这些复杂的“活”画作充满了微生物

当艺术家玛丽亚·佩尼尔·科博有了新的绘画创意时，她会先选择一组细菌。也许是开着鲜艳樱桃红色花朵的粘质沙雷氏菌，或者是长着天蓝色花朵的天蓝色链霉菌。她的画布是一个培养皿，里面装满了一种名为琼脂的胶状物质，这种颜色鲜艳的细菌喜欢吃这种物质。她小心翼翼地将一根火焰消毒过的金属丝（她的画笔）浸入沙雷氏菌中，然后在画布上画出看不见的图案。几天后，细菌就会繁殖成肉眼可见的水母形状。

像佩尼尔·科博这样的科学家和艺术家们在实验室里埋头在琼脂上培养艺术作品，参加美国微生物学会 (ASM) 的年度微生物艺术大赛。自 2015 年大赛开始以来，来自世界各地的获奖者创作了各种各样的作品，从骆驼到蒲公英，全部由微生物制成。今年的获奖者于 11 月 30 日公布，他们画了他们最喜欢的微生物学家的肖像，包括罗莎琳德·富兰克林和奥多·布维德。

比赛面向所有人开放——科学家、艺术家、非艺术家，甚至儿童。社区实验室为公共艺术工作坊提供生物工程微生物，而家庭套件则允许任何人酿造琼脂并培养自己的彩色细菌。大多数微生物不会致病，但对于初学者来说，从这些经过工程改造或精心挑选以确保安全的菌株开始是个好主意。

马萨诸塞州伊普斯威奇新英格兰生物实验室的细菌遗传学家 Mehmet Berkmen 说，从某些方面来说，微生物艺术很简单。2015 年，他与艺术家 Peñil Cobo 一起赢得了 ASM 的首届比赛。微生物学家早就知道细菌具有多种形状和颜色，科学家兼艺术家至少从 20 世纪 20 年代就开始利用色彩斑斓的细菌创作艺术作品。创作微生物杰作与绘画没有太大区别。但由于这些色彩是活细胞，因此很难准确预测它们在生长时会发生什么。例如，如果你将红色细菌放在白色细菌旁边，白色细菌可能会产生化学物质，阻止其他细菌呈现红色，Berkmen 说。“因此，你不仅需要了解它们个体，还需要了解它们作为一个群体如何相互作用。”

为了解决这个问题，一些科学家兼艺术家通过基因工程让同一种微生物呈现出不同的颜色。这个技巧需要借用其他擅长产生特定颜色的生物的基因——比如胡萝卜，它之所以呈现橙色是因为一种名为β-胡萝卜素的小分子或色素。通过将胡萝卜中的β-胡萝卜素基因转移到微生物身上，科学家可以诱导微生物产生橙色。

纽约大学朗格尼医学中心的合成生物学家 Sudarshan Pinglay 表示：“我们只是厚颜无耻地剽窃自然界中存在的东西。”

Pinglay 表示，“剽窃”基因的好处是，它让艺术家能够更好地控制他们挑剔的活体颜料。微生物也可以进行专门改造，使其对人类无害——这也是公民科学家兼艺术家选择人工细菌而不是野生物种的一个重要原因。实验室设计的微生物更能确保安全性。它们还可以非常精确地复制设计，比如 Pinglay 实验室对《呐喊》的像素化复制，完全由人工酵母制成。

其他科学家兼艺术家，如佩尼尔·科博和伯克曼，则更愿意坚持使用微生物在自然界中产生的原始颜色。除了预测物种之间的相互作用外，使用不同的菌株也很有挑战性，因为它们对生活条件很挑剔，喜欢不同的温度，生长速度也不同。所以，如果橙色细菌的生长速度要慢得多，你可能需要比紫色细菌早几天画橙色细菌。或者——如果你想接受意想不到的事情——你可以同时培养它们，看看会发生什么。

“基本上没有什么规则，”伯克曼说。但要创作出好的艺术作品，就像创作任何其他媒介一样，“你必须非常熟悉它……而这只有通过经验才能实现。”

佩尼尔·科博花了十年时间研究不同物种，尽管没有任何微生物学背景，但她比伯克曼更了解这些生物的喜好和互动。他说，她的知识将来可以帮助其他微生物艺术家和科学家。

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展现微生物之美已产生实用的科学应用。例如，伯克曼想拍摄微生物艺术生长的延时视频，但如果不将琼脂暴露在空气中，就很难做到这一点，因为空气会迅速使这种胶状介质变干。没有这些必不可少的食物和水，细菌将停止生长并最终死亡。因此，为了解决这个问题，伯克曼和他的团队建造了一个定制的腔室，并开始添加组件以保持琼脂的水分充足。成像技术让他看到一些芽孢杆菌在三周后从白色变为橙色——这是以前从未记录过的观察结果，因为从来没有人观察过细菌在如此长的时间内生长。后来，他在《细菌学杂志》上发表的一项研究中详细介绍了该装置和过程的设计。

他说：“这是一篇科学出版物，最初是为了展示细菌之美。”他补充说，他希望该设备将继续帮助揭示看不见的微生物行为。

伯克曼认为，微生物艺术作品是弥补细菌坏名声的宝贵工具。世界上有数百万种微生物——有人估计有上万亿种——但已知只有一小部分会导致人类患病。这些复杂的绘画可以帮助人们认识有益的微生物。

伯克曼说，微生物“就像熊猫：美丽又毛茸茸的。用传统的科学交流很难传达这一点，但艺术是一种通用语言。”

微生物艺术作品图片由艺术家和美国微生物学会提供。更多作品请见 ASM 的竞赛页面。

更正（2022 年 12 月 12 日） ：本文已更新，更正了 Mehmet Berkmen 名字的一些拼写错误。我们对这个错误深表遗憾。