Rzeczpospolita Polska

Wrocławianie rozebrani do ostatniej nitki… DNA


 

Żyjąc w dzisiejszym świecie, przesyconym różnoraką fotografią artystyczną oraz innymi sztukami wizualnymi, zapominamy zwykle, że narodziny fotografii związane były raczej ze środowiskiem naukowców i eksperymentatorów niż przestrzenią artystyczną. Samo odkrycie fotografii możliwe było dzięki wcześniejszym licznym badaniom na gruncie chemii oraz optyki. Nie doszło by do niego, gdyby nieznane były takie wynalazki i odkrycia jak: camera obscura (po raz pierwszy naukowo opisana przez Alhazena z Basry na początku XI wieku a znana już prawdopodobnie w starożytności), przysłona fotograficzna (opisana przez Daniela Barbaro w 1568 roku), azotan srebra (odkryty przez Alberta Wielkiego już w XII wieku), chlorek srebra (odkryty przez George'a Fabricius'a w XIX wieku),  efekt fotochemiczny (opisany przez  Wilhelma Homberga w 1694 roku).

Za pierwszą trwałą fotografię uznaję się obraz uzyskany przez francuskiego fizyka i wynalazcę Josepha-Nicéphore'a Niépce'a w roku 1826 przedstawiający widok z okna jego pracowni w Le Gras na południu Francji. Obraz powstał na pokrytej asfaltem syryjskim wypolerowanej cynkowej płytce, umieszczonej w camera obscura, dzięki wielogodzinnemu naświetlaniu w słoneczny dzień. Światłoczuła substancja twardnieje pod wpływem naświetlenia, a z miejsc nienaświetlonych jest zmywana za pomocą olejku lawendowego. Po pokryciu tak uzyskanego negatywu farbą litograficzną można odcisnąć go na papierze. Za pomocą tej techniki, nazwanej przez niego heliografią, udaje mu się też uzyskać pierwsze zdjęcia człowieka – portret kardynała D’Amboise – pomimo tego, że jest to technika wymagająca bardzo długiego czasu ekspozycji. W roku 1827 Niépce poznaje Louisa Jacques'a Daguerre'a, z którym w dwa lata później zawiązuję oficjalną spółkę mającą doskonalić wymyśloną przez niego technikę. Po czterech latach współpracy Niépce umiera a Daguerre kontynuuje badania wykorzystując jako substancję światłoczułą jodek srebra, dzięki czemu udaje mu się w 1835 odkryć zjawisko obrazu utajonego i znacząco skrócić czas naświetlania. Trzy lata później opatentował swój wynalazek a w 1839 roku wynalezienie dagerotypii (jak nazwana została ta technika) zostało ogłoszone w biuletynie Francuskiej Akademii Nauk.

W tym samym czasie, całkowicie niezależnie od francuzów, nad zagadnieniem utrwalania obrazów uzyskiwanych w camera obscura pracował angielski chemik, botanik i archeolog William Fox Talbot. W 1833 roku rozpoczął eksperymenty z azotanem srebra oraz solą kuchenną. Pokrywał substancjami światłoczułymi papier, układał na nich fragmenty roślin i wystawiał na działanie promieni słonecznych. Fragmenty papieru niezasłonięte przez rośliny stawały się ciemne a zasłonięte pozostawały jasne. Dwa lata później udało mu się uzyskać pierwszy trwały obraz z zastosowaniem camera obscura – przedstawiał on okna jego domu i był negatywem. Następnie na cztery lata zajął się innymi zagadnieniami. Po zasłyszeniu informacji o wynalazku  Daguerre'a, wznowił badania i w styczniu 1839 ogłosił swoje badania Royal Society w Londynie. I tak oto, w tym samym roku zostają ogłoszone dwa niezależne odkrycia fotografii.

