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.
여러분은 스트렙토마이시스 코엘리컬러의 생애주기를 보고 계십니다. 이것은 흙에서 발견되는 박테리아의 한 종류로 다른 미생물들과 한 공동체로 살면서 유기물들을 분해합니다. 코엘리컬러는 아름다운 미생물이에요. 유기 화학물들의 합성을 위한 동력소이죠. 코엘리컬러는 악티노르딘이라는 항생물질을 생성하는데 파란색부터, 분홍색과 보라색의 색깔을 그 환경의 산도에 따라서 띄웁니다. 염록소 분자들을 생성한다는 점에 전 호기심이 생겼고 제가 코엘리컬러와 협력하도록 만들었어요. 조금 이상한 조합의 동업관계라고 생각하시겠지만 의류자재 디자이너로서의 제 모든 관행들을 바꿔버렸어요. 이를 통해서, 저는 자연이 어떻게 우리가 환경을 설계하고 건설하는 방식에 혁명을 일으킬 것인지 이해하고 그리고 어떻게 코엘리컬러와 같은 미생물들이 미래의 재료들을 성장시킬 수 있는지 배웠어요.
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.
그럼 그것에 어떤 문제가 있는 걸까요? 글쎄요, 우리는 지난 한 세기 동안 지금까지의 가장 가치 있는 연료 시스템인 화석연료를 중심으로 조직화되고, 활성화 되었어요. 우리는 우리의 정체성, 문화, 생산방식과 경제을 정의하는 이 원료에 묶이고, 의존하게 되버렸죠. 하지만 화석연료 기반 활동들은 급격한 기후변화와, 생물다양성 손실을 가속화 하고 급기야 인류의 갈등을 지속시키기까지 하는 폭력성으로 지구를 변화시키고 있어요. 우리 모두는 이런 의존성을 부인하는 것조차 위험하고 치명적인 세상에 살고 있어요. 위험한 이유들은 다양하지만 지금 아무런 영향을 받지 않는다는 특권을 포함해서 우리가 어떻게 이 행성의 한계의 테두리 속에서 다른 방식으로 살아갈 수 있는가에 대한 상상력 부족 때문에 더 위험하다고 생각해요.
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.
언젠가 화석연료는 재생에너지에게 밀릴 것이고 그말은 즉, 우리는 석유에 기반하지 않은 새로운 원료 시스템을 찾아야 한다는 것이죠. 저는 새로운 원료 시스템의 답이 생물학에서 나올 것이라 믿지만 중요한 것은 우리가 어떻게 설계하고 만드는가에 달렸어요. 석유시대의 파괴적인 면을 물려받지 않아야 합니다.
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.
이 그림을 보실 때 무엇이 보이시나요? 글쎄요, 저는 효소의 사용으로 인해 우리가 지금까지 설계한 그 무엇보다 더 빠르고 정교하게 원자를 움직이고 배치할 수 있는 아주 정교한 생물 시스템이 보여요. 그리고 그것이 큰 규모로도 가능하단 걸 알고 있죠. 자연은 이걸 가능할 수 있게 하기 위해 38억년 동안 진화해 왔지만 이젠 생명시스템의 그 기능을 맞춤형으로 하려는 합성생물학이라는 신흥 과학분야를 통해 우리는 이제 DNA구조 프로토타입을 빠르게 만들 수 있게 됐어요. 즉, 높은 생물학적 정밀도로 박테리아를 설계하는 게 가능해져서 박테리아로 금속을 재활용하거나 균류를 키워 가구로 만들거나 심지어는 조류에서 재생에너지를 빼내올 수도 있죠.
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?
