Irep Gözen er molekylærbiolog ved universitetet i Oslo. I en ny kunstutstilling viser hun og kollegaer frem bilder fra laboratoriet.
Irep Gözen er molekylærbiolog ved universitetet i Oslo. I en ny kunstutstilling viser hun og kollegaer frem bilder fra laboratoriet.

Viser frem kunst fra cellenes mikroverden

Forskernes mål er å lage celle-lignende maskiner. Nå viser de frem bilder av hvordan livets små byggeklosser oppfører seg under mikroskopet.

Publisert

Irep Gözen bruker mye tid på å studere en verden som de færreste har sett.

Førsteamanuensisen ved Norsk senter for molekylærmedisin prøver å finne ut hvordan en celle er bygget opp ved å først se på det helt grunnleggende: de små fettkapslene der alt ble til.

– Fettmolekylene ligner oljen du bruker på kjøkkenet. De omgir alle cellene i kroppen din, og fungerer som en barriere mellom utsiden og cellens indre, sier Gözen til forskning.no.

Det endelige målet til Gözen og en gruppe forskere ved Livsvitenskap på Universitetet i Oslo, er å kunne lage små kunstige kapsler, inspirert av celler. Nano-kapsler som kan angripe kreft eller nøytralisere skadelige stoffer i miljøet eller kroppen.

– For eksempel kunstige celler som er programmert til å slå ut en type kreftceller, sier Gözen.

Men det er lang vei fram, understreker forskeren. For å etterligne en celle må de først forstå hvordan alt fungerer. Og det er uhyre komplisert.

Irep Gözen og hennes forskergruppe begynner helt fra bunnen. Med det rører de også ved ny kunnskap om hvordan livet først kan ha oppstått.

Noen av kunstverkene kan gi assosiasjoner til verdensrommet.
Noen av kunstverkene kan gi assosiasjoner til verdensrommet.

– Materialet er kunstneren

I forbindelse med Oslo Life Science-konferansen i februar, viser forskere fra prosjektet Programmable Cell-Like Compartments frem bilder fra det som foregår i et bitte lite univers.

Bildene vises ved Kunstplass Contemporary Art i Akersgata og har fått navnet NanoCosmos. Mange av bildene er fra Gözen og hennes gruppe sin forskning på fettmembraner.

– På en måte er det materialet som er kunstneren, og vi fanger momentene på bilder, sier Gözen.

Her kan vi se fargerike bilder av livets små byggeklosser. Noen av dem minner om bilder fra universet, som stjerner, solen, og stjernetåker.

– Bilder er alt for oss, de utgjør vår forsking og observasjoner, sier molekylærbiologen.

Kosmos i dobbel betydning

Forskere som jobber med kreft, matematisk modellering, myke materialer og filosofi arbeider med prosjektet.

Det var Gry Oftedal, førstelektor og forsker i filosofi ved Universitetet i Oslo, som kom opp med ideen om å vise frem arbeidet som kunst.

Da hun så mikroskopibildene til Irep Gözen og studentene for første gang, følte hun umiddelbart noe mer enn intellektuell nysgjerrighet.

– Bildene er ikke bare fantastisk flotte. I tillegg så vet man at vi ser noe som har vært hemmelig for oss fram til ble utviklet svært avanserte mikroskoper, skriver Oftedal på epost til forskning.no.

- Bilder er alt for oss, de utgjør vår forsking og observasjoner, sier Irep Gözen.
- Bilder er alt for oss, de utgjør vår forsking og observasjoner, sier Irep Gözen.

Det er ikke tilfeldig at utstillingen har fått navnet NanoCosmos. Nanoskalaen strekker seg fra 1 - 100 nanometer, og det er det som skjer på denne skalaen som forskerne studerer. En nanometer er en milliarddels meter.

– Ordet kosmos forbinder vi kanskje typisk med univers eller rom, men det kan også bety et «ordnet system» eller en «ordnet verden», forteller Oftedal.

Utstillingen speiler begge disse betydningene av kosmos, sier hun.

– Nanoskalaen kan ses som sitt eget rom hvor forskerne arbeider med å avdekke hvilke prinsipper og regulariteter som gjelder der.

– Det er en verden hvor materialer har helt andre egenskaper enn på større skalaer samtidig som vi også kan gjenkjenne visse mønstre fra makroskala. Umiddelbart vil også mange tenke at bildene i seg selv skaper assosiasjoner til verdensrommet.

Tar bort alt

Gözen forteller hva som foregår i de abstrakte komposisjonene.

– Vi prøver å forstå hva som skjer når du tar vekk en celles genetikk, mekanismene som forteller cellen hva de skal gjøre.

De fjerner alt og ser hva materialet gjør av selv, drevet av naturens lover.

Andre forsker på celler ovenifra og ned. For eksempel ved å begynne med en vanlig celle, fjerne en komponent og se hva som skjer. Gözen går andre veien, ved å begynne med en grunnleggende byggekloss, fettmembranen, og legger til en komponent av gangen for å se om det har noen effekt.

