A mediados del año 2023, hemos anunciado a los ganadores de nuestro concurso mundial Image of the Year 2022. Para aquellos que no estén familiarizados, este concurso que se celebra anualmente reconoce lo mejor del procesamiento de imágenes en la microscopía óptica a nivel mundial. Ahora, a través de una serie de entrevistas, conozca el detrás de escena del procesamiento de estas imágenes ganadoras.

Nuestro primer entrevistado fue el ganador de la categoría de ingeniería y ciencia de los materiales. A medida que vamos cubriendo las categorías de nivel regional, nos complace compartir la historia del ganador del nivel regional América: Igor Siwanowicz de EE. UU. Igor no duda un segundo cuando es hora de capturar el arte de la naturaleza bajo la lente de su microscopio. Tan solo un año atrás, una de sus imágenes, que mostraba la lengua de un caracol, ganó una mención honorífica en la edición 2021 de nuestro concurso Image of the Year. Y, para la edición de 2022, su obra de arte microscópica está en pleno florecimiento: la imagen de un grano de polen de una Ipomoea tricolor ganó el puesto del nivel America y le valió el premio del nuevo microscopio CX23. Conversamos con Igor para conocer más sobre sus experiencias anteriores y lo que lo llevó a capturar esta imagen galardonada.

P: ¿Qué muestra su imagen galardonada?

Igor: La imagen muestra un grano de polen en proceso de germinación en el estigma de una Ipomoea tricolor. Un tubo polínico emerge de una de las aperturas del grano. Atraviesa el pistilo para llegar al ovario en busca de un óvulo. Los colores son simulados: convertí la proyección de la imagen a través de una codificación cromática por profundidad. Las partes más cercanas al espectador se muestran en tonos más claros.

Capturada por Igor Siwanowicz, esta imagen de un grano de polen de una Ipomoea tricolor ganó el premio de nivel regional América en nuestro concurso Image of the Year 2022.

P: ¿Qué es lo que le impresiona de su imagen y de la materia?

Igor: Me fascinan las complejidades de las formas naturales y las múltiples facetas de diseño que se hallan en la naturaleza. En el verano del año 2022, decidí otorgar algo de amor y atención a las flores, especialmente aquellas con granos de polen dotados de formas curiosas. En el Campus de Investigación Janelia—donde trabajo y vivo— hay varias especies de ásteres y enredaderas. No tuve que buscar muy lejos para encontrar muestras destinadas a mi proyecto de fin de semana.

P: ¿Cómo creó la imagen?

Igor: Coleccioné varios estigmas de flores Ipomoea tricolor: un estigma es la parte femenina de una flor; específicamente, la parte de un pistilo donde germina el polen. Estas flores crecen en las cercas del jardín comunitario de mi instituto. Después de bañarlos en agarosa al 7 %, corté las muestras en secciones de 0,2 mm; tras ello, les apliqué las tinciones de blanco calcoflúor y rojo Congo. Estos son colorantes que se unen a la celulosa y que se originan en la industria textil; han sido utilizados respectivamente como blanqueador óptico y tinte rojo hasta que se descubrieron sus propiedades cancerígenas. Capturé imágenes de la muestra usando un objetivo de 40X mediante un microscopio confocal.

P: ¿Qué desafíos encontró al capturar esta imagen?

Igor: Usé casi los mismos protocolos de preparación de muestra y procesamiento de imágenes que en ocasiones anteriores. Era como preparar una receta familiar para un plato relativamente simple. Disfruto del proceso de preparación de una muestra de la misma forma como cuando cocino. En ambos casos, sigo principalmente mi intuición y no me enfoco mucho en los detalles.

P: ¿Por qué eligió esta imagen como la candidata para el concurso Image of the Year?

Igor: Sabía que cumplía con los criterios promovidos por los jueces; esto lo he aprendido al revisar antiguas imágenes ganadoras y al participar en varios concursos de fotomicrografía durante la última década. Presenta un nivel de detalle suficientemente alto que la hace interesante, no tiene áreas ampliadas, sobreexpuestas o recortadas, sigue las reglas de composición, y cuenta una historia o muestra un fenómeno/proceso biológico.

P: ¿Tiene algún mensaje acerca de su imagen que le gustaría compartir?

Igor: En cada rincón de la naturaleza hay belleza: es omnipresente. Podemos encontrarla en cualquier parte, a veces en los lugares más imprevistos, como dentro de la boca de un caracol. De hecho, una rádula de caracol o lengua áspera me hizo ganar una mención honorífica el año pasado.

