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Bacteriographie und Bacterioästhetik

Bühne frei!

von Erich Schopf

Bakterien und Ästhetik? Wie passt das zusammen? Welche Begriffe kommen uns denn zunächst in den Sinn, wenn von Bakterien die Rede ist? Die Ästhetik ganz ­sicher nicht! Die ersten Assoziationen sind wohl Krankheit, Tod und Verderb. Ja, und womit verbinden wir eigentlich den Terminus ­„Ästhetik“? „Mit Schönheit und Harmonie“, wird man vielfach hören. Eine kleine Abhandlung wird Klarheit schaffen. Ästhetik bedeutet wörtlich: Die Lehre von der Wahrnehmung bzw. vom sinnlichen Anschauen, ­(altgriechisch aisthesis „Wahrnehmung“, „Empfindung“). Alles, was unsere Sinne bewegt, wenn wir es betrachten, ist demnach ästhetisch. Also nicht nur Schönes, sondern auch Hässliches, nicht nur ­Angenehmes, ­sondern auch Unangenehmes. Das überrascht vielleicht ein wenig. Können Bakterien demnach als ästhetisch empfunden werden?

Abb Hier bewundern wir das Chlororaphin als ­kristal­lisierte Reinsubstanz. Es wurde aus Pseudomonas chlororaphis „G25“ isoliert. Die ursprünglich chromoxidgrüne Substanz färbte sich während des Auflösens in Ethanol zuerst gelbgrün, dann hellgelb. Der kristallene Kreis, ein zartes Gebilde mit einem Durchmesser von 5 mm, überrascht ein wenig. Seine Entstehung hat aber nichts mit Mystik zu tun, die Beschaffenheit der Glasoberfläche dürfte des Rätsels Lösung sein. Staunen dürfen wir aber trotzdem.

Umgangssprachlich wird der Ausdruck „ästhetisch“ meist als Synonym für schön, ansprechend und wohlgestaltet verwendet. In der Wissenschaft bezeichnet der Begriff aber die gesamte umfangreiche Palette von Eigenschaften, die darüber entscheiden, wie Menschen etwas wahrnehmen. In diesem Zusammenhang soll auch noch auf die Anästhesie hingewiesen werden, (altgriechisch an- „ohne“ und aisthesis „Wahrnehmung“, „Empfindung“). Sie ist ein Zustand der Empfindungslosigkeit. Wenn also Schönes und Hässliches, Angenehmes und Unangenehmes als Varianten der ­Empfindung in der Ästhetik vereint sind, wie wäre dann „Unästhetisches“ zu interpretieren?

Bakterien als Models und Darsteller

Als ich 1999 begann, die Farbvielfalt von Bakterien künstlerisch zu nutzen, brauchte ich über die Benennung der neuen Maltechnik nicht lange nachdenken. Schon nach den ersten Malversuchen war die „Bacteriographie“ geboren. Nicht nur die Kompositionen mit den bunten Organismen be­urteilte ich als ästhetisch, sondern auch die Organismen selbst – und zwar im Sinne der umgangssprachlichen Interpretation. Schon zu Beginn des bacteriographischen Malens wurde ich auf verschiedene Muster bzw. Strukturen aufmerksam, die alleine von den Bakterien ausgingen, also nicht das Resultat meiner Maltätigkeit waren. Beispiele dafür sind die Flammenaura (Abb.1) und verschiedene Craquelé-Effekte (Abb.2). Die Grundlagen dieser Entdeckungen wurden erst einige Jahre später so weit verstanden, dass sie reproduziert werden konnten. Das Faszinierende an diesen ornamentalen Strukturen war die Stimmigkeit, die von ihnen ausging. Diese Entdeckungen waren die Geburtsstunde der Bacterioästhetik, die Namensgebung erfolgte aber erst im Juni 2014.

Bacterioästhetische Strukturen werden praktisch alleine von ­Bakterien – in seltenen Fällen auch von Hefen – geschaffen. Um ihre Schönheit präsentieren zu können, benötigen sie eine Bühne oder anders gesagt: Sie brauchen für ihre Entfaltung ein spezielles Nährmedium, bei dem nicht nur die Zusammensetzung, sondern auch die Viskosität eine gewisse Rolle spielt. Für das spezielle Nährmedium steht die Bühne als Metapher für einen Ort der Entfaltung, die fast schon szenarischen Charakter haben kann. ­Konventionelle Nähr­böden sind als Bühne meist nicht geeignet.

