W.Si bien es famosa por su papel en la creación de pan crujiente y cerveza espumosa, la levadura es versátil en numerosas aplicaciones. Jef Boeke, genetista de la Universidad de Nueva York, y su equipo utilizan la levadura como medio artístico en su laboratorio. En lugar de bolígrafos o pinceles, estos científicos utilizan la genética, la genómica y la biología sintética para transformar cultivos de levadura en vibrantes obras de arte.
Jef Boeke, genetista de NYU Langone Health, continúa explorando la levadura en aplicaciones científicas y artísticas.
Jef Boeke
El Proyecto de arte de levadura Surgió hace más de una década como una rama inesperada del curso “Construir un genoma” de Boeke en la Universidad Johns Hopkins. Los estudiantes aprendieron cómo construir ADN sintético, y este ejercicio educativo también sirvió como caballo de batalla para un proyecto más amplio: la creación de una genoma eucariota sintético de Saccharomyces cerevisiae, conocido como Sc2.0.1
Tangencialmente, los estudiantes utilizaron las mismas técnicas para modificar genéticamente la levadura para producir betacaroteno, mejorando su valor nutricional y transformando su color blanquecino a tonos de amarillo y naranja. Este cambio de pigmento inspiró a un par de estudiantes de Boeke a explorar el lado artístico de la levadura.
Modificaron la levadura para crear obras de arte vivas sobre lienzos de agar utilizando biopuntillismo; un robot colocó cada punto de levadura, o biopíxel, en placas de agar. Su primera obra de arte, un homenaje a Natty Boh, la mascota de la cervecería National Bohemian de Baltimore, presentaba tres colores y una resolución de 384 biopíxeles. Esta dirección artística se convirtió en un proyecto paralelo inesperadamente divertido para Boeke y su equipo.
Aleksandra Wudzinska lidera los proyectos de arte con levadura y se inspira en varios lugares para crear complejas obras de arte.
Laboratorio Boeke, Salud Langone de la Universidad de Nueva York
Cuando Aleksandra Wudzinska, supervisora del laboratorio de Boeke, se unió al equipo y aprovechó con entusiasmo la oportunidad de experimentar creando más colores para estos diseños junto con los estudiantes. Inspirado por su entusiasmo, Boeke defiende este proyecto como una forma creativa de fomentar la curiosidad e involucrar a la comunidad para aprender sobre ingeniería genética y microbiología.
Muestreo de la naturaleza
Para ampliar su paleta de colores más allá del blanco, el amarillo y el naranja, los investigadores se volvieron creativos con sus métodos. El equipo de Boeke. acoplado clonación de levadura Golden Gate y el sistema de ensamblaje genético versátil Técnicas para mezclar y combinar unidades transcripcionales para diseñar levaduras para expresar un gen de interés.2,3 Inspirándose en los vívidos tonos de la naturaleza, incorporaron genes derivados de una colección de fuentes. El pigmento bacteriano violaceína produce una levadura de color verde o morado intenso, casi negra. Mientras tanto, los genes que codifican pigmentos de las anémonas de mar pueden producir azul y los genes de los corales crean un púrpura pálido.
Los investigadores han creado una paleta de casi 35 tonos de levadura pigmentada.
Laboratorio Boeke, Salud Langone de la Universidad de Nueva York
Al ajustar el número de genes activos, “se puede cambiar el tono de un determinado color jugando con la combinación de promotor y terminador del gen”, explicó Wudzinska. Su paleta inicial de tres colores se expandió rápidamente a casi 35 colores.
Wudzinska también destacó el desafío de crear nuevos colores. “También hemos jugado con la idea de mezclar dos tipos diferentes de levadura, como la amarilla y la azul, para obtener verde”, añadió, aunque estas combinaciones no han dado resultados drásticamente diferentes. Descubrió que la levadura independiente productora de violaceína era más adecuada para lograr un verde natural característico en recreaciones de obras de arte atemporales.
