UrbanBeeLab

Open Biolab Brussels
DIY Bio Barcelona
Universiteit Antwerpen - Lab Microbiologie
Synergetica Lab Amsterdam
Hybrid Forms Lab VU Amsterdam (Raoul Frese)
partners: VUB Brussels (chemical engineering), BioArt Society Helsinki (fieldworkshops), UPF Barcelona (complex systems lab), JRC Ispra

Annemarie Maes wil in het kader van haar artistiek-wetenschappelijk onderzoek naar Intelligent Guerilla Beehives (biologische afbreekbare bijenkorven die bijen onderdak bieden en fungeren als biosensor) nagaan of de cellulosehuid (die de bijenkorf omhult)kan worden omgezet naar een voedingsbodem voor kolonies van symbiotische bacteriën die op de huid zijn uitgegroeid tot een biofilm. Wanneer een (te) hoge pollutiegraad deze bacterieën onder stress zet veranderen ze van kleur en weerspiegelen ze op die manier de mate van luchtverontreiniging.

AnneMarie Maes doet sinds een 10-tal jaar artistiek onderzoek naar stedelijke ecosystemen. Haar lange termijn projecten kunnen vervat worden onder de noemer ‘kunst/wetenschap’: een discipline waar de strikte aflijning tussen kunstenaars, wetenschappers en denkers overstegen wordt om op een multidimensionale wijze te reflecteren over de complexe relatie natuur/cultuur. Deze discipline belicht de relatie tussen kunst, politiek en ecologie vanuit het standpunt van de netwerk- en biotechnologie. O.a. wordt onderzocht in welke mate natuurlijke systemen resoneren met digitale systemen en hoe deze kunnen ingezet worden als aanvulling van digitale of electronische informatiebronnen.
Als kunstenaar/imker bestudeert AnneMarie Maes het gedrag van micro-organismen door de bril van een entomoloog. Bijen zijn bioindicators en het is geen geheim dat het niet goed gaat met het bijenbestand. De biodiversiteit moet het afleggen tegen monoculturen, pesticides en pollutie vieren hoogtij. Het is hoogtijd om voor deze problemen alternatieve oplossingen te onderzoeken.
Een van die oplossingen is ‘The Intelligent Guerrilla Beehive’. Dit project op het snijvlak van kunst en wetenschap is een onuitputtelijke inspiratiebron voor artistiek onderzoek naar vraagstukken over ecologie, architectuur en duurzaamheid van stedelijke omgevingen. Deze radikaal nieuwe bijenkorf heeft een dubbele functie: gemaakt uit intelligente organische materialen biedt de binnenkant onderdak aan zwermende stadsbijen, de buitenkant is een biosensor die de luchtvervuiling meet in de directe omgeving.
In vorige projecten (‘The Transparent Beehive’ en ‘The Soundbeehive’) verzamelde AnneMarie Maes over lange periodes data in haar bijenkorven, met infrarode camera’s, met omgevingssensoren en met contactmicrofoons. Deze data werden i.s.m. wetenschappers van het AI Laboratorium van de VUB geanalyseerd via gesofisticeerde patroonherkenning. Vervolgens werd met computergraphics een weergave gemaakt van deze informatie. De conclusies van deze lange-termijn observaties vormden de basis voor het concept van ‘The Intelligent Guerrilla Beehive’: een overgang maken van informatietechnologie naar biotechnologie. Bij het bestuderen van de ‘Umwelt’ van de bij wordt gekeken hoe bijen en bacteriën in symbiose samenleven. De gedragingen van de betrokken organismen worden interfaces voor het visualiseren van informatie; deze levende organismes worden de monitoring-technologie.
In 2016-2017 werkte AnneMarie Maes samen met biologen van de Universiteit Pompeu Fabra (Barcelona) deze theorie uit tot een ‘Proof of Concept’ en kreeg hiervoor een Honorable Mention in de categorie ‘Hybrid Art’ op het prestigieuze festival Ars Electronica in Linz (2017). Er werd geëxperimenteerd met bacteriële biofilms in vitro, onder gecontroleerde condities, in het lab van moleculaire biologie. De bacteriën reageerden naar wens op de (geforceerde) stress-situatie: ze veranderden van kleur en reflecteren op die manier de pollutiegraad van de omgeving.
Nu, in de 2de fase, begint de zoektocht naar de juiste bacterie-stam die de taak van bio-pollutiesensor kan vervullen buiten het lab, op de reële Intelligent Guerrilla Beehive die geplaatst is in een natuurlijke setting. Hiervoor zal AnneMarie Maes, in het Open BioLab van Erasmushogeschool Brussel, samen met een moleculair bioloog en een assistent-laborant onderzoek voeren naar verschillende stammen van gepigmenteerde bacteriën.