– Den gjør faktisk mye interessant på egen hånd. Uten genetikk, kjemisk energi eller proteiner.

Fettmolekylene endrer seg med ulike overflater, temperatur og ioner i vannet. De er i bevegelse. Noen ganger kan de se nesten «levende» ut.

Nærbilde av det som skjer i en fettmembran på en overflate.
Nærbilde av det som skjer i en fettmembran på en overflate.

Brister som under et jordskjelv

Når fettmembranen plasseres på en mineraloverlate, for eksempel laget av tynne skiver av stein, så skjer det noe.

Den trykker seg ned mot overflaten. Dette haler og drar i molekylene. Så begynner den å briste. Og det tegnes mønstre som kan ligne på sprekker i en mur.

Merkelig nok samsvarer denne bristen med jordskjelv, sier Gözen.

– Det ser ut til å være en universell lov mellom hvordan disse membranene brister og hvordan jorda brister. Materialene er veldige forskjellige, og skalaene helt forskjellige, men det ser ut til å være en sammenheng.

Måten membranen sprekker opp har ikke tidligere vært kjent. I utstillingen kan vi se disse mikroprosessene forstørret opp på fargesterke bilder.

– Disse mønstrene kan lukkes av miljøendringer. Legemiddelbransjen er interessert i denne typen mekanismer. For om du forstår alle detaljer i hvordan en en membran brytes, så kan det gi en idé om hvordan du kan programmere levering av medisiner til cellen. Du må komme gjennom membranen for å nå den.

Ved å endre små ting, studerer forskerne hvordan materialet endrer seg.
Ved å endre små ting, studerer forskerne hvordan materialet endrer seg.

Gir hint om hvordan de første cellene ble laget

Fettkapslene som Gözen har undersøkt, legger seg flatt ned på mineraloverflaten, så brister de og begynner å danne små nanorør. Det er små sylindere som er 100 nanometer i diameter.

Det som skjer videre kan gi hint om hvordan de første protocellene på jorda kan ha blitt til.

Etter litt tid så utvides noen av rørene til kuleformede kapsler. De er likevel bundet sammen av nettet med nanorør. RNA, som sannsynligvis var det første arvestoffet på jorda, kan reise mellom kapslene, uten at man trenger at cellene deler seg. Det er fortsatt en gåte hvordan celledeling først begynte.

Her har det dukket opp små bobler som er bundet sammen av et nett med nanorør. Rørene er alle de små snirklete linjene. Var det slik de første cellene ble til?
Her har det dukket opp små bobler som er bundet sammen av et nett med nanorør. Rørene er alle de små snirklete linjene. Var det slik de første cellene ble til?

– Dette er en ny form for deling, sier Gözen.

Forskningen ble publisert i fjor. Forskerne undersøker nå fenomenet videre.

Ved å endre forekomsten av kalsium-ioner, har forskerne blant annet sett at det dannes en beskyttende kapsel på utsiden av systemet av små bobler og nanorør inni.

Det kan minne litt om en celle med organeller inni, cellenes organer.

– Ved å bare bruke fettmolekyler, overflater og vann, så kan dette gjøre mye som primitive celler kanskje gjorde. Vi får også hint om hvordan systemer av dagens celler fungerer, forteller Gözen.

Irep Gözen viser frem fargerike bilder fra mikroskopet.
Irep Gözen viser frem fargerike bilder fra mikroskopet.

– Oppstår filosofiske spørsmål

Som vitenskapsfilosof blir Gry Oftedal inspirert til å tenke mer på hva som er forholdet mellom små og store skalaer.

– Hvordan forklarer vi fenomener på forskjellige skalaer, og hva er relasjonen mellom disse forklaringene? Noe annet som er veldig fascinerende ved forskningen på membraner og membrankapsler, som bildene og videoene i utstillingen viser, er hvor «levende» små celle-liknende kapsler kan virke selv om de ikke har noe DNA.

Målet med forskningen er til slutt at slike kapsler skal kunne kjenne igjen skadelige stoffer og uskadeliggjøre dem.

– Noe av denne forskningen kan i fremtiden også bidra til å forstå hvordan liv oppstod på jorden og hvordan vi kanskje kan være i stand til å lage kunstige celler. I dette skjæringspunktet oppstår det mange filofiske og etiske spørsmål med tanke på hvordan vi skal forstå liv og om liv er noe vi kan og skal prøve å lage i laboratoriet.

Andre filosofiske temaer som opptar Oftedal i prosjektet er hvordan det i bio-nano-forskning brukes mange metaforer fra datavitenskap og fra maskintankegang.

– Eksempler er «molekylære maskiner», «nanoroboter», og «programmerte celler». Vi jobber med å forstå hvilken rolle slike metaforer har i vitenskapelig teori og praksis og ikke minst i vitenskapelig kommunikasjon.