Scena 1. Pocisk kalibru 5,6 mm o masie 2,6 g opuszcza lufę.  Prędkość wylotowa: 329 m/s. Zbliża się do celu. Trafia! Nie masz na sobie kamizelki kuloodpornej, więc przebija skórę, mięśnie, mostek, rozrywa osierdzie i mięsień sercowy. Krew wypełnia osierdzie, uciskając uszkodzone serce, które – ściśnięte – nie może się napełnić. Spada ciśnienie krwi. Tracisz przytomność. Umierasz.

Scena 2. Ten sam pocisk. Te same parametry. Pocisk uderza w skórę i... zatrzymuje się. W miejscu uderzenia zostaje gigantyczny siniak. SF? Gra komputerowa? Bynajmniej. Sztuka. Biologiczna sztuka.

Artystyczny eksperyment

9 czerwca 2011 r. na strzelnicy holenderskiego instytutu medycyny sądowej artystka Jalila Essaidi w specjalnym balistycznym żelu, imitującym ludzkie mięśnie, umieściła swoje „dziecko” – niewielki płat skóry, którą wyhodowała w laboratorium. To nie „zwykła” skóra, lecz pajęczo-ludzka hybryda. A dokładniej pajęczo-ludzko-jedwabnikowa. Za chwilę to dziecko zostanie rozstrzelane. Wszystko odbędzie się pod czujnym okiem kamer. Pada strzał. Kula zmiata skórę z „mięśni”, ale mimo to skóra nie zostaje draśnięta! Sukces, ale tylko połowiczny – pocisk był w połowie wypełniony prochem (0,05 g zamiast 0,1 g). Czas na drugie podejście. Standardowej, pędzącej z pełną prędkością kuli skóra już się nie oparła. Pocisk przebija i ją, i żel. Mimo to eksperyment zakończył się sukcesem – bo nie było to doświadczenie naukowe, ale akcja artystyczna. Skóra trafiła na wystawę do muzeum Naturalis w Lejdzie, a zdjęcia do gazet.

„Fascynuje mnie biologia i nowe materiały, które daje nam biotechnologia – tłumaczy Essaidi „Focusowi” genezę projektu 2,6 g 329 m/s. – Jako artystka chcę zbliżyć się tak jak to tylko możliwe do prawdziwego piękna, które otrzymujemy od natury. Dla mnie nauka jest ważnym narzędziem, pozwalającym to osiągnąć”. Na pomysł wyhodowania pajęczo-ludzkiej skóry wpadła, czytając artykuł w „Science”, opisujący badania prof. Randy’ego Lewisa z Utah State University. Amerykański naukowiec wyhodował kozy, w których mleku znalazło się białko pajęczej nici. 

Brzmi to jak fantazja szalonego naukowca, ale wytworzenie sztucznej nici pajęczej to święty Graal biotechnologii. W przyszłości ta przędza może znaleźć mnóstwo zastosowań – od superwytrzymałych materiałów po rusztowania do hodowania skóry czy więzadeł. Wszystko dzięki jej niezwykłym właściwościom. Przędza pajęcza wytrzymałością na rozciąganie dorównuje dobrej jakości stali. Jest bardziej odporna na pękanie (może pochłonąć więcej energii i  ulec deformacji, zanim pęknie) niż kevlar, a więc materiał, z którego wykonuje się kamizelki kuloodporne.

Oczywiście to wartości uśrednione – na świecie żyje ok. 41 tys. gatunków pająków, a każdy z nich tka kilka rodzajów sieci – asekuracyjne, łowne, lokomocyjne itp. Najmocniejsza z przebadanych nici, wytwarzana przez Caerostris darwini, jest 10 razy odporniejsza na pękanie niż kevlar! 

Szukaj kokonu w polu

Problem w tym, że jedwab pajęczy niełatwo pozyskać. Pająków bowiem, w przeciwieństwie do jedwabników – tradycyjnych „dostawców” przędzy – nie da się hodować... Zabijają się i zjadają, aż każdy (który nie został zjedzony) zajmie tyle terenu, ile potrzebuje. 

Nie znaczy to, że nie podjęto prób hodowli. W 1709 r. François-Xavier Bon De Saint-Hilaire udowodnił, że kokony pająków nadają się do przędzenia. Aby jednak wytworzyć 1 kg materiału, potrzeba było 1,3 mln kokonów... Przedsięwzięcie okazało się więc nieopłacalne. 

Niedawno ekspert tkactwa Simon Peers i przedsiębiorca Nicholas Godley ponownie podjęli wyzwanie. Za pomocą maszyny z  końca XIX w. skonstruowanej przez o. Combue „wydoili” ponad milion pająków z  Madagaskaru. Powstały 2 niepowtarzalne pajęcze tkaniny: szal i pokazana w styczniu w Victoria & Albert Museum w Londynie peleryna. Problem w tym, że przy ich produkcji pracowało... ponad 80 osób przez 8 lat!

