Microvenus — арт-объект, созданный с помощью генной инженерии, или как заставить символ «жить»?

Microvenus — арт-объект, созданный с помощью генной инженерии, или как заставить символ «жить»?

06 февраля 2024, 06:06

Статья на конкурс "Био/Мол/Текст": Если вам тесно в рутине будней лаборатории или не хватает холста и масла для выражения себя, то добро пожаловать в Art&Science, сферу пересечения науки и искусства! Это молодая область, на которую, кстати говоря, уже можно выучиться за рубежом и в России, представляет постиндустриальный тип художественного высказывания с использованием научных методик. Меняющаяся реальность ХХI века требует осмысления, постмодернизм цветет и пахнет, междисциплинарность захватывает позиции. Био-арт — раздолье для молекулярного биолога и художника, которым стало скучно и захотелось сотворить нечто большее. Например, живое произведение искусства с помощью инструментов и методов молекулярной биологии, как это впервые сделал американский художник Джо Дэвис. В этой статье познакомимся с арт-объектом Microvenus и разберемся с тем, как он был создан и "что хотел сказать автор".

Конкурс "Био/Мол/Текст"-2023/2024

Эта работа опубликована в номинации "Свободная тема" конкурса "Био/Мол/Текст"-2023/2024.

BIOCAD

Генеральный партнер конкурса — международная инновационная биотехнологическая компания BIOCAD.

SkyGen

Партнер номинации — компания SkyGen: передовой дистрибьютор продукции для life science на российском рынке.

«Альпина нон-фикшн»

"Книжный" спонсор конкурса — "Альпина нон-фикшн"

Область Art&Science: искусство, наука и обязательно философия

Art&Science — место примирения духовного и материального, абстрактного и предметного, художественного и научного. Сейчас в России это направление только набирает обороты, но уже можно получить высшее образование, на магистерских программах от ИТМО и ВШЭ. Art&Science — это постиндустриальный тип художественного высказывания, использующий передовые технологии и прорывные открытия фундаментальной науки. В рамках Art&Science выделяют несколько ответвлений в зависимости от типа используемых художественных средств выразительности (рис. 1). Био-арт, Робо-арт, Инфо-арт, Нано-арт — художникам под руку с учеными есть где разгуляться... Истоки направления Био-арт уходят к началу XX века, к первооткрывателю антибиотиков Александру Флемингу. Ученый не просто высевал бактерии на чашки Петри, а использовал их как краски и мазками изображал пейзажи и фигуры. Сейчас теми же средствами высказывания пользуется художница из Испании, Maria Peñil Cobo (рис. 2). Бум в молекулярной биологии в конце XX века привел к расширению возможностей Био-арт художников: творцы теперь могут использовать живое не только в качестве материала для воплощения художественной идеи. Инструменты генной и клеточной инженерии позволяют создавать так называемых GFP bunny — кроликов, флуоресцирующих зеленым в ультрафиолетовом свете, или выращивать протезы уха, которые можно имплантировать в живые ткани художника.

Область Art&Science невозможна без философского осмысления (если вы не понимаете, зачем проходят философию в университете и зачем читать Канта и Витгенштейна, лучше применить себя в чем-нибудь другом, не в Art&Science). Био-арт, в частности, позволяет осмыслить, зачем мы занимаемся фундаментальной биологией. Грантовые системы во всем мире вынуждают ученых совершать непрерывный и ежегодный цикл "заявка—эксперименты—отчетность". Чтобы выиграть грант, надо четко понимать, как и что донести до экспертов, а главное, это надо сделать убедительно, привлекательно и по всем законам маркетинга. За всей этой бешеной гонкой "самого главного глазами не увидишь": зачастую у заведующих лабораториями и исполняющих научных сотрудников нет времени (и сил), чтобы воспарить над темой и не только проанализировать свой маленький кусочек научной проблемы, но взглянуть шире, междисциплинарно, в контексте гуманитарного знания.

Био-арт наделяет человеческим смыслом результаты фундаментальных исследований, находит узлы связи с бессмертием и смертью, знаковыми системами, моралью и другими социальными конструктами человечества. Информация имеет значение, только если есть субъект, способный декодировать смысл, в ней содержащийся. С конца 1970-х мы способны читать и декодировать еще один шифр — последовательности главной молекулы наследственности, ДНК, у разных живых организмов. Раз мы способны читать нуклеотиды (буквы, которыми написаны "тексты" ДНК), то почему бы не закодировать самим некую понятную нашему виду информацию в другом виде (и в смысле "формы", и в смысле "биологического вида")?

Первую попытку использовать ДНК в качестве средства хранения информации предпринял художник Джо Дэвис. В конце 1980-х в сотрудничестве с генетиком Дэном Бойдом он создал первое произведение искусства с использованием методов молекулярной биологии — Microvenus (рис. 3). Статья, описывающая путь создания этого арт-объекта и вложенный в него смысл, была опубликована в 1996 году в журнале Art Journal[1]. А о том, как и зачем Джо Дэвис создал Microvenus, вы можете прочитать в этой статье.

