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        制作一張專屬于你的細(xì)菌唱片

        2023-07-25 11:39:21as科學(xué)藝術(shù)研究中心
        飛碟探索 2023年2期
        關(guān)鍵詞:唱片參與者菌落

        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。

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