Two hundred years of modern science. We have to admit that our performance is not great. The machines we build continue to suffer from mechanical failures. The houses we build do not survive severe earthquakes. But we shouldn't be so critical of our scientists for a simple reason: they didn't have much time. Two hundred years is not a lot of time, while nature had three billion years to perfect some of the most amazing materials, that we wish we had in our possession. Remember, these materials carry a quality assurance of three billion years.
현대 과학의 지난 200년. 우리는 우리의 성과가 대단하지 않았음을 인정해야만 합니다. 우리가 만든 기계들은 계속해서 기계적 결함에 시달리고 있습니다. 우리가 지은 집들은 심각한 지진에서 살아남지 않습니다. 그러나 과학자들을 비판할 수 없는 간단한 이유가 있습니다. 시간이 충분치 않았거든요. 200년은 긴 시간이 아닙니다. 우리가 소유하고 싶어하는 가장 놀라운 물질들 중 일부를 자연이 완벽하게 만드는 데 30억년이 걸렸다는 것에 비하면 말이죠. 이러한 물질들은 30억년의 품질 보증이 되어있다는 사실을 기억하세요.
Take, for example, sequoia trees. They carry hundreds of tons for hundreds of years in cold weather, in warm climates, UV light. Yet, if you look at the structure by high-resolution electron microscopy, and you ask yourself, what is it made of, surprisingly, it's made of sugar. Well, not exactly as we drink in our tea. It's actually a nanofiber called nanocrystalline cellulose. And this nanocrystalline cellulose is so strong, on a weight basis, it's about 10 times stronger than steel. Yet it's made of sugar.
예를 들어 세쿼이아 나무를 볼까요. 수백 톤의 무게를 수백 년간 견딥니다. 추운 날씨, 더운 기온, 자외선 속에서요. 고해상도 전자 현미경으로 그 구조를 살펴보고 무엇으로 만들어졌는지 스스로에게 물어보면 놀랍게도 설탕으로 만들어졌습니다. 물론 우리가 차 마실때 넣는 설탕과 똑같진 않아요. 정확히는 나노결정질 셀룰로스라는 나노섬유입니다. 이 나노결정질 셀룰로스는 매우 강하고 무게를 잘 견디는데요. 강철보다 10배 정도 강합니다. 그러나 설탕으로 만들어져 있어요.
So scientists all over the world believe that nanocellulose is going to be one of the most important materials for the entire industry. But here's the problem: say you want to buy a half a ton of nanocellulose to build a boat or an airplane. Well, you can Google, you can eBay, you can even Alibaba. You won't find it. Of course, you're going to find thousands of scientific papers -- great papers, where scientists are going to say this is a great material, there are lots of things we can do with it. But no commercial source.
그래서 전 세계의 과학자들은 나노 셀룰로스가 모든 산업에서 가장 중요한 소재가 될 거라고 믿고 있습니다. 그런데 문제가 있어요. 배나 비행기를 만들기 위해 나노 셀룰로스 0.5톤을 사고 싶다고 가정합시다. 구글이나 이베이, 알리바바를 검색해 볼 순 있겠죠. 찾을 수 없겠지만요. 물론 이것이 얼마나 위대한 물질인지, 이것으로 우리가 얼마나 많은 것들을 할 수 있는지 설명하는 과학자들의 훌륭한 과학 논문은 수천 편을 찾을 수 있을 겁니다. 하지만 판매하는 곳은 없어요.
So we at the Hebrew University, together with our partners in Sweden, decided to focus on the development of an industrial-scale process to produce this nanocellulose. And, of course, we didn't want to cut trees. So we were looking for another source of raw material, and we found one -- in fact, the sludge of the paper industry. The reason: there is a lot of it. Europe alone produces 11 million tons of that material annually. It's the equivalent of a mountain three kilometers high, sitting on a soccer field. And we produce this mountain every year. So for everybody, it's an environmental problem, and for us, it's a gold mine.
그래서 우리 히브리 대학교는 스웨덴에 있는 협력사와 함께 나노 셀룰로스를 생산하기 위한 산업 규모의 공정 개발에 주력하기로 결정했습니다. 물론 벌목을 원한 것은 아니었어요. 그래서 우리는 다른 원료를 찾아야만 했는데 그래서 찾은 것이 제지 산업에서 나오는 폐기물이었습니다. 이 원료를 선택한 이유는 많이 있습니다. 유럽에서만 연간 1100만 톤의 폐기물이 배출됩니다. 축구장 크기의 3km 높이의 산 하나와 맞먹는 양입니다. 우리는 이 산을 매 년 생산하고 있습니다. 그래서 모든 사람들에게 이 폐기물은 환경적 문제이고, 우리에겐 금광이나 다름 없습니다.
