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.
Vous regardez le cycle de vie d'un Streptomyces coelicolor, une souche de bactéries que l'on trouve dans le sol qui vit en communauté avec d'autres organismes et décompose la matière organique. Le coelicolor est un superbe organisme. C'est un moteur à synthétiser des composés chimiques organiques. Il produit un antibiotique, l'actinorhodine, dont la couleur va du bleu au rose et au violet, suivant l'acidité de son environnement. Le fait qu'il produise ces molécules de pigment a piqué ma curiosité et m'a menée à collaborer étroitement avec le coelicolor. C'est un partenariat étonnant qui a complètement transformé ma façon de travailler en tant que créatrice de matières. J'ai compris comment la nature allait complètement révolutionner la façon dont nous créons et construisons nos environnements, et que ces organismes tels que le coelicolor allaient nous aider à développer le futur de nos matières.
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.
Qu'est-ce qui ne va pas dans la situation actuelle ? Ces cent dernières années, nous nous sommes organisés autour des énergies fossiles, sans doute le système de matières le plus important de l'histoire. Nous sommes attachés à cette ressource et la dépendance que nous avons formée définit nos identités, nos cultures, nos façons de créer et nos économies. Mais nos activités autour des énergies fossiles transforment la Terre avec une violence capable de changer radicalement le climat, d'accélérer la perte de la biodiversité et même de maintenir les humains en situation de conflit. Nous vivons dans un monde où le déni de cette dépendance est devenu mortel. Les raisons sont multiples mais elles comprennent le privilège de ne pas être affecté et ce qui est, à mon avis, un grave manque d'imagination concernant d'autres façons de vivre dans les limites de ce que la Terre peut supporter.
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.
L'énergie fossile cèdera un jour la place à l'énergie renouvelable. Nous devons trouver de nouveaux systèmes de matières qui ne sont pas dérivés du pétrole. Je crois que ces systèmes matériels seront biologiques, mais ce qui importe est leur création et leur construction. Ils ne doivent pas perpétuer l'héritage destructeur de l'ère du pétrole.
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.
Lorsque vous regardez cette image, que voyez-vous ? Je vois un système biologique hautement sophistiqué, qui, grâce à l'utilisation des enzymes, déplace et dépose des atomes avec plus de rapidité et de précision que tout ce que nous avons jamais fabriqué. Nous savons que c'est possible à grande échelle. La nature a évolué pendant 3,8 milliards d'années pour être capable d'une telle réussite, mais maintenant, avec la biologie synthétique, une nouvelle discipline scientifique qui cherche à adapter cette fonctionnalité des systèmes vivants, nous pouvons accéder à un prototype rapide de l'assemblage de l'ADN. Ce qui veut dire que nous pouvons fabriquer cette précision biologique qui nous permet de créer une bactérie capable de recycler du métal, pour transformer des champignons en meubles et même séquestrer de l'énergie renouvelable dans des algues.
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?
Afin d'imaginer comment nous pourrions accéder à ce génie inhérent à la nature — la création à partir du vivant — réfléchissons au processus biologique de la fermentation. Je crois que la fermentation, lorsqu'elle est exploitée par les humains, est l'instrument technologique avancé de notre survie. Lorsqu'un solide ou un liquide fermente, il est décomposé chimiquement par une bactérie et c'est son dérivé qui nous importe. Par exemple, nous ajoutons de la levure aux raisins pour faire du vin. Dans la nature, ces transformations font partie d'un réseau complexe — un cycle continu de redistribution d'énergie. La fermentation entraîne des interactions plurispécifiques entre les bactéries et les champignons, les plantes, les insectes, les animaux et les humains : en d'autres mots, des écosystèmes entiers. Nous connaissons ces puissantes interactions microbiennes depuis des milliers d'années. Vous pouvez voir comment grâce à la fermentation des graines, de la matière végétale et des produits d'origine animale, tous les peuples et les cultures du monde ont domestiqué les micro-organismes pour rendre le non comestible, comestible. Nous avons des preuves qui montrent que déjà en l'an 350 av. J.-C., on fermentait délibérément des aliments qui contenaient des antibiotiques. On a trouvé dans les restes du squelette d'un Nubien des dépôts non négligeables de tétracycline. C'est un antibiotique que nous utilisons dans la médecine moderne. Près de 1 500 ans plus tard, Alexander Fleming a découvert les propriétés anti-microbiennes de la moisissure. Ce n'est que grâce à la fermentation industrialisée de la pénicilline que des millions de personnes ont survécu à des maladies infectieuses. La fermentation pourrait une fois encore contribuer à notre développement humain. Pourrait-elle représenter un nouveau mode de survie si nous l'exploitions en vue de changer complètement nos industries ?
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.
Je cherche à développer de nouveaux systèmes de matières pour l'industrie du textile. Bien que j'adore mon travail, je ne peux me réconcilier avec le fait que l'industrie textile est l'une des plus polluantes au monde. La majorité du dommage écologique causé par le traitement textile survient aux étapes de finition et de teinture. Le traitement textile nécessite une énorme quantité d'eau. Comme l'ère du pétrole a complètement transformé l'industrie textile, la plupart des matières et des produits chimiques nécessaires à son traitement sont dérivés du pétrole. Associée à notre appétit insatiable pour la mode éphémère, une quantité énorme de textile est gaspillée et finit à la décharge parce qu'il est connu pour être difficile à recycler. Une fois encore, comparez ceci avec la biologie. Une évolution sur plus de 3,8 milliards d'années, l'accès à un prototype rapide, à un recyclage et une reconstitution plus efficaces que n'importe quel système jamais fabriqué.
