Virus Zika meletup ke peringkat global tahun lepas apabila pegawai kesihatan mula mengesyaki ia boleh menyebabkan kecacatan pada bayi. Seperti epidemik Ebola pada tahun 2014, ketakutan melanda dengan cepat. Kemusnahan yang ditimbulkan oleh penyakit ini sangat mengganggu, sebahagiannya kerana zarah-zat penularan tidak dapat dilihat.
Untuk membuat sesuatu yang kelihatan adalah untuk mendapatkan pegangan yang lebih baik di atasnya, untuk menjadikannya lebih mudah diurus. Pada bulan Mac tahun ini, Michael Rossmann dari Purdue University di Indiana dan rakan-rakannya memetakan apa yang Meghan Rosen untuk Science News digambarkan sebagai "struktur berbentuk bola golf yang bergelombang, " Zika. Dengan struktur yang disimpulkan, saintis kini mempunyai titik permulaan untuk mengetahui bagaimana virus berfungsi dan sama ada ia boleh dihentikan. Penyelidik akan mencari mata dalam struktur yang mungkin menawarkan sasaran untuk ubat.
Dalam vena itu, tetapi dengan sentuhan yang lebih artistik, saintis lain telah melukis imej yang kelihatan seperti ketika Zika menjangkiti sel.
Cat air David S. Goodsell menggambarkan kawasan seluas kira-kira 110 nanometer, laporan Maggie Zackowitz untuk NPR . Itulah hampir 1, 000 kali lebih kecil daripada lebar rambut manusia yang tipikal. Dalam lukisan, sfera merah jambu yang mewakili virus telah dihiriskan separuh untuk mendedahkan kusut dari bahan genetik virus. Tompok-tompok fleshy pada permukaan virus menangkap menara hijau yang tertanam dalam lengkung hijau yang kelihatan seperti menyerupai warna biru. Protein permukaan virus yang mengikat kepada reseptor pada permukaan sel akan segera dijangkiti.
Virus maut tidak pernah kelihatan begitu indah seperti yang mereka lakukan di bawah berus Goodsell. Ahli biologi molekular dengan pelantikan bersama di Institut Penyelidikan Scripps di La Jolla, California dan Rutgers State University di New Jersey cat bentuk yang berwarna cerah dan licin yang menyerupai jellybeans, bola sepak dan spageti yang dikumpulkan bersama. Sebagai gambaran abstrak, mereka sangat menggembirakan, tetapi karya Goodsell juga kukuh dalam sains.
Artis saintis membuat beberapa tekaan berpendidikan untuk lukisannya. "Beberapa objek dan interaksi dikaji dengan baik dan yang lain tidak, " jelasnya. "Sains masih menjadi bidang yang semakin berkembang." Tetapi kepakarannya membolehkannya menggunakan sikat kuas dengan keyakinan.
Menggambarkan dunia biologi mikroskopik pertama yang mengintai Goodsell di sekolah siswazah, ketika ia bergantung pada teknik seperti kristalografi sinar-x untuk menyimpulkan lipatan, kelainan dan kontur protein dan asam nukleat.
Struktur adalah kunci untuk memberikan molekul dalam sel fungsinya, sama ada ia adalah enzim yang memecah molekul lain, helai RNA yang mengarahkan pembinaan protein atau serat yang menyokong dan membentuk tisu. Poket dalam protein menawarkan tempat di mana molekul lain boleh mengikat dan memangkinkan atau menghalang tindak balas. Apabila Rosalind Franklin berjaya menangkap gambar pertama DNA, menggunakan kristalografi sinar-x, James Watson dan Francis Crick dengan cepat dapat menyimpulkan bagaimana unzipping helix berganda dapat menyediakan templat untuk replikasi bahan genetik.
"Sekiranya anda berdiri di luar kereta dan hud ditutup supaya anda tidak dapat melihat enjin, anda tidak tahu bagaimana mesin itu berfungsi, " kata Stephen K. Burley, seorang penyelidik yang mengkaji proteomik di Universiti Rutgers. Sel-sel itu sendiri adalah mesin-mesin yang kecil, kompleks, dan memahami bagaimana mereka berfungsi atau apa bahagian dan prosesnya tergelincir di bawah pengaruh penyakit, memerlukan melihat di bawah tudung.
Itulah sebabnya Goodsell perlu memahami bagaimana molekul dibentuk serta bagaimana ia sesuai bersama di dalam sel.
Grafik komputer hanya memecah masuk ke dalam makmal penyelidikan pada pertengahan tahun 1980-an dan memberi saintis seperti Goodsell, sekarang 55, melihat pada molekul yang mereka pelajari. Tetapi program-program terbaik bergelut untuk menunjukkan semua kerumitan molekul tunggal. "Objek saiz protein adalah cabaran sebenar, " katanya. Menggambarkan protein berganda dan tempatnya relatif kepada struktur selular adalah di luar kemampuan perkakasan dan perisian pada masa itu.