So now, we are actually producing, on an industrial scale in Israel, nanocellulose, and very soon, in Sweden. We can do a lot of things with the material. For example, we have shown that by adding only a small percent of nanocellulose into cotton fibers, the same as my shirt is made of, it increases its strength dramatically. So this can be used for making amazing things, like super-fabrics for industrial and medical applications. But this is not the only thing. For example, self-standing, self-supporting structures, like the shelters that you can see now, actually are now showcasing in the Venice Biennale for Architecture.
이스라엘에서는 현재 나노 셀룰로스를 산업적 규모로 생산 중이고, 곧 스웨덴에서도 생산될 겁니다. 이 물질을 가지고 많은 일들을 할 수 있어요. 예를 들면 아주 적은 양의 나노 셀룰로스를 제 셔츠를 만든 것과 같은 면 섬유에 첨가함으로써 강도가 현저히 높아지는 것을 이미 검증한 바 있습니다. 그래서 이것을 놀라운 것들을 만드는데 쓸 수 있습니다. 산업이나 의료 장비에 쓰이는 슈퍼 섬유가 그 예입니다. 하지만 그 뿐만이 아닙니다. 예를 들어, 자립 가능한 구조물들 지금 여러분이 보고있는 쉼터 건축물과 같은 것들은 실제로 지금 베니스 비엔날레 건축전에서 선보이고 있습니다.
Nature actually didn't stop its wonders in the plant kingdom. Think about insects. Cat fleas, for example, have the ability to jump about a hundred times their height. That's amazing. It's the equivalent of a person standing in the middle of Liberty Island in New York, and in a single jump, going to the top of the Statue of Liberty. I'm sure everybody would like to do that. So the question is: How do cat fleas do it?
자연은 이 경이로움을 식물계에서 멈추지 않았습니다. 곤충을 생각해 봅시다. 고양이 벼룩을 예로 들면 자기 키보다 100배 높이 뛸 수 있지요. 정말 놀랍습니다. 이는 마치 사람이 뉴욕에 있는 자유의 섬 한 가운데에 서서 단 한번에 점프로 자유의 여신상 꼭대기에 안착하는 것과 같습니다. 모두들 그걸 해보고 싶겠지요. 여기서 한 가지 질문입니다. 고양이 벼룩의 점프가 어떻게 가능할까요?
It turns out, they make this wonderful material, which is called resilin. In simple words, resilin, which is a protein, is the most elastic rubber on Earth. You can stretch it, you can squish it, and it doesn't lose almost any energy to the environment. When you release it -- snap! It brings back all the energy. So I'm sure everybody would like to have that material. But here's the problem: to catch cat fleas is difficult.
그것들은 어떤 멋진 물질을 만들어 냅니다. '레실린'을 말이죠. 이 '레실린' 이라는 단백질은 지구에서 가장 탄력 있는 고무입니다. 그걸 잡아 당기거나, 눌러서 뭉개버려도 그것은 환경에 에너지를 거의 잃지 않습니다. 여러분이 그것을 놓으면 그 찰나에 다시 에너지를 얻지요. 모든 사람이 이런 물질을 원할 것입니다. 하지만 문제가 있습니다. 고양이 벼룩을 잡는 게 어렵습니다.
(Laughter)
(웃음)
Why? Because they are jumpy.
왜냐고요? 벼룩들이 통통 튀며 안절부절 못하거든요.
(Laughter)
(웃음)
But now, it's actually enough to catch one. Now we can extract its DNA and read how cat fleas make the resilin, and clone it into a less-jumpy organism like a plant. So that's exactly what we did. Now we have the ability to produce lots of resilin.
사실 한 마리는 충분히 잡을 수 있습니다. 우리는 현재 그것의 유전자를 추출해서 고양이 벼룩이 어떻게 레실린을 생성하는지 알 수 있습니다. 그리고 식물처럼 덜 뛰어다니는 생물체에 그 유전자를 복제하는 겁니다. 이것이 정확히 저희가 한 일이지요. 우리는 이제 아주 많은 양의 레실린을 생산할 수 있습니다.