Bacteriographische Gemälde werden mit Bak­terien gemalt. Die dabei entstandenen Struk­turen werden nicht alleine von den Bakterien gebildet, da künstlerische Gestaltungen bei ihrer Entstehung mitbeteiligt sind. Die Bakterien ­spielen nicht ausschließlich die Rolle der Pigment­bildung, durch verschiedene Interaktionen ihrer­seits entstehen viele zusätzliche Effekte. Die Bühne von bacteriographischen Gemälden ist sehr komplex zusammengesetzt und steuert nicht nur das Zusammenwirken (Interaktionen) der Bakterien, sondern auch den Gemäldetyp. Ob Scharf- oder Weichzeichnung, Aquarell- oder Ölbild: Die teils abstrakten Bühnenkomposi­tionen gehen mit meinem Bakterienensemble buchstäblich eine Symbiose ein. Bacteriographische Kunstwerke sind sowohl als Original als auch als Pigmentkunstdruck erhältlich.

Die gelbe Schönheit aus dem Kaiserwasser

„Nicht ohne meine Nährböden“, heißt es vor ­jeder meiner Reisen. Das wohl ausgefallenste Souvenir habe ich als Bacteriograph in der ­Tasche: Bakterien, die am jeweiligen Aufenthaltsort eingesammelt wurden. Allerdings kann die Heimat genauso schön sein kann wie ferne Länder. So das Kaiserwasser, eine naturnahe Anlage mit Liegewiesen in unmittelbarer Nachbarschaft zur Uno City in Wien (Abb.3). Das etwa 3 Meter tiefe Gewässer ist ein Teil der Alten Donau. Die Alte Donau war bis zu deren Regulierung in der Zeit von 1870–1875 ein Seitenarm der Donau. Das Kaiserwasser kam zu seinem Namen, weil eine große Anzahl (je nach Überlieferung zw. 60 und 70) an kaiserlichen Schiffsmühlen angesiedelt war. Der Betrieb der ­Mühlen war nach der Donauregulierung nicht mehr mög­lich, sie waren auch im Zuge der industriellen Revolution zunehmend bedeutungslos geworden. Die alten Baumbestände am Kaiserwasser wurden teilweise zu Naturdenkmälern erklärt und 2002 als solche etikettiert. Mein Favorit ist eine alte Weide, die heute aus Sicherheitsgründen eingezäunt ist.

Ganz in der Nähe der alten knorrigen Weide nahm ich 2008 eine Wasserprobe. Es sollte ein äußerst interessanter Fund werden. Warum also in die Ferne schweifen? Die fahle, eher transparent erscheinende gelbe Farbe war vorerst gar nicht so aufregend. Dennoch legte ich, wie bei jedem Mikroorganismus, den ich erhalten will, eine Glycerin-Dauerkultur an. Ich verwende 20%iges Glycerin, die Lösung ist auch bei -75°C noch relativ weich. Dadurch kann Material auch ohne Antauen entnommen werden. Der Kandidat aus dem Kaiserwasser erhielt das Kürzel „G25“, was „Gelb Nr. 25“ bedeutet.

2013 interessierte ich mich für „G25“ genauer. Als Gattung nahm ich Pseudomonas an, über die Spezies war ich mir nicht ganz klar. Pseudomonas chlororaphis war letztendlich das Ergebnis einer Sequenzanalyse. „G25“ hat jetzt einen Namen.

Ein Kristallkünstler wird entdeckt
Pseudomonas Chlororaphis

Historisches

Über das grüne Stoffwechselprodukt des Bacillus chlororaphis; von Fritz Kögl und J. J. Postowsky [Aus dem allgemeinen chemischen Universi­tätslaboratorium in Göttingen] (Eingelaufen am 26. April 1930)

Auszug aus diesem Artikel

„Guignard und Sauvagean haben im Jahre 1894 aus Wurmkadavern einen Bazillus isoliert, der die bemerkenswerte Eigenschaft besitzt, in seinen Kulturen grüne Krystalle auszuscheiden. In der folgenden Zeit ist Bacillus chlororaphis G. und S. in Frankreich mehrmals in Quell- oder Brunnen­wasser aufgefunden worden, er scheint jedoch im Allgemeinen selten vorzukommen. Im Jahre 1911 erschien eine ausgezeichnete Untersuchung von Philippe Lasseur, welche über Morphologie, Kulturbedingungen und Pathogenie des Bazillus umfangreiches Material beibringt, aber auch wertvolle Angaben über die Chemie des grünen Stoffwechselproduktes enthält. Die Bildung dieser Verbindung – die den Namen Chlororaphin erhalten hat – erfolgt nicht auf allen Substraten. Nach langen Versuchen fand Lasseur ein chemisch genau definiertes „synthetisches Milieu“, in welchem der Bazillus eine nahezu konstante, maximale Farbstoffmenge in einer bestimmten Zeit hervorbringt. Diese Nährlösung enthält ­neben anorganischen Salzen als einzige organische Stoffe 2,5 Proc. Glycerin und 0,7 Proc. Asparagin; ihre einzelnen Bestandteile wurden auf optimale Konzentration und Austauschmöglichkeit geprüft.“

