Направи дарение на училище!

Синтетичният биолог Тал Данино си мие ръцете постоянно – едно от професионалните неудобства, свързани с целодневната работа с бактерии в Synthetic Biological Systems Lab – лаборатория в Колумбийския университет в Ню Йорк Сити, която той управлява. Данино прекарва по-голяма част от времето си в опити да обуздае уникалните свойства на бактериите – същите свойства, които могат да ги направят толкова опасни за хората, и да ги превърне в силни борци срещу рака. Но когато не програмира бактериите да се борят с рака, той ги програмира да правят изкуство, отчасти за да направят трудните научни принципи по-достъпни. „Добре е да използваш визуалните изкуства, за да подпомогнеш комуникацията на науката“, казва той, „и това е, защото изкуството наистина надминава границите на езика и на познанието“. Скорошните креативни опити на Данино включват феминистка инсталация от бактериални култури, взети от телата на 100 жени (за което той си сътрудничил с концептуалния художник Anicka Yi), както и серия керамични съдове, вдъхновена от естествено срещащи се бактериални модели (колаборация с художника и фотограф Vik Muniz). За последния му проект „Микровселена“ (Microuniverse) той произвел редица ослепителни, абстрактни изображения, създадена чрез различни видове бактерии, всяка израсла при различни условия за различен период от време. „Проектът е за това да може да се види невидимата Вселена, която е наистина малка и навсякъде около нас, всеки ден“, казва той. Тук обяснява някои от странно красивите си проекти.

Любопитната естетика на бактериите

Всеки ден Данино наблюдава сложните модели, които бактериите формират в дузина петрита в лабораторията му. Докато клетките им растат, делят се и комуникират помежду си, те се самоорганизират в колонии, за да увеличат шанса си за оцеляване. Моделите, които формират, се определят от генетичния им състав и средата им. Селектирайки бактерии, за които е известно, че създават определени модели – например E. coli расте естествено като фрактал, докато Proteus mirabilis расте на концентрични кръгове, както и интересно изглеждащи бактерии от почвени проби, взети от собствения му двор, Данино и екипът му започнали да експериментират, като контролирали техните модели на растеж. Той се надява, че накрая, ако успеят по-добре да разбират как природата оформя поведението и формите на бактериите, това ще може от своя страна да вдъхнови работата им да ги моделират за борбата с рака.

Промени средата, промени дизайна

Променяйки условията – като температура и влага – при които растат бактериите, Данино открил, че така може да ги манипулира, за да създаде определени модели. Например, оптималната температура за растеж на много бактерии е 37 градуса, което съвсем неизненадващо е и температурата на човешкото тяло. Ако е по-топло или по-студено от 37 градуса, растежът на бактериите ще се забави. Влажността въздейства на бактериите по различен начин: колкото по-суха е средата, толкова по-вероятно е бактериите да се групират заедно, за да запазят влагата. Промяната на концентрацията на агара – средата за растеж на бактериите – в петрито също въздейства на моделирането, казва Данино. Колкото по-мек е гелът, толкова по-бързо бактериите се разпространяват на по-голяма площ.

Разбери повече за БГ Наука:

***

Почакайте и наблюдавайте

Щом Данино нагласи първоначалните условия, той оставя бактерията да расте и чака резултатите. Той използвал около 20 различни вида бактерии за „Микровселена“, като ги оставил да растат от най-малко два дни до най-много два месеца. Въпреки условията, при които са отгледани, „всяка бактерия има естествени предпочитания за типа структура“, казва той. „И има нещо общо със спецификите на начина, по който бактериите плуват и как комуникират помежду си. Всяка си има индивидуалност, ако щете.“

Цветни колонии

Стандартно е за учените да използват химични багрила, за да събират информация за структурата на бактериите. Ако искат да отличат Streptococcus pyogenes от E. coli, например, те ще оцветят съда, за да разкрият формите на клетките, което им позволява да ги идентифицират визуално. „Учените гледат предимно едноцветни изображения“, казва Данино, „затова просто разиграхме това“. В добавка към традиционните научни багрила, той експериментирал като използвал боя за храна върху агаровия гел, както и върху самите бактерии. Опитал също и разнообразни цветни комбинации, за да постигне наклонен ефект, както е в горното изображение.

Разкриване на невижданата Вселена

„Всяко уловено изображение или всяко петри е един малък свят“, казва Данино. „Тези структури са нещо, което можеш да видиш при снежинка или под водата.“ С всяко петри проектът цели да представи абстрактната Вселена самостоятелно. „Започнах да гледам тези петрита и реакцията ми беше „уау, това изглежда като нещо, което можеш да видиш в Космоса“. Оттук идва и името „Микровселена“.

Процесът на молекулярно клониране

Арт проектите на Данино са нещо, което прави в свободното си време. Дните му са заети от работата със синтетичната биология – сравнително ново научно поле, което според по-широката дефиниция включва инженирането на живи организми, за да се постигне желано поведение. В лабораторията си Данино преправя и програмира бактерии, като използва процес, наречен молекулярно клониране. След като определи кои генни последователности създават определена биологична функция в типа бактерия, той и екипът му могат да изолират тези последователности, да ги разширят в лабораторията и след това да ги вмъкнат в ДНК на бактерията, която искат да прояви тази функция. „В днешно време можеш да напишеш тази последователност онлайн и компания ще произведе последователността синтетично и ще ти я изпрати в епруветка“, казва Данино.

Впрягане на анти-раковия им потенциал

Напоследък Данино и екипът му инженират бактерии – те работят с E. coli, E.coli пробиотик и Салмонела, за да откриват и лекуват рак. Забележителното е, че бактериите могат да растат в тумори, където дори имунната система не може да достигне и те могат да бъдат програмирани да произвеждат редица токсини, които могат да причинят смъртта на туморните клетки. Чрез молекулярното клониране Данино възнамерява да програмира бактериите да намират и разкриват тумори в тялото, както и да освобождават токсини, борещи се с туморите, когато вече се намират в тях. „То е почти като ситуация тип Троянски кон“, обяснява той. „Бактериите влизат в тумора, след това започват да произвеждат лекарството, и тогава туморът може да забави растежа си или да залинее.“

Визуална врата към науката

Данино се надява, че проекти като „Микровселена“ ще вдъхновят хората да научат повече за сложните микробни светове навсякъде около нас – и вътре в нас – и да им покажат, че бактериите могат да бъдат използвани за позитивни процеси, като борбата с рака. „Наистина е трудно да научиш хората какво представлява ДНК, и протеините, и молекулярното клониране“, казва той. „Но мисля, че когато видиш изображение, независимо от познанията ти, то те привлича да научиш повече за науката. Това, което следва за проекта, е че Данино си е партнирал с Print All Over Me, за да създаде персонализирано облекло, базирано на изображенията на „Микровселена“, което ще бъде изложено по-късно през 2017 година. Лабораторията му също работи за улавянето на видеоклипове със забързано време на растежа на бактериите, което означава, че E. coli може да се появи в киносалоните около вас.

Превод: Никол Николова

Източник: TED

Вземете (Доживотен) абонамент и Подарете един на училище по избор!