinking -- and you're thinking right -- an inherent problem associated with designing with a living system is: How do you guide a medium that has a life force of its own? Well, once you've established the baseline for cultivating Streptomyces so that it consistently produces enough pigment, you can turn to twisting, folding, clamping, dipping, spraying, submerging -- all of these begin to inform the aesthetics of coelicolor's activity. And using them in a systematic way enables us to be able to generate an organic pattern ... a uniform dye ... and even a graphic print.
Estarán pensando ahora -- y con razón -- que un problema inherente al diseño de un sistema vivo es: ¿cómo hacemos para controlar un medio que tiene vida propia? Pues bien, una vez establecida la línea de base para que el cultivo de Streptomyces produzca suficiente cantidad de pigmento de manera regular, podemos recurrir a maniobras tales como retorcer, doblar, sujetar, mojar, rociar, sumergir. Todo esto empieza a definir la estética de la actividad del coelicolor. Y si se usa de manera sistemática podremos producir un diseño orgánico, una tintura uniforme, e incluso un estampado gráfico.
Another problem is how to scale these artisanal methods of making so that we can start to use them in industry. When we talk about scale, we consider two things in parallel: scaling the biology, and then scaling the tools and the processes required to work with the biology. If we can do this, then we can move what happens on a petri dish so that it can meet the human scale, and then hopefully the architecture of our environments.
Otro problema es cómo adaptar estos métodos artesanales para poder usarlos a escala industrial. Cuando hablamos de escala, debemos considerar dos aspectos en paralelo: cómo ajustar la biología a escala, y cómo ajustar las herramientas y los procesos necesarios para trabajar con la biología. Si logramos hacerlo trasladando el procedimiento a una placa de Petri para ponerlo a escala humana, y luego, con suerte, a la arquitectura de nuestro medio ambiente.
If Fleming were alive today, this would definitely be a part of his toolkit. You're looking at our current best guess of how to scale biology. It's a bioreactor; a kind of microorganism brewery that contains yeasts that have been engineered to produce specific commodity chemicals and compounds like fragrances and flavors. It's actually connected to a suite of automated hardware and software that read in real time and feed back to a design team the growth conditions of the microbe. So we can use this system to model the growth characteristics of an organism like coelicolor to see how it would ferment at 50,000 liters.
Si Fleming viviera estos serían, sin dudas, algunos de sus instrumentos de trabajo. Vemos aquí la aproximación más aceptable que hemos logrado para ajustar la biología a escala. Es un biorreactor, una especie de cervecería de microorganismos que contiene levaduras que han sido desarrolladas para producir químicos y compuestos específicos, como fragancias y sabores. Está conectado a un red de hardware y software automatizados que leen en tiempo real e informan a un equipo de diseñadores sobre las condiciones de crecimiento de los microbios. Este sistema, entonces, puede ser usado para emular las características de crecimiento de un organismo como el coelicolor y ver cómo fermentaría en 50 000 litros.
I'm currently based at Ginkgo Bioworks, which is a biotechnology startup in Boston. I am working to see how their platform for scaling biology interfaces with my artisanal methods of designing with bacteria for textiles. We're doing things like engineering Streptomyces coelicolor to see if it can produce more pigment. And we're even looking at the tools for synthetic biology. Tools that have been designed specifically to automate synthetic biology to see how they could adapt to become tools to print and dye textiles. I'm also leveraging digital fabrication, because the tools that I need to work with Streptomyces coelicolor don't actually exist. So in this case -- in the last week actually, I've just designed a petri dish that is engineered to produce a bespoke print on a whole garment. We're making lots of kimonos.
