Ученые и художники используют генную инженерию и воображение, чтобы с помощью микробов создавать замысловатые художественные картиныУченые и художники используют генную инженерию и воображение, чтобы с помощью микробов создавать замысловатые художественные картины
Когда у художницы Марии Пениль Кобо возникает новая идея для картины, она начинает с выбора палитры бактерий.
Возможно, Serratia marcescens, которая цветет ярким вишнево-красным цветом, или Streptomyces coelicolor, которая растет небесно-голубой. Ее холст - это чашка Петри, наполненная агаром, которым любят питаться ярко окрашенные бактерии. Она осторожно окунает простерилизованную в огне петлю - свою кисточку - в Serratia и рисует на холсте невидимый узор. Через несколько дней бактерии размножатся и приобретут форму медузы, которую можно будет увидеть невооруженным глазом.
В лабораториях ученые и художники, такие как Пениль Кобо, выращивают на агаре творения искусства для ежегодного конкурса микробного искусства Американского общества микробиологии (ASM). С момента начала конкурса в 2015 году победители со всего мира создали изображения всего, от верблюдов до одуванчиков - все из микробов. Победители этого года, объявленные 30 ноября, нарисовали портреты своих любимых микробиологов, включая Розалинд Франклин и Одо Буйвида.
Розалинд Франклин (1920 — 1958) — английский биофизик и рентгенограф, занималась изучением структуры ДНК. Розалинд Франклин известна в большей степени своей работой над получением рентгенограмм структуры ДНК. Сделанные ею снимки отличались особой чёткостью и подготовили почву для выводов о структуре ДНК, сделанных Джеймсом Уотсоном и Фрэнсисом Криком - прим.ред.
Одо Феликс Казимеж Буйвид (1857 — 1942) — польский учёный. Известен как пионер польской бактериологии. Был одним из первых исследователей вакцин в Польше.
Конкурс открыт для всех - ученых, художников, нехудожников, даже для детей. Лаборатории предлагают биологически модифицированных микроорганизмов для проведения мастер-классов по искусству, а домашние наборы позволяют любому желающему самостоятельно приготовить агар и вырастить свои собственные разноцветные бактерии. Большинство микробов не вызывают заболеваний у человека, но новичкам лучше начать с таких вариантов, где штаммы были сконструированы или тщательно отобраны в целях безопасности.
![](/uploads/editor_image/url/405/image.png)
В этом году первую премию получило изображение микробиолога Фанни Гессе с помощью четырех различных микробов. Художники посвятили работу Гесс за ее вклад в разработку питательного агара. Конкурс American Society For Microbiology Agar Art 2022; Joaquín Acosta, André Barbet, Camilo Berríos-Pastén and Andrés E. Marcoleta from the Universidad de Chile
Фанни Гессе (1850 — 1934) — американская и немецкая учёная-микробиолог. Стала известной благодаря работам по микробиологии, которые способствовали применению агар-агара в качестве среды для культивирования микроорганизмов - прим.ред.
В некотором смысле микробное искусство просто, говорит Мехмет Беркмен, генетик бактерий из New England Biolabs, который выиграл первый конкурс ASM вместе с художником Пенилем Кобо в 2015 году. Микробиологи давно знают, что бактерии бывают самых разных форм и оттенков, а ученые-художники используют разноцветные бактерии для создания произведений искусства по крайней мере с 1920-х годов. Создание микробных шедевров мало чем отличается от рисования. Но поскольку оттенки - это живые клетки, трудно точно предсказать, что они будут делать по мере роста. Например, если вы поместите бактерию красного цвета рядом с бактерией белого цвета, то белая бактерия может производить химические вещества, которые помешают другой бактерии приобрести красный цвет, объясняет Беркмен. "Поэтому нужно знать не только их по отдельности, но и [как они взаимодействуют] в группе".
Чтобы обойти эту проблему, некоторые ученые-художники генетически модифицируют один и тот же вид микроорганизмов в разные цвета. Этот трюк требует заимствования генов у других организмов, которые умеют делать определенные цвета, например, у моркови, которая кажется оранжевой из-за пигмента бета-каротина. Перенеся гены бета-каротина из моркови в микроб, ученый может заставить микроорганизм производить оранжевый цвет.
