Vedci aj umelci využívajú genetické inžinierstvo a predstavivosť na pestovanie mikróbov do zložitých umeleckých vzorov.
Keď má umelkyňa Maria Peñil Cobo nový nápad na obraz, začne výberom palety baktérií. Možno Serratia marcescens, ktorý kvitne žiarivo čerešňovočerveno, príp Streptomyces coelicolor ktorá rastie nebesky modrá. Jej plátno je Petriho miska plná rôsolovitej hmoty zvanej agar, ktorú pestrofarebné baktérie radi jedia. Opatrne ponorí drôt sterilizovaný plameňom – svoj štetec – do Serratia a na svoje plátno nakreslí neviditeľný dizajn. Za pár dní sa baktérie rozmnožia do tvaru medúzy, ktorú možno vidieť aj voľným okom.
Vedci a umelci ako Peñil Cobo, schovaní v laboratóriách, pestujú umelecké výtvory na agare. Americká mikrobiologická spoločnosť (ASM) výročná súťaž mikrobiálneho umenia. Od začiatku súťaže v roku 2015 vytvorili víťazi z celého sveta obrázky všetkého od tiav po púpavy – všetko vyrobené z mikróbov. tohtoročný víťazov, oznámili 30. novembra, namaľovali portréty svojich obľúbených mikrobiológov vrátane Rosalind Franklin a Oda Bujwida.
Súťaž je otvorená pre všetkých – vedcov, umelcov, neumelcov, dokonca aj deti. Komunitné laboratóriá ponúkajú bioinžinierstvo mikróbov pre verejné umelecké dielne, zatiaľ čo domáce súpravy umožňujú komukoľvek variť agar a pestovať vlastné farebné baktérie. Väčšina mikróbov nespôsobuje ochorenie u ľudí, ale pre začiatočníkov je dobré začať s týmito možnosťami, kde boli kmene skonštruované alebo starostlivo vybrané pre bezpečnosť.
Nejakými spôsobmi, mikrobiálne umenie je jednoduché, hovorí Mehmet Berkmen, bakteriálny genetik z New England Biolabs v Ipswichi, Massachusetts, ktorý vyhral inauguračnú súťaž ASM s umelcom Peñil Cobo v roku 2015. Mikrobiológovia už dlho vedia, že baktérie prichádzajú v rôznych tvaroch a odtieňoch, a vedci-umelci využívajú farebné baktérie na vytváranie umeleckých diel prinajmenšom od 20. rokov 20. storočia. Vytváranie mikrobiálnych majstrovských diel sa príliš nelíši od maľovania. Ale pretože odtiene sú živé bunky, je ťažké presne predpovedať, čo budú robiť, keď rastú. Ak napríklad použijete červenú baktériu vedľa bielej, biele baktérie môžu produkovať chemikálie, ktoré bránia ostatným baktériám vytvoriť červenú farbu, hovorí Berkmen. "Takže ich nemusíte poznať len jednotlivo, ale aj [ako interagujú] ako skupina."
Aby sa tomuto problému vyhli, niektorí vedci-umelci geneticky upravujú rovnaký typ mikróbov v rôznych farbách. Je to trik, ktorý si vyžaduje požičanie génov od iných organizmov, ktoré sú dobré pri vytváraní určitých farieb – napríklad mrkvy, ktorá vyzerá oranžovo kvôli malým molekulám alebo pigmentom nazývaným beta-karotén. Prenesením génov beta-karoténu z mrkvy na mikrób môže vedec prinútiť mikroorganizmus, aby vytvoril oranžovú farbu.
Mikróby sú ako pandy: krásne a nadýchané.
— Mehmet Berkmen, bakteriálny genetik v New England Biolabs
"Len nehanebne plagiujeme to, čo existuje v prírode," hovorí Sudarshan Pinglay, syntetický biológ na New York University Langone Health.
