as科學(xué)藝術(shù)研究中心

2017年11月的波士頓，在合成生物學(xué)領(lǐng)域的奧林匹克盛會(huì)——國(guó)際基因工程機(jī)器（iGEM）競(jìng)賽閉幕式上，與會(huì)者們聽(tīng)到了一曲五大洲參賽隊(duì)伍共同創(chuàng)作的“天籟之音”。但這首音樂(lè)不是通過(guò)打擊樂(lè)器或者弦樂(lè)器創(chuàng)作的，而是利用人體內(nèi)的細(xì)菌。

細(xì)菌唱片從何而來(lái)

對(duì)大多數(shù)人來(lái)說(shuō)，細(xì)菌和音樂(lè)是兩個(gè)完全不相關(guān)的概念。而這個(gè)名為BiotaBeats（生物群節(jié)拍）的項(xiàng)目卻將二者巧妙連接，用細(xì)菌“譜寫(xiě)”樂(lè)譜，為我們帶來(lái)全新且無(wú)與倫比的音樂(lè)形式。

BiotaBeats項(xiàng)目的團(tuán)隊(duì)擁有極具個(gè)性的名字：StreetBio（街頭生物）。他們希望探索工程生物學(xué)與街道之間的關(guān)聯(lián)——將生物學(xué)帶離實(shí)驗(yàn)室，真正進(jìn)入我們的日常生活，與人、文化和產(chǎn)品交融。

早在2016年，StreetBio團(tuán)隊(duì)就在美國(guó)EMW的社區(qū)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，為國(guó)際基因工程機(jī)器（iGEM）競(jìng)賽啟動(dòng)了BiotaBeats項(xiàng)目。

他們的愿景是通過(guò)文化語(yǔ)言——嘻哈音樂(lè)（Hip-Hop），將和人類宿主和諧相處的100萬(wàn)億個(gè)微生物與整個(gè)世界連通，用嘻哈音樂(lè)助力生物技術(shù)發(fā)展。他們大膽創(chuàng)作了一個(gè)很棒的系統(tǒng)，譜寫(xiě)了開(kāi)篇提及的由五大洲參賽隊(duì)伍共同完成的“天籟之音”。

那么，BiotaBeats項(xiàng)目是如何利用細(xì)菌創(chuàng)造音樂(lè)的呢？

如何制作細(xì)菌唱片

第一步：記錄音樂(lè)信息唱片（培養(yǎng)基）的準(zhǔn)備

BiotaBeats希望將聲音轉(zhuǎn)化裝置設(shè)計(jì)成唱片播放器的樣子。于是，他們借鑒了傳統(tǒng)黑膠唱片的外形，采用了LP/EP[標(biāo)準(zhǔn)類型的黑膠唱片包括長(zhǎng)時(shí)間播放的黑膠唱片（LP），直徑尺寸是12英寸（30.48厘米），其通常以每分鐘33轉(zhuǎn)的速度播放；單曲和延長(zhǎng)播放的唱片（EP），直徑尺寸是7英寸（17.78厘米），通常以每分鐘45轉(zhuǎn)的速度播放]兩種不同規(guī)格，分別設(shè)計(jì)成同心圓和比薩兩種形狀。

第二步：在唱片中記錄微生物（接種并培養(yǎng)）

歌曲創(chuàng)作過(guò)程可謂腦洞大開(kāi)：BiotaBeats將無(wú)菌棉簽浸潤(rùn)在去離子水中，并擦拭來(lái)自各國(guó)參賽團(tuán)隊(duì)成員的特定身體部位，用以采集體表細(xì)菌，并將采集后的棉簽畫(huà)線在唱片的對(duì)應(yīng)區(qū)域內(nèi)。

為了將培養(yǎng)箱和唱片播放器相連，并且使照相機(jī)鏡頭可以對(duì)準(zhǔn)整個(gè)培養(yǎng)皿，BiotaBeats對(duì)培養(yǎng)箱進(jìn)行了改造。他們?cè)诔绿砑恿思訜嵩?，以保證菌種在培養(yǎng)時(shí)擁有恒溫環(huán)境，同時(shí)根據(jù)唱片大小、相機(jī)視角、視野等信息，最終確定了培養(yǎng)箱尺寸。