Jednak, w ciągu kilkunastu następnych lat, to wynalazek Daguerre'a zyskuję olbrzymią popularność, która rozprzestrzenia się na cały świat a studia wykonujące dagerotypy powstają w każdym większym mieście. Technika ta najczęściej wykorzystywana byłą do tworzenia portretów, zwłaszcza po tym jak udało się ją udoskonalić dzięki wprowadzeniu jaśniejszych soczewek i lepszych aparatów. Wśród klasy średniej powstaje moda nazwana przez francuską prasę "dagerotypomanią", do powstania której znacząco przyczynił się Napoleon III każąc zrobić sobie zdjęcie w roku 1859.

Do tych początków fotografii nawiązuje, między innymi druga edycja wystawy "Wrocławianie rozebrani do ostatniej nitki…DNA”. Z jednej strony autorzy wykorzystują najnowsze osiągnięcia i techniki współczesnej nauki, z drugiej zaś przedstawiają „portrety” znanych wrocławian. Portrety, które odwzorowują nie zewnętrzne cechy i wygląd danej osoby, ale jej „strukturę wewnętrzną”, ostateczne nitki, z których spleciony jest człowiek. I tak jak klasyczne portrety, każde ze zdjęć jest wyjątkowe i całkowicie indywidualne.

Idea wystawy

Jako główny cel organizatorzy wystawy stawiają sobie ukazanie, w jaki sposób nauka może być inspiracją dla wielu nowatorskich działań artystycznych oraz jak poprzez sztukę możemy zaciekawić i zmotywować odbiorcę do pogłębienia swojej wiedzy.  Przy okazji prezentacji wystawy, pragniemy zwiększyć świadomość społeczeństwa z tematyce badań genetycznych, szczególnie w kontekście chorób dziedzicznych oraz metod ich diagnostyki. Organizowane wydarzenie ma także na celu promocję miasta  Wrocławia, co ma szansę korzystnie wpłynąć na pozytywny wizerunek miasta jako jednego z największych ośrodków uniwersyteckich w Polsce oraz miejsca siedzib firm i przedsiębiorstw biotechnologicznych, farmaceutycznych oraz nowoczesnych technologii.

Ważnym elementem wystawy jest licytacja obrazów, która odbędzie się podczas finisażu wystawy, zaplanowanego na październik  tego roku. Środki pozyskane z licytacji obrazów tworzących wystawę zostaną przekazane m.in. na wsparcie organizacji charytatywnej zajmującej się wsparciem rodziców i ich dzieci, dotkniętych chorobami genetycznymi.

Czym jest DNA i jak uzyskano obrazy

Odkrycie przez Watsona i Cricka w 1953 roku dwuwiciowej helisy DNA zrewolucjonizowało biologię. DNA (kwas dezoksyrybonukleinowy)jest złożonym związkiem chemicznym odpowiedzialnym za przechowywanie i przekazywanie informacji genetycznej żywych organizmów. W jądrze każdej komórki naszego ciała w postaci chromosomów upakowane jest około dwóch metrów nici DNA. Każdy chromosom zawiera określone geny, które kodują informacje dotyczące wszystkich cech człowieka, takich jak kolor oczu, kolor skóry czy wzrost. Podstawową jednostką budulcową DNA jest nukleotyd, który składa się z zasady azotowej (adeniny A, guaniny G, cytozyny C, tyminy T), cukru (deoksyryboza) oraz jednej lub więcej grup fosforanowych. Nośnikiem informacji genetycznej są zasady azotowe, podczas gdy reszty cukrowe i fosforanowe pełnią rolę strukturalną. To właśnie sekwencja (kolejność ułożenia) nukleotydów w łańcuch DNA decyduje o ogromnej różnorodności – w DNA występują tylko cztery rodzaje nukleotydów, jednak można z nich ułożyć mnóstwo różnych sekwencji, tak samo jak z kilkudziesięciu liter alfabetu można ułożyć nieskończenie wiele wyrazów.