Naturalmente, todo depende del color del cristal con el que se mire; por tanto, debemos observar estas formas tan desconocidas, alienígenas y abstractas con una mente abierta. Creo que gozar de una mentalidad abierta es un rasgo/aspecto esencial de la mente en el aprendizaje y la creatividad. Llega con esa fusión entre humildad y confianza: la fuerza de admitir que parte de la propia visión sobre el mundo podría ser errónea o incluso faltar. Lamentablemente, en algunas culturas existe una tendencia a confundir la arrogancia y asertividad con confianza; es decir que negarse a ceder se considera una virtud, mientras que cambiar de opinión se percibe como una debilidad.

Sin duda, me siento a gusto conmigo mismo cuando digo que la certidumbre tiene efectos negativos en la creatividad, el aprendizaje y el crecimiento personal. Una certidumbre irreprochable y de grado peligroso sólo puede contrarrestarse al vivir esa frescura y seguridad del saber y cultivar una mentalidad joven: como esa curiosidad infantil que está libre de ideas preconcebidas.

Representación alternativa de la imagen ganadora. Para esta proyección de profundidad codificada cromáticamente, se aplicó el filtro de búsqueda de bordes en el apilamiento antes de aplanarla y crear la proyección. Imagen por cortesía de Igor Siwanowicz.

P: ¿Dónde y cuándo aprendió a usar un microscopio por primera vez?

Igor: Mis padres tenían un microscopio antiguo de campo claro con un estativo de latón y espejo cóncavo para la iluminación. Cuando era niño jugaba mucho con él, observando protozoos, rotíferos y otra microfauna en muestras de agua. El microscopio pasó a ser un elegante candelabro tras la ruptura de alguna de sus piezas. Esta última función la ha cumplido por los últimos 30 años aproximadamente.

Al cursar mi doctorado en biología molecular, usaba también la cristalografía de rayos X para resolver estructuras moleculares de proteínas a nivel atómico. En la práctica, hay que saber que a esta magnificación, si bien es interesante, incluso la hermosa naturaleza puede volverse abstracta. El paso del tiempo reforzó mi amor por la naturaleza y el deseo de adquirir un panorama más amplio, lo cual me condujo al campo de la neurobiología. Fue entonces cuando tuve acceso a los microscopios confocales.

Imagen del estigma de Ipomoea tricolor con una magnificación más baja (objetivo de 10X). Imagen por cortesía de Igor Siwanowicz.

P: ¿En qué momento sintió la inspiración para usar microscopios con el fin de crear arte?

Igor: Mis padres son biólogos y me inculcaron el interés por la naturaleza y la biología; estimularon mi curiosidad desde una temprana edad. Crecí rodeado de libros relacionados con la biología y los contemplaba incluso antes de aprender a leer. Fue entonces cuando descubrí el trabajo de Ernst Haeckel. Su magnífica colección de detalladas litografías, Art Forms in Nature, muestra todo tipo de formas de vida; es un gran ejemplo de combinación entre el enfoque científico y el talento artístico. Su trabajo sigue siendo una de mis principales fuentes de influencia.

Cerca de 20 años atrás, compré mi primera cámara e inicié a experimentar con la fotografía de naturaleza, dando una especial atención a la técnica macro. Mis modelos favoritos eran los invertebrados, reptiles y anfibios. Me impuse un objetivo claro: infundir un espíritu de cuestionamiento, admiración y respeto por la vida en todas sus manifestaciones. Lo conseguí al tratar a mis modelos como celebridades en miniatura, al mirarlas cara a cara como a un igual y al aplicar técnicas de fotografía para retratos glamorosos, es decir, con iluminación suave y fondos en colores pastel. La microscopía complementó perfectamente la fotografía macro y me brindó una perspectiva aún más íntima de las formas naturales.

Primer plano al ojo de un zigóptero (conocido comúnmente como «caballito del diablo»). Imagen por cortesía de Igor Siwanowicz.

P: ¿Cuánto tiempo lleva creando arte con un microscopio?

Igor: Durante mi investigación de doctorado y postdoctoral, estuve estudiando las interacciones de las proteínas a nivel atómico. Llegó un momento en el que lo encontré demasiado limitado para mi gusto; ya que, al centrarme en una única interacción dentro de un gran proceso bioquímico, uno de las miles dentro de una célula, perdía el panorama general.

Por tanto, alrededor de dieciséis años atrás, cambié mi campo de investigación por uno más acorde con mis intereses de naturalista. La neurobiología es el estudio de las células del sistema nervioso y la organización de éstas en circuitos funcionales que procesan información y median el comportamiento. Los insectos, con un sistema nervioso relativamente simple y por ende más fácil de estudiar, por lo general son usados como modelos. En el nivel más básico de las redes neuronales relativamente simples, todos los sistemas nerviosos tienen mucho en común. Fue mi experiencia extracurricular en anatomía de invertebrados y fotografía macro lo que hizo posible esta transición.