В чем идея живого арт-объекта Microvenus?

Идея Джо Дэвиса состояла в том, чтобы внести в геном бактерии трансген. Обычно трансгены вводят, чтобы модифицированный организм начал синтезировать что-то очень полезное для себя или для человека. Так, например, были созданы рис с повышенным содержанием бета-каротина, бактерии, синтезирующие инсулин, помидоры с увеличенным сроком хранения. Но Джо Дэвис ввел в геном бактерии "инфоген", от которого ей ни горячо, ни холодно: наложенные друг на друга буквы Y и I. Это изображение представляет собой первобытную германскую руну и обозначает как "женщину", так и саму "жизнь". Отсюда пошло название всего арт-объекта — Microvenus, или "Микровенера". Звучит красиво, но как это реализовать технически?

Сначала художник перевел изображение символа в двоичный код: растровое изображение размером пять на семь, состоящее из единиц и нулей. Затем двоичный код надо было перевести в четверичный, так как ДНК состоит всего из 4 символов, 4 нуклеотидов (цитозина = С, тимина = Т, аденина = А и гуанина = G) (рис. 4). Для этого нуклеотиды были преобразованы в так называемые "фазово меняющиеся" значения и представлены как С=Х, Т=ХХ, А=ХХХ, G=ХХХХ. В итоге древний символ женщины в виде одной из цепей ДНК выглядел так: AGCGCGCGCGTTGGGGGGCCCCTTTAA.

Окей, информация перекодирована по новым правилам ДНК, но как заставить ее "жить"?

Дальше все просто (для молекулярного биолога, по крайней мере): Джо использовал уже привычные к тому времени методы генной инженерии. Пробежимся по пунктам для наглядности (рис. 5):

Короткая молекула ДНК с заданной последовательностью, описанной выше, была синтезирована химическим способом. Это можно сделать с помощью автоматических синтезаторов — приборов, которые последовательно подают строительные блоки и все необходимые "сшивающие" реагенты к растущей цепи ДНК.
Следующим шагом надо было доставить синтезированную молекулу в живой организм, в клетки кишечной палочки Escherichia coli — очень простой и удобный модельный объект [2]. Для этого последовательность ДНК с зашифрованной руной была встроена (упакована) в вектор (транспортировочную коробку, или shipping carton, как ее назвал Джо в своей статье).
Вектора, используемые в молекулярной биологии, могут быть разной природы. Но для бактерий отлично подходят плазмиды — кольцевые молекулы ДНК. В них ученые могут встроить (упаковать) практически любую желаемую "чужую" последовательность.
Плазмиды — это не что-то искусственное и чужеродное для бактерий. В природе бактерии постоянно обмениваются такими носителями данных друг с другом. Это позволяет им быстро адаптироваться и эволюционировать, ведь в плазмидах может содержаться суперполезная информация, например, о том, как противостоять антибиотикам или синтезировать токсины. Получив инструкции на плазмиде и синтезировав все, что там записано, бактерия может победить в конкурентной борьбе с другой бактерией и "захватить мир".
Итак, на этом этапе надо сделать так, чтобы бактерия "съела" вектор-плазмиду (пропустила через мембрану внутрь клетки). Танцевать с бубном тут не надо: бактерии все "скушают" сами, надо просто немного их стрессировать повышением температуры (в протоколах для исследователей это называется heat shock). Ну и еще парочка условий... Этот этап называется трансформацией бактерий.
Наконец, надо создать благоприятные условия для бактерий, чтобы они плодились и размножались. В итоге каждая клетка-потомок изначальной клетки с плазмидой внутри будет также нести вектор, а значит и закодированный символ.

Конечно, кишечная палочка не может осознать или прочитать зашифрованную внутри нее информацию. Красота работы Джо, как и любого акта творчества, может быть раскрыта только человеку, причем знающему шифр.

Какие философские идеи стоят за Microvenus?

По словам Джо Дэвиса, проект Microvenus является демонстрацией того, как extrabiological information ("внебиологическая информация") может быть записана в главной информационной биологической молекуле, в ДНК [1]. Символ, созданный человеком, теперь упакован в нежный "живой бокс" (бактерию), которая может быть легко разрушена. Но хрупкость обманчива. В действительности, какими бы ни были агрессивные условия среды, вряд ли все 100% популяции созданных Джо Дэвисом бактерий будут уничтожены (только если не сделать это целенаправленно). Таким образом, если не задаться конкретной целью уничтожения, Microvenus может потенциально существовать в течение периода, который значительно превосходит прогнозируемую продолжительность жизни человечества. Ключ здесь в копийности: кишечная палочка размножается (делится) со скоростью раз в 20 минут. Представьте, сколько поколений этой бактерии, а значит, и копий Microvenus получится только за одни сутки? Теперь не так-то просто уничтожить этот объект культуры, не так ли?