Actualmente trabajo en Ginkgo Bioworks, un nuevo emprendimiento biotecnológico en Boston. Allí estoy investigando la manera en que la plataforma de ajuste a escala de la biología puede interactuar con mis métodos artesanales de diseño textil con bacterias. Estamos trabajando con el Streptomyces coelicolor para que produzca más pigmento. También estamos considerando el uso de instrumentos específicamente diseñados para automatizar la biología sintética, con la idea de adaptarlos para estampar y teñir productos textiles. También estoy usando la fabricación digital, porque los instrumentos que necesito para trabajar con el coelicolor en realidad no existen. De manera que, en este caso, -- en la última semana, en realidad -- diseñé una placa de Petri pensada para producir un estampado personalizado sobre una prenda completa. Estamos haciendo kimonos en cantidad.
Here's the exciting thing: I'm not alone. There are others who are building capacity in this field, like MycoWorks. MycoWorks is a startup that wants to replace animal leather with mushroom leather, a versatile, high-performance material that has applications beyond textiles and into product and architecture. And Bolt Threads -- they've engineered a yeast to produce spider-silk protein that can be spun into a highly programmable yarn. So think water resistance, stretchability and superstrength. To reach economies of scale, these kinds of startups are having to build and design and engineer the infrastructure to work with biology. For example, Bolt Threads have had to engage in some extreme biomimicry. To be able to spin the product this yeast creates into a yarn, they've engineered a yarn-making machine that mimics the physiological conditions under which spiders ordinarily spin their own silk.
Lo interesante de todo esto es que no estoy sola. Hay otros que están especializándose en el sector, como MycoWorks. MycoWorks es una empresa nueva cuyo objetivo es reemplazar cuero animal por cuero fabricado a partir de hongos un material versátil, de excelente rendimiento, que ofrece aplicaciones fuera de la industria textil, como en la fabricación de productos y en el sector de arquitectura. Y Bolt Threads desarrolló una levadura que produce una proteína de la seda de araña capaz de fabricar un hilo altamente programable. Pensemos en impermeabilidad, elasticidad y alta resistencia. Para poder lograr economías a escala, este tipo de empresas se ven obligadas a construir, diseñar y desarrollar la infraestructura para poder trabajar con la biología. Por ejemplo, Bolt Threads tuvo que recurrir a un caso de imitación biológica extrema. Para poder hilar el producto que esta levadura transforma en hebras, han desarrollado una máquina para fabricas hebras capaz de imitar las condiciones fisiológicas en que las arañas normalmente tejen su propia seda.
So you can start to see how imaginative and inspiring modes of making exist in nature that we can use to build capacity around new bio-based industries. What we now have is the technology to design, build, test and scale these capabilities. At this present moment, as we face the ecological crisis in front of us, what we have to do is to determine how we're going to build these new material systems so that they don't mirror the damaging legacies of the oil age. How we're going to distribute them to ensure a sustainable development that is fair and equitable across the world. And crucially, how we would like the regulatory and ethical frameworks that govern these technologies to interact with our society.
Esto demuestra cuán imaginativas e inspiradoras son las técnicas creadoras de la naturaleza y que nosotros podemos usar para desarrollar capacidades en las nuevas industrias biológicas. Lo que hoy tenemos es la tecnología para diseñar, construir, evaluar y ajustar a escala esas capacidades. En este momento, frente a la crisis ecológica, debemos decidir la manera de crear estos nuevos sistemas de materiales para que no repitan los efectos nefastos de la era del petróleo. Debemos decidir cómo distribuir esos sistemas para asegurar un desarrollo sustentable justo e igualitario en todo el mundo. Y, fundamentalmente, debemos decidir cómo quisiéramos que las normas legales y éticas de estas tecnologías interactúen con nuestra sociedad.
Biotechnology is going to touch every part of our lived experience. It is living; it is digital; it is designed, and it can be crafted. This is a material future that we must be bold enough to shape.
La biotecnología tocará todos los aspectos de nuestra vida. Está viva, es digital, está diseñada, y puede ser usada para crear. Este es el futuro material que necesita de nuestro coraje para poder construirse.
Thank you.
Gracias.
(Applause)
(Aplausos)