Malen mit Mikroben: Die Kunst lebt!

Agarplatten revolutionierten die Mikrobenzucht im Labor. Nun dienen sie als Leinwand für eine wachsende Kunstrichtung.Dienstag, 26. November 2019

Unsere Beziehung zu Mikroben war nie ganz einfach. Wir fürchten uns vor „Keimen“, die Krankheiten auslösen, aber wissen sie auch zu schätzen, weil sie eine wichtige Rolle im Nahrungsnetz spielen und bei der Produktion fermentierter Lebensmittel unverzichtbar sind. Als Antonie van Leeuwenhoek (1632 – 1723) sie in den 1670ern erstmals unter dem Mikroskop entdeckte, ging er als Vater der Mikrobiologie in die Geschichte ein. Allerdings vergingen danach Jahrhunderte, bis Wissenschaftler sie einfach im Labor züchten konnten. Mittlerweile ist daraus eine sprichwörtliche Kunst geworden: Agar Art. Dabei wird der üblicherweise im Labor genutzte Nährboden zur Leinwand für Skizzen, Gemälde und sogar dreidimensionale Kunstwerke.

In den letzten fünf Jahren hat die American Society of Microbiology (ASM) jedes Jahr einen Agar-Kunstwettbewerb veranstaltet. In diesem Jahr gab es 347 Einsendungen in den Kategorien Professional (Wissenschaftler), Maker (Laien) und Kids (Kinder). Die Teilnehmer schickten Fotos ihrer Agar-Kunstwerke, die dann von den ASM-Mitgliedern ausgewertet wurden. Über Social Media konnte die Öffentlichkeit zudem den Preis in der Kategorie People’s Choice vergeben.

Zu den diesjährigen Gewinnern zählen ein Koi und eine Lotusblume von Arwa Hadid von der Oakland University (Professional), ein Motiv im Stil ungarischer Folklorekunst von Zita Pöstényi vom SYNLAB Hungary Ltd. (People’s Choice), ein Bakterien-Selbstporträt von Korey Abram (Maker) und der „Kreislauf des Lebens“ von Kate Lin (Kids).

Mühsames Mikrobenzüchten

Vor Jahrhunderten züchteten Mikrobiologen Bakterien mühevoll auf allen möglichen Lebensmitteln, von Kartoffeln über gestockte Eier bis hin zu Fleisch. Robert Koch (1843 – 1910), der im Rahmen seiner Arbeit Bakterien mit Krankheiten in Verbindung brachte, wollte die Bakterienkultivierung mit einem festen, transparenten und sterilisierbaren Medium verbessern. Gelatine schien dafür eine gute Wahl, hatte aber ein Problem: Sie verflüssigte sich bei 37 °C – der Temperatur, bei der viele Mikroorganismen gezüchtet wurden.

Angelina Hesse (1850 – 1934), eine Assistentin und Zeichnerin im Labor ihres Mannes, entdeckte, dass eine Zutat in Fruchtgelee ein besseres Medium abgeben würde. Diese Zutat war Agar, eine gelatinöse Masse, sie aus Algen gewonnen wird.

Sie erzählte ihrem Mann von der Idee, der früher ein wissenschaftlicher Mitarbeiter von Koch gewesen war. Er informierte Koch umgehend über die Entdeckung, der mit Agar schließlich das Tuberkulose-Bakterium Mycobacterium tuberculosis isolieren konnte. Leider erhielt Hesse nie Anerkennung für ihren Einfall, aber ihr Beitrag revolutionierte die wissenschaftliche Mikrobenzucht.

Um Agarplatten herzustellen, wird Agarpulver mit Nährstoffen und Wasser vermischt, zur Sterilisierung unter Druck erhitzt und dann in Petrischalen gegossen. Wenn die Masse auskühlt, entsteht eine glatte, semi-feste Oberfläche für Bakterienwachstum.

Wissenschaftler haben eine ganze Reihe verschiedener Agarplatten, die auf die Bedürfnisse unterschiedlicher Mikroorganismen abgestimmt sind. Die bunte Palette dient als unkonventionelle Leinwand für diese lebenden Kunstwerke. Alexander Fleming (1881 – 1955), der Penicillin entdeckte, zählte zu den ersten Agar-Künstlern. Trotzdem dauerte es noch einige Jahrzehnte, bis Agar-Kunst zum Trend wurde.

Kunst trifft Wissenschaft

Der ASM Agar Art Contest entstand durch ein Foto des Tages in den sozialen Medien. Als im Dezember 2014 ein Bild eines Agar-Kunstwerks von Rositsa Tashkova die Runde machte, hatten die Angestellten der AMS eine Idee. Schon im nächsten Sommer fand ihr erster Agar-Kunstwettbewerb statt.

„Der Gedanke dahinter war, dass unsere Mitglieder Spaß dabei haben und der Welt zeigen, dass Wissenschaftler kreativ sein können“, sagt Katherine Lontok, die Öffentlichkeitsmanagerin der ASM. Im ersten Jahr erhielt die Jury 84 Einsenden. Seither hat sich der Wettbewerb auf mehr als eine Art weiterentwickelt.