Gegenwärtiges

Auszug aus einer Dissertation der Fakultät für Chemie und Pharmazie der Eberhard-Karls-Universität in Tübingen zur Erlangung des Grades eines Doktors der Naturwissenschaften, vorgelegt von Yvonne Haagen 2007: Molekularbiologische und biochemische Untersuchungen der Phenazin- und Furanonaphthochinon I-Biosynthese in Streptomyces cinnamonensis DSM 1042

„Mehr als 6000 Phenazinstrukturen sind bekannt und mehrere Hundert davon besitzen unterschiedliche biologische Aktivitäten (Laursen and Nielsen, 2004). Phenazine sind planare, heterozyklische, stickstoffhaltige Metabolite und aufgrund ihrer hohen Elektronendichte leicht für Redoxreaktionen zugänglich. Sie haben antibiotische und antimykotische Eigenschaften, außerdem zeigen sie Aktivität gegen Tumoren, Malaria und Para­siten (Blankenfeld et al., 2004; Laursen and Nielsen, 2004).

Natürlich vorkommende Phenazine werden ausschließlich von Bakterien als Sekundärstoffe gebildet (Turner and Messenger, 1986). Die meisten werden von Pseudomonas- und Streptomyces-Arten sowie von einigen marinen Bakterienarten und Bodenbakterien produziert (Laursen and Nielsen, 2004). Die aus Pseudomonas-Arten isolierten Phenazine sind meist einfache Strukturen (Laursen and Nielsen, 2004), wie z.B. die schon im 19. Jahrhundert aus Pseudomonas aeruginosa isolierten Phenazine Pyo­cyanin und Chlororaphin oder das seit der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts bekannte violette Iodinin aus Pseudomonas aureofaciens (Turner and Messenger, 1986). Das von dem human-pathogenen Pseudomonas aeruginosa gebildete Pyocyanin färbt das Sputum von Patienten mit zystischer Fibrose blau und hemmt als bakterieller Virulenzfaktor die Ziliarfunktion des Flimmerepithels in den Lungen (Mavrodi et al., 2006; Wilson et al., 1987).

Dagegen werden aus Streptomyces auch komplexere Strukturen isoliert, wie z.B. Griseolutin (Umezawa et al., 1950) oder Esmeraldin (Keller-Schierlein et al., 1988). Diese höher substituierten Phenazine besitzen neben der antibiotischen Wirkung auch Radikalfängereigenschaften und zeigen Aktivität gegen Tumoren (Laursen and Nielsen, 2004).“

Das erste Phenazin – Pyocyanin – wurde übrigens 1860 von Mathurin-Joseph Fardos entdeckt und isoliert.

Wir befinden uns wieder in meinem Arbeitsbereich. Ich konnte ebenfalls eine vom Medium abhängige Bildung von Chlororaphin feststellen (Abb.4). Für die Gewinnung der grünen Kristalle stellte sich Tryptone Soya Broth (OXOID CM0129) bezüglich der Ausbeute als optimal heraus. Je größer die Oberfläche des Nährmediums, desto besser. Idealerweise werden 400ml der Nährlösung auf 20 Petrischalen (90mm) aufgeteilt. Der Farbton des frisch gewonnenen Produktes erinnert an Chromoxidgrün, ein Pigment, das von der Bayer AG 1929 auf den Markt gebracht wurde. Selbst bei trockener Lagerung färbt sich die kristallene Masse infolge Oxidation nach einigen Wochen jedoch gelblich (Abb.5). In anderen Nähr­lösungen, wie Brain Heart Infusion oder gepuffertem Peptonwasser, fielen die Kristalle erst gar nicht in der grünen, sondern gleich in der gelben Form an. Auf festen Nährböden wird während der Koloniebildung die grüne Farbe als Erstes bevorzugt, sie schlägt dann allmählich nach ca. einer Woche nach Gelb um. Die meisten Stämme von Pseudomonas ­chlororaphis bilden wenig Chlororaphin. Bei meinem Fund aus dem Kaiserwasser ragen die Kristalle z.T. sogar über den Rand der Kolonien hinaus.

