Mød forskeren maler, der forvandler dødbringende vira til smukke kunstværker

David Goodsell pakker sine akvareller af HIV-, Ebola- og Zika-vira med realistiske detaljer.

David Goodsell (CC-BY-4.0)

Mød forskeren maler, der forvandler dødbringende vira til smukke kunstværker

Af Jon CohenApr. 11, 2019, 12:55

HIV, Ebola og Zika er grimme, grimme vira. David Goodsell får dem til at se smukke, endda lokkende. Og den usædvanlige præcision af hans skildringer er drevet af videnskab - nogle af dem hans egen forskning.

Goodsell er strukturbiolog ved Scripps Research i San Diego, Californien, og han maler akvareller af vira og celler med nøjagtige videnskabelige specifikationer. Mange forskere laver kunst på siden, men Goodsells malerier er tæt knyttet til hans egne studier af molekylerne, der danner celler og patogener. Hans billeder er vist på forsiden af ​​mange tidsskrifter, herunder videnskab og celle . Han har også produceret fire bøger, der indeholder hans malerier ( The Machinery of Life , Our Molecular Nature: The Body's Motors, Machines and Messages, Bionanotechnology: Lessons from Nature, and Atomic Evidence: Seeing the Molecular Basis of Life ), uddannelsesplakater (Tour of en menneskelig celle, influenza kamp: immunitet og infektion) og et program, som offentligheden kan få adgang til for at skabe deres egne HIV-illustrationer (CellPAINT). Konferencen om retrovirus og opportunistiske infektioner i år præsenterede hans HIV-image som dets logo.

Foruden at studere billeder af celler fra højdrevne mikroskoper, afhænger gods af molekylstrukturer fra elektronmikroskopi (EM), røntgenkrystallografi og nukleær magnetisk resonansspektroskopi for at fremstille hans malerier, der viser den ofte overfyldte og komplekse verden af ​​celler og mikroberne, der inficerer dem. Han bruger endda de kendte molekylvægte, hvis det er alt, hvad han har, så han i det mindste kan tegne, siger, en cirkel i korrekt størrelse. ”Jeg er en videnskabsmand først, ” siger han. ”Jeg laver ikke redaktionelle billeder, der er beregnet til at sælge magasiner. Jeg vil på en eller anden måde informere forskerne og lænestolforskerne om, hvad viden er nu, og forhåbentlig give dem en intuitiv fornemmelse af, hvordan disse ting virkelig ser ud - eller måske ser ud, ”siger han.

Måske se ud?

”Disse billeder har tonsvis og tonsvis og tonsvis af kunstneriske licenser, ” siger han. ”De er kun et øjebliksbillede af noget, der er i sig selv superdynamisk. Hver gang jeg laver et maleri, den næste dag er forældet, fordi der er så meget mere data, der kommer ud. ”

David Goodsell

Jon Cohen

Oprindeligt uddannet som røntgenkrystallograf, begyndte gods i begyndelsen af ​​1980'erne at lege med at mesh molekylærbiologi med computergrafikprogrammer, som på det tidspunkt hovedsageligt blev brugt af offentligheden til flygesimulator-spil. ”Ingen vidste, hvordan man skulle bruge programmerne, og jeg blev den lokale ekspert, ” siger Goodsell. ”Jeg begyndte også øjeblikkeligt at have et kunstnerisk afsætningsmarked.”

I 1987 kom Goodsell til Scripps for at arbejde sammen med en beregningsstrukturbiolog Arthur Olson. ”Han var en af ​​de første mennesker i verden, der gjorde molekylær grafik, ” siger Goodsell, der også har en fælles aftale på Rutgers University.

Goodsells kontor er nede i gangen fra Olsons, og det ligner noget i en legetøjsshop, med hylde efter hylde fyldt med 3D-modeller, han har lavet af molekyler. ”Davids arbejde er en fantastisk kombination af videnskab og kunst, ” siger Olson, der selv er en videnskabs-kunstner. ”Videnskaben er lige så meget i hans malerier som hans kunstneriske evne. Maleriet er en lille del af værket, der går ind i nogen af ​​hans illustrationer. Det meste er litteraturarbejde i at forsøge at få en så nøjagtig og komplet model som i øjeblikket tilgængelig for det, han skildrer. ”

Jeg vil på en eller anden måde informere forskerne og lænestolforskerne om, hvad viden er nu, og forhåbentlig give dem en intuitiv fornemmelse af, hvordan disse ting virkelig ser ud - eller måske ser ud.

