Sensorial Skin: ANABAENA

name: Sensorial Skin – Anabaena, project, year start: 2019, year end: ongoing, techniques: working with micro-organisms and organic matter as algae, lichen and radiolaria; creating artworks with biochemistry; combinations of high end bioresearch with craft techniques and digital media; mixed media installations in the overlapping domain of art & science

1. introductie
Ik vraag deze project subsidie aan voor de productie van een specifiek kunstwerk. Deze productie volgt op een maandenlang onderzoek dat ik uitvoerde (en nog steeds uitvoer) als artist-in-residence in het art/science programma van het Open BioLab Erasmus Hogeschool Brussel en het Hybrid Forms Lab; biofysics lab van de VU Amsterdam.
Met de productie van dit kunstwerk wil ik de resultaten van mijn artistiek onderzoek naar biosensors ontsluiten voor een groot publiek. Het werk brengt een artistieke en esthetische visie op het proces dat aan de grondslag ligt van het leven op aarde, nl. fotosynthese door algen en de daarbijhorende productie van zuurstof, waardoor ons universum veranderde van een zuurstofarm naar een zuurstofrijk ecosysteem en daardoor de evolutie volop in gang zette.
Het werk is reeds geprogrammeerd in tentoonstellingen in Le 104 (Parijs, februari 2020) en in Centre Pompidou/Ircam (Mei 2020), dit via het EU S+T+ARTS (Science, Technology & te Arts)-circuit waarvan ik een onderzoeksbeurs mocht ontvangen. Het werk zal later doorreizen naar tentoonstellingen bij de partners van Ircam. Het werk wordt in 2020 ook getoond bij partners van het Hybrid FormsLab in Amsterdam, en verder zal ik dit kunstwerk inschrijven op belangrijke festivals, zoals o.a. Ars Electronica 2020 en andere.

2. het werk
Het kunstwerk is een uitvergrote versie van een `bacteriële ketting’, meer bepaald van de Cyanobacterie ‘Anabaena’. Het werk is uitgevoerd in glas. De verschillende onderdelen (de cellen) zijn gevuld met micro-algen die in reeële tijd aan fotosynthese doen. Hierdoor vindt celdeling plaats en wordt de groene algenvloeistof na verloop van tijd dieper van kleur. Het werk bevindt zich dus voortdurend in evolutie. Via de ‘connectors’ die zich bovenop elke cel bevinden, kan het proces gecontroleerd worden (invoer/uitvoer, lucht, mineralen). Voor de realisatie van het werk wil ik samenwerken met een Italiaans productie atelier dat gespecialiseerd is in glaswerk. Meerdere van deze ateliers bevinden zich in Murano (Venetië).



Links: Scanning Electron Micrograph (SEM) van een Cyanobacteria ketting ‘Anabaena’ (wikimedia); Rechts: een 3D model van dezelfde bacteria ketting ter voorbereiding van de productie van het werk in de glasblazerij © J.Bultheel. Onder: Anabaena cyanobacteria onder de lichtmicroskoop in het Open BioLab ©AnneMarie Maes & ©Pieter Van Garsse

Algen zijn één van de belangrijkste koolstofdioxidefixers en producenten van zuurstof in water en in de atmosfeer. Wetenschappers en industriële ontwerpers doen veel moeite om de mogelijkheden van algen in te zetten binnen de milieuproblematiek, om milieuvriendelijke materialen te produceren of om luchtvervuiling te bestrijden. De zuurstof die we iedere dag inademen, hebben we voor een groot deel te danken aan algen en cyanobacteria. Zij zetten CO2 met behulp van licht en water om in zuurstof en suikers. Zonder deze fotosynthese zou er amper leven op aarde zijn. Sinds de eerste micro-organismen aan fotosynthese gingen doen, is het zuurstofgehalte op aarde flink gestegen en is de ozonlaag ontstaan. Tegelijk is het gehalte koolstofdioxide flink gedaald. Maar hoe werkt ‘fotosynthese’ eigenlijk? Kunnen wij de formule van fotosynthese nabootsen op weg naar een duurzame toekomst?