Czasem w naszym materiale genetycznym, czyli DNA, pojawiają się błędy (mutacje), które są powodem chorób genetycznych. Duże zmiany widoczne na poziomie chromosomów są odpowiedzialne za takie choroby jak np. zespół Downa. Mniejsze, zauważalne dopiero na poziomie genów, są podłożem takich chorób jak mukowiscydoza czy hemofilia.

Nici DNA posiadają niezwykłą zdolność samoporządkowania się i tworzenia faz ciekłokrystalicznych w roztworach wodnych. Ciekłe kryształy DNA, podobnie jak ciekłe kryształy jakie znamy z naszych ekranów komputerów czy telefonów komórkowych, wykazują cechy zwykłych kryształów, czyli określone położenie cząsteczek w przestrzeni. Jednocześnie płyną one i przyjmują kształt naczynia, tak jak ciecze. Ciekłe kryształy dzięki cechom zarówno cieczy, jak i ciała stałego, mogą posiadać właściwości i spełniać funkcje niedostępne dla materiałów stałych czy ciekłych. Specyficzna organizację cząsteczek możemy w łatwy sposób zobrazować używając światła i odpowiedniego układu polaryzatorów, tak jak to ma miejsce w mikroskopie polaryzacyjnym używanym do tworzenia naszych obrazów. Jasny obraz powstaje w nim tylko jeśli DNA jest uporządkowane w określone fazy ciekłokrystaliczne. Odkrycie, że nici DNA organizują się jak ciekły kryształ ma ogromne znaczenie w zrozumieniu w jaki sposób DNA jest upakowane w komórce. Naukowcy prowadzą badania w tym zakresie wykorzystując różnorodne techniki biologii, chemii i fizyki, ale nadal główne pytania na temat mechanizmów działania DNA pozostają bez odpowiedzi.

Przygotowanie ciekłych kryształów DNA obejmuje wiele etapów i, jak każde analizy naukowe, niesie ryzyko niepowodzenia. Na wstępie należy zastanowić się jakiego organizmu DNA zamierzamy badać i jak je pozyskać. Pierwsze próby izolacji DNA z wymazu z policzka okazały się niewystarczające, aby uzyskać odpowiednią ilość DNA o odpowiedniej czystości. Dlatego zdecydowano się na pobranie 2 ml krwi od dawców, co możliwe było dzięki doświadczeniu Doroty Bochenek, która pobrała materiał badawczy umożliwiający wyizolowanie DNA. Trudu izolacji i oczyszczania DNA podjęła się Arleta Lebioda, a liofilizacji Katarzyna Dzierzba. Przygotowanie próbek, w których uformowały się ciekłe kryształy DNA, przeprowadziła Joanna Olesiak-Bańska, która następnie wykonała zdjęcia mikroskopowe faz ciekłokrystalicznych. Efekty prac laboratoryjnych dopracowała graficznie Elżbieta Grodzka. Całość zadań koordynowały Martyna Rzepecka, Patrycja Wizińska, Dorota Bochenek i Marta Zalewska.

Organizatorzy

Wystawa organizowana jest w ramach współpracy Stowarzyszenia ARTwszywka – wszczepiamy kulturę wraz z Biotteam – sekcją biotechnologiczną firmy CodeTeam, Kołem Naukowym PhoBiA – Photonics and Bionanotechnology Association działającym na Politechnice Wrocławskiejoraz Studenckim Kołem Genetyki Klinicznej UM. Stowarzyszenia ARTwszywka ma na celu promocję nauki poprzez niekonwencjonalne działania artystyczne, Biotteam natomiast realizuje różnorodne zlecenia z zakresu biologii molekularnej we współpracy z ośrodkami naukowymi w kraju i za granicą. Koło PhoBiA podejmuje działania propagujące najnowsze technologie i interdyscyplinarne prace badawcze. Wszelkie prawa autorskie do prezentowanych obrazów są własnością Biotteam.