Samenvatting: Annemarie Maes wil in het kader van haar artistiek-wetenschappelijk onderzoek naar Intelligente Guerilla Beehives (biologische afbreekbare bijenkorven die ook fungeren als biosensor) nagaan of de cellulosehuid (die de bijenkorf omhult) kan worden omgezet naar een voedingsbodem voor kolonies van symbiotische bacteriën die op de huid zijn uitgegroeid tot een biofilm. Wanneer een hoge pollutiegraad deze bacteriën onder stress zet veranderen ze van kleur en weerspiegelen ze op die manier de mate van luchtverontreiniging.

beknopte achtergrond info:
Mijn onderzoek strekt zich uit over verschillende niveaus: van experimentele stadstuinbouw, over wetenschappelijk onderzoek tot levende sculpturen. Mijn experimenten leggen verbanden tussen levende, intelligente systemen (zoals bijenkolonies en biofilms) en biotechnologie, en artistieke- en technologische prototyping experimenten. Mijn werkmateriaal omvat zowel bacterieën en plantaardige materialen, als meetapparatuur zoals scanning elektronenmicroscopen (SEM), sensoren, en informatietechnologieën als big data cloudopslag, signaalverwerking en artificiële intelligentie.
De experimenten en kunstwerken die daaruit voortkomen volgen een complexe werkmethodologie waarvoor observatie uit de eerste hand (opgedaan in mijn openlucht laboratorium/tuin annex bijenstal op het dak van mijn studio), laboratorium testen en digitale monitoring gecombineerd worden. Dit artistiek onderzoek levert niet alleen fascinerende beelden en nuttige ecologische gegevens. Het is ook een politiek statement dat pleit voor de stedelijke integratie van de natuur als een sociale en levende matrix.
In een vorig traject werden data voortkomend uit digitale monitoring van bijenkorven (‘The Transparent Beehive’, ‘The Soundbeehive’ - citizen science project, 2013-2016, AM Maes) geanalyseerd via gesofisticeerde patroonherkenning in samenwerking met met onderzoekers van het Artificiële Intelligentie-laboratorium van de VUB in Brussel. Vervolgens werd met computergraphics een visuele weergave gemaakt van deze informatie. De conclusies van deze observaties vormden de basis voor het concept van ‘The Intelligent Guerrilla Beehive’: nl. een overgang maken van informatie-technologie naar biotechnologie en het vanaf nul ontwerpen van een radicaal nieuwe bijenkorf. Een bijenkorf die is afgestemd op de behoeften van de bijen in plaats van op de productie voor de de imker.

Op en in het object IGB vinden vele (biologische) symbiotische relaties plaats. Maar vooral is het een sculptuur, een uiting van creatieve verbeelding waarmee onderzoek gevoerd wordt naar mogelijke toekomsten.

