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.
Vocês estão assistindo ao ciclo de vida da "Streptomyces coelicolor". É um tipo de bactéria encontrada no solo, onde ela vive numa comunidade com outros organismos, decompondo matéria orgânica. Coelicolor é um lindo organismo. Uma usina para sintetizar compostos químicos orgânicos. Ela produz um antibiótico chamado actinorhodin, cuja cor varia do azul até rosa e lilás, dependendo da acidez do ambiente. O fato de ela produzir estas moléculas de pigmento aguçou minha curiosidade e me levou a trabalhar de perto com a coelicolor. É uma parceria improvável, mas que transformou completamente minha prática de designer de materiais. A partir daí, compreendi como a natureza ia revolucionar completamente como projetamos e construímos nossos ambientes, e que organismos como a coelicolor iam nos ajudar a desenvolver o futuro dos nossos materiais.
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 o estado atual das coisas? Bem, no último século, nossa vida tem girado ao redor dos combustíveis fósseis, seguramente o sistema de materiais mais valioso já conhecido. Estamos presos a essa fonte, e criamos uma dependência dela que define nossas identidades, culturas, nosso modo de fazer e nossa economia. Mas as atividades baseadas no combustível fóssil estão reconfigurando a Terra com um tipo de violência capaz de mudar radicalmente o clima, acelerar a perda da biodiversidade e até encorajar conflitos humanos. Estamos vivendo num mundo onde a negação dessa dependência se tornou mortal. E suas razões são múltiplas, mas elas incluem o privilégio de não ser afetado e o que acredito ser uma profunda falta de imaginação sobre de que outra maneira poderíamos viver dentro das limitações do 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.
Um dia os combustíveis fósseis vão dar lugar à energia renovável. Portanto, precisamos de novos sistemas de materiais que não sejam baseados no petróleo. Acredito que esses sistemas de materiais vão ser biológicos, mas o que importa é como os projetamos e construímos. Eles não podem perpetuar os legados 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 vocês veem? Bem, eu vejo um sistema biológico altamente sofisticado que, através do uso de enzimas, pode mover e inserir átomos mais rápida e precisamente do que qualquer coisa que já criamos. E sabemos que isso pode ser feito em grande escala. A natureza evoluiu ao longo de 3,8 bilhões de anos para conseguir fazer isso. No entanto, através da biologia sintética, uma disciplina científica emergente que busca customizar essa funcionalidade dos sistemas vivos, agora podemos acelerar o protótipo da montagem do DNA. Isso significa que podemos alcançar o tipo de precisão biológica que possibilita projetar uma bactéria para reciclar o metal, para transformar fungos em móveis e até mesmo 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?
Imaginar como acessar esse brilhantismo inerente da natureza para construir coisas a partir de coisas vivas, vamos considerar o processo biológico de fermentação. Costumo pensar na fermentação, quando aproveitada pelos humanos, como uma ferramenta tecnológica avançada para nossa sobrevivência. Quando um sólido ou um líquido fermenta, ele é quimicamente quebrado por um fungo bacteriológico. O subproduto disso é o que valorizamos. Assim, por exemplo, adicionamos levedura às uvas para fazer vinho. Bem, na natureza, essas transformações são parte de uma rede complexa, um ciclo contínuo que redistribui energia. A fermentação dá origem a interações multiespécies de bactérias e fungos, plantas, insetos, animais e humanos: em outras palavras, ecossistemas inteiros. Conhecemos essas poderosas interações microbiais há milhares de anos. Podemos ver como, através da fermentação de grãos, matéria vegetal e produtos animais, todas as pessoas e culturas do mundo domesticaram os microorganismos para tornar o não comestível em comestível. E há evidências tão antigas, que chegam a 350 d.C., de pessoas deliberadamente fermentarem alimentos que continham antibióticos. Os restos mortais de alguns nubienses sudaneses continham depósitos significativos de tetraciclina. Esse é um antibiótico usado na medicina moderna hoje. E, quase 1,5 mil anos depois, Alexander Fleming descobriu as propriedades antimicrobianas do mofo. E foi somente através da fermentação industrializada da penicilina que milhões conseguiram sobreviver a doenças infecciosas. A fermentação poderia mais uma vez ter um papel importante no nosso desenvolvimento humano. Poderia ela representar um novo modo de sobrevivência se a usarmos para mudar completamente nossas indústrias?
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.
Trabalhei na minha carreira criativa pra desenvolver novos sistemas de materiais para a indústria têxtil. E, apesar de ser um trabalho que amo, não consigo aceitar o fato de que a indústria têxtil é uma das mais poluentes do mundo. A maioria dos danos ecológicos causados pelo processamento têxtil ocorre na fase da finalização e tintura. O processamento têxtil requer enormes quantidades de água. E, como a era do petróleo transformou completamente a indústria têxtil, muitos dos materiais e produtos químicos usados para processá-los são baseados no petróleo. Assim, aliado ao nosso apetite insaciável pela "fast fashion", todo ano uma enorme quantidade de resíduos têxteis acaba no solo, por ser notoriamente difícil de reciclar. Assim, novamente, comparem isso com a biologia. Evoluiu por mais de 3,8 bilhões de anos, para protótipo rápido, para reciclar e se reconstituir melhor do que qualquer sistema que já criamos.
