Biólogo Sintético Tal Danino manipula microorganismos no seu laboratório para criar padrões coloridos e apelativos. Aqui está um olhar sobre o processo que ele usa para transformar “Oh, yuck” em “Oh, uau”

Biólogo Sintético Tal Danino lava as mãos constantemente, um dos perigos ocupacionais de trabalhar com bactérias o dia todo no Synthetic Biological Systems Lab, que ele dirige na Universidade de Columbia, na cidade de Nova York. Danino, um TED Fellow, passa a maior parte do seu tempo tentando aproveitar as propriedades únicas das bactérias – as mesmas propriedades que podem torná-las tão perigosas para os humanos – e transformá-las em poderosos combatentes do câncer. Mas quando ele não está programando bactérias para combater o câncer, ele está programando-as para fazer arte, em parte para tornar princípios científicos difíceis mais acessíveis. “É bom usar as artes visuais para ajudar a comunicar a ciência”, diz ele, “e isso porque a arte realmente transcende os limites da linguagem e também do conhecimento”. Os recentes esforços criativos de Danino incluem uma instalação feminista de culturas bacterianas retiradas dos corpos de 100 mulheres (para a qual ele colaborou com a artista conceitual Anicka Yi), bem como uma série de pratos de cerâmica inspirados em padrões bacterianos naturais (uma colaboração com o artista e fotógrafo Vik Muniz). Para seu último projeto, Microuniverso, ele produziu uma série de imagens deslumbrantes e abstratas criadas por diferentes espécies de bactérias, cada uma cultivada sob diferentes condições por diferentes períodos de tempo. “O projeto é sobre como ver este universo invisível que é realmente pequeno e ao nosso redor, todos os dias”, diz ele. Aqui, ele descreve alguns de seus estranhamente belos projetos.

A intrigante estética das bactérias

Todos os dias, Danino observa os intrincados padrões que as bactérias formam em dezenas de placas de petri em seu laboratório. Conforme suas células crescem, dividem-se e comunicam entre si, elas se organizam em colônias para maximizar suas chances de sobrevivência. Os padrões que elas formam são determinados tanto pela sua composição genética como pelo seu ambiente. Selecionando bactérias que são conhecidas por gerar certos padrões – por exemplo, E. coli cresce naturalmente como um fractal, enquanto Proteus mirabilis cresce como anéis concêntricos – assim como bactérias de aparência interessante a partir de amostras de solo coletadas em seu próprio quintal, Danino e sua equipe começaram a experimentar controlar seus padrões de crescimento. Em última análise, ele espera que se eles pudessem entender melhor como a natureza molda os comportamentos e padrões das bactérias, isso poderia, por sua vez, inspirar seu trabalho de engenharia na luta contra o câncer.

Alterar o ambiente, alterar o design

Alterar as condições – como a temperatura e a umidade – sob as quais as bactérias são cultivadas, Danino descobriu que era capaz de manipulá-las para criar certos padrões. Por exemplo, a temperatura ideal para o crescimento de muitas bactérias é de 37 graus Celsius, que é, sem surpresas, a temperatura do corpo humano. Se estiver mais quente ou mais frio que 37 graus, o crescimento das bactérias será simplesmente lento. A humidade afecta as bactérias de uma forma diferente: quanto mais seco for o ambiente, mais provável é que as bactérias se agrupem para conservarem a humidade. Mudar a concentração do gel de ágar – o meio de crescimento das bactérias – na placa de petri também afeta a padronização, diz Danino. Quanto mais suave o gel, mais rapidamente as bactérias se espalham por uma área maior.