‘The Intelligent Guerrilla Beehive’ is een fysieke sculptuur waarop bacteriële experimenten uitgetest worden in combinatie met onderzoek naar nieuwe materialen en digitale fabricagetechnieken (3D-printen, lasersnijden, CNC-frezen). De bacteriën behoren tot het primaire werkmateriaal waardoor de ‘Intelligent Guerrilla Beehive’ autonoom in wisselwerking staat met de bijen en de stedelijke omgeving. Hierdoor stelt dit intelligent apparaat, dat natuur en technologie combineert, niet alleen de interactie tussen machine en insect in vraag, maar onderzoekt het ook de mogelijkheid van biologische prestaties in hybride materialen. Namelijk: de cellulosehuid (die de bijenkorf omhult) is een voedingsbodem geworden voor kolonies van symbiotische bacteriën die op de huid zijn uitgegroeid tot een biofilm. Wanneer een (te) hoge pollutiegraad deze bacterieën onder stress zet veranderen ze van kleur en weerspiegelen ze op die manier de mate van luchtverontreiniging.

Nieuwe etappe in het onderzoek:
De bovenvermelde research werd uitgevoerd in mijn studio in Brussel, in het fablab BCN en in het biolab BCN (2016-2018) tot een ‘proof of concept’. Voor dit project ontving ik een Honorable Mention in de categorie ‘Hybrid Art’ op het prestigieuze festival Ars Electronica in Linz (2017).

In deze ‘eerste etappe’ werd er geëxperimenteerd met biofilms in vitro, onder gecontroleerde condities in het lab van de moleculaire biologie aan de Universiteit Pompeu Fabra in Barcelona. De bacterieën reageerden naar wens op de (geforceerde) stress-situatie: ze veranderen van kleur en reflecteren op die manier de pullutiegraad van de omgeving.
Maar nu begint echter de zoektocht naar de juiste bacterie-stam die de taak van bio-pollutiesensor kan vervullen buiten het lab. We zijn op zoek naar bacterieën die uitgroeien tot een biofilm en die in leven blijven omdat ze gevoed worden door de pollutie die in het ecosysteem aanwezig is.
Hiervoor wil ik, samen met specialisten (een moleculair bioloog en een assistent-laborant) onderzoek voeren naar verschillende stammen van gepigmenteerde bacterieën, in het Open Biolab van Erasmus Hogeschool Brussel.
In ruil voor het gebruik van het lab en de uitrusting én voor de supervisie en overkoepelende assistentie door de labverantwoordelijke bioloog, zal ik zelf een reeks workshops uitwerken en geven in het Open Biolab o.a. het groeien van bacteriële cellulose, werken met Mycelium, natuurlijke verfstoffen maken met organisch materiaal, printen en verven met bacterieën, planten inzetten als sensoren, gebruik van algen in de kunst, … Naast mijn opleiding in de Vrije Kunsten en MaNaMa Cultuurwetenschappen, heb ik nl. ook een diploma Herboriste en Permacultuur, én ik heb een jarenlange ervaring in het geven van workshops bij de organisatie OKNO (kunst, technologie en ecologie) waarvan ik mede-oprichter en mede-artistiek directeur was. Het onderzoek naar gepigmenteerde bacterieën is een win/win situatie voor mezelf (de culturele partner) en voor de niet-culturele partner. In het Open Biolab worden gepigmenteerde bacterieën nl. ook gebruikt voor het maken van agar-art, dus diepgaander onderzoek naar de mogelijkheden van verschillende stammen komen beide partijen ten goede.

Eindresultaat & publieksbereik: tentoonstelling, publicatie
Publiek: verruiming kennisveld van de studenten, introductie tot bio-art van externe geïnteresseerden

Lactobacillus plantarum als biosensor en als ondersteunende bacterie in de microbiome van de honingbij.