Skoro pająki okazały się tak aspołeczne, naukowcy postanowili wszczepić gen odpowiedzialny za produkcję pajęczej przędzy bardziej skłonnym do współpracy organizmom. Randy Lewis i jego ekipa najpierw zrobili doświadczenia z kozami, a następnie – z jedwabnikami. „Umieściliśmy syntetyczny gen odpowiedzialny za powstawanie białka pajęczej przędzy w jaju jedwabnika razem z kontrolnymi elementami naturalnego genu jedwabnika, tak aby białko pajęcze było produkowane w ten sam sposób jak normalne białko jedwabnika” – tłumaczy „Focusowi” dr Lewis. „Białko, które powstało, było mieszanką przędzy pajęczej łownej i wiodącej” – dodaje. Co ciekawe, jedwab uzyskany od transgenicznych jedwabników, jedynie w 4 proc. składał się z pajęczego białka. Choć nie dorównywał naturalnej produkcji pająków, i tak – jak zapewnia dr Lewis – „był o połowę wytrzymalszy i elastyczniejszy niż zwykły jedwab”. Właśnie taką hybrydową nić otrzymała Jalila.

Na jedwabnym szlaku

„Jedwab z Utah został wysłany  do Korei, gdzie go namotano na szpulę. Firma Bornemann Etiketten w Niemczech wykonała z niego tkaninę, której potrzebowałam, wcześniej wysyłając szpulę do Azji (ponownie!), żeby spleść nić [pierwotnie była zbyt cienka]” – opowiada Essaidi o jedwabnej odysei. W wyniku tej niezwykłej podróży powstała metrowa tkanina szerokości 5 cm. 

 

Teraz wszystko spoczęło w rękach dr. Abdoela El Ghalbzouri z centrum medycznego uniwersytetu w Lejdzie (LUMC), specjalisty zajmującego się hodowaniem skóry, który zgodził się uczestniczyć w projekcie. Materiał został wysterylizowany promieniami UV i plazmą. Następnie El Ghalbzouri umieścił go pomiędzy komórkami skóry właściwej (dermis) i naskórka (epidermis). Pajęczy jedwab tworzył rusztowanie dla komórek, dzięki któremu możliwe było odtworzenie struktury skóry. Normalnym otoczeniem komórek skóry jest trójwymiarowa sieć małych włókien, przerw i porów wypełnionych tlenem, hormonami i składnikami odżywczymi. Sieć pajęcza symuluje to środowisko – w inżynierii tkankowej do tego typu zadań zazwyczaj używa się kolagenu (tak właśnie hoduje się skórę do przeszczepów).

Gotowa pajęczo-ludzka kanapka powędrowała do inkubatora z atmosferą CO2. Po 5 tygodniach skóra Spidermana była gotowa na egzekucję...

Opera robacza i żyjący stek

Do tej pory większość działań wokół projektu wykonywana była w  białych kitlach, a Jalila to jedyna osoba, której brakuje tytułu dr lub prof. przed nazwiskiem. Gdzie w tym wszystkim sztuka? „Jednym ze sposobów, aby artyści pojęli i zrozumieli znaczenie nowych odkryć w  naukach ścisłych i związanych z nimi technologiach, jest własnoręczna praca z tymi technologiami” – wyjaśniają „Focusowi” podstawową zasadę bioartu prof. Ionat Zurr i Oron Catts, pionierzy tego kierunku w sztuce. Sztuka biologiczna, w skrócie bioart, to mieszanka sztuki, technologii i nauki, w której zacierają się granice poszczególnych dziedzin. Tworzywem dla artystów – zamiast płótna, farb czy kamienia – jest żywa materia: komórki, tkanki, bakterie przekształcane w dzieła sztuki. 

W 1996 r. świat obiegły zdjęcia myszy, której amerykańscy naukowcy wszczepili strukturę w kształcie ludzkiego ucha. Choć projekt ze sztuką nie miał nic wspólnego, na artystów podziałał jak katalizator. Zaczęły powstawać dzieła wykorzystujące nauki ścisłe, a amerykański artysta Eduardo Kac ukuł termin bioart. Sam w ramach projektu Time Capsule wszczepił sobie w galerii mikrochip w okolicę kostki i na jego podstawie wpisał się do rejstru zwierząt domowych. W 2000 r. zaś powstała ikona bioartu: fluorescencyjny królik Alba.

Na przełomie stuleci Zurr i Catts wraz  z kilkoma naukowcami entuzjastami stworzyli SymbioticA: laboratorium, działające przy University of Western Australia, w którym artyści i naukowcy mogą pracować ramię w ramię. Twórcy SymbioticA zasłynęli artystyczną biologiczną... kuchnią.

W  2000 r. na uniwersytecie medycznym w Harvardzie wyhodowali z prenatalnych komórek owcy „semiżyjący stek”, czyli stek z nienarodzonego zwierzęcia. Ponieważ procedury uniemożliwiły im konsumpcję „dzieła”, 3 lata później powtórzyli eksperyment, tym razem wykorzystując komórki żaby. Ochotnicy – w tym artyści – nie byli jednak w stanie zjeść mięsa o konsystencji galaretki i danie wypluli.