생물체에서 물질을 만들어내는 자연의 놀라움들을 우리가 어떻게 사용할 수 있을지 고려하기 위해 발효의 생물학적 과정을 들여다 봅시다. 저는 발효가 인간에 의해 쓰일 때야 말로 인류생존을 위한 첨단기술 도구라고 생각하게 되었어요. 고체 또는 액체가 발효될 때에 박테리아균에 의해 화학적으로 분해되는데 이 과정의 부산물이야말로 우리에게 중요한 것이죠. 예를 들면, 와인을 만들 때 포도에 효모를 넣는 것처럼요. 이 변환들은 에너지를 반복적으로 재배포시키는 자연의 복잡한 네트워크의 하나이죠. 발효는 여러 종들간의 상호작용을 일으키는데 박테리아, 곰팡이 식물, 곤충, 동물 그리고 인류 즉, 생태계 전부 말이죠. 우리는 이미 이런 강력한 미생물 상호 작용에 대해 수천년 동안 알고 있었어요. 여러분은 곡물, 식물성과 동물성 제품들의 발효과정을 통해 세상 모든 문화권의 사람들이 어떻게 미생물들을 길들여 못먹는 것을 먹을 수 있게 만드는지 볼 수 있죠. 사람들이 항생제가 포함된 음식물을 일부러 발효시켰다는 증거가 심지어 350 A.D. 만큼 일찌기 존재하기도 합니다. 몇몇 수단의 누비아종족의 해골 유물에서는 상당한 양의 테트라사이클린이 포함되어 있음이 발견되었는데 오늘날 우리가 현대의학에서 사용하는 항생제이죠. 1500년 정도 후에나 알렉산더 플레밍이 곰팡이의 향균성을 발견했는데 페니실린의 발효의 산업화를 통해서야만 수 백만 명의 사람들이 전염병들을 이겨낼 수 있었어요. 발효가 우리의 인류개발에 다시 한번 중요한 역활을 하게 된 거죠. 우리가 산업을 완전히 뒤바꿀 때 발효가 새로운 생존법이 될 수 있을까요?
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.
저는 섬유산업을 위해 새로운 소재 시스템을 개발하기 위해 창조적인 직종에서 일해왔어요. 물론 제 일을 사랑하기는 하지만 전 섬유사업이 세계에서 오염률이 가장 높은 산업 중 하나임을 받아들이기 힘들었어요. 대부분의 섬유 가공에 의한 생물학적 피해는 마지막과 염색단계에서 일어나게 됩니다. 섬유를 가공하는 작업은 아주 많은 양의 물이 필요하죠. 석유시대가 섬유산업을 전부 변화시킨 이후로는 섬유가공에 쓰이는 많은 재료들과 화학물들은 석유에 기반합니다. 그래서 패스트 패션에 대한 우리의 충족되지 못하는 욕망과 더불어 매년 어마어마한 양의 섬유폐기물이 매립되고 있는데 재활용하기 너무나도 어렵기 때문이에요. 그럼, 다시 한번 생물학과 비교를 해보세요. 38억 년이 넘게 진화해 프로토타입을 신속하게 하고 재활용하고 보충을 하기까지 지금까지 설계한 그 어느 시스템보다 나아요.
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.
저는 이 엄청난 가능성에 영감을 받았고 겉보기에 간단한 질문을 통해 탐구해 보고 싶었어요. 그 당시엔 말이죠. 만약에 박테리아가 색소를 생성할 수 있다면 이것으로 어떻게 섬유를 염색할 수 있을까요? 제가 가장 좋아하는 방법은 스트렙마이시스 코엘리컬러를 실크위에 직접 배양시키는 거예요. 각 세균군락이 자기의 영역 주위로 염료를 생성하는 걸 보실 수 있을 거예요. 이제 아주 많은 세포들을 더 추가하면 천에 흠뻑 적실 수 있는 충분한 염료를 생성하죠. 섬유를 염색하는 이런 방식의 마법같은 사실은 제 말은, 이렇게 직접적으로 박테리아를 실크에 첨가하는 직접 발효법 말이죠. 티셔츠 한장을 염색하는데 고작 200ml의 물만으로도 박테리아는 살 수 있어요. 그리고 이 방식은 아주 조금의 유출만 있고 화학물질 없이도 물빠짐 없는 염료를 생성 할 수 있어요.
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.
여러분은 이렇게 생각하실 거예요. 그리고, 그게 옳은 생각일 거예요. 생물시스템으로 디자인하는 것과 관련된 본질적인 문제는 우리가 어떻게 생명력을 가진 매체를 통제할 것인가 입니다. 글쎄요, 스트렙토마이시스가 계속 충분한 염료를 생성할 수 있게 박테리아 배양을 위한 기준선만 만들어 주면 다음 단계인 비틀기, 접기 집게로 집기, 담그기, 스프레이하기 잠수시키기를 통해 코엘리컬러의 활약의 미학을 알게 되실 거예요. 체계적인 방식으로 코엘리컬러를 활용하면 유기적인 패턴을 만들 수 있고... 균일한 염색이나... 심지어는 그래틱 프린팅까지도 가능해요.
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.
또 다른 문제는 이런 장인정신 방식을 확장시켜서 산업에서 활용케 할 것인가 입니다. 규모에 대해 얘기를 할 때에 두 가지를 동시에 고민해야 해요. 생물학적인 요소를 확장시키고 그 다음에 생물학에 이용할 때 필요한 도구들과 과정들을 확장시켜야 해요. 그것이 가능하다면 이제 페트리접시에서 일어나는 일들을 옮겨서 인간의 규모에 맞게 만들고 그럼 어쩌면, 우리의 환경을 건축할 수도 있겠죠.
