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A„Ästhetische Verwirrung“ sei eine Art Gemeinsamkeit in Wissenschaft und Kunst, ein Motor für neue Ideen in beiden Disziplinen, schreibt der brasilianische Künstler Vik Muniz in der Einleitung zu einem neuen Buch mit Fotografien und Essays über Bakterien des Mikrobiologen Tal Danino. Dieses Buch mit dem Titel Schöne Bakterien: Begegnungen im Mikrouniversumwurde letzte Woche veröffentlicht.
Danino arbeitete mit Muniz an einer Reihe von Projekten zusammen – darunter an einem, bei dem es darum ging, Kunst aus Viren und Krebszellen zu schaffen –, als Muniz Gastkünstler am MIT war. „Ich denke, dass Wissenschaftler oft ein schönes Muster sehen und sich über die zugrunde liegenden Prozesse wundern, die ein solches Muster entstehen lassen“, sagt Danino, als ich ihn frage, was ästhetische Verwirrung für ihn bedeutet. Nehmen Sie die komplexe Architektur der Schneeflocke, die Markierungen auf dem Fell von Tieren oder die fraktalartigen Anordnungen einiger Mikrobengemeinschaften. „Ich denke, dass viele wissenschaftliche Arbeiten damit beginnen, dass ein Wissenschaftler sagt: ‚Wow, das ist so ein cooles Muster oder ein dynamischer Prozess, und ich möchte ihn wirklich untersuchen‘“, sagt er.
Die Mikroben selbst sind am künstlerischen Prozess beteiligt.
Ästhetische Verwirrung scheint das Fundament von Daninos neuem Buch zu sein: Hier werden die unsichtbaren Mikrowelten, die so viele von uns für selbstverständlich halten, in grellen Farben und elektrisierenden Geometrien zum schreienden Leben erweckt. Bakterien lösen oft Angst oder Ekel aus – insbesondere krankheitsverursachende Krankheitserreger wie z Escherichia coli oder Staphylokokken– aber die Schönheit dieser Bilder zieht die Aufmerksamkeit auf sich und weckt den Wunsch zu verstehen, was das Auge sieht.
Wir haben mit Tal Danino über das Buch, Bakterien und seine Arbeit gesprochen.
Erinnern Sie sich an das erste Mal, als Sie Bakterien schön fanden?
Mein Vater ist Ingenieur und meine Mutter hat einen künstlerischen Hintergrund, also habe ich mich immer mit Kunst und Ingenieurwesen beschäftigt. In der Graduiertenschule kamen diese beiden Disziplinen zusammen. Ich habe mir Mikroben unter dem Mikroskop angesehen und sie so gestaltet, dass sie als Population miteinander kommunizieren, was die Leute „Core Sensing“ nennen, und das, was ich gesehen habe, in diese wunderschönen Filme verwandelt. Das Mikroskop machte jede Minute ein Bild, wir fügten es zusammen und machten im Laufe der Zeit einen Film, der immer schneller wurde. Diese Filme waren rhythmisch und erzeugten Schwingungen, Wellen und all diese wirklich interessanten Muster. Zu dieser Zeit war ich viel im Bereich der Wissenschaftsarbeit tätig und habe solche Videos sowohl Kindern als auch einem breiten Publikum, Nicht-Wissenschaftlern, gezeigt. Ich habe darüber nachgedacht, wie wir die Begeisterung für die Forschung, die wir betreiben, die Begeisterung für Entdeckungen und die wirklich schönen Dinge, die Wissenschaftler täglich sehen, teilen können.
Glauben Sie, dass Bakterien etwas von Natur aus Schönes haben?
Ich denke, das Einzigartige an Bakterien im Bereich der Biokunst ist, dass die Mikroben selbst am künstlerischen Prozess mitwirken. Wir bringen sie in einer Petrischale unter bestimmte Bedingungen oder manipulieren sie genetisch, also geben wir ihnen eine Reihe von Anweisungen. Aber sie haben sozusagen ihren eigenen Kopf und erschaffen diese wunderschönen Muster, die von Natur aus einzigartig sind. Alle Gerichte, die Sie im Buch sehen, kann ich nicht noch einmal zubereiten. Es ist unmöglich. Es herrscht viel Unvorhersehbarkeit und Chaos, weil sie diese Elemente des Rauschens und des Zufalls sowie der Mutation und Anpassung aufweisen, die in mancher Hinsicht intelligente Merkmale dieser Systeme sind. Es ist spannend zu sehen, was passiert und es ist jedes Mal anders.
Sie schreiben in dem Buch, dass es in unserem Körper Billionen von Bakterien gibt, und das sind mehr, als es Sterne in der Galaxie gibt, was schwer zu verstehen und sogar ein wenig beängstigend ist. Was sollen wir daraus machen und was sagt es uns über das Leben auf diesem Planeten?
Es kommt einem fast wie eine philosophische Herausforderung vor, wenn man so etwas hört, weil es einen dazu bringt, sich nach innen zu wenden. Wir haben so viel Weltraumforschung betrieben und sind immer auf der Suche nach neuen Teilen der Galaxien. Dies ist heute ein sehr beliebtes Thema in der zeitgenössischen Kultur. Aber es ist wirklich interessant, darüber nachzudenken, dass selbst in uns selbst – innerhalb einer einzelnen Person – eine enorme Komplexität herrscht. Und das ist die Komplexität, die nicht nur in unserer eigenen DNA steckt, sondern auch in diesem anderen Teil unseres Körpers, der transportierbar und manipulierbar ist und diese interessante Evolutionsgeschichte hat. Diese Bakterien haben sich mit uns entwickelt.