Geheimnisvolle Strukturen – ­Chlororaphin in der Kunst

Die Chlororaphin-Bildung ist mit interessanten Phänomenen verbunden. Schon bei der einfachen Kolonieentwicklung treten sehr ansprechende Strukturen in Erscheinung. Die eigentliche Entdeckung sollte aber noch kommen: Die geheimnisvollen Kristallformen, die das Chlororaphin auf halbfesten Medien hervorbringen kann. Ich kam aus dem Staunen nicht heraus. Sogleich kam mir ein Zitat von Albert Einstein in den Sinn:

„Das Schönste, was wir erleben können, ist das Geheimnisvolle. Es ist das Grundgefühl, das an der Wiege von wahrer Kunst und Wissenschaft steht. Wer es nicht kennt und sich nicht wundern, nicht mehr staunen kann, der ist sozusagen tot und sein Auge erloschen.“

Von welchen Bedingungen es abhängt, welche Kristallstruktur gebildet wird, kann derzeit nicht erklärt werden. Sterne sind eher selten (Abb.6). Sie erinnern ein wenig an die Haarsterne (die so genannten Edelweiß-Sterne vom Hofjuwelier A. E. Köchert, Wien) der Kaiserin Elisabeth von Österreich-Ungarn, was auch irgendwie wieder zum Kaiserwasser passt. Das Überraschende ­dabei ist, dass nicht Kleinstkristalle in großer Anzahl, gewissermaßen dicht an dicht, das ­Medium beherrschen. Es sind nur wenige, dafür aber große Kristalle, die durchaus 8mm erreichen können. Der Zufall, der mir in der Ausübung meiner Kunst immer wieder begegnet, der in meinen Experimenten, bei meinen Spielereien offenbar einen festen Platz einnehmen will, ja, ohne den es gar nicht gehen kann, entscheidet eben darüber, ob Kristalle oder die wesentlich häufigeren Geäststrukturen (Abb.7) gebildet werden. Diese wiederum können beachtlich ­variieren. Nicht selten wird man auch an Blitze erinnert. In besonderen Fällen gibt es auch Sterne und Geäst gleichzeitig. Das künstlerische Potenzial ist dadurch jedenfalls mehr als beachtlich.

„Spielen ist Experimentieren mit dem Zufall.“
Novalis

Das Spiel mit der Bühne offenbarte ein neues Bild eines chemischen Stoffes, der schon zu Beginn des 20. Jhds. beschrieben wurde. Der Zufall ist nicht ganz unbeteiligt daran, dass uns das Chlororaphin nochmals in Erstaunen versetzen kann.

Anmerkung zu den Bildern
Jedem bacterioästhetischen Motiv liegt eine Fotografie eines realen Objektes zugrunde, auch der Hintergrund wird durch einen realen Gegenstand gebildet, der sich innerhalb, aber auch außerhalb der Schärfeebene befinden kann. Die Beleuchtung erfolgt durch die Sonne, der Winkel wird durch Kippen einreguliert. Als Hintergrund kann auch eine beliebige Fotografie dienen. Dabei wird die durchscheinende! Bühne mit dem bakteriellen Kunstwerk als Bühnenbild, die sich zweckmäßigerweise in quadratischen bzw. rechteckigen Schalen befindet, passend über einen Hintergrund (Papier, Tischplatte etc. oder eben ein Foto) gelegt und anschließend in geeignetem Licht fotografiert – nicht mehr und nicht weniger. In Abhängigkeit von der Beschaffenheit der Bühnenoberfläche kann der Hintergrund auch verzerrt erscheinen. Computergenerierte Effekte kommen bei bacterioästhetischen Werken so gut wie niemals vor!

Danksagung

Für das gemeinsame Beratschlagen, für den unglaublichen Ideenreichtum und die immense Geduld beim Fotografieren der vorliegenden Werke will ich Frau Mag. med. vet. Agathe Pfeifer ganz herzlichst danken. „Gemeinsam sind wir unschlagbar“. Für die Sequenzierung von „G25“ will ich Herrn DI Dr. Konrad Domig, Universität für Bodenkultur Wien, Institut für Lebensmittelwissenschaften Lebensmittelmikro­biologie und -hygiene , ebenso herzlichst danken. Ich darf mich in diesem Zusammenhang noch auf viele weitere „Speziesdiagnosen“ freuen.