那些危险又迷人的,除了爱情,还有细菌?

秒懂科技志 2023-03-16 15:47:41

合成生物学家塔尔·达尼诺动不动就要洗手,这是他在纽约哥伦比亚大学的合成生物系统实验室整天与细菌打交道的职业病之一。达尼诺的大部分工作时间都在试图利用细菌的特性(这些特性让它们对人类极具威胁)以将它们变成强大的抗癌战士。

但在研究间隙,他会利用这些细菌进行艺术创作,这么做的目的之一是为了让难懂的科学原理更易被人理解:“用视觉艺术传播科学是个好方法,因为艺术的确超越了语言和知识的界限。” 达尼诺最新的创作是个女权主义作品:从100名女性的身体中提取的细菌培养物(与概念艺术家Anicka Yi联合创作),以及一系列受自然细菌图案启发的陶瓷盘(与艺术家兼摄影师Vik Muniz联合创作)。在他的最新作品“微宇宙”(Microuniverse)中,他创作了一系列令人眼花缭乱的抽象画:由不同种类的细菌在不同周期和不同环境下生长而形成的图像:“这个项目是为了让人们看到一个肉眼不可见的小宇宙,它真的很小,但每天都环绕在我们周围。” 在此,他对这些奇异而美丽的作品进行了阐释。

变形杆菌。/soon - hee Moon

细菌的迷人美学

每天,达尼诺都在实验室的几十个培养皿中观察细菌形成的复杂模式。随着细胞生长、分裂和相互交流,它们自发形成了细菌群以最大限度地提高生存几率。它们形成细菌群的模式由其基因组成和环境决定。达尼诺和团队从自家后院采集的土壤样本中选择了已知会产生特定模式的细菌。例如,大肠杆菌会组成“分形”(fractal)细菌群,变形杆菌会组成“同心环”细菌群。他们还会收集其他看起来很有趣的细菌,用实验控制它们的生长模式。最终的目标是,如果能更好地理解大自然如何塑造了细菌的行为和模式,就可能启发他们对细菌进行编辑以对抗癌症。

益生菌。/soon - hee Moon

改变环境,改变设计

达尼诺发现,通过改变细菌生长的温度和湿度等条件,就能操纵它们创造特定的模式。例如,许多细菌生长的最佳温度是37摄氏度,这无疑也是人体的正常温度。如果温度高于或低于37度,细菌的生长速度就会变慢。湿度则以另一种方式产生了影响:环境越干燥,细菌就越有可能聚在一起以保存水分。达尼诺说,改变培养皿中琼脂凝胶(细菌的生长介质)的浓度也会影响细菌聚集的模式。凝胶越软,细菌在更大范围内传播的速度就越快。

土壤细菌。/soon - hee Moon

等着瞧

一旦设定了初始条件,达尼诺就让细菌自然生长,然后等待结果。他在“微宇宙”项目中使用了约20种不同的细菌,让它们自然生长,短则两天,长则两个月。他说,不管生长环境如何,“每种细菌都有对某种聚集模式的天然偏好。这与细菌如何‘游泳’以及如何相互交流有关。它们都有自己的‘个性’。”

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