Výhodou „plagiátorstva“ génov je to, že umelcovi poskytuje väčšiu kontrolu nad ich rafinovanou živou farbou, hovorí Pinglay. Mikróby môžu byť tiež špecificky zmenené, takže sú pre ľudí bezpečné - veľký dôvod, prečo by sa občanskí vedeckí umelci mohli rozhodnúť pre manipulované baktérie nad druhmi pestovanými vo voľnej prírode. Laboratórne navrhnuté mikroorganizmy lepšie zaisťujú bezpečnosť. Umožňujú tiež veľmi presné replikácie návrhov, ako je pixelová reprodukcia v Pinglayovom laboratóriu. krik, vyrobené výhradne z upravených kvasníc.
Iní vedci-umelci, ako Peñil Cobo a Berkmen, radšej držať k pôvodným odtieňom, ktoré mikróby produkujú v prírode. Okrem predvídania interakcií medzi druhmi je používanie rôznych kmeňov náročné, pretože sú môžu byť vyberavé, pokiaľ ide o ich životné podmienky, uprednostňujú rôzne teploty a rastú pri rôznych sadzby. Takže možno budete musieť natrieť oranžovú baktériu niekoľko dní pred fialovou, ak pomarančový typ rastie oveľa pomalšie. Alebo – ak chcete prijať neočakávané – môžete ich pestovať všetky naraz a uvidíte, čo sa stane.
"V podstate neexistujú žiadne pravidlá," hovorí Berkmen. Ale aby ste vytvorili dobré umenie, ako v akomkoľvek inom médiu, „musíte ho veľmi dobre poznať…. A to prichádza len so skúsenosťami."
Po desaťročí ovládania rôznych druhov pre svoje umelecké diela, napriek tomu, že nemá žiadne zázemie mikrobiológie, Peñil Cobo vie o preferenciách a interakciách zvierat viac než dokonca Berkmen áno. Hovorí, že jej poznatky by mohli v budúcnosti pomôcť ďalším mikrobiálnym umelcom a vedcom.
[Súvisiace: Klasické mexické umenie obstálo v skúške času s pomocou tejto tajnej ingrediencie]
Odhalenie krásy mikróbov viedlo k užitočnej vedeckej aplikácii. Napríklad Berkmen chcel filmovať časozberné videá rastúceho mikrobiálneho umenia, ale bolo ťažké to urobiť bez vystavenia agaru vzduchu, ktorý rýchlo vysuší rôsolovité médium. Bez tejto základnej potravy a vody baktérie prestanú rásť a nakoniec zomrú. Aby sa problém vyriešil, Berkmen a jeho tím postavili vlastnú komoru a začali pridávať komponenty na udržanie agaru dobre hydratovaného. Zobrazovacia technológia mu umožnila niektoré vidieť Bacillus druhy po troch týždňoch zmenia farbu z bielej na oranžovú – pozorovanie, ktoré nebolo predtým zaznamenané, pretože nikto nikdy nesledoval rast baktérií počas takého dlhého obdobia. Neskôr podrobne opísal návrh aparatúry a procesu v a štúdium uverejnené v Journal of Bacteriology.
"Bola to vedecká publikácia, ktorá začala pokusom ukázať krásu baktérií," hovorí a dodáva, že dúfa, že zariadenie bude naďalej pomáhať odhaľovať neviditeľné mikrobiálne správanie.
Berkmen vidí mikrobiálne umelecké diela ako cenný nástroj na nápravu zlej povesti baktérií. Vo svete s miliónmi druhov mikróbov – niektorí áno odhaduje sa na bilión— len o malom percente je známe, že spôsobuje ochorenie u ľudí. Tieto zložité maľby môžu pomôcť ľuďom predstaviť prospešné druhy.
Mikróby sú „ako pandy: krásne a nadýchané,“ hovorí Berkmen. "Je ťažké povedať, že pomocou konvenčnej vedeckej komunikácie [ale] umenie je univerzálny jazyk."
Obrázky mikrobiálneho umenia sú s láskavým dovolením umelcov a Americkej spoločnosti mikrobiológie. Pozrite si ďalšie umelecké diela na Stránka súťaže ASM.
Oprava (12. december 2022): Tento príbeh bol aktualizovaný, aby sa opravilo niekoľko preklepov v mene Mehmeta Berkmena. Ospravedlňujeme sa za chybu.