Well, my team decided to do something really cool at the university. They decided to combine the strongest material produced by the plant kingdom with the most elastic material produced by the insect kingdom -- nanocellulose with resilin. And the result is amazing. This material, in fact, is tough, elastic and transparent. So there are lots of things that can be done with this material. For example, next-generation sport shoes, so we can jump higher, run faster. And even touch screens for computers and smartphones, that won't break.
그런데, 저희 팀이 대학교에서 정말 멋진 일을 해보기로 결정했습니다. 그들은 결합해보기로 합니다. 식물계에서 생산된 가장 강한 물질과 곤충계에서 생산된 가장 탄력 있는 물질을 말입니다. 바로 나노셀룰로스와 레실린을 말이죠. 그리고 결과는 굉장합니다. 이 물질은 질기고 신축성 있고 투명하지요. 그래서 이 물질을 가지고 할 수 있는 일들이 아주 많습니다. 예를 들어, 차세대 운동화를 신으면 우리는 더 높이 뛰고, 빨리 달릴 수 있겠지요. 그리고 심지어 컴퓨터나 스마트폰의 터치 스크린은 절대 부서지지 않을 것입니다.
Well, the problem is, we continue to implant synthetic implants in our body, which we glue and screw into our body. And I'm going to say that this is not a good idea. Why? Because they fail. This synthetic material fails, just like this plastic fork, that is not strong enough for its performance. But sometimes they are too strong, and therefore their mechanical properties do not really fit their surrounding tissues.
그런데 문제는 우리가 계속해서 우리몸에 인공 주입물을 넣고 있다는 것입니다. 나사로 돌려 고정하듯 말입니다. 저는 이런 아이디어를 좋게 생각하지 않습니다. 왜냐고요? 그것들은 실패하기 때문입니다. 인공물은 실패합니다. 이 플라스틱 포크처럼 그것은 성능을 하기에 충분히 강하지 않습니다. 아니면 그것들이 종종 너무 강하기도 하지요. 그래서 그런 기계적 특성이 주위의 세포에 맞지 않습니다.
But in fact, the reason is much more fundamental. The reason is that in nature, there is no one there that actually takes my head and screws it onto my neck, or takes my skin and glues it onto my body. In nature, everything is self-assembled. So every living cell, whether coming from a plant, insect or human being, has a DNA that encodes for nanobio building blocks. Many times they are proteins. Other times, they are enzymes that make other materials, like polysaccharides, fatty acids. And the common feature about all these materials is that they need no one. They recognize each other and self-assemble into structures -- scaffolds on which cells are proliferating to give tissues. They develop into organs, and together bring life.
하지만 이유는 더욱 근본적인 데에 있습니다. 바로 자연 안에서 그 누구도 제 머리를 제 목에 끼워 맞추거나 제 피부를 제 몸에 붙일 수 없습니다. 자연 안에서는 모든것이 스스로 조립되어 집니다. 그래서 살아있는 모든 세포는 그것이 식물에서 왔던, 곤충, 혹은 사람에서 왔던 나노생물학적 구성 요소를 부호화하는 유전자를 갖고 있습니다. 대부분 그것들은 단백질이지요. 아니면, 다른 물질을 만드는 효소이기도 합니다. 다당류나 지방산처럼요. 그리고 이 모든 물질들이 갖는 공통적인 특징은 다른 어떤 것도 필요로 하지 않는다는 점입니다. 그것들은 서로를 인식하고 스스로 구조를 조립하며 조직을 이루기위해 증식하는 세포에 비계를 설치합니다. 그것이 기관으로 발달하고, 함께 생명을 이룹니다.
So we at the Hebrew University, about 10 years ago, decided to focus on probably the most important biomaterial for humans, which is collagen. Why collagen? Because collagen accounts for about 25 percent of our dry weight. We have nothing more than collagen, other than water, in our body. So I always like to say, anyone who is in the replacement parts of human beings would like to have collagen.
그래서 약 10년 전, 우리는 히브루 대학교에서 인간에게 가장 중요한 생물재료인 콜라겐에 집중하기로 합니다. 왜 콜라겐이냐고요? 왜냐하면 콜라겐은 우리의 건조중량의 약 25%를 차지하기 때문입니다. 우리 몸에서 물을 제외하고 콜라겐보다 더 있는게 없습니다. 제가 말하건대 인간에게 교체해야할 부분이 있다면 바로 콜라겐일 것입니다.