Espere e observe

Após Danino definir as condições iniciais, ele deixa as bactérias crescerem e espera pelos resultados. Ele usou cerca de 20 espécies diferentes de bactérias para o Microuniverso, deixando-as crescer por apenas dois dias e por até dois meses. Independentemente das condições em que são criadas, “cada bactéria tem uma preferência natural por um tipo de padrão”, diz ele. “E tem a ver com as especificidades de como as bactérias nadam e como elas se comunicam umas com as outras. Cada uma delas tem sua própria personalidade, se você quiser”

Colônias de cor

É padrão para os cientistas usarem corantes químicos para coletar informações sobre a estrutura de uma bactéria. Se eles querem distinguir Streptococcus pyogenes de E. coli, por exemplo, eles vão manchar um prato para revelar as formas das células, permitindo que eles os identifiquem visualmente. “Os cientistas olham principalmente apenas para imagens monocromáticas”, diz Danino, “por isso, acabámos de jogar fora disso”. Além dos corantes científicos tradicionais, ele também experimentou o uso de corantes alimentares no ágar, bem como nas próprias bactérias. Ele também experimentou várias combinações de cores para alcançar um efeito gradiente, como nesta imagem acima.

Expondo um universo invisível

“Cada imagem emoldurada ou cada prato de petri é o seu próprio pequeno mundo”, diz Danino. “Esses padrões parecem algo que se podia ver num floco de neve, algo que se podia ver debaixo de água.” Com cada placa de petri, o projeto visa representar um universo abstrato todo seu próprio. “Comecei a ver estes pratos de petri, e fiquei tipo, whoa, que se parece com algo que se vê no espaço.” Daí o nome Microuniverso.

O processo de clonagem molecular

Os projectos de arte do Danino são algo que ele faz no seu tempo livre. Seus dias são ocupados com trabalho em biologia sintética, um campo científico relativamente incipiente que, definido de forma ampla, envolve a engenharia de organismos vivos para alcançar um comportamento desejado. Em seu laboratório, Danino edita e programa bactérias usando um processo chamado clonagem molecular. Após identificar que sequências genéticas criam uma determinada função biológica num tipo de bactéria, ele e a sua equipa podem isolar essas sequências, amplificá-las no laboratório e depois inseri-las no ADN da bactéria que querem exibir essa função. “Hoje em dia, você pode realmente digitar essa sequência online, e uma empresa vai produzir essa sequência sinteticamente e enviá-la para você em um tubo”, diz Danino.

Atérea seu potencial anticancerígeno

Recentemente, Danino e sua equipe têm feito engenharia de bactérias – eles têm trabalhado com E.coli, um probiótico de E.coli, e Salmonella – para detectar e tratar o câncer. Notavelmente, as bactérias podem crescer dentro de tumores onde mesmo o sistema imunológico não pode alcançar, e também podem ser programadas para produzir várias toxinas que causam a morte das células tumorais. Usando a clonagem molecular, Danino está tentando programar bactérias para detectar e revelar tumores no corpo e também para liberar toxinas de combate ao câncer uma vez dentro deles. “É quase como uma situação do tipo cavalo de Tróia”, explica ele. “As bactérias entram no tumor e depois começam a fazer a droga, e então o tumor pode realmente diminuir ou decair”

Uma porta visual para a ciência

Danino espera que projetos como o Microuniverso inspirem as pessoas a aprender mais sobre os complexos mundos microbianos ao redor – e dentro – de nós e a mostrar-lhes que as bactérias podem ser usadas para fins positivos, como a luta contra o câncer. “É realmente difícil ensinar as pessoas sobre DNA e proteínas e clonagem molecular”, diz ele. “Mas eu acho que quando você vê uma imagem, independentemente da sua formação, ela o atrai para aprender mais sobre a ciência”. O que se segue para o projecto: Danino fez uma parceria com a empresa Print All Over Me para criar vestuário personalizado baseado nas imagens de bactérias do Microuniverso (parte dos lucros irá para a pesquisa do cancro). Ele também espera continuar visitando o Microuniverso, que estará em exposição no MIT ainda em 2017. Seu laboratório também está trabalhando para capturar vídeos do crescimento das bactérias, o que significa que a E. coli pode estar chegando em breve a um teatro perto de você.

Todas as imagens: Soonhee Moon.