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科学家会艺术,啥都挡不住

文化

科学家会艺术,啥都挡不住

Karen Eng2015-06-03 16:33:23

一位科学家如何把细菌用于癌症检测,以及艺术创作。

本文由 Medium 和  Karen Eng 授权《好奇心日报》发布。Karen Eng  是 TED.com 的撰稿作者,专注报道 TED 成员的非凡成就。

生物工程师塔尔·丹尼诺(Tal Danino)正在研究如何命令细菌进入恶性肿瘤,并借此实现无创式的癌症检测和治疗。当丹尼诺不去捣鼓细菌的医疗潜力时,他就用它来玩艺术。关于细菌,还有关于艺术创作如何促进他的科学研究,他聊了很多。

聊聊你在细菌研究和细菌编程方面的工作吧。

答:这里有两个非常有趣的层面。首先,人的体内有一个完整的细菌的世界。其次,过去的 5 10 年间,关于人体内的微生物究竟起什么作用,我们经历了一场知识的革命。在诸多方面上,如你对食物的反应,你如何消化,你为何生了某种病,为何会过敏,甚至你的个体存在,细菌都有很大的影响。历史上,我们以负面的态度看待细菌,并且设法保持无菌的环境。现在,很多新近的研究表明,我们做得太过了,像过敏反应,糖尿病和肥胖等人体功能紊乱的情况是与我们体内的微生物有关的。我们意识到,基本上我们体内的细菌很多都是有益的,它们对我们保持健康很重要。

我们是否确切地知道,为什么细菌对我们的健康如此重要?

还不能。但我们已经知道很多,而且每周都有新的发现。比如,你出生时被接生的方式,剖腹产或顺产,影响你起过敏反应的频率。还有,如果你小时候吃太多抗生素,你之后的健康会一直受到影响,例如,可能会得哮喘。另外,研究表明,如果你长大时家里养狗,你就不太会过敏或得哮喘,因为狗身上传播的细菌能帮你尽早形成和完善免疫系统。

在我的研究里,我们不止认识到细菌的重要性,我们还要改变细菌。就像给计算机编程一样,我们研究如何给生物编程,这完全是另一场革命。

今天的科技已经允许我们编写 DNA,就像编写计算机程序一样。在研究生阶段,我就开始给细菌做基因层面的编程,让他们彼此对话、同步,形成一些图案模式。接着,在博士后阶段,伴随细菌革命的发生,我开始思考怎样给人体内的细菌编程。就是从那时候起,我开始研究用细菌来检测和治疗癌症。

怎样给细菌编程?还有,这究竟是什么意思?

我们做的就是修改细菌的 DNA。先不谈技术性的细节,我们的机器能打印出 DNA的字母序列,比如 A-T-G-C。我们早已研究出某种序列有怎样的功能。我打印并剪切某些 DNA 序列,把它置入细菌体内,就能命令它们做某些事情。比如,有一条 500 个字母的 DNA 序列,它能产生紫色的分子。我让这些细菌进入癌细胞内生长,产生紫色的分子。这种颜色在尿液中是可见的,因此我们就能无创地检测癌症。我们也在用这个技术来编程改造细菌,使其产生具有抗癌效果的分子,让恶性肿瘤缩小或减缓增长。我们研究人员在想:“细菌发现恶性肿瘤后,它们能不能做些什么?”目前,我们正在患肝癌的老鼠身上研究这些想法。

你用哪些细菌来检测和治疗癌症?有没有发现会致癌的细菌?

除一些非常特别的案例外,其实没有哪种细菌会导致癌症。因此,无论使用什么细菌,只要它们能在肿瘤中生存繁衍就行。我们可以用大肠杆菌,沙门氏菌,等等。只要它们在任何人体内都能旺盛地繁殖,哪种细菌都可以。实际上,我们也使用益生菌,所谓“好”的细菌,就像酸奶里面的那些。因此,可以想象一下,未来只要吃一些经过编程改造的益生菌,就可以检测和治疗癌症,甚或其他疾病。这就是我的科学研究目标。

经过编程改造的细菌是如何发现肿瘤的?

通过口服或注射的方式,细菌会进入人体内所有的器官,也会进入肿瘤。通常,人体的免疫系统非常善于清除细菌。但是在恶性肿瘤中,有一个奇怪的区域叫坏死核(necrotic core),免疫系统的作用无法到达这里。细菌得以在此藏身,并快乐地成长。

大概 150 年前,人们偶然观察到一个有趣的现象。有一个女人脖子上得了肿瘤,她到医院治疗。当她得了细菌感染后,肿瘤就停止生长了。这是人类第一次观察到细菌和肿瘤之间这种奇妙的互动。

那时人们认为用细菌治疗肿瘤是不安全的,也不知道怎样控制细菌。今天,我们有能力改造细菌使其安全可靠,因此,你不会真的被大肠杆菌感染。我们还能通过编程,让它们做一些它们一般不会做的事情。

根据注入天花疫苗后的肝细胞绘制的图案。来自丹尼诺与维克·穆尼斯合作的《殖民地》(Colonies)作品系列。图片取自维克·穆尼斯作品

你为什么用细菌做艺术创作?

