Schönheit kosmischen Ausmaßes – der globale Gewinner des fünften jährlichen Image of the Year Award

Bekanntes wird zu einem neuen emotionalen Erlebnis

Laut Igor Siwanowicz kann uns vieles, was wir in der Natur sehen, alltäglich und normal erscheinen. Doch wenn wir nicht alles nur mit dem bloßen Auge betrachten, werden die natürlichen Formen abstrakter, vielleicht sogar verwirrend. Wenn sich diese Lücke jedoch schließt und die natürliche Form auf mikroskopischer Ebene betrachtet werden kann, können wir eine ganze Reihe neuer Emotionen empfinden. Wenn wir Vertrautheit verlieren, gewinnen wir neue Perspektiven.

Igor Siwanowicz aus den Vereinigten Staaten wurde zum globalen Gewinner des fünften Image of the Year Award von Evident für seine beeindruckende Aufnahme eines Querschnitts einer mexikanischen Kosmee (Cosmic Orange) ernannt. Das Bild zeigt die Pollenkörner, die in den Staubbeuteln reifen.

Als Anerkennung für sein Gewinnerbild erhielt Igor Siwanowicz ein Olympus SZX7 Stereomikroskop mit einer DP23 Digitalkamera oder einen X Line Objektivsatz nach Wahl.

Herzlichen Glückwunsch zur Auszeichnung zum globalen Gewinner! Was ist auf Ihrem Gewinnerbild zu sehen?

Dies ist ein Querschnitt einer sich entwickelnden Blüte einer mexikanischen Aster namens Cosmic Orange. Die gelben Pollenkörner befinden sich in vier roten Pollenkammern innerhalb von fünf zweilappigen Staubbeuteln. Die Struktur in der Mitte ist ein sich entwickelndes Stigma.

Jede sternförmige Asterblüte besteht aus einem Blütenkorb, der von Blütenblättern umgeben ist. Jedes Blütenblatt ist eine einzelne unfruchtbare Blüte, eine so genannte „Strahlenblume“, die keine Pollen oder Samen produziert. Der Blütenkorb wird von winzigen Scheibenblüten gebildet. Davon ist ebenfalls jede einzelne eine Blüte, die männliche (Staubgefäße, die in Staubbeutel enden) und weibliche (Stempel, mit einer Narbe an der Spitze) Fortpflanzungsorgane enthält. Jede davon ist ebenfalls eine einzige Blüte, die beide reproduktiven Teile enthält: die männlichen Teile (Staubgefäße, die in Staubbeutel enden) und die weiblichen Teile (Stempel mit einer Narbe am Ende). Jeder Stempel hat einen zweilappigen Staubbeutel mit vier Pollenkammern.

Globaler Gewinner des Evident Image of the Year Award: Querschnitt einer Asterblüte (Cosmic Orange) mit Pollenkörnern, die in den Staubbeuteln reifen. Aufgenommen von Igor Siwanowicz (USA).

Was hat Sie persönlich an diesem Bild so interessiert?

Natürliche Formen in jeder Größenordnung ziehen meine Aufmerksamkeit auf sich und interessieren mich. Das war schon immer so, seit ich denken kann. In diesem Fall wollte ich die Struktur von Kosmeenblüten beobachten, bevor sich die Blüte öffnet. Ich habe mich für die Sorte namens Cosmic Orange entschieden, weil sie meine Lieblingsblume der Saatgutmischung ist, die auf den Rasenflächen des Janelia Research Campus verteilt ist, wo ich täglich arbeite. Ich mag diesen Orangeton sehr.

Wie haben Sie dieses Bild aufgenommen?

Zur Aufnahme dieses Bildes habe ich ein konfokales Mikroskop und ein 25x-Objektiv mit 0,8 NA verwendet. Das Bild besteht aus vier zusammengelegten Einzelbildern. Ich habe die Probe mit zwei zellulosebindenden Farbstoffen, Calcofluor White und Congo Red, gefärbt. Um ihre Emission anzuregen und die Autofluoreszenz der Pollenkörner darzustellen, habe ich 405-, 488- und 561-nm-Laserlinien verwendet.

Wie haben Sie die Blütenproben entdeckt, die Sie für dieses Bild verwendet haben?

Das war ganz einfach. Bei meinem Spaziergang um den Campus-Teich nach dem Mittagessen pflückte ich einige Blütenknospen.

Sind Sie bei der Erstellung dieses Bildes auf Herausforderungen gestoßen?

