Zika viirus plahvatas üleilmsel areenil eelmisel aastal, kui tervishoiuametnikud hakkasid kahtlustama, et see võib põhjustada imikute sünnidefekte. Nagu 2014. aasta Ebola-epideemia, süvenes hirm kiiresti. Haiguse põhjustatud hävitamine on sügavalt vapustav, osaliselt seetõttu, et nakkuse osakesed on nähtamatud.
Millegi nähtavaks tegemine tähendab selle paremat käsitlemist, hallatavamaks muutmist. Selle aasta märtsis kaardistasid Indiana Purdue ülikooli töötajad Michael Rossmann ja tema kolleegid seda, mida Meghan Rosen ajakirja Science News jaoks kirjeldas kui Zika "auklikku, golfipallikujulist ehitist". Arvestatud struktuuri abil on teadlastel nüüd lähtepunkt õppida, kuidas viirus töötab ja kas seda on võimalik peatada. Teadlased otsivad struktuurist punkte, mis võiksid pakkuda mõne ravimi sihtmärgi.
Selles mõttes, kuid kunstilisema keerdkäiguga, on teine teadlane maalinud pildi sellest, milline see võiks välja näha, kui Zika raku nakatab.
David S. Goodselli akvarellil on umbes 110 nanomeetri laiune ala, teatas Maggie Zackowitz NPR-ile . See on peaaegu 1000 korda väiksem kui tavalise juuksekarva laius. Maalil on viirust esindav roosa kera lõigatud pooleks, et paljastada viiruse geneetilise materjali sasipundar. Lihavad mügarikud viiruse pinnal haaravad rohelistest tornidest, mis on põimitud helerohelise kõverusega, mis näib ümbritsevat sinist kollasust. Viiruse pinnavalgud seonduvad retseptoritega raku pinnal, mida see peagi nakatab.
Surmavad viirused ei tundunud kunagi nii ilusad, nagu nad on Goodselli pintsli all. Californias La Jolla Scrippsi uurimisinstituudis ja New Jerseys asuvas Rutgersi osariigi ülikoolis ühiste kohtumistega molekulaarbioloog maalib erksavärvilisi ja sihvaka väljanägemisega kujusid, mis meenutavad tarretised, jalgpallid ja spagetid, mis tõrjuvad ja hüppavad kokku. Abstraktsete piltidena on need veetlevad, kuid ka Goodselli tööd toetavad kindlalt teadust.
Teadlane-kunstnik teeb oma maalide kohta mõned haritud arvamised. "Mõned objektid ja interaktsioonid on väga hästi uuritud ja teised mitte, " selgitab ta. "Teadus on endiselt kasvav valdkond." Kuid tema teadmised võimaldavad tal maalida pintslit enesekindlalt.
Mikroskoopilise bioloogilise maailma visualiseerimine intrigeeris Goodselli esmakordselt kooli astmes, kui ta tugines sellistele tehnikatele nagu röntgenkristallograafia, et tuletada valkude ja nukleiinhapete voldid, keerdumised ja kontuurid.
Rakkude molekulidele nende funktsiooni andmiseks on oluline struktuur, olgu need ensüümid, mis lõhustavad teisi molekule, RNA ahelad, mis juhendavad valkude moodustamist, või kiud, mis toetavad ja kujundavad kudesid. Valkude taskud pakuvad kohti, kus teised molekulid võivad siduda ja katalüüsida või takistada reaktsioone. Kui Rosalind Franklinil õnnestus röntgenkristallograafia abil jäädvustada esimene DNA pilt, suutsid James Watson ja Francis Crick kiiresti järeldada, kuidas topeltheeliksi lahti pakkimine võiks pakkuda malli geneetilise materjali replikatsiooniks.
"Kui seisate autost väljas ja kapuuts on suletud, nii et te ei näe mootorit, pole teil aimugi, kuidas masin töötab, " ütleb Rutgersi ülikoolis proteoomikat õppiv teadur Stephen K. Burley. Rakud ise on pisikesed, keerulised masinad ja mõistmiseks, kuidas need töötavad või millised osad ja protsessid lähevad haiguse mõjul viltu, on vaja vaadata kapoti alla.
Sellepärast pidi Goodsell mõistma, kuidas molekulid olid kujundatud ja kuidas nad raku sees kokku sobivad.
Arvutigraafika oli alles 1980ndate keskpaigas uurimistöö labori areenil ja andis teadlastele, näiteks Goodsellile, praeguseks 55, pretsedenditu pilgu uuritud molekulidele. Kuid isegi parimad programmid nägid vaeva, et näidata kõiki ühe molekuli keerukusi. "Valgu suurusega objektid olid tõeline väljakutse, " ütleb ta. Mitme valgu ja nende koha nägemine rakustruktuuride suhtes ulatus tol ajal riist- ja tarkvara võimalustest kaugemale.
