Onze relatie met microben is altijd gecompliceerd geweest. We vrezen ze als ‘bacillen’ die ziekten verwekken, maar we omarmen ze ook, vanwege hun rol in de voedselketen en de bereiding van gefermenteerd voedsel. Toen Antonie van Leeuwenhoek (1632-1723) eind zeventiende eeuw de eerste microben onder de microscoop bekeek, werd hij de vader van de microbiologie. Maar er zouden eeuwen voorbijgaan voordat wetenschappers deze organismen op eenvoudige wijze in het lab konden opkweken. Tegenwoordig spelen microbiële kweken een centrale rol in zogenaamde ‘agarkunst’, waarbij deze doodgewone voedingsbodem wordt gebruikt als canvas en kunstwerken met behulp van bacteriekweken worden gecreëerd – van schetsen en schilderijen tot zelfs 3D-kunst.
Sinds 2015 organiseert de American Society of Microbiology (ASM) een jaarlijkse prijsvraag voor agarkunst, en dit jaar waren er 347 inzendingen in de categorieën wetenschap (‘Professional’), niet-wetenschap (‘Maker’) en kinderen (‘Kids’). De inzenders stuurden foto’s van hun agarcreaties in, waarna medewerkers van de ASM de inzendingen in elke categorie beoordeelden en het publiek via sociale media kon stemmen op de winnaar van de Publieksprijs.
Gisteren werden de winnaars van dit jaar bekendgemaakt. Daartoe behoren een uitbeelding van een koi-vis en een lotusbloem van Arwa Hadid, verbonden aan de Oakland University (Professional); Hongaarse volkskunst van Zita Pöstényi, van SYNLAB Hungary Ltd. (Publieksprijs); een bacterieel zelfportret van Korey Abram (‘Maker’); en ‘Cirkel van het leven’ van Kate Lin (‘Kids’), waarin de onderlinge verbondenheid van al het leven op aarde wordt uitgedrukt.
Microbiële kweken
Eeuwen geleden kweekten microbiologen bacteriën op allerlei voedingsbodems, variërend van aardappelen tot gestold eiwit en vlees. Robert Koch (1843-1910), de man die op basis van een reeks principes meerdere besmettelijke ziekten identificeerde, wilde het maken van kweken in het laboratorium verbeteren door gebruik te maken van een vaste stof die transparant was en gesteriliseerd kon worden. Gelatine leek een goede kandidaat, maar het had één nadeel: het wordt vloeibaar bij 37°C, een temperatuur die bij veel kweken wordt gebruikt.
Angelina Hesse (1850-1934), assistente en illustratrice in het Duitse laboratorium van Koch, meende dat een ingrediënt dat veel als bindmiddel in jams en puddingen wordt gebruikt, ook een uitstekende voedingsbodem voor petrischaaltjes zou zijn. Dat ingrediënt was agar, een geleiachtige substantie dat uit zeewier wordt gewonnen.
Ze vertelde het idee aan haar man, die in hetzelfde lab werkte, en hij legde het voor aan Koch, die het goedje uiteindelijk gebruikte om een kweek te maken van Mycobacterium tuberculosis, de bacterie die tuberculose veroorzaakt. Helaas kreeg Hesse nooit erkenning voor haar idee, maar haar bijdrage betekende een revolutie in de manier waarop wetenschappers microben in het laboratorium opkweken.
Om petrischaaltjes met agar te maken wordt agarpoeder gemengd met voedingsstoffen en water, onder druk verhit om de oplossing te steriliseren en dan in ondiepe schaaltjes gegoten. Wanneer de agar afkoelt, stolt het tot een stevige, gladde en doorzichtige gelei die als voedingsbodem voor het kweken van bacteriën dient – een grote verbetering ten opzichte van de eerder gebruikte etenswaren.
Agarschaaltjes zijn er in verschillende soorten en maten, om kweken te kunnen maken van uiteenlopende soorten micro-organismen. Die organismen worden in een breed assortiment van kleuren en typen opgekweekt en vormen een perfect medium om levende kunst mee te creëren. Alexander Fleming (1881-1955), de uitvinder van de penicilline, was een van de eersten die aan ‘agarkunst’ deed. Maar het zou nog lang duren voordat deze kunstvorm echt van de grond kwam.
Tussen kunst en wetenschap
De ‘ASM Agar Art Contest’ ontstond uit een reeks ‘foto’s van de dag’ op sociale media. Toen een foto van een agarkunstwerk van Rositsa Tasjkova in december 2014 een hit werd op internet, kwamen medewerkers van de ASM op een idee: de volgende zomer hadden ze hun eerste prijsvraag voor agarkunst uitgeschreven.