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.
만약 플레밍이 오늘날 살아있었다면 이것은 확실하게 그의 도구의 일부일 거예요. 여러분은 지금 생물학을 어떻게 규모화할 것인가의 현재까지의 최선의 추측을 보고 계십니다. 그건 바로 바이오리엑터라는 건데 향이나 풍미같은 특정 화학물질과 화합물을 만들어내기 위해 설계된 효모가 들어있는 미생물 양조장의 일종인 셈이죠. 이것들은 자동화된 하드웨어와 소프트웨어 세트들에 연결되어 있어서 실시간으로 수치들을 읽고 설계팀에게 미생물의 성장조건을 피드백해주죠. 그래서 이 시스템을 코엘리컬러와 같은 미생물들의 성장 특성을 모델링해서 50,000L 에서 어떻게 발효될지 예측할 수 있어요.
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.
저는 현재 Ginkgo Bioworks 에서 일하고 있는데요. 보스턴에 있는 생명공학 스타트업이에요. 저는 그들의 생물학을 스케일링할 플랫폼이 저의 장인정신이 깃든 박테리아로 원단을 디자인하는 방식과 어떻게 연계될지 보고자 일하고 있어요. 저희는 더 많은 염료를 만들어내기위해 스트렙토마이시스 코엘리컬러를 조작하는 등 의 연구를 합니다. 저희는 심지어 합성생물학을 위한 도구들도 연구하고 있죠. 합성 생물학을 자동화해서 옷감을 프린트와 염색하는 도구로 적용시킬수있는 방법을 알아내기 위해 특별히 디자인된 도구들을 연구해요. 저는 디지털 제작법을 활용하기도 해요. 왜냐하면 제가 스트렙토마이시스 코엘리컬러로 작업하기 위해 필요한 도구들은 사실상 존재하지 않거든요. 그래서 이 경우엔 사실 지난 주에 말이죠. 제가 페트리 접시를 디자인했는데 전체 의상 위에 맞춤 프린트를 제작할 수 있게 설계했어요. 그래서 기모노를 많이 만들고 있죠.
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.
아주 신나는 사실은 말이죠: 저 한 사람만이 아니라는 거예요. 이 분야에서 역량을 키우는 다른 사람들이 있어요. MycoWorks와 같은 단체들 말이에요. MycoWorks는 스타트업 단체인데 섬유뿐만 아니라, 제품과 건축에도 사용될 수 있는 다기능적이고 고성능적인 소재인 버섯가죽으로 동물가죽을 대체하려 하고 있어요. 그리고 Bolt Threads라는 단체는 거미줄 단백질을 생산하는 효모를 개발했는데 이것으로 고도 프로그래밍 할 수 있는 원사를 뽑아낼 수 있죠. 그래서 높은 내수성 신축성과 튼튼함을 가지고 있어요. 규모의 경제를 도달하기 위해서 이런 스타트업들은 생물학을 사용하기위한 인프라를 만들고 디자인하고 설계해야 하죠. 예를 들면 Bolt Threads는 극단적인 자연모사 연구를 해야 했어요. 효모가 만드는 제품을 원사로 뽑아낼 수 있게 하기 위해 거미가 자연적으로 거미줄을 뽑아내는 생리 조건을 모방한 원사 뽑는 기계를 발명했어요.
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.
이제 여러분은 얼마나 창의적이고 영감적인 창조 방법들이 자연에 존재하며 새로운 바이오 기반 산업의 역량을 구축할 때 쓰일 수 있을지 보실 수 있을 거예요. 지금 우리가 가진 기술은 이런 기능들을 디자인하고, 만들고, 테스트하고 확장할 수 있죠. 지금 현재에 우리 앞의 생태적 위기를 직면하면서 우리가 해야 할 일은 어떤식으로 새로운 원료 시스템을 구축해서 석유시대의 파괴적인 유산들은 따라하지 않을지 결정하는 거예요. 우리가 어떻게 지속적인 발전을 위해 원료시스템을 공정하고 평등하게 세계적으로 분배할 것인지 그리고 중요하게도, 우리가 어떻게 이런 기술을 통제하는 규제체제와 윤리적인 틀이 우리 사회와 상호작용 하기를 바라는 지예요.
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.
생명공학은 우리의 모든 일생활에 스며들게 될 거예요. 생명공학은 살아있으며 또한 디지털이고 디자인되었고, 제작될 수 있어요. 이것이야말로 우리가 대담하게 만들어야만 하는 물질적 미래입니다.
Thank you.
감사합니다.
(Applause)
(박수)