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.
Streptomyces coelicolor bakterisinin yaşam döngüsünü izliyorsunuz. Organik maddeyi ayrıştıran ve diğer organizmalarla birlikte yaşadığı toprakta bulunan bir bakteri türü. Coelicolor güzel bir organizma. Organik kimyasal bileşimleri sentezlemeye yarayan bir santral. Ortamın asit derecesine bağlı olarak mavi, pembe ve mora varan renklerde actinorhodin isimli bir antibiyotik üretiyor. Bu pigment moleküllerini üretiyor olması bende merak uyandırdı ve beni coelicolor ile birlikte çalışmaya itti. Bu alışılmadık bir ortaklık ancak bir materyal tasarımcısı olarak çalışma şeklimi tamamen değiştirdi. Bununla birlikte, doğanın çevremizi tasarlama ve inşa etme şeklimizi nasıl köklü biçimde değiştireceğini ve coelicolor gibi organizmaların kumaşlarımızın geleceğini geliştirmeye yardım edeceğini anladım.
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.
Şu anki durumlarının nesi var? Geçen yüzyılda, kendimizi şimdiye kadar bildiğimiz en değerli materyal sistem olan fosil yakıtlara göre organize ettik. Bu kaynağa bağlıyız. Üzerinde kimliklerimizi, kültürlerimizi, üretim şekillerimizi ve ekonomilerimizi belirleyen bir bağımlılık yarattık. Ancak fosil yakıt esaslı faaliyetlerimiz çarpıcı bir biçimde iklimi değiştirebilen, biyoçeşitlilik kaybını hızlandırabilen bir tür şiddetle dünyayı yeniden şekillendiriyor ve hatta insan çatışmasını besliyor. Bu bağımlılığın inkârının ölümcül hale geldiği bir dünyada yaşıyoruz. Bunun çok sayıda nedeni var ancak bunlar etkilenmeme ayrıcalığını da içeriyor ve bu gezegenin sınırları içerisinde başka türlü nasıl yaşayabileceğimiz konusunda büyük bir hayal gücü eksikliği olduğuna inanıyorum.
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.
Fosil yakıtlar, bir gün yerini yenilenebilir enerjiye bırakacak. Bu, petrol esaslı olmayan yeni materyal sistemleri bulmamız gerektiği anlamına geliyor. Bu materyal sistemlerinin biyolojik olacağına inanıyorum ama önemli olan onları nasıl tasarladığımız ve inşa ettiğimiz. Petrol çağının tahripkâr miraslarını sürdürmemeliler.
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.
Bu fotoğrafa baktığınızda ne görüyorsunuz? Ben, enzimlerin kullanımıyla bugüne kadar tasarladığımız her şeyden daha hızlı ve kararlı bir şekilde atomları hareket ettirebilen ve dizebilen çok gelişmiş bir biyolojik sistem görüyorum. Bunu ölçeklendirerek yapabildiğini biliyoruz. Doğa, bunu yapabilmek için 3,8 milyar yıl evrim geçirdi ancak yaşayan sistemlerin bu işlevselliğini uyarlamaya çalışan yeni bilimsel bir disiplin olan sentetik biyoloji aracılığıyla artık DNA birleşimini hızlı prototipleyebiliyoruz. Bu, metali geri dönüştürebilen bir bakteri tasarlamayı, mantarları mobilyaya dönüştürmeyi ve hatta su yosunlarından yenilenebilir enerji depolamayı mümkün kılan bir tür biyolojik duyarlılık üretebileceğimiz anlamına geliyor.
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?