Professor Sarah Lebeer is bio-ingenieur in de cel- en gentechnologie en als moleculair bioloog verbonden aan de Universiteit Antwerpen. Ze voert onderzoek naar bacteriën en de link met ons immuunsysteem, om een databank uit te bouwen met 'goede' bacteriën die onze gezondheid kunnen verbeteren, bijvoorbeeld via probiotica.
Sarah Lebeer
Campus Groenenborger
Groenenborgerlaan 171 - G.V.521
2020 Antwerpen
Tel. 032653285
sarah.lebeer@uantwerpen.be

A biofilm is an association of micro-organisms in which microbial cells adhere to each other on a living or non-living surfaces within a self-produced matrix of extracellular polymeric substance.
Biofilm formation is a cooperative group behaviour that involves bacterial populations living embedded in a self-produced extracellular matrix. QS is a cell–cell communication mechanism that synchronizes gene expression in response to population cell density.
In biology, quorum sensing is a system of stimuli and response correlated to population density. … Many species of bacteria use quorum sensing to coordinate gene expression according to the density of their local population.
Genes encode proteins and proteins dictate cell function. Therefore, the thousands of genes expressed in a particular cell determine what that cell can do.
biofilm
quorum sensing
gene expression
coccolithophore, shell beehive??
Sporosarcina_pasteurii, healing bacteria
Pyrocystis_fusiformis, glowing microorganisms
Vibrio fisheri, glowing bacteria
Photobacterium phosphoreum, glowing bacteria
materiability information_materials.pdf

- my previous research: bacteria, mycelium, herbs and color plants, algae, and more to dye with / see also colorlab
- invited lecturers (ev. Christina Stadlbauer / Vanessa Lorenzo / Jasna Dimitrovska
- https://github.com/Vlorenzolana/BiofiliaUrbana/blob/master/README.md
- https://vlorenzolana.myportfolio.com/biofilia-urbana (work with bacteria)
- http://fabtextiles.org/bioshades-workshop-textile-bacteria-dyeing/
- Wetenschappers creëren Mona Lisa, Albert Einstein en Charles Darwin met bacteriën - https://elifesciences.org/articles/36608/figures - elife-36608-v1.pdf

forbes pigment collection
Faber Futures and Ginkgo Bioworks worked together to create a pigment extract of S.coelicolor to donate to the Forbes Pigment Collection.
Bacteria and Art: Creation, Deterioration, and Preservation

Lichens can resemble plants but they are fungi with photosynthetic partners (algae and/or cyanobacteria) and live on a variety of substrates (e.g. trees, rocks, buildings) exposed to the environment. The fungi extract food from their partners in exchange for providing them with nutrients and shelter. Can lichens survive climate change?
https://stateoftheworldsfungi.org/2018/reports/SOTWFungi_2018_Full_Report.pdf
https://en.wikipedia.org/wiki/Lichen

• the plated cells of the coccolith Emiliana huxleyi (life at the Edge of Sight)
• … reflected light shows the exact size and location of the coccolithophore blooms and other phytoplankton blooms
• the mitochondria that produce the energy in eurkaryotic cells were once free-living bacteria, idem dito the chloroplasts which harvest light energy in plants and algae cells were once free living photosynthetic bacteria, the cyanobacteria (Margulis)
• research naar 'healing bacteria': biobrick (Sporosarcina pasteurii), bioconcrete (idem), sanddunes, … (book Biodesign / William Meyers)

Working with living material / transformations, metabolic actions.
Creations knowledge, bacterial quarum sensing, biofilms.
Natural processes, raising awareness about non-human p.o.v.
Aesthetical aspects of the process, political aspects (collaboration, alternatives, out of the box, …)

propolis
The composition of propolis varies from hive to hive, from district to district, and from season to season. Normally it is dark brown in color, but it can be found in green, red, black and white hues, depending on the sources of resin found in the particular hive area. Detailed analyses show that the chemical composition of propolis varies considerably from region to region along with the vegetation. In northern temperate climates, for example, bees collect resins from trees, such as poplars and conifers (the biological role of resin in trees is to seal wounds and defend against bacteria, fungi and insects). “Typical” northern temperate propolis has approximately 50 constituents, primarily resins and vegetable balsams (50%), waxes (30%), essential oils (10%), and pollen (5%).

make LB-agar plates lb_agar_plates.pdf