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.
Estão a olhar para o ciclo de vida de uma Streptomyces coelicolor. É uma estirpe de bactérias que se encontram no solo onde vivem em comunidade com outros organismos decompondo matéria orgânica. A Coelicolor é um organismo lindo; uma central que sintetiza compostos químicos orgânicos. Produz um antibiótico chamado actinorodina cuja cor varia entre o azul, o rosa e o roxo, dependendo da acidez do ambiente. A produção destas moléculas pigmentadas despertou a minha curiosidade e levou-me a colaborar intimamente com a Coelicolor. É uma parceria invulgar mas transformou completamente a minha experiência como "designer" de materiais. Dessa parceria, compreendi como a natureza viria a revolucionar completamente o modo como planeamos e construímos o nosso ambiente. Percebi que organismos, como a Coelicolor, nos iriam ajudar a construir o nosso 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.
Mas qual o problema com as coisas, tal como estão? Bem, ao longo do século passado, organizámo-nos em torno dos combustíveis fósseis, possivelmente o material mais valioso que já conhecemos. Estamos atados a este recurso, e criámos uma dependência dele que define a nossa identidade, a nossa cultura, a nossa forma de produção e a nossa economia. Mas as nossas atividades baseadas nos combustíveis fósseis estão a transformar a Terra com uma violência capaz de alterar o clima de modo drástico, de acelerar a perda de biodiversidade e até de alimentar conflitos humanos. Vivemos num mundo onde negar esta dependência se tornou fatal. E as razões para tal são várias, mas incluem o privilégio de não sermos afetados e aquilo que acredito ser uma profunda falta de imaginação para outros modos de viver dentro dos limites das possibilidades do nosso 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.
Os combustíveis fósseis terão, um dia, de ceder o passo às energias renováveis. Isso implica que temos de encontrar novos sistemas de materiais que não sejam derivados do petróleo. Eu acredito que esses sistemas de materiais serão biológicos, mas o que importa é como os concebemos e construímos. Estes não devem perpetuar os hábitos destrutivos da era do 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.
Quando olham para esta imagem o que veem? Eu vejo um sistema biológico altamente sofisticado que, através de enzimas, é capaz de mover e posicionar átomos de modo mais rápido e preciso do que qualquer outro engenho por nós concebido — e nós sabemos que o consegue fazer em macro escala. A natureza tem evoluído ao longo de mais de 3800 milhões de anos para ser capaz de fazer isto. Mas agora, com o recurso à biologia sintética — uma disciplina científica em ascensão que visa personalizar esta funcionalidade dos sistemas vivos — podemos rapidamente criar protótipos para a montagem de ADN. Isso significa que podemos criar esse nível de precisão biológica que possibilita elaborar uma bactéria capaz de reciclar metais, de cultivar fungos para fazer mobiliário e até sequestrar energia renovável das 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 aceder a esta brilhante herança da Natureza — criar coisas a partir de seres vivos — consideremos o processo biológico da fermentação. Acostumei-me a pensar na fermentação, quando usada por humanos, como uma avançada caixa de ferramentas para a nossa sobrevivência. Quando um sólido ou um líquido fermentam, decompõe-se quimicamente por ação de fungos bacterianos. O que valorizamos é o seu produto secundário. Por exemplo, adicionamos leveduras a uvas para produzir o vinho. Na Natureza, estas transformações fazem parte de uma rede complexa, um ciclo contínuo que redistribui energia. A fermentação dá lugar a interações entre várias espécies de bactérias e fungos, plantas, insetos, animais e seres humanos. Por outras palavras: ecossistemas inteiros. Conhecemos estas poderosas interações microbianas há milhares de anos. Podemos ver como é que, através da fermentação de grãos, da matéria vegetal e de produtos animais, todas as pessoas e culturas do mundo domesticaram micro-organismos para tornar o não comestível em comestível. Existem até indícios de que, já no ano 350 da nossa era, as pessoas fermentavam alimentos que continham antibióticos. Descobriu-se que, nos restos mortais de alguns núbios do Sudão, encontramos depósitos consideráveis de tetraciclina, um antibiótico que usamos atualmente na medicina. E praticamente 1500 anos mais tarde, Alexander Fleming descobriu as propriedades antimicrobianas do bolor. Foi apenas através da fermentação industrial da penicilina que milhões de pessoas puderam sobreviver a doenças infecciosas. A fermentação pode voltar a ocupar um lugar de destaque no nosso desenvolvimento como seres humanos. Poderá ela representar um novo modo de sobrevivência se a aproveitarmos para radicalmente mudar a indústria?
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.
Na minha carreira criativa, trabalhei no desenvolvimento de novos sistemas materiais para a indústria têxtil. Embora seja um trabalho que eu adoro, não consigo reconciliar com o facto de que a indústria têxtil é uma das mais poluidoras do mundo. A maioria dos danos ecológicos causados pelo processamento têxtil surge nas fases de acabamento e coloração. Processar têxteis requer enormes quantidades de água. Dado que a era do petróleo transformou totalmente a indústria têxtil, muitos dos materiais e químicos utilizados no processamento são baseados em petróleo. Portanto, adicionados ao nosso apetite insaciável por uma moda rápida, uma enorme quantidade de resíduos têxteis acaba num aterro todos os anos porque continuam a ser particularmente difíceis de reciclar. Assim, mais uma vez, comparem isto com a biologia que evoluiu ao longo de 3800 milhões de anos, para rapidamente demonstrar, e rapidamente reciclar e renovar melhor que qualquer outro sistema por nós construído.