Doğanın bu doğuştan gelen zekasına nasıl erişebileceğimizi düşünmek için -- yaşayan şeylerden bir şeyler yapmak için -- fermantasyonun biyolojik sürecini ele alalım. Fermantasyonu, insanlar tarafından kontrol altına alındığında hayatta kalmamız için gerekli ileri bir teknoloji olarak düşünüyorum. Bir katı ya da sıvı fermante olduğunda bakteriyel mantarlar tarafından kimyasal olarak ayrıştırılır. Bizim için değerli olan bunun yan ürünü. Örneğin, şarap yapmak için üzümlere maya ekliyoruz. Bu dönüşümler doğada enerjiyi yeniden dağıtan devamlı bir döngü olan kompleks bir ağın parçası. Fermantasyon; bakterilerin ve mantarların, bitkilerin, böceklerin, hayvanların ve insanların, diğer bir deyişle tüm ekosistemin çok türlü etkileşimine sebep oluyor. Bu güçlü mikrobiyal etkileşimlerden binlerce yıldır haberdarız. İnsanların ve kültürlerin yenilmeyeni yenilebilir yapmak için tahılları, bitkisel madde ve hayvansal ürünleri fermante ederek mikroorganizmaları nasıl evcilleştirdiğini görebilirsiniz. Milattan sonra 350 yılında insanların antibiyotik içeren gıda madelerini kasıtlı olarak fermante ettiğinin kanıtı bile var. Birkaç Sudanlı Nubinin iskelet kalıntılarında önemli ölçüde tetrasiklin içerdiği bulundu. Bugün modern tıpta kullandığımız bir antibiyotik bu. Neredeyse 1500 yıl sonra, Alexander Fleming küf mantarının antimikrobiyal özelliklerini keşfetti. Milyonların bulaşıcı hastalıkları atlatabilmesi yalnızca penisilinin endüstrileştirilmiş fermantasyonuyla mümkün oldu. Fermantasyon, insani gelişimimizde bir kez daha önemli bir rol oynayabilir. Endüstrilerimizi tamamen değiştirmek için ondan yararlanırsak bu yeni bir hayatta kalma biçimini temsil edebilir mi?
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.
Yaratıcı kariyerimde tekstil endüstrisi için yeni materyal sistemleri geliştirmek üzere çalıştım. Bu sevdiğim bir iş olsa da tekstil endüstrisinin dünyada en çok kirliliğe neden olan endüstrilerden biri olduğu gerçeğiyle barışamıyorum. Ekolojik zararın büyük bir kısmı kumaş işlemeden kaynaklanıyor, terbiye ve boyama aşamasında ortaya çıkıyor. Kumaş işlemek, çok miktarda su gerektiriyor. Petrol çağı tekstil endüstrisini tamamen dönüştürdüğünden kumaşların ve onları işlemede kullanılan kimyasalların çoğu petrol esaslı. Hızlı modaya olan doyumsuz iştahımızla birlikte her yıl büyük miktarda tekstil atığı çöp sahalarını boyluyor çünkü geri dönüştürmek hâlâ zorluğunu koruyor. Bunu bir kez daha biyolojiyle kıyaslayın. Hızlı prototipleşmek, geri dönüştürmek ve yeniden üretmek için 3,8 milyar yıldan fazla evrim geçirdi; bugüne kadar tasarladığımız her sistemden daha iyi.
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.
Bu muazzam potansiyelden ilham aldım ve o dönem bu potansiyeli görünüşte basit bir soruyla keşfetmek istedim. Eğer bir bakteri pigment üretiyorsa bunu kumaşları boyamak için nasıl kullanırız? En sevdiğim yöntemlerden biri Streptomyces coelicolor'ı direkt olarak ipeğin üzerinde yetiştirmek. Her bir koloninin kendi alanında nasıl pigment ürettiğini görebilirsiniz. Eğer bir sürü hücre eklerseniz bütün kumaşı doyurmaya yetecek kadar boyar madde üretiyorlar. İpeğin üzerine bakteriler yerleştirerek bu tür doğrudan fermantasyonla kumaşları boyamanın büyülü tarafı ise bir tişörtü boyamak için bakterilerin yalnızca 200 mililitre suda yaşamını sürdürmesi. Bu işlemin ne kadar az renk akması yaptığını ve hiçbir kimyasal kullanılmadan rengi atmayan pigment ürettiğini görebilirsiniz.
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.
Şimdi düşünüyorsunuz -- ve doğru da düşünüyorsunuz -- yaşayan bir sistemle tasarım yapmanın asıl sorunu şu: Kendi yaşam gücüne sahip bir ortamı nasıl yönlendirirsin? Streptomyces yetiştirmek için devamlı olarak yeterli pigment üreteceği ortamı bir kere oluşturduğunuzda bükme, katlama, sıkıştırma, daldırma, püskürtme, batırma yöntemlerine başvurabilirsiniz. Tüm bunlar coelicolor'ın hareketinin estetiğine yön vermek için. Bunları sistemli bir şekilde kullanmak organik bir desen yaratmamızı sağlıyor; tekdüze bir renk ve hatta şekilli bir desen.
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.