Met het project ANABAENA wil ik het publiek op een esthetisch wijze informeren over het hoe en waarom van fotosynthese. Tijdens de tentoonstelling zullen de algen in de installatie in een poreuze interactie zijn met de omgeving (van de tentoonstellingsruimte), en met de natuurlijke licht- en temperatuurcycli die de fotosynthese van de micro-organismen zullen beïnvloeden. Het organische proces van ANABAENA produceert daardoor een spectrum van esthetische effecten met betrekking tot kleur, pigmentatie en andere gevoelige kwaliteiten van de metabolisch actieve algen die verder gaan dan de natuurlijke fotosynthese-eigenschappen.

Dit werk laat ons vanuit de kunst nadenken over actuele milieukwesties en ook over de rol en het potentieel van biotechnologie. Het werk is ingebed in een ‘bio-art’ achtergrond maar het positioneert zich tegelijkertijd duidelijk binnen de ‘klassieke’ hedendaagse kunst. Het is een universeel kunstwerk dat zowel op een festival als Ars Electronica, als op de Biennale van Venetië tentoongesteld kan worden. Het schrijft zich in in een traditie van benaderingen als deze in werken van kunstenaars als Edith DeKyndt en Pierre Huyghe. Door zijn veelzijdigheid draagt het werk substantiëel bij aan de evolutie van het traject van de kunstenaar dat gesitueerd is binnen de kunsten, de wetenschappen en de ecologie. Dit traject werd door mij een paar decennia geleden ingezet met het onderzoek naar de gedragingen van natuurlijke fenomenen binnen een stedelijke context. Deze bio-artistieke invalshoek heeft reeds geresulteerd in tal van projecten en experimenten met een ganse reeks kunstwerken en een zeer actieftentoonstellingsparcours tot gevolg.


Links: Morfologie van een Anabaena bacteriaketting (wikimedia). Rechts: De bacteriaketting ‘Anabaena’ zal bestaan uit een aaneenschakeling van een 30-tal glazen cellen die onderling verbonden zijn en die een in/uitgang hebben waarlangs lucht invoer, liquide invoer en nutrienten invoer voorzien kan worden © A. Maes

Boven links: verticale dwarsdoorsnede van een cel binnen de ketting van Anabaena bacteria. Men ziet duidelijk het proces van de celdeling door splitsing (wikimedia). Boven rechts: horizontale dwarsdoorsnede van bacteria cellen, waarbij de nucleus en de Thylakoid membranen die verantwoordelijk zijn voor de fotosynthese zichtbaar zijn als concentrische cirkels (wikimedia). Onder: een 3D simulatie van enkele bacteria cellen gerealiseerd in glas en gevuld met algen © A.Maes.

Productie en kwaliteit van het artistieke resultaat

Voor de productie van dit kunstwerk wil ik samenwerken met een glas-atelier op Murana, Venetië. Ik ben in onderhandeling met 2 bedrijven: met Mw. Laura Bresolin van de Fondazione Berengo, artisanale glasatelier en tevens producent van de 2 jaarlijkse tentoonstelling ‘Glasstress’, die telkens doorgaat samen met de Biennale van Venetië. En met de Heer Dario Stellon van de firma BTM die werken voor grote namen als Hermès e.a.
Uit die eerste contacten blijkt dat de constructie van de ketting zelf geen problemen zal stellen en op een duurzame manier kan gebeuren. Het werk zal geproduceerd worden in borosilicaatglas. Dit materiaal geeft meer mogelijkheden dan gewoon glas qua extensies (de connectors) en specialere vormen, en het is ook veel sterker. Elke cel wordt apart geblazen door een ‘master artisan’ glasblazer. Elke cel is dus uniek.
De bacteriaketting zal bestaan uit een 30-tal ‘glascellen’ die links en rechts aan mekaar gehangen worden om een ketting te vormen. Elke ‘cel’ heeft 4 ‘connectors’ langswaar lucht en voedingsstoffen kunnen ingebracht worden. De ketting zal gepresenteerd worden op een op maat ontworpen lichttafel (de algen moeten een bepaalde lichtsterke hebben om goed te groeien). Door de vorm onderaan iets afgeplatter te maken kunnen de cellen makkelijk op de tafel geschikt worden.
Daarnaast zal de inhoud van de cellen gebaseerd zijn op uitvoerig onderzoek dat ik nu reeds uitvoer in het Open BioLab (Brussel) en in het Hybrid Forms Lab (Amsterdam). De algenvloeistof in elke cel zal zich ook op haar eigen ritme ontwikkelen, en dus een eigen kleur hebben. Dit maakt dat de ketting een mooie schakering van evoluerende groen-blauwe kleuren zal vormen naarmate de algenmassa denser wordt door de celdeling.
Ook hier is een professionele realisatie verzekerd, alhoewel de opstelling en het controleren van de randvoorwaarden zeker geen eenvoudige operaties zullen zijn.