"Ütlesin endale: kuidas see välja näeks, kui saaksime osa raku üles puhuda ja molekule näha?" Goodsell ütleb. Ilma tänapäevaste suure võimsusega arvutigraafiliste võimalusteta pöördus ta üsna sõna-sõnalt joonestustahvli poole, et koondada kokku kõik bitid teadmisi struktuurist, mida ta suutis, ja luua see pilt raku ülerahvastatud sisemusest. Tema eesmärk oli "naasta teaduse suure pildi vaatamisele", ütleb ta.
Tema loodud pildid on mõeldud teaduslike illustratsioonidena, mis innustavad teadlasi ja avalikkust mõtlema keemiliste reaktsioonide ja rakkude funktsioonide aluseks olevatele struktuuridele.
Tavaliselt veedab Goodsell mõni tund teaduslikku kirjandust kaevates, et õppida kõike, mida teadlased teavad teemal, mida ta soovib illustreerida. Seejärel joonistab ta õpitu põhjal suure pliiatsijoonistuse. Söepaber aitab tal seda visandit akvarellpaberile üle kanda. Rakkude sees olevad molekulid on sageli väiksemad kui valguse lainepikkus, nii et tõeline vaade molekulaarsele maastikule oleks värvitu, kuid Goodsell lisab värvi ja varjundi, et aidata inimestel tema maale tõlgendada. Tulemuseks on detailsed vaated töös olevatest molekulaarsetest masinatest.
Näiteks Ebola maalil näeb viirus välja nagu hiiglaslik uss, kes kasvatab oma pead. Viirus varastas nakatunud rakust rakumembraani komponendid, mis on kujutatud helelillana, kirjutab Goodsell veebipõhise ressursi jaoks, RCSB valguandmete pank (PDB). Türkiisi brokkolipead, mis krohvivad selle membraani väliskülge, on glükoproteiinid, mis võivad kinnistuda peremeesraku pinnale ja tõmmata viiruseosakese piisavalt lähedale, et selle geneetilist materjali (kollases, rohelise nukleoproteiiniga kaitstud) saaks selle sisse lükata. Need glükoproteiinid on olnud viirusevastaste ravimite peamine sihtmärk.
Maal võitis tänavuse konkursi Wellcome Image Awards, konkursi, mis tõmbab kogu maailmas teadusliku illustratsiooni ja visualiseerimise asjatundjaid.
Ebola maal ja paljud teised Goodselli pildid elavad esialgses eelarveprojektis hoidla direktori Burley järelevalve all. PDB sisaldab rohkem kui 119 000 valkude, RNA, DNA ja muude molekulide struktuure. Mõned statistikad näitavad, kui oluline on bioloogide struktuur: Andmepangast laaditakse iga päev umbes 1, 5 miljonit üksikasjalikku 3D-teavet. Viimase nelja aasta jooksul on ressursile pääsenud inimesed 191-st 194-st maailmas tunnustatud iseseisvast riigist.
Juulis postitab Goodsell oma 200. kuu molekuli, sari, mis sisaldab tema valkude ja muude molekulide kujutisi koos kirjaliku selgitusega struktuuride funktsiooni ja tähtsuse kohta.
Goodselli töö aitab keskkooliõpilasi ja teisi koolitada uudistes haigusi põhjustavate osakeste taga olevate struktuuride ja terviseseisundi kohta. Nn PDB-101 seeria jaoks aitavad tema molekulid õpilastel paremini mõista II tüüpi diabeedi või pliimürgituse taga olevaid mehhanisme. Tal on tulemas suuremahuline maal, mis hõlmab HIV-viiruse elutsüklit.
Isegi eksperdid saavad Goodselli illustratsioonidest õppida. Varakult tuletab ta meelde instituudis ringi käimist, et küsida kolleegidelt, kui rahvarohke nende arvates rakuke on. Hinnangud, mille ta tagasi sai, olid väga lahjad. Alles siis, kui ta suure pildi vaatamiseks tagasi tõmbus, selgus, et rakud on väga tihedad ja keerulised.
"Ma ei ole kursis paljude teiste inimestega, kes tegutsevad nii, nagu [Goodsell] tegutseb, " ütleb Burley. Goodselli looming ühendab kunstilise tõlgendamise ja teaduslikud teadmised. "Ta oskab 3D-struktuuri lugu rääkida käsitsi rohkem kui saate arvutigraafika abil. See on minu arust tema töö tõeline ilu."
Goodselli töid saab vaadata RCSB valgu andmepanga sarjas " Kuu molekul " ja tema veebisaidil . Tema veebisaidil on ka üksikasjalikumad mõned selle artikli pildid.