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.
Ce potentiel immense m'a inspirée et j'ai voulu l'explorer à partir d'une question en apparence simple — à l'époque. Si une bactérie produit un pigment, comment l'utiliser pour colorer des textiles ? L'une de mes façons préférées est de cultiver les Streptomyces coelicolor directement sur la soie. Vous voyez comment chaque colonie produit du pigment autour de son territoire. Si vous ajoutez beaucoup, beaucoup de cellules, elles fabriquent assez de colorant pour saturer le tissu entier. Ce qui est magique lorsqu'on teint les textiles de cette façon — cette sorte de fermentation directe lorsque l'on ajoute la bactérie directement sur la soie — c'est que pour teindre un seul tee-shirt, la bactérie n'a besoin que de 200 ml d'eau pour survivre. Vous pouvez voir comment ce processus crée très peu d'écoulement et produit un pigment grand-teint sans l'utilisation de produits chimiques.
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.
Vous pensez maintenant — et vous avez raison — à un problème inhérent associé à la création avec un système vivant : comment guider un médium qui possède sa propre force vitale ? Une fois votre niveau de référence pour la culture des Streptomyces établi afin qu'elle produise suffisamment de pigment, vous pouvez enrouler, plier, serrer, tremper, pulvériser, submerger — toutes ces manipulations guident l'esthétique de l'activité du coelicolor. Et une utilisation systématique nous permet de créer un motif organique... une teinture uniforme... même un imprimé graphique.
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.
L'autre problème est d'opérer ces méthodes de fabrication artisanale à grande échelle afin de pouvoir commencer à les utiliser dans l'industrie. Lorsque l'on parle d'échelle, on considère deux choses en parallèle : la mise à l'échelle de la biologie puis celle des outils et des procédés nécessaires pour travailler avec la biologie. Si nous pouvons y arriver, nous pouvons déplacer le contenu d'une boîte Pétri pour le mettre à l'échelle humaine, et avec un peu de chance, à l'échelle de l'architecture de nos environnements.
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 était encore en vie, cette technologie ferait certainement partie de son arsenal. Vous êtes témoins de notre meilleure hypothèse de mise à l'échelle de la biologie. C'est un bioréacteur ; le genre de brasserie micro-organique qui contient des levures fabriquées afin de produire des produits chimiques et des matières de base spécifiques tels que les arômes et les parfums. Elles sont connectées à une série de machines et de programmes informatisés qui lisent en temps réel et rapportent à l'équipe de création les conditions de croissance du microbe. Ce système peut être utilisé pour façonner les caractéristiques de croissance d'un organisme tel que le coelicolor pour voir comment il pourrait fermenter dans 50 000 litres.
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.
Je travaille en ce moment chez les bureaux de Gingko Bioworks, une start-up en biotechnologie basée à Boston. Je cherche à voir comment leur plateforme pour mettre la biologie à l'échelle se connecte à mes méthodes artisanales de création de textiles avec des bactéries. Par exemple, nous concevons des Streptomyces coelicolor afin de voir s'ils peuvent produire plus de pigment. Nous considérons aussi les outils de la biologie synthétique. Des outils créés spécifiquement pour automatiser la biologie synthétique afin de voir s'ils peuvent s'adapter et devenir des outils qui impriment et colorent les textiles. J'exploite aussi la fabrication digitale, parce que les outils dont j'ai besoin pour travailler avec le coelicolor n'existent pas. En l'occurrence — la semaine dernière, j'ai mis au point une boîte Pétri conçue pour produire un imprimé personnalisé sur un vêtement entier. Nous faisons beaucoup de kimonos.
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.
Voici ce qui est fascinant : je ne suis pas seule. D'autres personnes développent des capacités dans ce domaine, comme MycoWorks. MycoWorks est une start-up qui veut fabriquer du cuir à partir de champignons, une matière versatile et de haute qualité dont l'application va au-delà du textile et vers le produit et l'architecture. Et Bolt Threads — ils ont conçu une levure qui produit de la protéine de soie d'araignée capable de tisser un fil hautement programmable. Imaginez la résistance à l'eau, l'étirabilité et l'ultra-résistance. Pour atteindre des économies d'échelle, ces start-ups doivent construire, créer et concevoir l'infrastructure pour travailler avec la biologie. Par exemple, Bolt Threads a dû s'adonner à un extrême biomimétisme. Afin de pouvoir tisser le produit créé par cette levure et d'en faire du fil, ils ont conçu une machine à tisser qui imite les conditions physiologiques dans lesquelles l'araignée tisse sa toile.
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.
Vous pouvez constater comment des techniques de création imaginatives et stimulantes qui existent dans la nature peuvent être utilisées pour développer des capacités dans ces nouvelles industries biologiques. Ce que nous avons maintenant est la technologie pour créer, construire, tester et mettre à l'échelle ces capacités. Aujourd'hui, face à la crise écologique à laquelle nous sommes confrontés, nous devons déterminer comment nous allons construire ces nouveaux systèmes de matières afin de ne pas perpétuer l'héritage néfaste de l'ère du pétrole. Comment nous allons les distribuer afin de garantir un développement durable juste et équitable dans le monde entier. Et surtout, comment nous aimerions que ces cadres réglementaires et éthiques qui régissent ces technologies interagissent avec notre société.
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 biotechnologie affectera chaque domaine de notre vie. Elle est vivante ; elle est numérique ; elle se crée, et elle peut être fabriquée. C'est un futur que nous devons façonner, si nous sommes assez audacieux.
Thank you.
Merci.
(Applause)
(Applaudissements)