Pintura por píxeles
Wudzinska utilizó nueve colores de levadura para recrear la obra de Pablo Picasso Chica ante un espejo.
Aleksandra Wudzinska, Laboratorio Boeke, Langone Health de la Universidad de Nueva York
Desde Natty Boh, el laboratorio de Boeke se inspiró digitalmente en artistas célebres como Pablo Picasso y Johannes Vermeer. Recientemente, Wudzinska recurrió a la inteligencia artificial (IA) para explorar otros estilos artísticos como el graffiti callejero. En este enfoque, introducen una imagen en un programa que asigna colores y genera una cuadrícula de instrucciones de píxeles para el manipulador de líquidos Labcyte Echo 550, originalmente destinado a la construcción de ADN.
La máquina utiliza ondas sonoras para disparar con precisión gotas de 2,5 nanolitros sobre una placa de agar invertida, creando una imagen similar a la de pintar por números de hasta 25.000 biopíxeles. Las placas recubiertas de levadura crecen a 30°C durante unos días y luego los investigadores las refrigeran para mejorar la saturación del color y evitar el crecimiento excesivo. Parte del arte tiene hasta tres años de antigüedad, pero la imagen es reconocible a pesar de la confusión.
El proceso de elaboración de estos lienzos con levadura requiere varios intentos antes de lograr el resultado perfecto. “Tenemos el desafío de que algunas cepas crecen más rápido que otras, por lo que hemos aprendido a compensar esto poniendo un título más alto en algunos colores que en otros”, comentó Boeke. Sin embargo, Boeke considera que el tiempo y el esfuerzo dedicados a crear estas obras maestras son un esfuerzo que vale la pena por la levadura de su trabajo.
Uno de los favoritos en el laboratorio es su recreación de Vincent van Gogh. La noche estrellada.
Aleksandra Wudzinska, Laboratorio Boeke, Langone Health de la Universidad de Nueva York
Exhibición de arte con levadura
A medida que el equipo incorporó más tonos de color y diseños complejos, su obra de arte recibió reconocimiento. Desde 2016, Yeast Art Project ha ganado concursos de ciencia y arte y ha aparecido en portadas de revistas. El equipo también exhibió las piezas en la gran inauguración de la sede de la Academia de Ciencias de Nueva York en 2023, pero los dedos errantes de los curiosos mancharon el arte efímero. Esto llevó a Wudzinska a revestir el arte con epoxi para aumentar su longevidad.
Los investigadores recrearon la obra de Johannes Vermeer. La chica del pendiente de perla con delicados matices de levadura.
Aleksandra Wudzinska, Laboratorio Boeke, Langone Health de la Universidad de Nueva York
Para Boeke, el arte de la levadura representa una apasionante fusión de ciencia y arte por la que recibe financiación para apoyar la extensión educativa. El grupo de Boeke envía estas cepas a escuelas secundarias y programas de ciencias de pregrado, animando a los estudiantes a aprender sobre modificación genética a través de talleres prácticos. “Mucha gente realmente responde a este trabajo y dice: ‘Oh, es muy interesante’, porque se puede hacer arte con levadura genéticamente modificada que puede producir todos estos hermosos colores”, dijo Boeke. Expresó su entusiasmo por la evolución de este proyecto y espera abordar una imagen de 100.000 biopíxeles, aunque todavía está reflexionando sobre el diseño final.
Referencias
- Richardson SM, et al. Diseño de un genoma de levadura sintética.. Ciencia. 2017;355(6329):1040-1044.
- Agmon N, et al. Yeast Golden Gate (yGG) para el ensamblaje eficiente de S. cerevisiae unidades de transcripción. Biol sintetizador ACS. 2015;4(7):853-859.
- Mitchell LA, et al. Sistema de ensamblaje genético versátil (VEGAS) para ensamblar vías de expresión en S. cerevisiae. Res de ácidos nucleicos. 2015;43(13):6620-6630.