改变人类历史进程的细菌艺术
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绽放在细菌中的花朵
乍一看，你会看到几朵盛开的花，其实它是由德国魏恩斯特潘-特利斯多夫应用科学大学Sonja Borndörfer, Norbert W. Hopf 和Michael Lanzinge用细菌制作的艺术作品。这幅艺术作品荣获2021年ASM（AMERICAN SOIETY FOR MICROBIOLOGY, 美国微生物学会）琼脂艺术比赛的一等奖。ASM从2015年开始，赞助举办全世界范围内的琼脂艺术大赛。
琼脂艺术（Agar Art）是新兴的一种艺术流派，是通过特定模式培养微生物，用琼脂板当成画布，有色的细菌当作颜料，在充分发酵培育后创作而成的微生物艺术作品。
创作者们可以根据需要自由地选择自带颜色的细菌，就像画家随意选择他们的颜料。用来作画的细菌并不是人工染色上去的，而是细菌的细胞壁或外质空间合成的色素分子。颜料的产生取决于光、pH值、温度和介质等因素，细菌中的色素沉着也与形态特征、细胞活动、发病和保护机制有关。例如，细菌在进行光合作用时会产生一种作用在植物中且类似于叶绿素的物质，这种物质是绿色的。
适合用作“颜料”的菌种包括枯草芽孢杆菌（奶油色和棕色）、紫色色杆菌（紫色）、大肠杆菌（无色）、黄微球菌（黄色）、玫瑰微球菌（粉红色）、奇异变形杆菌、铜绿假单胞菌（棕色）、荧光假单胞菌（天然蓝绿色）、粘质沙雷氏菌（粉红色或橙色）、金黄色葡萄球菌（黄色）等。
什么是琼脂
几个世纪前，微生物学家在土豆上培养细菌；之后，培养皿的容器变成凝固的蛋白和肉类等食物。罗伯特·科赫（Robert Koch，1843-1910），著名的德国医生，微生物家，被称为微生物学之父，以一系列将微生物与疾病联系起来的成就而闻名。他希望通过制作一种固体、透明、可以消毒的物质作为细菌的培养环境。明胶似乎是一个不错的选择，但它的问题是，当达37°C（98.6°F）——这个适合许多微生物生长的温度时，明胶就会液化，这对科学家的研究来说是非常不合理的。
科赫在德国实验室的助理兼插画家安吉丽娜·黑森（Angelina Hesse，1850-1934）发现在果冻和布丁中使用的一种成分可用于创造更好的微生物生长介质。这种成分就是一种从海藻中分离出来的胶状物质，琼脂。
安吉丽娜向也在实验室工作的丈夫提到了这一点，他向科赫报告了这个想法。为了制作琼脂板，他们将琼脂粉与营养素和水混合，在高压灭菌器中加热，以消毒混合物，然后倒入浅盘中。冷却后，它会凝固成光滑的半固体，其表面十分适合细菌生长。科赫最终用它来培养结核病分枝杆菌，结核分枝杆菌是结核病背后的细菌。
略有遗憾的是，安吉丽娜的发现并未给她带来任何实际的荣誉，但她的贡献却彻底改变了科学家种植和培养微生物的方式。当然，琼脂板的发明也为琼脂艺术的发展提供了必不可少的作画底布。
科学家？还是艺术家？
第一个用细菌作画的人是亚历山大·弗莱明。
亚历山大·弗莱明丨来源：Smithsonian.com
一提到亚历山大·弗莱明（Alexander Fleming），人们首先想到的是青霉素，他发现的青霉素拯救了无数人的生命。但他除了醉心于科学研究外，还是切尔西艺术俱乐部（Chelsea Arts Club）的成员。该俱乐部1891年成立于伦敦，根据该俱乐部的章程，三分之二的成员必须是执业艺术家，包括画家、雕塑家、设计师、摄影师，三分之一的成员也必须从事艺术工作，例如作家、舞蹈家或音乐家等，俱乐部中的成员都坚信在生活中创造性是十分重要的。
弗莱明在伦敦的St. Mary’s 医院工作时，他的许多病人都是画家，这些画家有时会给弗莱明画画，有时甚至是通过教他绘画来付治疗的费用。起初弗莱明的绘画工具是水彩，到后来，身为科学家的他开始使用了另一种新的媒介——微生物。他会用琼脂填充培养皿，然后使用一种环形的金属工具，提取不同色素的细菌在盘子上涂抹，让这些不同的细菌同时发酵成熟。
目前还不知道弗莱明为什么开始用细菌作画，也许是某一天他拿起一支画笔，发现它和科学家们做实验时用来提取细菌的环十分相似，从而给了他创造艺术的灵感。
亚历山大·弗莱明的细菌艺术作品丨来源：Smithsonian.com
这样一位没有受过真正的艺术训练，自学成才的艺术家，他“作画”的灵感和取材都来自于发生在身边的人和物：芭蕾舞演员、房子、士兵、喂孩子的母亲等（上图）。
琼脂艺术中诞生的青霉素
弗莱明发现青霉素的抗生素特性，和他在琼脂板上随意作画也有联系。弗莱明有一个凌乱的实验室，他把装着微生物的培养皿和其他东西都放在实验室的长凳上。在一个偶然的时刻，弗莱明发现了他在一幅“画”上接种的葡萄菌都长成了类似夜空中的恒星或行星的形状，但在盘子顶部还有一个更大的东西——青霉菌，它周围的细菌正在死亡。这正是他的杰作，是星星周围的“旭日”，这幅画拯救的生命比他任何其他发现都多。
