Credit: Carly Nix

Bombyx chrysopoeia

In Bombyx chrysopoeia haben wir Seidenspinner (Bombyx mori) gentechnisch so modifiziert, dass sie silicateinhaltige Seide produzieren. Silicatein ist ein aus dem Meeresschwamm *Tethya aurantia* gewonnenes, biomineralisierend wirkendes Protein. Der Schwamm benötigt Silicatein in Kombination mit Kieselsäure, der häufigsten Form von Silikat im Meerwasser, für die Herstellung seines Endoskelettes aus Silikat (Glas). In unseren Seidenspinnern wird das Gen für Silicatein mit dem Gen für Fibroin, dem Hauptprotein in Seide, fusioniert. Hierbei nutzen wir die Tatsache, dass Silicatein ein promiskuitives Protein ist und andere Metalle in Beschlag nimmt, wenn kein Silikat in der Nähe ist. Die von unseren gentechnisch veränderten Seidenraupen gesponnene Seide wird zuerst „degummiert“, ein Prozess, der üblicherweise für die Entfernung von Sericin verwendet wird, einer wachsartigen Schicht, die in allen Seidenarten natürlich vorkommt. Die Fasern werden anschließend mit einem Chelatkomplex behandelt, um alle Metallspuren zu entfernen, die im Verpuppungsprozess vom Fusionsprotein akkumuliert wurden. Schließlich wird die transgene Seide mit Schwermetalllösungen behandelt, wodurch diese Seidenfasern ausgewählte Metalle wie Gold oder Platin beinhalten. Mittels dieser Methode kann nun eine Reihe anderer Metalle und Metallverbindungen in silicateinisierter Seide integriert werden, um Fasern mit noch nie dagewesenen Materialeigenschaften für Kunst und Wissenschaft zu produzieren. Diese können auf diverse Arten angewendet werden. Eine mögliche Anwendung besteht in der Aufnahme von Radionukliden und anderen Nebenprodukten von Kernschmelzen an Reaktorunfallstellen wie Tschernobyl und Fukushima. Gleichzeitig erinnert die Tatsache, dass Seidenraupen mit der Fähigkeit ausgestattet werden können, mit metallischem Gold versetzte Seide zu spinnen, an Zaubertricks und Legenden, die weit in die Geschichte zurückreichen. Wir vertrauen auf die Fähigkeit der Kunst, Träume ans Licht zu bringen, und in dieser Hinsicht evozieren die Seidenspinner auch eine andere Art von schönem Stoff. Die für das Ars Electronica Festival 2016 geplanten Experimente umfassen auch die Biomineralisierung transgener Seide in Echtzeit.

Credits: in Zusammenarbeit mit Tara Gianoulis (US), Mariko Kasuya (JP) und Hideki Sezutsu (JP)

Astrobiological Horticulture

Paleomikrobiologische Ent-Auslöschungen und außerirdische Simulanten

Mit Astrobiological Horticulture wird die Möglichkeit erforscht, Organismen zu schaffen, die in den schier unendlichen Weiten der kalten Salzablagerungen überleben können, von denen wir nun wissen, dass sie knapp unterhalb der Marsoberfläche existieren. Auf der Suche nach geeigneten Genen und Organismen haben meine MitarbeiterInnen und ich auch prähistorische, bis zu 400 Millionen Jahre alte Mikroorganismen wieder zum Leben erweckt, die über lange geologische Zeiträume in Kristallen oder Mineralsalzen konserviert wurden. Sie sind somit die bis dato ältesten Beispiele von „Ent-Auslöschungen“. Elixir of Life ist in diesem speziellen Fall ein hypersalziges Nährmedium, das mit extern sterilisierten Salzen bei 50° C gezüchtet wird. Des Weiteren arbeiten wir an einer Reihe von Experimenten am MIT Nuclear Reaktor Laboratory, in dem Bestreben, Gene zu entdecken und zu evaluieren, von denen angenommen wird, dass sie ihre Strahlenresistenz auf halophile (Salz bevorzugende) Archebakterien, prokaryotische Bakterien und andere Organismen übertragen. Ziel ist es, eine Genfolge für Salztoleranz, Strahlenresistenz, einen Sauerstoff produzierenden Perchloratstoffwechsel, Psychrotoleranz (Kälteresistenz) und andere ähnliche Eigenschaften zusammenzustellen, die für das Überleben eines Organismus am Mars – und womöglich für das Überleben in anderen außerirdischen Umgebungen – notwendig sind.

Die Experimente am Ars Electronica Festival 2016 umfassen die Wiederbelebung kryptobiotischer Archebakterien aus Mineralsalzproben, die sich vor Hunderten Millionen von Jahren in Europa, Asien und Nordamerika ablagerten.

Credits: in Zusammenarbeit mit James Monaghan (US), Ashley Seifert (US), Prof. Jennifer Bender (US), Jeff Nivala (US), Seth Shipman (US), Conor Camplisson (US), Emma Kowal (CN), Tom Bork (US) und Bill McCarthy (US)