当艺术家Maria Peñil Cobo有新的绘画想法时，她会先选择一组细菌作为调色板。也许是粘质沙雷氏菌，它会绽放出鲜艳的樱桃红，或者色素分枝杆菌，它会生长出天蓝色。她的画布是一盘盛有凝胶状物质琼脂的培养皿，这种明亮的细菌非常喜欢吃琼脂。她小心地用一根经过火焰消毒的金属丝——她的画笔——蘸取沙雷氏菌，在画布上绘制出看不见的图案。几天后，这些细菌会繁殖成肉眼可见的水母形状。
在实验室里，像Peñil Cobo这样的科学家和艺术家们一直在为美国微生物学会（ASM）的年度微生物艺术比赛培养艺术创作。自2015年比赛开始以来，来自世界各地的获奖者创作了从骆驼到蒲公英等各种图像——所有这些都是由微生物制成的。今年的获奖者于11月30日公布，他们绘制了自己喜欢的微生物学家的肖像，包括Rosalind Franklin和Odo Bujwid。
比赛对所有人开放——科学家、艺术家、非艺术家，甚至孩子。社区实验室提供生物工程微生物供公众艺术工作坊使用，而家庭套装则允许任何人制作琼脂并种植自己的彩色细菌。大多数微生物不会引起人类疾病，但对于初学者来说，从这些经过基因工程改造或经过仔细筛选以确保安全性的菌株开始是一个好主意。
新英格兰生物实验室（New England Biolabs）的细菌遗传学家Mehmet Berkmen说，在某些方面，微生物艺术很简单。他曾在2015年与艺术家Peñil Cobo一起赢得了ASM的首届比赛。微生物学家们早已知道细菌有各种形状和颜色，自20世纪20年代以来，科学家艺术家们就一直在利用色彩鲜艳的细菌创作艺术作品。创作微生物杰作与绘画并没有太大区别。但由于这些色彩是活细胞，很难确切预测它们在生长过程中会做什么。例如，如果你将一种红色的细菌放在白色细菌旁边，白色细菌可能会产生化学物质，阻止其他细菌产生红色，Berkmen说。“所以，你不仅需要了解它们各自的特性，还要了解它们作为一个整体的相互作用。”
为了克服这个问题，一些科学家艺术家通过基因工程改造同一类型的微生物，使其呈现出不同的颜色。这项技巧需要借鉴其他擅长产生特定颜色的生物体的基因——例如胡萝卜，胡萝卜之所以呈现橙色，是因为一些叫做β-胡萝卜素的分子或色素。通过将胡萝卜的β-胡萝卜素基因转移到微生物中，科学家就可以促使微生物产生橙色。
微生物就像熊猫：美丽而可爱。
—— Mehmet Berkmen，新英格兰生物实验室的细菌遗传学家
纽约大学朗格尼健康中心（New York University Langone Health）的合成生物学家Sudarshan Pinglay说：“我们只是厚颜无耻地剽窃大自然中已有的东西。”
Pinglay说，“剽窃”基因的优点在于，它能让艺术家更好地控制他们那难以捉摸的活体颜料。微生物还可以被专门改造，使其对人类安全——这是业余科学家艺术家选择加工细菌而不是野生培养的物种的一个重要原因。实验室设计的微生物更能确保安全性。它们还可以实现非常精确的设计复制，例如Pinglay实验室用加工过的酵母完全复制的《呐喊》的像素化版本。
像Peñil Cobo和Berkmen这样的其他科学家艺术家更喜欢坚持微生物在自然界中产生的原始色调。除了预测物种之间的相互作用，使用不同的菌株也具有挑战性，因为它们对生活条件很挑剔，偏好不同的温度，生长速度也不同。所以，你可能需要在紫色细菌之前几天绘制橙色细菌，如果橙色类型的生长速度慢得多的话。或者——如果你想拥抱意想不到的结果——你可以一次性将它们全部培养出来，看看会发生什么。
Berkmen说：“基本上没有规则。”但他补充说，要创造出好的艺术作品，就像使用任何其他媒介一样，“你必须非常熟悉它……而这只能通过经验获得。”
尽管没有微生物学背景，Peñil Cobo在掌握了各种菌种用于她的艺术作品十多年后，她对这些生物的偏好和相互作用的了解甚至比Berkmen还要多。他说，她的知识将来可以帮助其他微生物艺术家和科学家。
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揭示微生物的美丽也带来了有用的科学应用。例如，Berkmen想拍摄微生物艺术生长的延时视频，但如果没有将琼脂暴露在空气中，这很难做到，因为空气会很快使凝胶状介质变干。没有这些必需的食物和水，细菌就会停止生长，最终死亡。为了解决这个问题，Berkmen和他的团队建造了一个定制的腔室，并开始添加组件来保持琼脂的水分充足。成像技术使他能够观察到某些芽孢杆菌在三周后从白色变为橙色——这是一个前所未有的观察结果，因为以前没有人能如此长时间地观察细菌的生长。他后来在一篇发表在《细菌学杂志》（Journal of Bacteriology）上的研究中详细介绍了该装置的设计和过程。
他说：“这是一篇科学出版物，最初是为了展示细菌的美丽而开始的。”他希望该设备能继续帮助揭示未见的微生物行为。
Berkmen认为微生物艺术是修复细菌不良声誉的宝贵工具。在一个拥有数百万种微生物（估计有数万亿种）的世界里，只有一小部分已知会对人类疾病负责。这些精美的画作可以帮助人们了解有益的种类。
Berkmen说，微生物“就像熊猫一样：美丽而可爱。”“很难通过传统的科学传播来传达这一点，但艺术是普适的语言。”
微生物艺术的图片由艺术家和美国微生物学会提供。更多艺术作品请访问ASM的比赛页面。
更正（2022年12月12日）：本文已更新，以纠正Mehmet Berkmen名字的一些拼写错误。对此错误我们深感抱歉。