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.
Eu fui inspirada por este imenso potencial e quis explorá-lo através de uma simples questão, como eu pensava, na altura: "Se uma bactéria produz um pigmento, como é que podemos usá-la para tingir têxteis?" Um dos meus métodos favoritos é cultivar a Streptomyces coelicolor diretamente na seda. Podem ver como cada colónia produz pigmento em torno do seu território. Se adicionarmos muitas, muitas células, elas produzem corante suficiente para saturar todo o tecido. A magia que advém de tingir têxteis deste modo — este tipo de "fermentação direta", quando adicionamos as bactérias diretamente à seda — é que para tingir uma "T-shirt", a bactéria sobrevive com apenas 200 mililitros de água. E podem ver como este processo gera muito pouco desperdício e produz um pigmento que não desbota sem o uso de quaisquer agentes 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.
Agora, vocês estão a pensar — e estão a pensar bem — num problema inerente ao "design" com um sistema vivo: "Como podemos controlar algo que tem vida e vontade própria?" Bem, assim que se estabeleça o básico para cultivar Streptomyces de modo a que este produza constantemente pigmento suficiente, podemos passar para o torcer, dobrar, pregar, mergulhar, pulverizar, submergir. Tudo isso começa a definir a estética da atividade da Coelicolor. Usá-los de um modo sistemático permite-nos gerar um padrão orgânico, uma coloração uniforme, e até uma impressão gráfica.
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.
Outro problema é como adaptar estes métodos artesanais de fabrico de modo a poder usá-los à escala industrial. Quando falamos de escala, consideramos duas coisas em paralelo: ajustar a biologia à escala e depois, como ajustar as ferramentas e os processos necessários para trabalhar com a biologia. Se formos capazes disso, podemos passar do que acontece numa caixa Petri para a escala humana, e só então, assim esperamos, para a arquitetura do 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.
Se Fleming ainda fosse vivo hoje, certamente, isto faria parte da sua caixa de ferramentas. Estão a olhar para as nossas atuais melhores sugestões de como ajustar a biologia à escala. Trata-se de um reator biológico, uma espécie de destilaria para micro-organismos que contêm leveduras alteradas para produzir químicos e compostos específicos tais como fragrâncias e sabores. Está conectado a uma rede de "hardware" e "software" automatizados que leem em tempo real e transmitem para uma equipa de "design" as condições de crescimento dos micróbios. Assim, podemos usar este sistema para modelar o padrão de crescimento de um organismo como a Coelicolor para prever como fermentaria em 50 mil 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.
Atualmente estou a trabalhar na Glinkgo Bioworks, que é uma "startup" de biotecnologia em Boston. Estou a tentar ver como a plataforma de ajuste à escala da biologia se interliga com os meus métodos artesanais de "design" em têxteis, com bactérias. Estamos a fazer coisas como manipular a Streptomyces coelicolor para ver se esta consegue produzir mais pigmento. E estamos a olhar para as ferramentas da biologia sintética. Ferramentas que foram criadas para automatizar a biologia sintética, para ver como elas se poderiam adaptar a imprimir e colorir têxteis. Estou também a recorrer ao fabrico digital pois as ferramentas de que preciso para trabalhar com Stroptomyces coelicolor na verdade não existem. Assim, neste caso, na semana passada acabei de desenhar uma caixa Petri modificada para produzir uma marca indicada num traje completo. Estamos a fazer imensos quimonos.
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.
Eis a parte empolgante: não estou sozinha. Outros estão a ganhar terreno nesta área, tais como a MycoWorks. A MycoWorks é uma "startup" que quer substituir couro animal por couro a partir de cogumelos — um material versátil e de alto rendimento que tem aplicações, além dos têxteis, em produto e arquitetura. E, na Bolt Threads, manipularam uma levedura que produz uma proteína da seda de aranha que pode fabricar um fio altamente programável. Portanto, pensem na impermeabilidade à água, na elasticidade e na super resistência. Para atingir economias de escala, este tipo de "startups" estão a ter de construir e desenhar e criar a infraestrutura para trabalhar com a biologia. Por exemplo, a Bolt Threads teve de recorrer a uma biomimética extrema. Para conseguir fiar o produto que esta levedura transforma em fios, criaram uma máquina capaz de fazer fios que imita as condições fisiológicas nas quais as aranhas normalmente tecem a sua 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.
Podem começar a ver como estes modos de fabrico imaginativos e inspiradores, que existem na natureza, podem ser usados para ganhar terreno em novas bioindústrias. O que temos agora é a tecnologia para imaginar, construir, testar e ajustar a escala a estas capacidades. Neste preciso momento, enquanto encaramos a crise ecológica que se avizinha, temos de determinar como vamos construir estes novos sistemas materiais de modo a que eles não repitam os efeitos nocivos da era do petróleo. Como vamos distribuí-los para garantir um desenvolvimento sustentável que seja justo e equitativo pelo mundo fora. E como gostaríamos que as estruturas reguladoras e éticas que governam estas tecnologias interajam com a nossa sociedade.
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.
A biotecnologia vai influenciar toda a nossa forma de vida. Está viva. É digital. Está imaginada e pode ser usada para criar. Este é um material do futuro que devemos ter a audácia de modelar,
Thank you.
Obrigada.
(Applause)
(Aplausos)