Links: schematische voorstelling van de ‘connectors’, de in/outlets langs waar de cellen geconnecteerd zijn met mekaar en waarlangs ze voorzien worden van zuurstof en voedingsstoffen. Rechts: de Nucleus binnenin de cel. Deze holle ruimte zorgt ervoor dat de glazen cel lichter wordt doordat de algenvloeistof zich enkel in het buitenste compartiment bevindt © A.Maes.

Visie op distributie en publieksbereik

In samenwerking met de onderzoeks-partners (STARTS, Open BioLab Brussel en Hybrid Forms Lab Amsterdam) zullen er publieke tentoonstellingen en presentatiemomenten georganiseerd worden. Vast staan reeds presentaties in Parijs (eindevenement vanhet STARTSprogramma) en Amsterdam (bij partners van het Lab, er zijn gesprekken met De Waag, MediaMatic en Zone2Source). Ook in Brussel zijn presentaties gepland aan Erasmus, dit zijn meer tals en colleges over het project voor de studenten. In Gent is een nauwe samenwerking met het Color Biolab van het KASK, waarmee ik nu participeer in een tentoonstelling in de Zwarte Zaal Gent.

Positionering, samenwerking en betekenis

Het afgelopen decennium heb ik kunstprojecten onderzocht en uitgevoerd om het ecologische bewustzijn te vergroten en zo deze gedragsverandering te veroorzaken. Mijn Intelligent Guerrilla Beehives zijn zowel speculatieve ontwerpen, als fysiek gebouwde sculpturen bevolkt door met levende bijen en uitgerust met sensoren die het verbazingwekkende gedrag van de bijenkolonies tonen. In het antropoceen is de honingbij de kanarie in de koolmijn. 

Aan de VU Amsterdam onderzoek ik hoe er met andere micro-organismen in de natuur kan worden samengewerkt om biologische sensoren te maken die de pollutie-gevaren in onze ecosystemen kunnen duidelijk maken. De laatste jaren werkte ik op ‘Sensorial Skins’: dit zijn organische intelligente materialen die geweven worden door bacteria. Ze zien eruit als huid, en voelen aan als leer. Ze worden ook wel ‘vegetaal leer’ genoemd. Deze responsieve materialen integreerde ik in bijensculpturen. Wanneer de honingbij uit de velden terugkomt landt ze op de huid, die op de buitenkant van de bijenkast/sculptuur gespannen is. De interactie tussen de (mogelijke) pesticides en luchtvervuiling die overgebracht worden via de vacht en poten van de bij en de bacteria die zich bevinden op de huid, maakt dat er een reactie ontstaat waardoor de huid verkleurt en een soort van tekening, tatouage, maakt aan de buitenkant van de bijenkast/sculptuur. Via mijn research in het BioLab en aan de VU Amsterdam ben in ervan overtuigd dat het gebruik van cyanobacteria voor mijn project een interessante weg is, door de energie die ze genereren en omdat ze hun fysieke toestand (kleur) veranderen op basis van de mate van luchtvervuiling, die hen stress bezorgt.