David Goodsell, Scripps Research

Goodsell ville have mere en "biologisk forbindelse" til nogle af de arkane problemer, han studerede a papir fra 1987, som han udgav sammen med Olson, med titlen Rendering af volumetriske data i molekylære systemer so han hentede en pen i de tidlige 90'erne og begyndte at lave blæktegninger. Jeg ville vende tilbage til kontakten med biologi, så jeg stillede mig selv en udfordring: Kunne jeg tegne et billede af en celle sprængt med alt på det rigtige sted? siger han. I bosatte sig på [bakterien] E. [Escherichia] coli, fordi der på det tidspunkt var flest data til støtte for det. Der var virkelig knap nok data til at gøre et overbevisende stykke arbejde. Jeg brugte meget tid på at bruge citeringsindekset i biblioteket på at jage molekyler ad gangen for at finde koncentrationer.

Disse tegninger førte ham tilbage til det akvarelmaleri, han lærte af sin bedstefar. Farverne er helt opbyggede, siger han og bemærker, at de fleste proteiner ikke har nogen farve. Jeg bruger bare farver, som jeg kan lide, og farver, som jeg tror vil give dig mulighed for at skelne mellem forskellige funktionelle rum.

Janet Iwasa, en bortfaldt cellebiolog, der driver Animationslaboratoriet ved University of Utah i Salt Lake City, siger, at Goodsells arbejde har haft en vidtrækkende indflydelse på andre kunstnere, der skildrer videnskab. De fleste molekylære animatorer, mennesker som mig, betragter ham som fader til vores felt med hensyn til at tænke på molekylær visualisering på en videnskabeligt nøjagtig måde, siger Iwasa. Han ledet vejen.

HIV-livscyklus - fortalt fra Janet på Vimeo.

Iwasa siger, at Goodsell s brug af akvareller markant adskiller sig fra de mere almindelige computergenererede videnskabelige illustrationer (hvilket han også gør). Der er noget lidt koldt ved visuals oprettet med computere, siger hun. Jeg kan godt lide den måde hans malerier ser ud på, som de er skabt af et menneske. De minder om det faktum, at videnskab udføres af mennesker, af videnskabsfolk, og det er mindre noget, som er en komplet kendsgerning, men noget vi forestiller os, en hypotese i det menneskelige sind . Hypotesen om, hvad der er inde i en menneskelig celle, er en menneskelig skabelse .

Både Iwasa og Goodsell har lavet detaljerede afbildninger af HIV s livscyklus som en del af separate, men tilsluttede, konsortier (Center for the Structural Biology of Cellular Host Elements in Egress, handel og samling af HIV og HIV-interaktioner i Viral Evolution Center), at de hører til det, fokuserer på at afklare, hvordan proteinerne i AIDS-virussen interagerer med humane celler. Sammenlign og kontrast Iwasa s animerede vision af processen (ovenfor) med Goodsell s serie malerier:

David Goodsell (CC-BY-4.0)

Olson bemærker, at traditionelle medicinske illustratører bruger a forskellige illustrations-tricks for at gøre tingene klarere. Når du ser en tegning af et orgel, ser du ikke en flok blod overalt, siger Olson. Goodsell s brug af akvarel, siger han, tjener det samme formål. Hver farver er virkelig ganske informative, siger han.

Helen Berman, strukturbiolog ved Rutgers University i Piscataway, New Jersey, siger, at et nøgleaspekt for varerells arbejde er, at han gør videnskab tilgængelig for et bredere publikum. Berman har tidligere kørt Protein Data Bank, en online database, der indeholder strukturelle oplysninger og 3D-former for proteiner, og den har længe haft et Molekyle af måneden image, som Goodsell-computeren genererer (men han bruger nogle medicinske illustratortricks for at få dem til at se håndtegnet).

Han har dette talent til at vise den rigtige del af tingene og i den rigtige kontekst, siger Berman, der har et af sine malerier i sin stue. Jeg har en stor påskønnelse af hans arbejde.

Efterhånden som teknologierne fortsætter med at forbedre siger Goodsell, at opløsningen af ​​mesoskalaen, han skildrer, er fra 10 til 100 nanometer, ec ec ec b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b. Kryo-EM, Nobelprisen winning, der forhører frosne prøver af molekyler, har især revolutioneret, hvordan han gør sit job. I m arbejder her mellem atomer og molekyler og celler, og der er ikke en rigtig god eksperimentel måde endnu til at se det niveau, siger Goodsell. Jeg nyder meget, at jeg making making making making gør dette råde synligt, som ikke er virkelig tilgængeligt. Men når cryo-EM kommer til det niveau, at det kan se dette, er mit håb, at det vil ligne det, som jeg har forestillet mig. Og det putting out putting s sætter mig ud af forretningen. Temmelig snart vandt vi dre at sammensætte det overalt.