Biotechnologie in de kunst

3D-printmateriaal van bacteriën, jurken van biologische stoffen, kleuren geproduceerd door celculturen. Ze klinkt innovatief en modern, die manier waarop biotechnologie zijn stempel drukt op kunst en wetenschap. Denk maar aan hoe bacteriële polymeren – onder meercellulosevezels en -vliezengeproduceerd via fermentatie - momenteel en vogue zijn. Ze worden gebruikt als biovezel, voor kledij, of om schilderscanvassen mee te vervaardigen. Deze bacteriële cellulosevezels of -vliezen komen van nature voor bij de aanmaak van kombuchathee en ‘natadrinks’ met azijnzuurbacteriën.  

In werkelijkheid drukt biotechnologie al eeuwen- en millennialang zijn stempel op kunst en wetenschap. Eigenlijk is zelfs de term ‘biotechnologie’ al lang niet nieuw meer. In 1919 al werd ze ingevoerd, door de Hongaarse agronoom Karoly Ereky. In zijn boeken en in de navolgende wetenschappelijke literatuur werd de term gebruikt om ‘processen aan te duiden die biologische grondstoffen opwaarderen tot sociaal nuttige producten’.

Biotechnologie avant la lettre brengt ons nog verder terug in de tijd - veel verder dan 1919. ‘Primitieve’ afbeeldingen van mens, dier en plant werden al gemaakt sinds 30000 v.Chr. Bekende voorbeelden zijn de rots- en grottekeningen in het Australische Gabarnmung (28000 v.Chr.) en in Lascaux en Chauvet (15000 v.Chr.). 

Ook de gewaden en sarcofagen van Egyptische mummies (circa 3600 v.Chr.) zijn kunstig bewerkt en gekleurd. De oude Egyptenaren gebruikten hout, plantenharsen en plantenvezels als biomaterialen, samen met roet en houtskool (verkoold hout), geelgroene korstmossen (symbiose van schimmel en micro-alg) en plantenextracten (zoals indigoblauw) als biopigmenten.

De gekleurde buste en make-up van Nefertiti (18de dynastie van de Egyptische farao’s; 1340 v.Chr.) spreekt nog steeds tot de verbeelding, hoewel hier vooral gekleurde mineralen werden gebruikt: oker (geel/rood: Fe₂O₃), cinnaber (rood: HgS), realgar (oranje: As₄S₄), malachiet (groen: Cu₂CO₃(OH)₂), pyriet (goudgeel: FeS₂),… Sindsdien zijn dergelijke afbeeldingen en kunstvormen verder verfijnd. Ze behoren nu tot ons materieel en immaterieel cultureel erfgoed.  

In de tijd van Ereky zagen wetenschappers dieren en planten als biochemische en technologische ‘productiemachines’. Nog steeds ongeëvenaard zijn de glans, lichtvastheid en kleurstabiliteit van karmijnrood. Jan Van Eyck (1433) gebruikte het in zijn schilderijen en Cosimo de Oude De Medici (1540) is dikwijls afgebeeld in een scharlakenrode mantel; dit kon toen enkel de superrijke klasse zich permitteren.

De bron van dit scharlakenrode ‘pigment’ is een insect: de cochenille-schildluis. De luis wordt al eeuwen gekweekt en ‘geoogst’ op Opuntia-cactussen in cochenille-plantages. Karmijnrood was al in de Azteken-cultuur (1200 - 1520) bekend, en ook in Mexico (15de eeuw). Vandaag wordt het pigment nog steeds gewonnen in Peru, Bolivië en op de Canarische eilanden. 

Ten tijde van de Feniciërs (1570 v.Chr.) leverde een zeeslaksoort (Bolinus brandaris) de kleurstof Tyriaans purper. Later werd ze in het Middellandse Zeegebied dé kleurstof voor de Byzantijnse keizerlijke gewaden. Het werd toen keizerlijk purper genoemd. De kleurstof is een indigo-broomderivaat dat zeer kleurvast is. Net daarom was het zo gewild.  

En dan is er nog zijde. Het is een eiwitvezel aangemaakt en gesponnen rond de cocon van de zijderups. De mens wint het al eeuwen en verweeft het tot gewaden en andere kledij, of tot onder meer wand- en vloertapijten. Oosterse zijden tapijten zijn in dat verband alom bekend. 