"Мы просто беззастенчиво плагиатим то, что существует в природе", - говорит Сударшан Пинглай, биолог-синтетик из Нью-Йоркского университета.
Преимущество такого "плагиата" генов заключается в том, что это дает художнику больше возможностей контролировать свои прихотливые живые краски, объясняет Пинглай.
Микробы также могут быть специально изменены таким образом, чтобы они были безопасны для человека - это важная причина, по которой ученые-художники могут предпочесть манипулируемые бактерии видам, выращенным в дикой природе. Созданные в лаборатории микроорганизмы лучше обеспечивают безопасность. Они также позволяют очень точно воспроизвести дизайн, как, например, пиксельная репродукция "Крика", созданная в лаборатории Пинглая, полностью состоящая из модифицированных дрожжей.
![](/uploads/editor_image/url/406/image.png)
Это изображение картины Эдварда Мунка "Крик" (1893) полностью сделано из дрожжей. 24 576 биопикселей были нанесены специальным устройством. Jasmine Temple and Jef Boeke lab.
Другие ученые-художники, такие как Пениль Кобо и Беркмен, предпочитают придерживаться оригинальных оттенков, которые микробы производят в природе. Помимо того, что необходимо предусмотреть взаимодействие между видами, использование различных штаммов является сложной задачей, поскольку они могут быть придирчивы к условиям обитания, предпочитая разные температуры и растут с разной скоростью. Так, вам может понадобиться поместить оранжевую бактерию на несколько дней раньше фиолетовой, если оранжевый вид растет гораздо медленнее. Или - если вы не боитесь неожиданностей - вы можете вырастить их все сразу и посмотреть, что получится.
"В принципе, правил нет", - говорит Беркмен. Но чтобы создать хорошее искусство, как и в случае с любым другим средством, "вы должны быть очень хорошо знакомы с этим..... А это приходит только с опытом".
![](/uploads/editor_image/url/407/image.png)
Этот портрет Рут Бейдер Гинзбург, занял второе место в конкурсе ASM "Агар Арт 2019". Конкурс агарового искусства 2019 года Американского общества микробио - логии; Michael Taveirne of North Carolina.
(Рут Бейдер Гинзбург - знаменитый американский юрист, судья Верховного суда США - прим.ред.).
После десятилетнего изучения различных видов для своих работ, несмотря на отсутствие знаний в области микробиологии, Пениль Кобо знает о предпочтениях и взаимодействии организмов больше, чем даже Беркмен. Он говорит, что ее знания могут помочь другим художникам и ученым в будущем.
Раскрытие красоты микробов привело к полезным научным приложениям. Например, Беркмен хотел снять таймлапс-видео растущего микробного искусства, но это было трудно сделать, не подвергая агар воздействию воздуха, который быстро высушивает среду. Без этой необходимой пищи и воды бактерии перестанут расти и в конечном итоге погибнут. Поэтому, чтобы решить эту проблему, Беркмен и его коллеги построили специальную камеру и начали добавлять компоненты для поддержания агара в увлажненном состоянии.
Технология визуализации позволила ему увидеть, как некоторые виды Bacillus изменили цвет с белого на оранжевый через три недели - такое наблюдение никогда не регистрировалось ранее, потому что никто никогда не наблюдал за ростом бактерий в течение такого длительного периода времени (см. видео ниже). Позже он подробно описал конструкцию аппарата и процесс в статье, опубликованной в журнале Journal of Bacteriology.
"Это была научная публикация, которая началась с попытки показать красоту бактерий", - говорит он, добавляя, что надеется, что устройство и в дальнейшем поможет раскрыть невидимое поведение микроорганизмов. Беркмен рассматривает микробные произведения искусства как ценный инструмент для исправления плохой репутации бактерий. В мире с миллионами видов микробов - некоторые считают, что их триллион - лишь небольшой процент из них вызывает заболевания у людей. Эти замысловатые картины могут помочь познакомить людей с полезными видами.
Микробы - "как панды: красивые и пушистые",
- смеется Беркмен. "Трудно передать это с помощью традиционной научной коммуникации, [но] искусство - это универсальный язык".