Cabe resaltar que los neurobiólogos suelen usar el microscopio como herramienta para estudiar la morfología de las neuronas y sus redes. Por consiguiente, acceder a microscopios de alta gama, como el microscopio confocal ha representado un beneficio adicional.

P: ¿Qué es lo más fascinante de la microscopía?

Igor: Para la mayoría de los principiantes, las imágenes microscópicas —dotadas de formas abstractas y desconocidas— pueden generar confusión. Pero, esta confusión es positiva: conduce al aprendizaje. A veces denominada confusión positiva u óptima, se cree que esta etapa presenta una emoción epistémica clave, ya que conduce a la adquisición de conocimientos. Este tipo de confusión causa cierto grado de incomodidad: un choque mental que adviene con el reconocimiento de una laguna en el propio conocimiento. Ese choque sólo puede paliarse encontrando la información que ocupará dicho vacío.

La admiración y el cuestionamiento son emociones que a menudo se experimentan en respuesta a cosas como la música, el arte, los vastos paisajes, la aurora boreal o una tormenta eléctrica. La magnitud del fenómeno no tiene por qué ser un criterio aclaratorio. Desde mi perspectiva, la exploración de los finos detalles y complejidades de las formas y diseños naturales es lo que a menudo desencadena dichas emociones. La admiración y el asombro son estados mentales vitales en nuestra vida. Ambos son aleccionadores. Nos hacen sentir pequeños pero conectados con nosotros mismos, los demás, la naturaleza y el universo. Mientras que la admiración nos hace detenernos y asimilarlo todo, el cuestionamiento atrae el deseo de comprender, de involucrarnos con el objeto o fenómeno. El cuestionamiento despierta un interés activo y ahonda en la curiosidad.

La microscopía puede hacer ver a los espectadores la belleza de las formas naturales y las múltiples facetas de diseño que se encuentran en la naturaleza. Tiene el poder de estimular el interés, despertar la curiosidad y motivar investigaciones apasionadas sobre el mundo natural.

P: ¿Su profesión entraña el procesamiento de imágenes o es más un pasatiempo, una forma de arte o una pasión?

Igor: Durante los últimos 11 años, he trabajado como investigador científico en el Campus de Investigación Janelia del Instituto Médico Howard Hughes. Aparte de otros proyectos, colaboro actualmente en el desarrollo de un modelo musculoesquelético de la mosca de la fruta.

Me siento increíblemente afortunado y privilegiado de poder combinar mi pasatiempo, mi pasión y mi carrera. A lo largo de los años, he colaborado con laboratorios dentro y fuera de Janelia para estudiar la anatomía y los neurocircuitos de los invertebrados. Me especializo en la preparación y el procesamiento de imágenes de muestras atípicas, que en su mayoría contienen elementos del exoesqueleto, músculos y neuronas mecanosensoriales o motoras.

Entre algunos ejemplos de mi trabajo de investigación, puedo mencionar:

• El control de las neuronas motoras de cada músculo que interviene en el efecto mecánico de la probóscide o trompa de una mosca
• La reconstrucción 3D del almacenamiento de energía, que permite saltar a los saltamontes y cigarras, mediante la microscopía de escaneo láser confocal
• La caracterización sistemática de mecanosensores en las alas que monitorean el flujo de aire y las deformaciones de las alas
• El estudio de los orígenes biomecánicos de la selectividad a partir de las características del propioceptor y los mapas topográficos en la pata de Drosophila

P: ¿Actualmente, en qué proyecto está trabajando a nivel artístico?

Igor: En la lista de mis proyectos divertidos tengo: el procesamiento de imágenes de las secciones de unos ojos de libélula teñidos, con el fin de detectar núcleos, actina y tubulina; mohos Aspergillus y Dictyostelium, cultivados en agarosa, bañados aún más en agarosa, y seccionados de una manera a mostrar el organismo desde un lado. No he visto que se hayan ya realizado estos experimentos, así que estoy emocionado por ello.

Proyección de máxima intensidad de las secciones de los ojos de una libélula. Imagen cortesía de Igor Siwanowicz.

P: ¿Hay algo más que le gustaría compartir sobre su experiencia en el concurso IOTY?

Igor: Definitivamente, esta experiencia e interacciones han sido positivas. ¡Me da gusto que Evident exponga las maravillas del mundo natural a un público más amplio y deseo que estas imágenes despierten algo de interés y curiosidad!

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