第三步：利用微生物創(chuàng)建音頻（超聲波處理）

首先，運(yùn)用相機(jī)對(duì)唱片進(jìn)行拍攝，捕獲微生物生長(zhǎng)圖像，并采用高斯濾波器降低圖像噪聲，同時(shí)轉(zhuǎn)換為黑白二進(jìn)制圖像。

然后，按照畫(huà)線的區(qū)域?qū)ΤM(jìn)行劃分，每一個(gè)區(qū)域代表不同的音色。

最后，根據(jù)每個(gè)菌落的中心、大小，將每個(gè)菌落映射到對(duì)應(yīng)坐標(biāo)系統(tǒng)中，計(jì)算菌落位置、直徑、密度信息。

菌落的位置與音色相關(guān)，菌落的直徑與音高相關(guān)，菌落的密度則結(jié)合了粒狀合成的方法發(fā)聲，并且使用FM（調(diào)頻）將上述內(nèi)容合成。（粒狀合成：指將聲音分解成細(xì)小顆粒，重新分配并重組形成其他聲音。FM合成：通過(guò)調(diào)制器調(diào)整頻率來(lái)改變波形的音質(zhì)以生產(chǎn)更復(fù)雜的波形。）這首“細(xì)菌音樂(lè)”在眾志成城的歡樂(lè)氛圍中制作完成：來(lái)自歐洲團(tuán)隊(duì)的口腔微生物為其提供了旋律；來(lái)自亞洲團(tuán)隊(duì)的耳細(xì)菌為其提供了和聲；來(lái)自非洲團(tuán)隊(duì)的手部微生物則負(fù)責(zé)鼓點(diǎn)；來(lái)自南美團(tuán)隊(duì)的頭皮微生物提供了打擊樂(lè)聲；北美團(tuán)隊(duì)則貢獻(xiàn)了鼻部微生物，以此來(lái)渲染歌曲。來(lái)自五大洲的細(xì)菌共同“創(chuàng)作”了這首富有感染力的閉幕曲。

社區(qū)青年科學(xué)計(jì)劃

自從StreetBio團(tuán)隊(duì)在美國(guó)EMW社區(qū)建立BiotaBeats項(xiàng)目，以及綜合STEAM（科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)）課程在學(xué)校盛行，他們繼而提出了社區(qū)青年科學(xué)計(jì)劃（YSI），旨在為青年提供將生物技術(shù)和音樂(lè)創(chuàng)造力融合在一起的機(jī)會(huì)，來(lái)滿足普通年輕人對(duì)科學(xué)的好奇心和探索欲。

然而，在此之前，一方面，只有擁有專業(yè)知識(shí)的人才有機(jī)會(huì)參與到科學(xué)實(shí)踐中來(lái)；另一方面，很多宣稱要在社會(huì)層面為科學(xué)進(jìn)步做出貢獻(xiàn)的機(jī)構(gòu)卻是極其排外的。

就是這樣的排他性，阻擋了大眾對(duì)科學(xué)的熱情。StreetBio團(tuán)隊(duì)希望科學(xué)能夠走入街道，將BiotaBeats帶入社區(qū)，尤其是帶到社區(qū)的年輕人面前。

項(xiàng)目推進(jìn)時(shí)，遇到了一位強(qiáng)有力的支持者——克里斯托·約翰遜，他是一家綜合可持續(xù)性和環(huán)境解決方案機(jī)構(gòu)的創(chuàng)始人兼能源戰(zhàn)略專家，也是參與到BiotaBeats項(xiàng)目的一位年輕參與者的父親。