Sie erwähnen, dass diejenigen, die an den Grenzen der mikrobiologischen Forschung arbeiten, neue Arten von Beziehungen zwischen Menschen und Mikroben und Maschinen schmieden, einschließlich der Nutzung von KI, um sich neue Formen von Bakterien vorzustellen. Können Sie mir etwas über die Ziele dieser Arbeit sagen?
Bakterien in unserem Körper wissen, wie sie Tausende verschiedener Moleküle wahrnehmen. Deshalb haben wir sie in meiner eigenen Arbeit als Biosensoren entwickelt, um pathologische Krankheiten wie Krebs zu erkennen. Wir programmieren ihre DNA. Aber das hat Vor- und Nachteile. Ein anderer Ansatz besteht darin, Bakterien mit elektronischen Geräten kommunizieren zu lassen. Also entwickelte eine Gruppe eine Pille, in die man Bakterien einbauen konnte, die mit einer kleinen elektronischen Schnittstelle kommunizieren konnten. Die Forscher gaben diese Pille Schweinen und Nagetieren und zeigten, dass die Pille durch den Magen-Darm-Trakt wandern kann und die Bakterien Moleküle erkennen können, die bei Darmentzündungen wichtig sind, und dann elektrische Signale erzeugen können, die vom Gerät zur Erkennung an ein Mobiltelefon übermittelt werden . Es gibt also derzeit einige wirklich interessante Verbindungen zwischen Bakterien und Maschinen.
Ich denke, die Rolle der künstlichen Intelligenz ist zweifach: Erstens, viele der anfallenden Daten besser zu verstehen und vorhersagen zu können, wie diese mikrobiellen Systeme besser gestaltet werden können. Und um uns in Zukunft auch dabei zu helfen, mit unseren Bakteriensystemen in Kontakt zu treten und zu sagen: „Hey, ich möchte ein Bakterium entwerfen, das X, Y und Z beherrscht. Können Sie die DNA-Sequenz entwerfen, die das tut?“ KI würde Ihnen helfen, diesen Prozess zu erlernen, sodass Sie ihn im Labor oder von einem Roboter für Sie erstellen können. Solche Konzepte stecken noch in den Kinderschuhen.
Was ist eines der größten Rätsel über Bakterien, das Wissenschaftler immer noch zu lösen versuchen?
Die wirklich große Frage ist, wie sich die Bakterien in unserem Körper auf unsere Gesundheit und Krankheiten auswirken. Sie haben vielleicht schon von der Bedeutung des Mikrobioms gehört, aber die Herausforderung besteht darin, dass viele der vorhandenen Studien korrelativ sind. Bestimmte Bakterienarten kommen bei Krebspatienten häufiger vor, es ist jedoch nicht klar, ob sie notwendigerweise den Krebs verursachen. Und die Kausalstudien werden oft an Mäusen durchgeführt, die sich hinsichtlich der Wirt-Mikroben-Interaktionen stark unterscheiden. Das Mikrobiom ist aufgrund seiner Komplexität zu einem so riesigen Feld geworden, und wir versuchen zu verstehen, wie sich so viele dieser Stämme auf verschiedene Aspekte der Gesundheit und Krankheit auswirken.
In meiner eigenen Arbeit ist eine große offene Frage: Wie entwirft man am besten eine Mikrobe, um eine Krankheit wie Krebs zu behandeln? Wir arbeiten an diesen Bakterien, die wie Trojanische Pferde in Tumore eindringen und Medikamente herstellen können. Und es gibt so viele Dinge, die Sie tun können. Sie können verschiedene Arten von Bakterien auswählen, Sie können verschiedene Arten von Medikamenten auswählen, Sie können sie sicherer und spezifischer machen und Sie können verschiedene Arten von Krebs auswählen. Es kommt also darauf an, die richtige Kombination der Elemente zu finden.
Gibt es sonst noch etwas, das die Leser von diesem Buch mitnehmen sollen?
Ich denke, es ist wichtig zu wissen, dass sich das Buch auf die Petrischale konzentriert, die eine wirklich einfache und zugängliche Plattform für die Untersuchung von Bakterien ist. Und die gesamte Bildgebung, die wir machen, erfolgt mit einem handelsüblichen Scanner, den Sie kaufen können, oder einer Kamera, und viele unserer Abstriche wurden zu Hause gemacht. Wir verwenden also sehr zugängliche Technologien, die auch andere Menschen nutzen könnten, Naturwissenschafts- oder Kunststudenten oder jeder, der Bakterienkunst machen möchte. In der wissenschaftlichen Literatur findet man nicht oft Bilder von Petrischalen, bei denen die Ästhetik im Vordergrund steht. Wir konzentrieren uns wirklich auf die Ästhetik und diese sehr einfachen Werkzeuge, die andere zu dieser Art von Arbeit inspirieren oder sich für Mikrobiologie interessieren könnten. 
Alle Bilder und Bildunterschriften von Tal Danino.
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