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.
Esse imenso potencial me inspirou e queria explorar isso através de uma questão aparentemente simples... na época. Se uma bactéria produz um pigmento, como fazemos para ela tingir tecidos? Bem, uma das minhas formas favoritas é cultivar Streptomyces coelicolor diretamente na seda. Dá pra ver como cada colônia produz pigmento ao redor do seu território. Bem, se adicionarmos muitas células, elas geram material de tintura suficiente para saturar o tecido todo. A magia de tingir tecidos dessa forma, esse tipo de fermentação direta em que adicionamos a bactéria diretamente na seda, é que, para tingir uma camiseta, a bactéria sobrevive em apenas 200 ml de água. E podemos ver como esse processo gera pouquíssimo resíduo e produz um pigmento que não desbota sem o uso de qualquer química.
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.
Então agora vocês estão pensando, e estão pensando certo, sobre um problema inerente ao design com um sistema vivo: como controlar um meio que possui uma força vital própria? Bem, uma vez que tenhamos estabelecido a base para cultivar a Streptomyces, de modo a produzir consistentemente pigmentos suficientes, podemos nos dedicar a torcer, dobrar, fixar, imergir, borrifar, submergir... tudo isso começa a informar a estética da atividade da coelicolor. E usá-los de uma forma sistemática nos permite gerar um padrão orgânico, um tingimento 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 fazer em larga escala esses métodos artesanais de produção de modo que possamos usá-los na indústria. Quando falamos em larga escala, consideramos duas coisas em paralelo: a escala da biologia e também das ferramentas e dos processos necessários para trabalhar com a biologia. Se conseguirmos fazer isso, então podemos mover o que ocorre numa placa de Petri de modo a ajustar à escala humana e, com sorte, à arquitetura dos nossos ambientes.
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 estivesse vivo, isso certamente faria parte de suas ferramentas. Vocês estão olhando para as nossas melhores chances atuais de fazer biologia em grande escala. É um biorreator; um tipo de cervejaria de microorganismo que contém leveduras criadas para produzir mercadorias e compostos químicos específicos, como fragrâncias e sabores. Ela está conectada a um conjunto de hardware e software automatizados que são lidos em tempo real e informam a uma equipe de designers as condições de crescimento do micróbio. Tal sistema poderia moldar as características de crescimento de um organismo como a coelicolor pra ver como ela poderia fermentar 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, minha base é na Ginkgo Bioworks, uma startup de biotecnologia em Boston. Estou estudando a interface de sua plataforma de biologia de larga escala com meus métodos artesanais de design com bactéria para têxteis. Estamos fazendo coisas como estruturar a Streptomyces coelicolor pra ver se ela pode produzir mais pigmento. Estamos testando até com ferramentas de biologia sintética, projetadas especialmente para automatizar biologia sintética, para ver se elas se adaptariam à impressão e ao tingimento de tecidos. Também estou utilizando fabricação digital, pois as ferramentas necessárias para trabalhar com a Streptomyces coelicolor ainda não existem. Assim, nesse caso, na verdade na semana passada, acabei de projetar uma placa de Petri pensada para produzir uma estampa personalizada na roupa toda. Estamos fazendo muitos 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.
E a boa notícia é que não estou sozinha. Há outras pessoas desenvolvendo capacidade nesse campo, como a MycoWorks. MycoWorks é uma startup que quer substituir couro animal por couro de cogumelos, um material versátil de alto desempenho, que tem aplicações além dos têxteis, em produtos e arquitetura. E a Bolt Threads. Eles fizeram uma levedura para produzir proteína da seda da aranha que pode ser fiada num fio altamente programável. Então, pensem na resistência à água, na sua elasticidade e superforça. Para alcançar economias de escala, esse tipo de startup está tendo de construir, projetar e criar a infraestrutura para trabalhar com biologia. Por exemplo, a Bolt Threads teve de desenvolver uma biomimética excepcional. Para ser capaz de transformar em fio o produto da levedura, eles criaram uma máquina de fiar que imita as condições fisiológicas sob as quais as aranhas normalmente tecem sua própria 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.
Assim, podemos começar a ver modos de criação imaginativos e inspiradores existentes na natureza que podemos usar na capacitação de novas indústrias baseadas na biologia. O que temos agora é a tecnologia para projetar, construir, testar e fazer em grande escala essas capacidades. Neste momento, enquanto enfrentamos a crise ecológica que se apresenta, o que temos de fazer é determinar como vamos construir esses novos sistemas de materiais, de modo que eles não repitam os legados danosos da era do petróleo. Como vamos distribuí-los para garantir um desenvolvimento sustentável que seja justo e igualitário mundialmente? E, uma questão crucial, como serão as estruturas regulatórias e éticas que governam essas tecnologias para interagirem com 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 estar em todas as experiências da nossa vida. Ela é viva, é digital, é projetada, e pode ser trabalhada. Esse é o futuro dos materiais que precisamos ter a coragem de formular.
Thank you.
Obrigada.
(Applause)
(Aplausos)