Recente kunstwerken waarbij hogere dieren een rol spelen zijn de in gesneden hamplakjes verpakte zuilen van de Aula van de Gentse Universiteit, de ‘groenekeverplafonds’ van Jan Fabre in het Koninklijk Paleis in Brussel, en de getatoeëerde levende varkens van Wim Delvoye. 

Langs de Belgische kust liep van 2003 tot 2018 de Beaufort-Art-reeks. Op strandpalen werden metalen ‘constructies’ vastgemaakt, die in functie van eb en vloed langzaam overwoekerd werden door schaal- (zeepokken) en weekdieren (mossels, oesters). Dat vormde het finale, ‘levende’ kunstwerk. Wie is hier nu de kunstenaar? En zijn wespennesten, bijenraten en termietenheuvels géén kunstige constructieslouter omdat ze door dieren worden gemaakt? 

Kunstwerken steunen niet alleen op interacties met dieren. Planten zelf (bomen, varens, bloemen, vruchten …) zijn natuurgetrouw afgebeeld in vele kunstvormen (standbeelden, schilderijen, wandtapijten,… ), maar ook plantenvezels zoals van vlas en jute zijn alom in gebruik als canvas, textielweefsel en andere materialen. Diverse houtsoorten worden gebruikt als inkadermateriaal, voor vioolbouw en andere muziekinstrumenten en als kunstbouwmateriaal.

Druivenpellen, rode kool, Braziliaans roodhout, de Europese wouwplant: diverse kleurstoffen werden uit deze en andere plantmaterialen afgeleid.  Ze werden vooral in de schilderkunst aangewend, alsook voor het verven of kleuren van onder meer (wand)tapijten, gewaden en kunstmeubels. Vele van deze planten werden indertijd ook in onze streken gekweekt. 

Sinds relatief recent worden celculturen van planten in vitro gekweekt om kleurstoffen te produceren. De rode naftochinon-kleurstof, shikonine, wordt nu al enkele decennia in Japan geproduceerd via submerse celkweek in bioreactoren. Het wordt aangewend als kleurstof (onder meer in dure cosmetica en huidbalsem) en als ontstekingsremmer in de farmacie. Vroeger moest dit pigment moeizaam worden geëxtraheerd uit de wortels van vijfjarige Lithospermum erythrorhizon-planten.   

Na Karoly Ereky verdween de term biotechnologie in de plooien van de tijd. Maar vanaf de jaren 1975 kwam ze terug in zwang. Al had ze toen een lichte betekenisverschuiving ondergaan. Voortaan werden vooral micro-organismen - bacteriën, gisten, schimmels, micro-algen en celculturen - gezien als biotechnologische productiemachines.  

Myceliumdraden van schimmels, die we kennen van onder meer opbeschimmeld fruit, worden al enkele decennia bewust via fermentatie gekweekt en als vleesvervanger ( Quorn^R )op de markt gebracht. Deze biodraden worden nu ook verweven met kunststof of klassieke vezels; dat resulteert in kunstige meubels, dito lampenkappen, biojurken en meer.

De versgeplukte bladeren van indigoplanten ondergingen eerst een spontaan fermentatieproces door de van nature aanwezige micro-organismen, wat in het navolgend weekproces een geelachtig wateroplosbaar ‘indigowit’ oplevert. Textiel en weefsels werden manueel in zo’n indigowitoplossing gedompeld. Wanneer het weefsel uit het verfbad wordt gehaald, verkleurt dit langzaam via oxidatie aan de lucht van geel over groen naar de gewenste blauwe kleur, indigotine. Deze techniek wordt in rurale gebieden in diverse  landen in Zuid-Oost-Azië nog steeds algemeen toegepast. 

Indigoblauw kan als kleurstof al sinds de jaren 1920 ook direct chemisch gesynthetiseerd worden. Deze synthetische indigo heeft intussen de wereld veroverd als ‘spijkerbroekblauw’. 

Sinds de jaren 1990 kan indigo ook biotechnologisch aangemaakt worden: diverse bacteriën kunnen via reeds lang gekende biochemische routes uit suiker het aminozuur L-tryptofaan vormen en het vervolgens enzymatisch splitsen tot indol; na inbouw van een gen dat codeert voor het naftaleen dioxygenase-enzym, bleken recombinante E. coli-stammen het gevormde indol verder om te zetten in indigo. Dit biotechproces is evenwel economisch nog niet rendabel.  

