Musiikki ja tiede – Molekyyleistä musiikiksi

DNA-sekvenssien ja hiukkasten värähtelyjen muuntaminen nuotteiksi on antanut tutkijoille mahdollisuuden tunnistaa näkymättömiä kuvioita ja käyttää niitä musiikin luomiseen. Tämän niin sanotun “molekyylimusiikin” avulla kehitetään tieteellisesti perusteltuja menetelmiä, jotka mahdollistavat esimerkiksi innovatiivisia hoitomenetelmiä terapian alalla. On siis selvää, että musiikilla on edelleen paljon annettavaa tieteelle.

Sonification: datan muuntaminen ääneksi

Molekyylibiologi Mark Temple on käyttänyt paljon aikaa uusien syöpälääkkeiden tutkimiseen laboratoriossaan Western Sydneyn yliopistossa. Hän poimi syöpäsoluista DNA:ta ja lisäsi siihen lääkettä selvittääkseen, mihin kohtaan kemiallista sekvenssiä se kiinnittyy. Koska DNA-yhdistelmän tulkinta oli ylivoimaista, Temple etsi yksinkertaisempaa ja mielekkäämpää tapaa tunnistaa suotuisat rakenteet.

Hänen ratkaisunsa: akustisten signaalien ja visuaalisten näyttöjen yhdistelmä. Mark Temple loi oman järjestelmän, jolla DNA-elementteihin voidaan liittää nuotteja. Tekoälyavusteinen molekyylimelodia, jossa on vain neljä nuottia, helpottaa häntä tunnistamaan sekvenssikuvioita ja tekemään päätöksiä niiden perusteella.

DNA ja sen melodia pianolla soitettuna

Tieteellisen tiedon muuntaminen musiikiksi kuulostaa innovatiiviselta, mutta se on sitä vain osittain. Tutkijat ovat kokeilleet biologisten tietojen muuttamista ääniksi jo yli neljänkymmenen vuoden ajan. Jo 1980-luvun alussa biomolekyyliinsinööri David Dreamer huomasi, että DNA:n neljästä emäksestä kolme vastaa kirjaimia, jotka voidaan myös yhdistää nuotteihin. Kun Dreamer soitti sävelet pianolla, soinnuiksi muodostui C6 ja Am7. Muusikot huomasivat, että soinnut koostuivat samoista elementeistä, mutta ne olivat vain kerrostuneet eri tavalla. Näin syntyi ensimmäinen musiikillinen tulkinta DNA:sta.

Proteiinien kvanttimusiikki

Samoihin aikoihin ranskalainen fyysikko Joël Sternheimer omistautui Sternheimerin kvanttimusiikiksi kutsutulle proteiinimusiikille. Säveltäjänä hän muutti proteiinien kahdenkymmenen aminohapon värähtelytaajuudet notaatioksi ja myöhemmin partituuriksi.

Sittemmin asiantuntijat ovat pyrkineet monin tavoin esimerkiksi “musisoimaan” ihmisten geneettistä tietoa yksilöllisiksi melodioiksi. Tästä loistavana esimerkkinä toimii sonikaatiotekniikka, jolla voidaan diagnosoida sydänsairauksia. Koulutetut sydänasiantuntijat voivat käyttää tätä tekniikkaa patologisten muutosten diagnosointiin 78 prosentin tarkkuudella.

Ruumiin musiikki, kasvien äänet

Linda Long, biokemisti Exeterin yliopistossa, käyttää sonikointia sekä kasviproteiinien että ihmisen hormonien muuntamisessa musiikiksi. Tällä menetelmällä on tehty jopa kaksi albumillista musiikkia. Muodon mukaan hän kiteyttää ja röntgenkuvauttaa proteiinit, jolloin niiden rakenne tulee näkyviin. Tässä prosessissa saadut numerosarjat kuvaavat proteiinimolekyylien kolmiulotteista rakennetta. Hän ajaa sekvenssit tietokoneohjelman läpi, minkä jälkeen tiedot muunnetaan nuoteiksi. Lopputuloksena on, kuultavissa olevia ”proteiinimuotoja”. Linda Long on vakuuttunut siitä, että molekyylimusiikki voi vahvistaa mielen ja kehon välistä yhteyttä. Hänen mukaansa nämä biisit vetoavat alitajuntaan, niillä on terapeuttisia vaikutuksia, ja ne voivat siten edistää parantumisprosessia.

Molekyylimusiikki terapeuttisena välineenä

Long työstää myös molekyylimusiikkikappaleita, joita voidaan käyttää hypnoterapiaistunnoissa. Hänen DNA-musiikkiaan ei ole vielä käytetty terapeuttisena toimenpiteenä, eikä ole myöskään mahdollista sanoa, onko teoksilla kliinisesti merkityksellisiä ominaisuuksia. Vaikka tiede tukeekin Longin väittämiä johonkin pisteeseen asti, tunnettu musiikkiteknologi Carla Scalette kollegoineen suhtautuu edelleen epäilevästi näihin uusiin hoitomuotoihin.

Musiikki viruslääkkeenä, toimiiko se?

Toisaalta tutkijat ovat laajalti yhtä mieltä siitä, että musiikilla ja äänillä on syvällinen vaikutus ihmisen kehoon ja erilaisiin paranemisprosesseihin. Väite, jonka mukaan musiikillisena äänisarjana esitetyn proteiinirakenteen kuunteleminen voi välittää sen antiviraaliset ominaisuudet, on kuitenkin vahvasti kyseenalaistettu. Jotkut asiantuntijat ovat kuitenkin vakuuttuneita siitä, että molekyylien ja musiikin välistä yhteyttä voidaan hyödyntää uusissa hoitomenetelmissä.

Miten liekistä tulee soitin

Esimerkiksi Markus Bühler, Massachusetts Institute of Technologyn insinööri ja kokeellisen musiikin säveltäjä, muutti hämähäkinverkon kahisevaksi melodiaksi ja liekin värähtelyt meditatiiviseksi gongin kaikuksi. Hänen teesinsä: Kaikkea voi käyttää instrumenttina ja kaiken voi muuntaa ääneksi. Tekoälyyn perustuvalla järjestelmällään Bühler toimii myös päinvastaiseen suuntaan, muuntamalla musiikkia proteiineiksi. Hän on luonut proteiineja, joita ei ole koskaan aiemmin löydetty luonnosta tässä DNA-sekvenssissä. Bühlerin mukaan on mahdollista luoda proteiini, joka on optimoitu muunnos itsestään. Insinööri etsii parhaillaan proteiinia, joka pidentää helposti pilaantuvien elintarvikkeiden säilyvyyttä.

Olemme innoissamme siitä, mitä kaikkea muuta sonifiointi ja molekyylimusiikki mahdollistavat. Onko sinulla ideoita tai haluatko jakaa jotain, mistä olet lukenut? Odotamme innolla kommenttejanne!

Suomalainen muusikko

Näytä kaikki Mathiasn blogipostaukset