Links: Synechoscystis spp. Algae gekweekt in mijn studio, met in de vloeistof een 3D print van een Radiolarian (zooplanktonmicro-organisme met een mineraal skelet, dat in alle zoet-en zoutwater te vinden is). Rechts: een ceramiek-matrix gebruikt voor de opkweek van Synechocystis algen. Boven: Synechocystis cyanobacteria groeien op 3D-print van een diatom (aquatic micro-organisme) ©AnneMarie Maes

Uit dit flagship project ‘Sensorial Skin for an Intelligent Beehive’ zijn reeds een reeks kunstwerken (installaties, video’s, fotoos) voortgekomen die getoond zijn in musea en kunstencentra wereldwijd en die verschillende prijzen ontvingen, zoals de Ars Electronica eervolle vermelding in de categorie ‘Hybrid Art’ in 2017. Sommige versies van dit project zijn geïnstalleerd in public space programma’s, o.a. in Hamburg (De). Mijn voorliggend voorstel voor het maken van het kunstwerk ‘Sensorial Skin- Anabaena’, past in mijn bredere sociaal artistieke agenda, nl. het publiek ontsluiten van de huidige research. Fotosynthese (een proces dat lichtenergie omzet in chemische energie die wordt omgezet in elektrische energie), één van de processen verantwoordelijk voor leven op aarde (zoals wij het kennen), wordt hier ingezet als ‘nieuwe energie bron’, weliswaar als concept maar toch ook bio-technologisch haalbaar naar een recente toekomst toe. De energie die wordt opgewekt door de fotosynthese van de micro-algen kan worden ingezet voor tal van toepassingen, in mijn werk wordt het o.a. gebruikt voor het activeren van sensoren die verwerkt zijn in de ‘Sensorial Skin’ (de sensoriële huid).

In mijn research experimenten heb ik deze bacteriën in de vorm van een biofilm laten groeien op 3D-geprinte exoskeletten. In andere opstellingen onderzocht ik verschillende mogelijkheden voor de creatie van het ‘major’ werk dat ik nu graag wil realiseren als afsluiting van het onderzoek en om het resultaat te tonen aan het publiek.
Het ‘Sensorial Skin – Anabaena’ -project is uitdagend vanuit technisch en wetenschappelijk oogpunt en heeft een duidelijke ecologische waarde en draagt ​​bij aan het overdragen van informatie die cruciaal is voor ons eigen voortbestaan. Maar voor mij, als kunstenaar, is de esthetische dimensie even primordiaal. De vormen gecreëerd door natuurlijke systemen zoals bacteriën en bijen hebben ontegenzeggelijk een verbazingwekkende schoonheid die ik zichtbaar wil maken, als een manier om ontzag en dus waardering en respect voor de natuur te creëren.
Het voorgestelde sleutel kunstwerk, met name de over-gedimensioneerde cyanobacteriaketting Anabaena die in real-time het proces van fotosynthese uitvoert en die gerealiseerd wordt uit artisanaal geblazen glaswerk, zal gecontextualiseerd worden door extra werken die het onderzoeksproces documenteren, nl. artefacten die tijdens experimenten werden gebruikt, ontwerpschetsen, visualisaties en 3D-print modellen. Dit geheel van werken zal mijn fascinatie voor wetenschappelijk onderzoek en voor de schoonheid van de natuurlijke wereld van bacteriën, bijen en biomoleculen overbrengen.



3D-presentatie van een Anabaena cyanobacteriaketting op een lichttafel. Deze simulatie is een voorstelling in eerste stadium en kan erg verschillen van het uiteindelijke resultaat. Belangrijk is dat de photosynthese in de glazen elementen in realtime plaatsvindt. De glazen bacteria ketting is een lichtgevende blikvanger in de verduisterde ruimte, een element dat borrelt van leven.