Vele beroemde schilders hebben onbewust de activiteiten van gisten afgebeeld (onder andere Pieter Bruegel de Oude, in De Boerenbruiloft, geschilderd in 1567). Ook dievan bacteriën. Denk voor dat laatste bijvoorbeeld aan Floris Claesz van Dijck, met zijn Stilleven met kaasuit 1613, waarin  aangesneden kaasbollen een rijkelijk gedekte tafel versieren. Bier brouwen en kaas maken zijn biotechprocessen avant la lettre, waar micro-organismen en enzymen een essentiële maar onzichtbare rol vervullen. 

Dat micro-organismen bestonden en een nuttige rol in de voeding hadden, was ten tijde van Pieter Bruegel en Floris Claesz nog niet geweten. Die functies werden pas opgehelderd door het onderzoekswerk van onder andere Louis Pasteur in de jaren 1860-1880. 

Het gebruik van levende micro-organismen zelf als kunstwerk deed zijn intrede toen Alexander Fleming, die in 1928 penicilline ontdekte, zijn eerdere hobby ‘germ painting, mold art, microbial art …’verder beoefende, waarbij hij kunstwerkjes maakte in petrischalen. 

Hij entte pigmentvormende bacteriën, schimmels en gisten in een bepaald patroon op een agarlaagje als canvas. Na uitgroei van de micro-organismen tot kolonievorm manifesteerde zich het kleurrijke kunstwerkje. Dit principe kent nu brede navolging. De American Society of Microbiology en de Britse Society for Applied Microbiology reiken jaarlijks prijzen uit voor de beste kleurrijke en originele ‘microbiokunstwerkjes’. 

De spraakmakende ‘cloaca’, een kunst-en-mestmachine van de eerder vermelde Wim Delvoye, bootst in vitro het menselijke fysiologische verteringsproces in maag en darm na, waarbij vooral bacteriën het werk verrichten.

In het ‘cloaca’-kunstwerk, dat het menselijke verteringsproces in de maag en het darmstelsel in een reeks gekoppelde bioreactoren nabootst en dat intussen ‘de kakmachine’ wordt genoemd, spelen diverse bacteriën een essentiële rol. Dit ‘kunstproces’ is gebaseerd op jarenlang wetenschappelijk onderzoek, gestuurde fermentatietechnologie en fundamentele kennis omtrent de rol van de menselijke darmbacteriën. Het concept staat wetenschappelijk bekend als de ‘Shime-reactor’: Simulation of Human Intestinal Microbial Ecosystem. 

Naast bovenvermeld bacterieel cellulose en schimmelmycelium worden nieuwe microbiële polymeren naast hun medische en technische toepassingen nu ook gebruikt als 3D-bioprintmateriaal en als biobeschermfilm, ook in de kunstwereld. 

Momenteel kunnen ook vele andere kleurstoffen geproduceerd worden uit suikers via micro-organismen en gestuurde recDNA-fermentatieprocessen. Naast het bovenvermelde indigoproces kunnen nu ook diverse blauwe, gele en rode kleurstoffen met gisten, schimmels, micro-algen, cyanobacteriën en bacteriën worden geproduceerd. Gele flavines worden al met genetisch gewijzigde schimmels en bacteriën op grote schaal geproduceerd, met toepassing in de farmacie en voeding. Het zou ook als kleurstof voor kunstwerken kunnen dienen. 

De rode kleurstof, monascine, wordt geproduceerd via fermentatie door Monascus-schimmels en wordt in Japan en China alom gebruikt in de voedingssector (red rice, surimi, saké-wijn). Tests zijn nu gaande om het ook in cosmetica en textiel aan te wenden, omdat het ook antimicrobieel werkt.

Het mag duidelijk zijn dat de inbreng en impact van biologie,micro- en biotechnologie in het ‘scheppen’ van kunst over de eeuwen heen groter is - en ouder - dan algemeen aangenomen. En dan zijn er nog veel andere toepassingen die hier niet aan bod zijn gekomen.

In dat opzicht is het vreemd dat de wetenschap en kunst nog steeds twee gescheiden werelden zijn. Charles Percy Snow poneerde het al in 1959: kunstenaars bewonen een oeverloos eiland; wetenschappers een ingedijkt land. De interacties tussen de twee dienen te worden versterkt.

Erick Vandamme is emeritus professor aan de Universiteit Gent, Vakgroep biotechnologie, Faculteit Bio-ingenieurswetenschappen. e-mail: erick.vandamme@ugent.be