Ich bin sehr vertraut mit den Techniken, die ich zur Aufbereitung der Probe verwendet habe, wie z. B.: Agar-Einbettung, Schneiden mit einem Mikrotom und Klären mit organischen Lösungsmitteln. Ich hatte das Glück, meine Knospen im richtigen Entwicklungsstadium zu pflücken, als die Pollenkörner schon fast ausgereift waren, aber noch zusammenhielten. Ich habe immer versucht, die Unversehrtheit der Probe zu bewahren, vor allem, um zu vermeiden, dass die Pollen durch die Vibrationen der oszillierenden Klinge, mit der der Agarblock mit der eingebetteten Blüte geschnitten wurde, verloren gehen.

Weshalb haben Sie gerade dieses Bild als Ihren Beitrag für den Award ausgewählt?

Ich denke, dieses Bild zeigt die wahre Schönheit einer gewöhnlichen Blume, die die meisten von uns für normal halten. Es zeigt Details, die mit dem bloßen Auge nicht zu sehen sind.

Gibt es eine Botschaft, die von diesem Bild ausgeht?

Ich denke, die obige Feststellung gilt für die gesamte Biologie. Die Schönheit der natürlichen Formen und des Designs wird auf sehr unterschiedlichen Ebenen, fast auf fraktale Weise, gezeigt. Mit einer hohen Vergrößerung verlieren die Formen an Vertrautheit und werden abstrakter, fremder, ja sogar verwirrender. Diese Art von Verwirrung könnte zu einer neuen Erkenntnis werden, die unser Wissen erweitern könnte. Die so genannte „optimale Verwirrung“ verursacht ein gewisses Unbehagen: ein mentales Unbehagen, das aus der Erkenntnis einer Wissenslücke resultiert. Die Lücke kann jedoch beseitigt werden, indem Informationen gefunden werden, die diese Lücke schließen.

Igor Siwanowicz sagt, er habe das unglaubliche Glück, Hobby, Leidenschaft und Beruf miteinander zu verbinden, täglich neue Entdeckungen zu machen und neue Wege zu finden, Kunst durch das Mikroskop zu schaffen.

Wann haben Sie zum ersten Mal mit einem Mikroskop gearbeitet?

Mein Hintergrund liegt in der Biochemie und Molekularbiologie. Während meiner Doktorarbeit habe ich NMR und Röntgenkristallographie eingesetzt, um die Wechselwirkungen zwischen Proteinen auf atomarer Ebene zu untersuchen. Ich hatte das Gefühl, dass ich den wesentlichen Zusammenhang, das größere Bild, verloren habe. Vor ca. 17 Jahren beschloss ich, mein Forschungsgebiet zu wechseln, das mehr meinen Interessen entsprach. So untersuchte ich in einem neurobiologischen Labor die Bildung, Verbesserung und den Abruf von Gedächtnisinhalten anhand einer Fruchtfliege als Modellorganismus. Später, nach meinem Wechsel an den Janelia Research Campus des Howard Hughes Medical Institute (HHMI), fand ich meinen eigentlichen beruflichen Weg als Spezialist für die Anatomie und Mikroskopie wirbelloser Tiere.

Wie sind Sie auf die Idee gekommen, dass man Mikroskope für künstlerische Kreationen einsetzen könnte?

Der frühe Zugang zu illustrierten Lehrbüchern spielte dabei eine große Rolle. Ich habe sie durchgeblättert, noch bevor ich lesen lernte. Zu dieser Zeit stieß ich zum ersten Mal auf das Werk von Ernst Haeckel. Sein Buch mit dem Titel Kunstformen aus der Natur besteht aus einer großartigen Sammlung sehr detaillierter Lithografien, die alle Arten von Lebensformen zeigen. Es ist ein hervorragendes Beispiel für die Verbindung von wissenschaftlichem Ansatz und künstlerischem Talent und bleibt eine der einflussreichsten Inspirationsquellen.

Wann haben Sie zum ersten Mal ein Mikroskop verwendet, um ein Kunstwerk zu schaffen?

Meine ersten Datensätze habe ich kurz nach meinem Wechsel zur Neurobiologie, also vor vielleicht 16 Jahren, aus Vergnügen mit dem Umgang mit einem konfokalen Mikroskop gesammelt.

Zunge einer Schnecke (farbcodierte Tiefenprojektion eines konfokalen Stapels). Bildquelle: Igor Siwanowicz.

Was fasziniert Sie an der Mikroskopie am meisten?