Admittedly, before we started our project, there were already more than 1,000 medical implants made of collagen. You know, simple things like dermal fillers to reduce wrinkles, augment lips, and other, more sophisticated medical implants, like heart valves. So where is the problem? Well, the problem is the source. The source of all that collagen is actually coming from dead bodies: dead pigs, dead cows and even human cadavers. So safety is a big issue. But it's not the only one. Also, the quality.
사실 저희가 이 프로젝트를 시작하기 전에는 이미 1000 종류가 넘는 콜라겐으로 만들어진 의료 임플란트가 존재했습니다. 주름 개선용이나 입술에 볼륨을 주는 피부 필러처럼 간단한 제제나 심장 판막처럼 더 정교한 의료 임플란트가 있지요. 그럼 어디에 문제가 있는 걸까요? 문제는 근원에 있습니다 그 모든 콜라겐의 근원은 사실 사체입니다. 죽은 돼지, 죽은 소, 심지어 사람 시체까지요. 안전성이 가장 큰 문제입니다. 하지만 그 뿐만이 아니지요. 질 또한 문제가 됩니다.
Now here, I have a personal interest. This is my father, Zvi, in our winery in Israel. A heart valve, very similar to the one that I showed you before, seven years ago, was implanted in his body. Now, the scientific literature says that these heart valves start to fail 10 years after the operation. No wonder: they are made from old, used tissues, just like this wall made of bricks that is falling apart. Yeah, of course, I can take those bricks and build a new wall. But it's not going to be the same. So the US Food and Drug Administration made a notice already in 2007, asking the companies to start to look for better alternatives.
여기에는 개인적인 호기심이 있습니다. 이스라엘 포도주 양조장에서 찍은 저희 아버지 'Zvi' 입니다. 제가 아까 보여드린 것과 굉장히 유사한 인공 심장판막이 그의 몸에 7년 전에 심어졌지요. 현재 과학 학술지에 따르면 인공 심장 판막은 삽입 수술 10년 후 퇴화한다고 합니다. 당연한거죠. 오래전 이미 사용된 조직으로 만들어졌으니까요. 이렇게 무너져가는 벽돌로 지어진 벽 처럼요. 뭐 물론 저 벽돌로 다시 새로운 벽을 지을 수는 있겠죠. 하지만 새것같지는 않을거에요. 그래서 미국 식약청에서 2007년에 이미 공지했습니다. 기업들에게 새로운 대안책을 찾아보라고 말입니다.
So that's exactly what we did. We decided to clone all the five human genes responsible for making type I collagen in humans into a transgenic tobacco plant. So now, the plant has the ability to make human collagen brand new, untouched. This is amazing. Actually, it's happening now. Today in Israel, we grow it in 25,000 square meters of greenhouses all over the country. The farmers receive small plantlets of tobacco. It looks exactly like regular tobacco, except that they have five human genes. They're responsible for making type I collagen. We grow them for about 50 to 70 days, we harvest the leaves, and then the leaves are transported by cooling trucks to the factory. There, the process of extracting the collagen starts.
그래서 그것이 저희가 한 일입니다. 저희는 제 1형 콜라겐을 만드는 5개의 인간 유전자를 모두 이식 유전자를 가진 담배 식물에 복제하기로 결정했습니다. 그럼 식물이 고스란히 새로운 인간 콜라겐을 생성하는 능력을 갖게 되지요. 정말 놀랍습니다. 사실, 지금 바로 그 일이 일어나고 있습니다. 이스라엘에서 25,000 제곱 미터의 비닐 하우스 안에서 키우고 있습니다. 전국적으로 말입니다. 농부들은 작은 담배식물 묘목을 받습니다. 보기에는 보통 담배 식물과 똑같이 생겼죠. 5개의 인간 유전자를 갖고 있는걸 제외하고요. 그 유전자들은 제 1형 콜라겐을 만듭니다. 우리는 그것을 50일에서 70일 동안 기릅니다. 그 잎을 수확하고, 그 잎들은 냉각트럭에 실려 공장으로 운송됩니다. 그곳에서 콜라겐을 추출하기 시작합니다.
Now, if you ever made a pesto -- essentially, the same thing.