„Die Leute schicken jedes Jahr komplexere [Kunstwerke] und benutzen sogar 3D-Agar, Sporen und alle möglichen Organismen“, so Lontok. In den vorherigen Jahren gab es eine große Bandbreite von Motiven aus der natürlichen Welt bis hin zu abstrakten Werken, darunter eine Nachbildung von Vincent Van Goghs „Sternennacht“.

Der „Fu(n)ji-san“ stammt von Isabel Franco Castillo, einer Doktorandin am Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón. Sie gewann damit den dritten Platz in der Kategorie Professional. Der dreidimensionale Vulkan besteht aus einem Agarhügel, der mit dem Schimmelpilz Cladosporium cladosporioides beimpft wurde. Aus seinem Inneren quillt rote Agarlava hervor. Der Sand besteht aus Schimmelsporen und die Korallen sind Mikroorganismen, die in einem eingefärbten Agarmeer wachsen.
Bild American Society for Microbiology Agar Art 2019 Contest, 3rd Place. FU (N) JI-SAN, ISABEL FRANCO CASTILLO

Kunst, die ansteckt

Wie auch bei anderen Kunstformen ist für die Agarkunst einiges an Vorausplanung nötig. Zunächst benötigt man eine Idee und muss sich um die Komposition Gedanken machen sowie das passende Medium und die Farben auswählen. Aber es braucht auch eine Menge Geduld: Die Mikroben werden auf die Agarplatten aufgetragen und sind für das menschliche Auge erst einmal unsichtbar. Dann vermehren sie sich auf dem Agar und binnen einiger Tage kommt das Kunstwerk zum Vorschein.

Einige Mikroben produzieren von sich aus Farben. Vertreter der Gattung Streptomyces, die einen Großteil unserer Antibiotika produzieren, geben in einer alkalischen Umgebung blaugrüne Pigmente und in einer sauren Umgebung rote Pigmente ab. Die besser bekannten E.-coli-Bakterien sorgen für eine beige Färbung. In einem ganz normalen Garten wartet eine bunte Palette an allen möglichen Mikroben. Eine Agarkünstlerin nahm Bodenproben aus ihrem Hinterhof, verdünnte sie und verteilte sie auf einer Agarplatte, um zu sehen, was dort wuchs. Nach einer Wachstumsphase offenbarte die Platte eine Palette an Farben, mit denen sie schließlich ihr Kunstwerk schuf, einen Schmetterling in den Farben Gelb und Violett.

Andere Mikroben wurden genetisch verändert, um grelle, fluoreszierende Pink-, Grün- und Blautöne zu produzieren. Eine solche Einsendung aus diesem Jahr zeigt einen fluoreszierenden Baum, der aus der ansonsten beigen Bodenmikrobe Bacillus subtilis entstand. Die Künstlerin brachte Gene für grün und rot fluoreszierende Proteine in die Mikroben ein und konnte ihr Erscheinungsbild daher ganz nach ihren künstlerischen Bedürfnissen anpassen.

Eine andere Künstlerin, Janie Kim von der Princeton University, kombiniere natürlich vorkommende und genetisch veränderte Mikroben, um ihr „Meeresuniversum“ zu erschaffen. Das Kunstwerk repräsentiert die Symbiose zwischen Bakterien und Schwämmen, Fischen, Tintenfischen und Algen. Eine der verwendeten Bakterienarten war ein Stamm aus einem Labor, der genetisch verändert wurde, um eine blaue Farbe zu produzieren. Die gelben und weißen Bakterien stammen von der Haut der Künstlerin. Sie mischte die verschiedenen Arten, um zusätzlich eine grüne Farbe zu erhalten.

„Die beiden Bakterien können zusammen existieren, um Kunst zu erschaffen – fast wie die Symbiose im Meer“, sagt Kim.

Die Mikroben werden für die Kunstwerke nicht nur mit Zahnstochern und Impfösen aufgetragen, sondern teils auch mit sehr komplexen Werkzeugen. Die Gewinner des Wettbewerbs aus dem Jahr 2017 „druckten“ Nanotropfen von Hefekulturen mit einem Roboter-Flüssigkeitsspender auf eine Agarplatte. Aus jedem Tropfen entstand eine eigene kleine Hefekolonie, die zusammen einen Sonnenuntergang über dem Meer bildeten. Die Künstler bezeichneten ihre neue Technik als Biopointillismus – in Anlehnung an den Pointillismus, der in den 1880ern von Künstlern wie Georges Seurat bekannt gemacht wurde.

Vom Labor in die weite Welt

Obwohl Mikroben uns unentwegt umgeben, bleiben sie für uns fast immer unsichtbar. Agarkunst kann das ändern. Sie offenbart uns eine versteckte Welt, deren einzige Grenzen die Vielfalt der Mikroben und die Vorstellungskraft der Künstler sind. Mittlerweile gehört Agarkunst an dänischen Schulen zum Lehrplan für das Fach Kunsterziehung wurde in diesem Jahr bei einer Generalversammlung der Vereinten Nationen ausgestellt.

„Das ist ein tolles Werkzeug für die Öffentlichkeitsarbeit“, sagt Lontok. „Es zeigt die Schönheit und Vielfalt von Mikroben“ – ein Aspekt der Mikrobiologie, der bis vor Kurzem kaum Beachtung fand.

Der Artikel wurde ursprünglich in englischer Sprache auf NationalGeographic.com veröffentlicht.

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