合成生物学者のタル・ダニーノは、研究室で微生物を操作して、人目を引くカラフルなパターンを作り出しています。 ここでは、彼が「ヤバい」を「すごい」に変えるために使っているプロセスを紹介します。

合成生物学者のタル・ダニーノは常に手を洗っていますが、これは、彼がニューヨーク市のコロンビア大学で運営している合成生物システム研究所で一日中バクテリアと働くことによる職業病の1つなのだそうです。 TEDフェローであるダニーノ氏は、ほとんどの時間を、バクテリアのユニークな性質（人間にとって危険なものと同じ性質）を利用し、強力な抗がん剤に変えることに費やしている。 しかし、彼は癌と戦うためにバクテリアをプログラミングしていないときは、難しい科学的原理をもっと身近に感じてもらうために、アートを作るためにプログラミングをしています。 「視覚芸術を使って科学を伝えるのは素晴らしいことです。芸術は言語や知識の境界を越えることができますから」と彼は言います。 最近のダニーノの創作活動には、100人の女性の体から採取した細菌培養物を使ったフェミニスト・インスタレーション（コンセプチュアル・アーティストのアニカ・イとのコラボレーション）や、自然発生する細菌のパターンに着想を得たセラミック皿のシリーズ（アーティストで写真家のヴィック・ムニーズとのコラボレーション）などがあります。 最新のプロジェクト「Microuniverse」では、さまざまな種類の細菌を、それぞれ異なる条件下でさまざまな時間だけ培養して、まばゆいばかりの抽象的な画像を作り出しました。 「このプロジェクトは、私たちの周りにある、本当に小さな、目に見えない宇宙を毎日見ることができるようになることです」と彼は言います。 617>

The intriguing aesthetics of bacteria

毎日、ダニーノ氏は、研究室の何十ものペトリ皿で、バクテリアが形成する複雑なパターンを観察しています。 細胞が成長し、分裂し、互いにコミュニケーションを取りながら、生き残るチャンスを最大化するためにコロニーへと自己組織化していくのです。 その模様は、遺伝子の構成と環境の両方によって決まる。 例えば、大腸菌は自然にフラクタル状に成長し、プロテウス・ミラビリスは同心円状に成長する。ダニーノと彼のチームは、自宅の裏庭で採取した土壌サンプルから興味深い細菌を選び、その成長パターンを制御する実験を開始した。 最終的には、自然がどのようにバクテリアの行動やパターンを形成するかをよりよく理解できれば、それが癌と闘うための工学的研究の刺激になるかもしれないと、彼は考えています。 例えば、多くのバクテリアの増殖に最適な温度は37度で、これは意外にも人間の体温と同じである。 37度より暑くても寒くても、バクテリアの増殖は単純に遅くなります。 湿度は、バクテリアに別の形で影響を与えます。環境が乾燥すればするほど、バクテリアは水分を保存するためにグループ化しやすくなります。 シャーレ上の寒天ゲル（バクテリアの増殖培地）の濃度を変えることも、パターン形成に影響を与える、とダニーノは言う。 ゲルが柔らかいほど、バクテリアはより広い範囲に速く広がります。

Wait and watch

Danino は初期条件を設定したら、バクテリアを成長させて結果を待ちました。 Microuniverseでは約20種類の細菌を使い、少ないもので2日、多いもので2カ月間、増殖させた。 飼育条件にかかわらず、「それぞれのバクテリアは、ある種のパターンを自然に好むものです」と、彼は言う。 「そしてそれは、バクテリアがどのように泳ぎ、どのように互いにコミュニケーションをとるかという仕様に関係しているのです。 いわば、それぞれに個性があるのです」

Colonies of color

科学者が化学染料を使って細菌の構造に関する情報を収集するのは、標準的なことです。 たとえば、化膿レンサ球菌と大腸菌を区別したい場合は、皿を染色して細胞の形を明らかにし、視覚的に識別できるようにします。 「科学者は単色の画像を見ることが多いので、それを利用したのです」とダニーノは言います。 従来の科学染料に加えて、彼は寒天やバクテリア自体に食用色素を使う実験もしました。

Exposing an unseen universe

「すべてのフレーム画像やペトリ皿は、独自の小さな世界です」と、ダニーノ氏は言います。 「これらのパターンは、雪の結晶で見られるようなもの、水中で見られるようなもののように見えます。 このプロジェクトは、それぞれのシャーレで、それ自身の抽象的な宇宙を表現することを目的としています。 “私はこれらのシャーレを見始め、そして、おっ、これは宇宙で見るもののようだ、と思いました。”

分子クローニングのプロセス

ダニーノのアートプロジェクトは、彼が余暇に行うものです。 合成生物学は、比較的新しい科学分野であり、広義には、生物を操作して目的の行動を実現させるものです。 彼の研究室では、分子クローニングと呼ばれるプロセスを用いて、バクテリアの編集とプログラミングを行っています。 ある種の細菌に特定の生物学的機能をもたらす遺伝子配列を特定した後、彼と彼のチームはこれらの配列を分離し、実験室で増幅し、その機能を発揮させたい細菌のDNAに挿入することができる。 「現在では、実際にその配列をオンラインで入力すると、企業がその配列を合成して、チューブに入れて送ってくれます」と、ダニーノ氏は言います。 驚くべきことに、バクテリアは免疫系でさえ到達できない腫瘍の内部で増殖することができ、また腫瘍細胞を死滅させるさまざまな毒素を作り出すようにプログラムすることもできる。 ダニーノ氏は、分子クローニング法を用いて、体内の腫瘍を発見して明らかにし、さらに腫瘍の内部に入るとがんと闘う毒素を放出するようにバクテリアをプログラムしようと試みている。 「トロイの木馬のようなものです」と彼は説明する。 「細菌が腫瘍に入り込み、薬を作り始めると、腫瘍は実際に速度を落としたり、崩壊したりします」

A visual gateway to science

Danino は、Microuniverse のようなプロジェクトが、周囲や内部にある複雑な微生物の世界についてもっと学ぶように人々を刺激し、細菌が癌と戦うといった前向きな目的で使用できることを示すようになると期待しています。 「DNAやタンパク質、分子クローニングについて人々に教えるのは本当に難しいことです。 「しかし、画像を見れば、経歴に関係なく、科学についてもっと知りたいと思うようになると思います。 このプロジェクトの次の展開は。 ダニーノ氏は、プリント・オール・オーバー・ミー社と提携し、『Microuniverse』のバクテリアの画像をもとに、カスタムアパレルを制作します（収益の一部は、がん研究のために寄付されます）。 また、2017年後半にMITで展示される予定のMicrouniverseのツアーを続けたいと考えている。 彼の研究室は、バクテリアの成長のタイムラプス動画を撮影することにも取り組んでおり、それはつまり、大腸菌があなたの近くの劇場にもうすぐやってくるかもしれないということだ

すべての画像はこちら。 Soonhee Moon.