Помимо эффективности и долговечности хранения информации, как арт-объект Microvenus обладает и другими свойствами. За счет символизма Microvenus изображает анатомию человека без цензуры, а использованная форма кодирования информации в виде ДНК делает возможным исследование новых методов и средств для внеземного общения.

Последнее звучит немного комично. Но именно эта идея была основным посылом Microvenus и многих других Art&science работ того времени (конец 1990-х все-таки). Исследователи пытались создать сообщения для внеземных живых существ, обладающих интеллектом, и вложить в них сложные концепты разума, математики, искусства и жизни в целом. Любое произведение искусства, созданное для связи с внеземным разумом, почти наверняка включает в себя концепции и вопросы, обычно лежащие за пределами чисто художественных изысканий. Такой контекст особенно подходил для проекта Microvenus, который должен был познакомить мир искусства и гуманитарных наук с недавно произошедшим взрывом в понимании молекулярной основы всего живого.

Физическая основа Microvenus, как и операции и процессы (реакции), необходимые для его создания, имеют основополагающее значение для всех живых существ. Те же химические соединения и серии реакций используются живыми клетками для создания (или воссоздания) самих себя. Поэтому истинное понимание и расшифровка первого (произведения искусства) предполагает, по крайней мере в некоторой степени, понимание последнего (основ молекулярной биологии). Только зная, что такое ДНК, как она устроена и как она копируется, можно расшифровать послание.

Для меня идея Джо выглядит с этой точки зрения немного наивной, ведь едва ли можно быть уверенными, что внеземной разум основывается на той же органике и тех же системах кодирования наследственной информации, что и мы. Да, возможно, внеземные существа и не смогут расшифровать запущенное в космос послание. Для художника важно не это. Джо Дэвис задумывал Microvenus как манифест о возможностях человечества, необратимо возвращающийся назад на Землю, чтобы быть осознанным уже самими людьми.

Microvenus — послание внеземному разуму или самим себе?

Почему Джо Дэвис выбрал именно этот древний рунический символ для кодирования и потенциально неограниченного распространения в космосе за счет быстрого деления своего носителя-бактерии? Помимо очевидной простоты изображения и, соответственно, простоты шифровки, выбор был основан на "закрытии дыр" в предыдущих изображениях человеческого тела, отправленных в космическое пространство на зондах NASA в 1972 и 1977 годах.

Конечно, художник, по его собственным словам, "вдохновился некоторыми древнейшими сообщениями Homo sapiens самому себе" (фигурки "Палеолитической Венеры" 10–50 тысячелетней давности, рис. 6), но основная причина — цензура при "научных" попытках создать и транслировать послания для внеземного разума. По иронии судьбы, человеческое тело более полно представлено в древних каменных и терракотовых статуэтках, чем в посланиях, подготовленных учеными и отправленных в космос. Известно, что некоторые особенности анатомии человека были намеренно исключены из табличек и записей, которые были запущены на зондах NASA, Pioneer (переводится как "первопроходец") и Voyager (переводится как "путешественник"). Например, Pioneer, первый зонд, который покинул Солнечную систему в 1972 году, нес на борту изображения двух обнаженных человеческих фигур, на которых, согласно западной парадигме, совершенно игнорируется существование волос на лице и теле, а также женских, а не мужских гениталий (рис. 7). Золотая пластинка на зонде Voyager, запущенная в 1977 году, вообще не содержала изображений голых людей, хотя схемы стадий митотического деления клетки, оплодотворения и развития эмбриона присутствовали. Собственно, основной целью создания Microvenus было восполнить недостающие фрагменты человеческого тела (женские гениталии) на изображениях, запущенные в космос.

Джо Дэвис манифестирует своей работой: " Прежде чем отправлять сообщения внеземному разуму, человечество должно заняться поиском себя. Мы должны осознать себя, принять себя и свою "наготу", так усердно скрываемую и замалчиваемую (даже в сообщениях, отправленных прочь от Солнечной системы)". Мне лично от этой работы веет холодным одиночеством, и не космоса, а нашей человеческой природы. Но в то же время я чувствую в этом одиночестве свободу и бескрайний простор для исследования.

Работа Microvenus — яркий пример Био-арта, творческой мысли, материализуемой средствами современной биологии. Microvenus родился на стыке науки и искусства, как закономерный ответ реальности, когда прежние средства выразительности уже устарели в своей способности выражать идеи, а достижения биологии настолько изящны, что выходят за рамки строгой догматичной науки.

Литература

Joe Davis. (1996). Microvenus. Art Journal. 55, 70;

Модельные организмы: кишечная палочка.

biomolecula.ru