"Saya berkata kepada diri sendiri: Apa yang akan kelihatan seperti jika kita boleh meletupkan sebahagian daripada sel dan melihat molekul?" Goodsell berkata. Tanpa keupayaan grafik komputer berkuasa tinggi pada hari ini, dia beralih, secara literal, ke papan lukisan untuk menyatukan semua bit pengetahuan tentang struktur yang dia dapat dan mewujudkan imej dalaman dalaman sesak itu. Matlamatnya adalah "untuk kembali melihat gambaran besar sains, " katanya.
Imej yang diciptakannya adalah ilustrasi saintifik, untuk memberi inspirasi kepada para penyelidik dan orang awam untuk memikirkan struktur yang merumuskan tindak balas kimia dan fungsi sel.
Lazimnya, Goodsell membelanjakan beberapa jam untuk menggali kesusasteraan saintifik untuk mempelajari semua penyelidik mengetahui tentang topik yang dia mahu ilustrasikan. Kemudian, dia melukis lakaran pensil besar berdasarkan apa yang telah dipelajarinya. Karbon kertas membantu dia memindahkan lakaran itu ke kertas cat air. Molekul-molekul di dalam sel selalunya lebih kecil daripada panjang gelombang cahaya, jadi pandangan sebenar landskap molekul tidak berwarna, tetapi Goodsell menambah warna dan teduhan untuk membantu orang menafsirkan lukisannya. Hasilnya adalah pandangan terperinci mengenai jentera molekul di tempat kerja.
Sebagai lukisan Ebola, sebagai contoh, virus itu kelihatan seperti cacing besar yang memelihara kepalanya. Virus ini telah mencuri komponen membran sel dari sel yang dijangkiti, digambarkan dalam ungu muda, Goodsell menulis untuk sumber dalam talian, Protein Data Bank (PDB) RCSB. Turbin brokoli-kepala yang membakar bahagian luar membran itu adalah glikoprotein, yang boleh menjalar ke permukaan sel tuan rumah dan menarik zarah virus yang cukup dekat sehingga bahan genetiknya (dalam kuning, dilindungi oleh nukleoprotein hijau) boleh digerakkan di dalamnya. Mereka glikoprotein telah menjadi sasaran utama untuk ubat untuk memerangi virus.
Lukisan itu memenangi Anugerah Imej Wellcome tahun ini, satu pertandingan yang menarik pakar dalam ilustrasi saintifik dan visualisasi dari seluruh dunia.
Lukisan Ebola dan banyak lagi imej oleh Goodsell hidup di PDB, di bawah pengawasan Burley, pengarah repositori. PDB memegang lebih daripada 119, 000 struktur protein, RNA, DNA dan molekul lain. Beberapa statistik menunjukkan betapa pentingnya struktur bagi ahli biologi: Terdapat kira-kira 1.5 juta muat turun maklumat struktural 3D terperinci dari bank data setiap hari. Dalam empat tahun kebelakangan ini, orang dari 191 daripada 194 negeri yang diiktiraf bebas di dunia telah mengakses sumber itu.
Pada bulan Julai, Goodsell akan menyiarkan "Molecule of the Month" yang ke-200, yang memperlihatkan gambarannya tentang protein dan molekul lain bersama penjelasan bertulis mengenai fungsi dan kepentingan struktur.
Kerja Goodsell membantu mendidik pelajar sekolah menengah dan lain-lain tentang struktur di sebalik zarah penyebab penyakit dan keadaan kesihatan dalam berita. Untuk siri PDB-101 yang dipanggil, molekulnya membantu pelajar memahami mekanisme di belakang diabetes jenis 2 atau keracunan plumbum. Dia mempunyai lukisan berskala besar yang akan meliputi kitaran hidup virus HIV.
Malah para ahli boleh belajar dari ilustrasi Goodsell. Awalnya, dia mengimbas kembali ke institut itu untuk meminta rakan sekerjanya bagaimana sesak mereka memikirkan sel. Anggaran yang dia dapati adalah sangat cair. Hanya apabila dia menarik diri untuk melihat gambaran besar, ia menjadi jelas bahawa sel-sel itu sangat padat dan kompleks.
"Saya tidak tahu banyak orang lain yang beroperasi dengan cara [Goodsell], " kata Burley. Kerja Goodsell menyatukan tafsiran artistik dan pengetahuan saintifik. "Dia dapat memberitahu lebih banyak kisah struktur 3D dengan tangan daripada yang anda boleh dengan grafik komputer. Itu, saya fikir, keindahan sebenar karyanya."
Kerja Goodsell dapat dilihat di siri " Molecule of the Month " RCSB Protein Data Bank dan di laman webnya . Laman webnya juga memberikan lebih detail tentang beberapa imej dalam artikel ini.