O ile na Zachodzie bioart rozwija się prężnie, w Polsce niemal nie istnieje. Przeszkodą są zapewne problemy z dostępem do technologii oraz koszty. Najsłynniejszy rodzimy przedstawiciel tego kierunku Zbigniew Oksiuta od 1981 r. mieszka w Niemczech. Essaidi zrealizowała swój projekt dzięki nagrodzie wysokości 25 tys. euro, przyznanej jej przez jury konkursu Designers  & Artists 4 Genomics Award. Laureatem w tej samej edycji konkursu był Matthijs Munnik, który stworzył... operę robaczą. Artysta napisał program komputerowy, śledzący ruch nicieni C. elegans, umieszczonych w naczyniach laboratoryjnych, i przepisujący ten ruch na dźwięk. Muzyczną stroną bioartu zajął się też Adam Zaretsky, który w 2000 r. odkrył „efekt Humperdincka”. Okazało się, że bakterie E. coli wykazywały większą aktywność po 48-godzinnej sesji z muzyką wokalisty pop Engelberta Humperdincka. 

Razem, ale osobno

Biosztuka często idzie ramię w ramię z prawdziwymi badaniami naukowymi. 

W tym samym czasie, gdy Zurr i Catts pracowali nad swoimi stekami w Harvardzie, NASA prowadziło badania nad hodowaniem mięsa in vitro. Z kolei po tym, jak artyści „delektowali się” żabim mięsem, zgłosił się do nich przedsiębiorca zainteresowany kosztami, techniką i smakiem takiego jedzenia... Inna bomba wybuchła w lipcu 2011 roku, kiedy na łamach czasopisma „PLoS ONE” zespół niemieckich badaczy opublikował wyniki badań nad... pajęczo-ludzką skórą! Hybryda powstała w bardzo podobny sposób jak kuloodporna skóra Essaidi. Główną różnicą było pochodzenie materiału – Niemcy do budowy rusztowania, w które wrosnąć miały komórki dermis i epidermis, użyli naturalnej przędzy wiodącej pająków Nephila spp. Okazuje się, że pajęczy jedwab idealnie nadaje się do przeszczepów: włókna nie są pokryte serycyną – białkiem, które może prowadzić do odrzucenia skóry. Essaidi, będąc laikiem, miała więc genialne przeczucie. Może więc artyści powinni częściej zapuszczać się na pole zarezerwowane dla ludzi w kitlach? 

„Nie uważamy, że rolą bioartu jest inspirowanie badań i prowadzenie do przełomu. Artyści mają inną funkcję: dyskutować, analizować, zastanawiać się i znajdować znaczenie tego, co w tej chwili robimy” – studzą entuzjazm Zurr i Catts. „Nigdy nie chciałam i nie obiecywałam, że SymbioticA będzie miejscem inspirującym badania naukowe i prowadzącym do patentów” – dodaje Zurr. Nie oznacza to, że między środowiskami ma wyrosnąć mur. Współpraca powinna jednak przyjąć inne formy. „Nauka działa w ramach społeczeństwa i konieczna jest artykulacja nowej wiedzy za pomocą kultury – tłumaczą Zurr i Catts. – Artyści i naukowcy powinni dzielić się doświadczeniami i współpracować, by sugerować różne sposoby przekazywania szerszej publiczności odkryć w naukach ścisłych i naukach stosowanych. To nie tylko pomoże zapobiec odbieraniu nauki jako »szalonej«, lecz także uniemożliwi oddanie kierownictwa tych dziedzin w ręce małych grup (naukowców i polityków)”.  

 

Publikacja naukowców z Hanoweru przypadkowo zbiegła się z projektem Essaidi, ale taki zbieg okoliczności pokazuje, że artyści mają nosa do nowych trendów w nauce. Wbrew sceptycyzmowi Zurr i Cattsa mogą też zaoferować naukowcom coś więcej niż tylko nowy sposób komunikacji. „Wspólna praca zmusiła nas do innego sposobu myślenia i do pomocy w rozwiązywaniu problemów, do których rozwiązywania nie byliśmy przyzwyczajeni. To się nam przydało” – opowiada prof. Randy Lewis. A więc może jednak uda się wspólnymi siłami przygotować kuloodporną skórę Spidermana? „To nie jest praktyczne podejście. Jeśli spojrzysz na filmik, pokazujący przebieg eksperymentu Essaidi, pierwsza kula co prawda nie przebija skóry, ale na pewno spenetrowałaby ciało. A  więc nie jest to najlepszy wynik” – studzi emocje Lewis.

Jednak jak dowodzą badania zespołu z Hanoweru, na pajęczym jedwabiu można hodować skórę do transplantacji. Ale to już nie sztuka. To nauka.