Diğer sorun ise bunları bir endüstride kullanmaya başlayabilmemiz için üretimin bu zaanatkar yöntemlerini nasıl ölçeklendireceğimiz. Ölçeklendirmek derken iki şeyi dikkate alıyoruz: Biyolojiyi ölçeklendirmek ve biyolojiyle çalışmak için gereken araçları ve işlemleri ölçeklendirmek. Eğer bunu başarabilirsek insan ölçeğini ve sonra çevremizin mimarisinin ölçeğini karşılayabilsin diye petri kabındakileri alabiliriz.
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.
Fleming bugün hayatta olsaydı bu kesinlikle onun araç setinin bir parçası olurdu. Biyolojiyi ölçeklendirmenin şu anki en yöntemini görüyorsunuz. Bu, bir biyoreaktör; hoş koku ve tat gibi belirli kimyasal maddeler ve bileşikler üretmek için tasarlanmış mayalar içeren bir tür mikroorganizma tesisi. Aslında bir dizi otomatik donanım ve gerçek zamanlı okunan yazılıma bağlı ve mikrobun gelişim durumları konusunda ekibe geri bildirim yapıyor. Bu sistemi, 50.000 litrede nasıl fermante olacağını görmek için coelicolor gibi bir organizmanın gelişim karakteristiklerini modellemek amacıyla kullanabiliriz.
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.
Ginkgo Bioworks merkezli çalışıyorum, Boston'da bulunan bir biyoteknoloji girişimi. Biyoloji ölçekleme platformlarının, bakterilerle kumaş tasarlama yöntemlerimle nasıl etkileştiğini görmek için çalışıyorum. Daha çok pigment üretip üretemeyeceğini görmek için Streptomyces coelicolor üretimi gibi şeyler yapıyoruz. Sentetik biyoloji araçlarını da inceliyoruz. Kumaşlara baskı yapan, boyayan araçlar olmaya nasıl uyum sağlayabildiğini görmek için sentetik biyolojiyi otomatize etmek üzere özel olarak tasarlanan araçları. Dijital üretimi de kullanıyorum çünkü Streptomyces coelicolor ile çalışmam için ihtiyacım olan araçlar aslında mevcut değil. O yüzden geçen hafta sipariş edilen baskıyı giysinin tamamına basmak için tasarlanmış bir petri kabı yaptım. Bir sürü kimono üretiyoruz.
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.
Heyecan verici şey ise şu: Yalnız değilim. Bu alanda verim inşa eden başkaları da var, MycoWorks gibi. MycoWorks, hayvan derisi yerine çok yönlü ve yüksek performanslı bir kumaş olan tekstil sektöründen öte ürün ve mimaride de uygulamaları olan mantar derisini getirmek isteyen girişim. Bolt Threads de inceltilebilen ve yüksek derecede programlanabilir ipliğe dönüşen örümcek ipeği proteini üretmek için bir maya geliştirdiler. Su direncini, esnekliğini ve gücünü düşünün. Ölçek ekonomilerine ulaşmak için bu tür yeni girişimler biyolojiyle çalışmak için alt yapıyı inşa ediyor, tasarlıyor ve geliştiriyor. Örneğin, Bolt Threads aşırı biyomimikriye kalkışmak zorunda kaldı. Bu mayanın ürettiği ürünü ipliğe dönüştürebilmek için örümceklerin sıradan şekilde kendi ağını ördüğü fizyolojik koşulları taklit eden iplik üretme makinesi yaptılar.
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.
Biyolojik temelli endüstriler inşa etmek için kullandığımız doğada bulunan üretim yöntemlerinin nasıl hayali ve ilham verici olduğunu görmeye başlayabilirsiniz. Bu kapasiteleri tasarlamak, inşa etmek, denemek ve ölçeklemek için şu an elimizde olan teknoloji. Şimdilik, önümüzdeki ekolojik krizle yüzleştiğimizden yapmamız gereken şey bu yeni kumaş sistemlerini nasıl inşa edeceğimize, ki petrol çağının tahrip edici ününü yansıtmasın, dünya genelinde adil ve eşitlikçi bir sürdürülebilir kalkınmayı sağlamak için bunları nasıl dağıtacağımıza, toplumla etkileşim için bunları yöneten mevzuat ve etik çerçevenin nasıl olmasını istediğimize karar vermemiz gerekiyor.
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.
Biyoteknoloji insan deneyimizin her parçasına dokunacak. Yaşıyor; dijital; tasarlanmış ve elde yapılabilir. Şekillendirmek için yeterince cesur olmamız gereken materyal geleceği bu.
Thank you.
Teşekkürler.
(Applause)
(Alkış)