我做的艺术创作以一种非常特别的方式,展现了我从事的科学研究。最近,我跟艺术家安妮卡·伊(Anicka Yi)有一项合作。灵感来自于我跟她的一次对话。我跟她说,人体内细菌的细胞数比人类的细胞数多 10 倍,这是第一条有趣的事实。第二条有趣的事实是,人体内细菌的基因数比人类基因数多 100 倍。因此,从基因层面来说,我们只有百分之一属于人类。你体内的细菌是你的个体存在中巨大而独特的一部分。

安妮卡想以艺术和细菌与女性主义的关联为主题做一个作品,以一个女性的病原体或病毒的概念来表达女性。在创作过程中,她收集了来自 100 位女性的细菌样本,我把它们放在培养皿中培养一到两个月。展出的作品包括这些培养皿,某种意义上说,它们是细菌式肖像,还有一个七英尺长的巨大培养皿,里面细菌的图案拼出了展出的名字,也完全是由来自这些女性的细菌组成的。因为细菌也与气味有关,所以走近一点你就能闻到人身上的气味。

从人体中取出细菌放在培养皿中培养,就能闻到人身上的气味,有点令人不安啊。

是,非常对。不过,也不像你想的那么糟糕。实话说,这也正是我们想要表达的观点之一:人体内的细菌就是人的个体存在中一个自然组成部分。这个展示也回应了人们对病原体的一些偏执的想法,即:“你们从人体内提取并培养的这些细菌会不会带来危险?”

你一直是一位艺术家吗?

在我们小时候,我妈妈曾做过很多艺术创作,因此我一直很喜欢艺术。在读研究生的时候,我对与科学有关的艺术产生了浓厚的兴趣。那时我做了很多显微镜观测,在显微镜里面,我看到了非常美丽的东西,还给它们拍了录像。然后,我意识到,用好的录像或图像表现科学观点,能让它超越抽象的数据,让科学更有说服力。当你亲自看到数据和图像,你还如何反驳?对作为科学家的我来说,艺术也提供了一种表达方式。一般来说,在大众传媒中,科学家的声音仅限于简单的几句“科学家们发现了什么什么”。

在我的工作中,科学和艺术彼此产生激烈的影响。我在科学研究中发现了一些美丽的图案,那么我想:“这些图案是怎样产生的?我好想研究一下。”比如,在我跟维克·穆尼斯(Vik Muniz) 合作的一个艺术项目中,我开发了一个全新的技术来给细菌编程,让它们形成可视图案。

来自丹尼诺与艺术家维克·穆尼斯合作的作品《培养皿》受细菌图案启发用柏图(Bernardaud)瓷制作的一系列瓷盘。图片来自:柏图。

艺术创作的过程和科学研究不是很不一样吗?

对我来说,很相似。它们都是一个很开放的过程:你选择一个媒介,探索它,你不是一直都知道你到底在做什么乃至为什么做。科学家不承认这一点,但这是事实。总有一些胡乱摸索的成分。最终,你从这个媒介上探索到一个故事,发现它的重要性。从科学的方面说,你终于确定你在做的到底是什么。

因此,艺术创造的过程确实影响了我的科学研究。这一点,我想人们还没有真正明白。它是很重要的。你看癌症的研究,人们已经重复做同样的事情几十年了。你怎样能做出不一样的东西?对我来说,大量的艺术创作给我带来的视野允许我做不一样的事情,更有创意的事情。现在,它们可能会给癌症研究带来真正的突破。

来自丹尼诺与艺术家维克·穆尼斯合作的作品《培养皿》。图片来自:柏图。

科学喜欢在前人工作的基础上线性地发展,因此,你的这个观点似乎很难推销。

说的没错,但是不要忘记,你看那些重大的科学发现,它们常常是意外的惊喜。人们常说:“这东西从哪里跑出来的?我们也不知道。” 再说,真正的原创性又是什么意思?不是说,某个想法莫名其妙就跑出来了。往往是一系列小的因素引领你达到一个结果,只是你的做法跟以往别人的做法稍微有些不同而已。

我想你从这两方面都能看出这一点。我的感觉是,艺术家会拥抱创造性的方法,乐于尝试不同的方法,大胆去做;然而科学家不常如此。他们一般更愿意查阅文献,因为以往人们做了大量的工作。这是我们科学家的方法,我觉得这很好,但是我努力给科学带来更多一点艺术家式的思维。


翻译 skyearning 

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