在弗莱明之前，其他科学家也曾在培养皿上看见过生长的青霉菌，但只有弗莱明发现了青霉素的效果，这都归功于他同时作为艺术家所拥有的一双发现美的眼睛。这场诞生在艺术作品中的幸运“事故”改变了世界。
ASM的琼脂艺术作品
法国南特大学的Rositsa Tashkova于2014年在琼脂板上创作了这棵圣诞树（上图），被ASM的社交媒体分享。在图像传播开来后，ASM的工作人员决定赞助一场琼脂艺术比赛。在2015年比赛的第一年，他们收到了84份投稿。
当ASM在2015年发起琼脂艺术比赛时，工作人员不仅对参赛者的创造力和艺术技能感到惊讶，还发现公众对用细菌作画抱有浓厚的兴趣。来自世界各地的200多家媒体报道了最初的比赛和一些参赛者的图像，如Melanie Sullivan重现的梵高《星夜》（上图），已成为细菌艺术流派的代表作品。
第一届琼脂艺术大赛受到公众的广泛关注后，ASM在之后的每年都举办一场琼脂艺术比赛，征集来自全世界各地的细菌艺术作品。下图是2019年制作类别的第三名。是匈牙利布达佩斯的 Andrea Héjja,Budapes的《Mondays like these》（《像这样的礼拜一》）（上图），作者表示“每个周一的早上实验室工作人员焦虑的脸就像这样，我们试图用这些五颜六色的细菌群复制爱德华·蒙可著名的作品《呐喊》。”
《西伯利亚白虎》丨来源：ASM Agar Art Contest
这是一张使用从阿库里安河（亚美尼亚）附近的地热泉中分离出来的热乳菌株制作的西伯利亚白虎像（上图）。所使用的菌株是嗜极菌株，在高温（>55°C）的环境中生长最佳，并可以形成白色的空中菌丝体。西伯利亚白虎罕见的等位基因导致动物的皮肤和毛皮缺乏酚丙氨酸，酚丙氨酸是一种色素，对这种色素的缺乏使它们的毛发变得雪白。
现在世界上只剩下大约200只白虎，大部分都被圈养，几乎很难在大自然中看见野生的西伯利亚白虎。作者将白虎的形象空出来，在其他的位置培养细菌，这种“负空间”艺术风格表达了如果对这些濒临灭绝的野兽保护不足，那在人类的心中可能会留下一个巨大的负空间。
在题为“微宇宙”的主题竞赛中，七件琼脂艺术品描绘了围绕地球的天体（上图）。驻香港的艺术家Hoi Lam Tiffany Tai和Tsz Yuen Fong写道：“微生物世界充满了未知和不确定性，我们在微生物宇宙中探索就像我们探索地球宏观宇宙中知识和真相一样。”
琼脂艺术也逐渐向多元化、多维度向发展。这张是由阿拉贡材料科学研究所的博士生Isabel Franco Castillo（伊莎贝尔·弗朗哥·卡斯蒂略）创作的“Fu(n)ji-san”（《福吉桑》)（上图），在2019年的专业类别中获得了第三名。3D火山是一堆用克拉多孢子虫菌接种的琼脂堆，上面是滴着染色的琼脂熔岩，沙子是霉菌孢子，珊瑚是生长在染琼脂海上的微生物。
如何制作一个琼脂艺术作品
Agar Art 2015获奖者、混合媒体艺术家Maria Peñil Cobo和来自新英格兰生物实验室的高级科学家、微生物学家Mehmet Berkmen在多年的合作中，使用活微生物创作了许多令人惊叹的艺术品。这个视频会帮助你了解他们如何将科学和艺术相结合。和他们一起踏入创作过程吧！
step 2. 如何用细菌作画（以上视频）丨来源：asm.org
琼脂艺术的持续生命力和吸引力至今仍在显现，尼泊尔和保加利亚等地也出现了类似的琼脂艺术比赛，ASM也将定期收到的琼脂艺术作品刊登在杂志上，并在博物馆中展出的请求，甚至有媒体向教育界呼吁将琼脂艺术教学加到学校的艺术课程中。创作力非凡的琼脂艺术每一次在公众面前亮相，人们就会对美丽多样的微生物世界进一步了解。
参考文献
[1] https://asm.org/Events/ASM-Agar-Art-Contest/Home
[2] https://www.smithsonianmag.com/science-nature/painting-with-penicillin-alexander-flemings-germ-art-1761496/
[3] https://www.youtube.com/watch?v=LXwxU-nIcDY
[4] https://www.nationalgeographic.com/science/article/agar-art-contest-winners-create-gorgeous-art-from-live-bacteria
本文经授权转载自微信公众号“科学艺术研究中心”。
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