克里斯托·約翰遜與StreetBio團(tuán)隊(duì)取得聯(lián)系后，表達(dá)了對(duì)這群青年推廣科學(xué)的支持與熱情，希望可以幫助他們共同建立一個(gè)極具包容性的科學(xué)分享平臺(tái)。在幾次電話會(huì)議后，StreetBio團(tuán)隊(duì)與克里斯托·約翰遜策劃了一個(gè)周期性的周末青年計(jì)劃，幫助當(dāng)?shù)厍嗄炅私饪茖W(xué)前沿知識(shí)。至此，EMW社區(qū)的社區(qū)青年科學(xué)計(jì)劃誕生了。

社區(qū)青年科學(xué)計(jì)劃一直致力讓代表性不足以及處境不利的當(dāng)?shù)厍嗄陞⑴c科學(xué)活動(dòng)。社區(qū)青年科學(xué)計(jì)劃定期舉辦周末研討會(huì)，并持續(xù)地開(kāi)展主題活動(dòng)。參與者可以在實(shí)驗(yàn)室中花費(fèi)一天的時(shí)間去學(xué)習(xí)、提問(wèn)、討論、做實(shí)驗(yàn)。社區(qū)青年科學(xué)計(jì)劃致力成為一條紐帶，聯(lián)結(jié)所有熱愛(ài)科學(xué)的人們，無(wú)關(guān)種族，無(wú)關(guān)性別，無(wú)關(guān)社會(huì)地位。

小朋友們的細(xì)菌唱片

2016年10月15日，經(jīng)過(guò)數(shù)周的宣傳后，社區(qū)青年科學(xué)計(jì)劃舉辦了第一場(chǎng)周末活動(dòng)。所有的青年參與者抵達(dá)GinkgoBioworks——一家位于波士頓的生物工程初創(chuàng)公司。當(dāng)天的研討主題是MakingMolecules（制造分子）。互動(dòng)課程中科學(xué)家為大家介紹了自然界中的幾種微生物，如鹽古菌和酵母菌，講解了它們是如何制造自己的分子以及如何利用它們。在設(shè)計(jì)活動(dòng)中，參與者有機(jī)會(huì)設(shè)計(jì)自己的微生物。

參與活動(dòng)的青年們靈感迸發(fā)，產(chǎn)生了很多令人難以置信的創(chuàng)新想法，包括微生物污染消除器、水純度指示器、小型機(jī)器修理器，等等。參與者們還共同參觀GinkgoBioworks的鑄造廠。在那里，他們了解到了實(shí)驗(yàn)室是如何使用機(jī)器人、生物反應(yīng)器、發(fā)酵罩和質(zhì)譜儀等工具來(lái)構(gòu)建微生物的。

在參與者們對(duì)微生物群有了深刻了解后，演示人員將活動(dòng)話題從科學(xué)研究過(guò)渡到音樂(lè)。他們?yōu)榍嗄陚兘忉屓绾斡米约旱奈⑸锶簞?chuàng)造唱片，以及用新型唱片播放器播放“細(xì)菌音樂(lè)”。

所有參與者們開(kāi)始制作屬于自己的細(xì)菌唱片。他們用棉簽擦拭自己身體的不同部位，并將他們的微生物群接種到瓊脂板中并做好記錄。在完全接種他們的個(gè)性化微生物后，社區(qū)青年科學(xué)計(jì)劃的參與者將他們的細(xì)菌唱片帶回家。微生物群每天都在增長(zhǎng)，他們會(huì)得到具體的指示來(lái)拍攝細(xì)菌唱片。StreetBio將他們的圖像記錄進(jìn)行聲化后，最終，青年參與者獲得了使用他們個(gè)人的微生物組制作的專屬于自己的電子音樂(lè)。

從國(guó)際基因工程機(jī)器競(jìng)賽閉幕式上的“天籟之音”，到走進(jìn)社區(qū)的社區(qū)青年科學(xué)計(jì)劃，無(wú)一不體現(xiàn)出StreetBio團(tuán)隊(duì)的無(wú)私與大愛(ài)。

他們用細(xì)菌“連通”了科學(xué)與音樂(lè)。他們想讓世人明白，在科學(xué)與音樂(lè)面前，人人皆平等。