“Het idee was om onze leden te betrekken bij iets leuks waarmee we de buitenwereld konden laten zien dat wetenschappers ook heel creatief kunnen zijn,” zegt Katherine Lontok, voorlichtster van de ASM. In het eerste jaar werden er 84 inzendingen ingestuurd en sindsdien is de prijsvraag tot een veelzijdig evenement uitgegroeid.
“De mensen komen elk jaar met steeds complexere inzendingen, waarbij ze zaken als 3D-agarkunst insturen en alle mogelijke organismen, waaronder sporen, gebruiken,” zegt Lontok. In voorgaande jaren varieerden de inzendingen van natuurlijke tot abstracte thema’s; een van inzendingen toonde een afbeelding van De Sterrennacht van Vincent van Gogh.
Schilderen met microben
Net als voor andere kunstvormen is er ook voor agarkunst enige planning nodig: je moet een leuk idee bedenken, een compositie voor de geest halen en het juiste medium en de juiste kleuren kiezen. En er is ook geduld voor nodig: de microben die op de agar worden geschilderd, zijn onzichtbaar. Maar als ze zich op de agar vermeerderen, onthullen ze doorgaans binnen enkele dagen een waar kunstwerk.
Sommige microben hebben hun eigen, natuurlijke kleur. Zo scheiden bacteriën van het geslacht Streptomyces, waarvan veel van onze antibiotica worden gemaakt, onder basische omstandigheden blauwgroene en onder zure omstandigheden rode kleurstoffen uit. De welbekende bacterie Escherichia coli produceert een beige kleur. Microben met allerlei kleuren leven gewoon in onze achtertuin. Een van de agarkunstenaars nam wat aarde uit zijn tuintje, loste het op in water en spreidde het uit in een agarschaaltje om te zien wat er zou groeien. Na enige tijd vertoonde het schaaltje een kleurenpalet dat gebruikt kon worden om agarkunst mee te maken, in dit geval een paars-met-gele vlinder.
Andere microben zijn genetisch gemodificeerd om fluorescerende kleuren in roze, groene en blauwe tinten te produceren. Een van de inzendingen van dit jaar was een fluorescerende boom die was opgebouwd uit de Bacillus subtilis, een microbe die in de grond leeft en normaliter beige is. Door genen voor fluorescerende proteïnen (in groen en rood) aan bacteriën toe te voegen, konden de kunstenaars de kleuren ervan aanpassen aan hun artistieke behoeften.
Een andere kunstenaar, Janie Kim van de Princeton University, combineerde zowel natuurlijke als aangepaste microben om haar ‘Zee-universum’ te creëren, een symbiose tussen bacteriën en zeesponzen, pijlinktvissen, vissen en algen. Eén type bacterie was afkomstig van een stam die in het laboratorium werd aangepast om een blauwe kleur te produceren, terwijl de gele en witte bacteriën die in het kunstwerk werden gebruikt, afkomstig waren van de huid van de kunstenares. Ze mixte verschillende soorten bacteriën om een groene kleur te creëren. “De beide bacteriën kunnen naast elkaar bestaan om kunst te produceren, net als symbiotische relaties tussen mariene organismen,” zegt Kim.
Agarkunstenaars gebruiken niet alleen tandenstokers of entoogjes om met bacteriën op agar te schilderen, ze hebben ook complexere instrumenten tot hun beschikking om hun kunstwerken te creëren. De winnaars van de prijsvraag van 2017 printten nanodruppeltjes van een gistcultuur op een agarplaatje, met behulp van een bestuurbare vloeistofdispenser; elk druppeltje produceerde aan aparte gistkolonie, waardoor een zonsondergang boven zee gecreëerd kon worden. De kunstenaars noemen dit ‘biopointillisme’, naar de techniek van het pointillisme die eind negentiende eeuw door kunstenaars als Georges Seurat werd ontwikkeld.
Een nieuwe wereld
Hoewel we omringd worden door microben, kunnen we de meeste niet met het blote oog zien. Agarkunstenaars hebben daarin verandering gebracht en een onzichtbare wereld onthuld die slechts beperkt wordt door het microbiële kleurenpalet en de vindingrijkheid van de ‘agarschilders’. Agarkunst is inmiddels opgenomen in Deense kunstcurricula, en de kunstvorm werd tijdens een evenement in de marge van de Algemene Vergadering van de VN in 2019 belicht. Agarkunst wordt ook gecreëerd in biologische doe-het-zelflabs, en de ASM Agar Art Contest heeft elders in de wereld tot andere prijsvragen geïnspireerd.
“Dit is een geweldig middel om een breed publiek te bereiken,” zegt Lontok. “Het onthult de schoonheid en diversiteit van microben,” een kant van de microbiologie die over het hoofd is gezien.