페스토 소스를 만드는 법과 똑같지요.
(Laughter)
(웃음)
You crush the leaves, you get the juice that contains the collagen. We concentrate the protein, transfer the protein to clean rooms for the final purification, and the end result is a collagen identical to what we have in our body -- untouched, brand new and from which we make different medical implants: bone void fillers, for example, for severe bone fractures, spinal fusion. And more recently, even, we've been able to launch into the market here in Europe a flowable gel that is used for diabetic foot ulcers, that is now approved for use in the clinic.
잎을 찧어서, 콜라겐을 함유한 즙을 내고 단백질을 농축시킵니다. 그 단백질을 마지막 정화를 위해 깨끗한 공간에 옮깁니다. 그 결과물이 바로 우리 몸의 것과 똑같은 콜라겐입니다. 완전히 새 것이지요. 그리고 우리는 이것으로 다른 의료용 임플란트를 만듭니다. 뼈 필러가 그 예입니다. 심한 골절, 척추 융합에 쓰이지요. 그리고 더 최근에는 유럽 시장에 진출할 수 있었습니다. 당뇨성 발 궤양에 사용되는 유동성 젤은 현재 임상적 사용이 허가되었습니다.
This is not science fiction. This is happening now. We are using plants to make medical implants for replacement parts for human beings. In fact, more recently, we've been able to make collagen fibers which are six times stronger than the Achilles tendon. That's amazing.
이건 공상 과학 소설이 아닙니다. 이건 지금 일어나고 있는 일입니다. 우리는 인체 일부를 교체하기 위한 의료용 임플란트를 식물을 이용해서 만들어내고 있습니다. 사실, 더 최근에는 콜라겐 섬유를 만들었습니다. 그것은 아킬레스건보다 6배 더 강합니다. 정말 놀랍습니다.
Together with our partners from Ireland, we thought about the next thing: adding resilin to those fibers. By doing that, we've been able to make a superfiber which is about 380 percent tougher, and 300 percent more elastic. So oddly enough, in the future, when a patient is transplanted with artificial tendons or ligaments made from these fibers, we'll have better performance after the surgery than we had before the injury.
우리는 아일랜드의 동업자와 함께 다음 일에 대해서 생각했습니다. 그 섬유에 레실린을 더하는 것입니다. 그로써 우리는 슈퍼섬유를 만들 수 있었습니다. 그것은 380% 더 질기고 300% 더 탄력이 있지요. 그리고 공교롭게도 미래에는 환자가 그 섬유로 만들어진 인공 힘줄이나 인대를 이식받으면 수술 후에는 더 나은 신체적 성능을 보일 것입니다. 부상 당하기 전보다 말이죠.
So what's for the future? In the future, we believe we'll be able to make many nanobio building blocks that nature provided for us -- collagen, nanocellulose, resilin and many more. And that will enable us to make better machines perform better, even the heart. Now, this heart is not going to be the same as we can get from a donor. It will be better. It actually will perform better and will last longer.
그래서 미래는 어떻게 되는거죠? 미래에 우리는 자연이 우리에게 제공한 다양한 나노생물학적 구성요소를 만들 수 있을 것이라 믿습니다. 콜라겐, 나노셀룰로오스, 레실린 등을 말입니다. 그리고 그것은 더 좋은 성능의 기계를 만들도록 하겠지요. 심장까지도요. 그 심장은 기증자에서 받은 것과 같지 않을 겁니다. 더 나아질 것입니다. 더 잘 기능하고 더 오래 갈 겁니다.
My friend Zion Suliman once told me a smart sentence. He said, "If you want a new idea, you should open an old book." And I'm going to say that the book was written. It was written over three billion years of evolution. And the text is the DNA of life. All we have to do is read this text, embrace nature's gift to us and start our progress from here.
제 친구인 시온 술리만이 명석한 말을 하더군요. 그가 말했습니다. "네가 새로운 아이디를 원한다면 옛날 책을 펴야해." 그리고 저는 그 책에는 이렇게 젹혀있다고 말할 것입니다. 그것은 30억년의 진화에 걸쳐 집필되었습니다. 그 본문은 생명의 DNA 입니다. 우리가 해야할 일은 단지 그 글을 읽고 자연이 우리에게 준 선물을 수용하여 여기서부터 나아가는 것입니다.
Thank you.
감사합니다.
(Applause)
(박수)