Die Mikroskopie ist eine perfekte Ergänzung zur Makrofotografie, mit der ich mich in den letzten zwanzig Jahren beschäftigt habe und die mir eine noch umfassendere Sichtweise auf die natürlichen Formen bietet.

Woher stammt Ihre Faszination?

Ich glaube, meine Neugier und mein Interesse an der Biologie haben sich schon lange vor meinem jetzigen Berufswunsch entwickelt. Das war so früh, dass ich mich gar nicht mehr erinnern kann! In meinem Fall haben meine Persönlichkeit und meine Erziehung dazu beigetragen, dass ich mich für diesen Bereich entschieden habe, denn meine Eltern sind Biologen.

Was machen Sie beruflich?

Ich bin Wissenschaftler am HHMI Janelia Research Campus und Mitglied der Project Technical Resources Gruppe. Wir unterstützen andere Teams in unserem Institut durch fachliche Expertise. Im Moment bearbeite ich hauptsächlich anatomische 3D-Daten, obwohl ich von Zeit zu Zeit auch Aufgaben im Zusammenhang mit der Vorbereitung und Aufnahme von Bildern mit konfokalen Mikroskopen übernehme.

Während des Lockdowns 2020 habe ich meine Toolbox um 3D-Modellierung und -Animation erweitert und ein wenig mittels Blender gelernt, einer kostenlosen Open-Source-3D-Grafiksoftware. Es stellte sich heraus, dass für meine neue Fähigkeit eine Nachfrage besteht, innerhalb und außerhalb meiner Arbeit. Wir generieren viele 3D-Datensätze als Ausgabe der Lichtmikroskopie, konfokale oder Lichtscheiben-Mikroskopie, Mikro-Computertomographie (µCT) und FIB-SEM-Tomographie. Diese Daten können leicht in 3D-Meshes umgewandelt und in Blender zur weiteren Bearbeitung und zum Rendering importiert werden. Mit dieser Methode konstruiere ich derzeit anatomische Modelle einer Zebrafischlarve, einer Fruchtfliege, einer Biene und einer Maus.

Gibt es Überschneidungen bezüglich der Bildgebung in Ihrem Beruf und in Ihrer eigenen künstlerischen Arbeit?

Es gibt erhebliche Überschneidungen zwischen meinen beruflichen und privaten Interessen. Ich würde sagen, sie haben sich vor kurzem ziemlich angenähert, was das bestmögliche Szenario ist. Zudem habe ich vor kurzem aus Spaß bestimmte Techniken und Protokolle für die Bildgebung verschiedener Teile der Anatomie von Wirbellosen entwickelt, die sich bei meiner Arbeit als sehr nützlich erwiesen haben. Ich praktiziere meine außerschulischen Bildgebungsaktivitäten fast jedes Wochenende.

Woran arbeiten Sie derzeit beruflich und künstlerisch?

Zurzeit konzentriere ich mich darauf, ein anatomisch genaues muskuloskelettales 3D-Modell einer Fruchtfliege zu erstellen, komplett mit allen mechanosensorischen Borsten. Und davon gibt es wirklich eine Menge, glauben Sie mir! Letztes Wochenende habe ich Blütenteile von der Pflanze Persicaria campanulata dargestellt, d. h. Stempel mit Pollenkörnern auf der Narbe.

Fotorealistisches 3D-Modell einer östlichen Hummel. Bildquelle: Igor Siwanowicz.

Welche Erfahrungen haben Sie mit Mikroskopen von Evident und Olympus gemacht?

Meine allerersten „künstlerischen“ mikroskopischen Aufnahmen habe ich mit einem FV1000 von Olympus erstellt, und eine davon hat den ersten Platz bei einem Olympus Bioscapes Wettbewerb gewonnen. Das ist eine lange Geschichte, und wahrscheinlich wäre ich jetzt nicht bei Janelia, wenn das nicht passiert wäre! Meine Erfahrungen mit Evident und Olympus und den beiden Wettbewerben (Bioscapes und Image of the Year Award) kann ich daher als sehr positiv bezeichnen. Ich halte es für sehr wichtig, bei allen Veranstaltungen, die eine große Öffentlichkeit ansprechen, für die Schönheit der Natur zu werben. Ich hoffe, dass die zum Wettbewerb eingereichten Bilder Interesse, Emotionen und Staunen hervorrufen, was für unsere menschlichen Erfahrungen von entscheidender Bedeutung ist.