נגיף הזיקה התפוצץ לשלב העולמי בשנה שעברה כשגורמי הבריאות החלו לחשוד שהוא יכול לגרום למומים מולדים אצל תינוקות. בדומה למגפת האבולה בשנת 2014, גם הפחד התפתח במהירות. ההרס שנגרם על ידי המחלה מעורער באופן עמוק, בין היתר משום שחלקיקי ההידבקות אינם נראים.
להראות משהו גלוי זה לקבל טיפול טוב יותר בזה, להפוך אותו לניהול יותר. במארס השנה מייקל רוסמן מאוניברסיטת פרדו באינדיאנה ועמיתיו מיפו את מה שמגהאן רוזן לחדשות המדע תיאר כ"מבנה החתולי והגולפי של כדור "של זיקה. עם הסקנה של המבנה, כעת יש למדענים נקודת התחלה ללמוד כיצד הנגיף פועל והאם ניתן לעצור אותו. החוקרים יחפשו נקודות במבנה העלולות להוות יעד לתרופה.
ברוח זו, אך עם טוויסט אומנותי יותר, צייר מדען אחר תמונה של איך היא יכולה להיראות כשזיקה מדביק תא.
צבעי המים של דייוויד ס. גוטסל מתארים שטח ברוחב של 110 ננומטר, מדווח על מגי זקוביץ 'ב- NPR . זה קטן פי אלף מרוחב שיער אנושי טיפוסי. בציור נפרס לחצי כדור ורוד המייצג את הנגיף כדי לחשוף סבכים של החומר הגנטי הנגיפי. בולטות בשרניות על פני הנגיף אוחזות במגדלים ירוקים המשובצים בעיקול ירוק בהיר שנראה כי הוא מכיל ערבוביה של כחול. חלבוני השטח של הנגיף נקשרים לקולטנים על פני תא שהוא בקרוב ידביק.
וירוסים קטלניים מעולם לא נראו כל כך יפים כמו שהם נראים מתחת למברשת של גוטסל. הביולוג המולקולרי עם מינויים משותפים במכון המחקר סקריפס בלה ג'ולה בקליפורניה ובאוניברסיטת רוטגרס במדינת ניו ג'רזי מצייר צורות בהירות ומעורכות למראה הדומות לקטניות, כדורגל וספגטי המצטופפים יחד. כתמונות מופשטות הם מענגים, אך עבודתו של גואלסל גם כן עומדת היטב במדע.
האמן המדען עושה ניחושים משכילים לציוריו. "חלק מהאובייקטים והאינטראקציות נחקרים היטב ואחרים אינם", הוא מסביר. "המדע הוא עדיין תחום צומח." אבל המומחיות שלו מאפשרת לו להפעיל את מברשת הצבע בביטחון.
ויזואליזציה של העולם הביולוגי המיקרוסקופי סקרן לראשונה את גודסל בבית הספר לתארים מתקדמים, כאשר הסתמך על טכניקות כמו קריסטלוגרפיה של רנטגן כדי להסיק את קפלי, פיתולים ועיוותים של חלבונים וחומצות גרעין.
מבנה הוא המפתח למתן מולקולות בתאים את תפקודן, בין אם מדובר באנזימים שחותקים מולקולות אחרות, קווצות RNA המדריכות בניית חלבון או הסיבים התומכים בעיצוב הרקמות. כיסים בחלבונים מציגים נקודות בהן מולקולות אחרות יכולות להיקשר ולזרז או למנוע תגובות. כאשר הצליחו רוזלינד פרנקלין לצלם את התמונה הראשונה של ה- DNA, באמצעות קריסטלוגרפיה של רנטגן, ג'יימס ווטסון ופרנסיס קריק הצליחו במהירות להסיק עד כמה פירוק הסליל הכפול יכול לספק תבנית לשכפול של חומר גנטי.
"אם אתה עומד מחוץ לרכב והמכסה המנוע סגור כדי שלא תוכלו לראות את המנוע, אין לך מושג איך המכונה עובדת, " אומר סטיבן ק 'בורלי, חוקר שלומד פרוטאומיקה באוניברסיטת רוטגרס. תאים עצמם הם מכונות זעירות ומורכבות, והבנה כיצד הם עובדים או אילו חלקים ותהליכים משתבשים תחת השפעת מחלה, מצריכה מבט מתחת למכסה המנוע.
זו הסיבה שארגסל היה צריך להבין כיצד עוצבו מולקולות כמו גם כיצד הם משתלבים זה בזה בתוך התא.
גרפיקה ממוחשבת בדיוק פרצה לזירת מעבדת המחקר באמצע שנות השמונים והעניקה למדענים כמו גוטסל, כיום 55, מבט חסר תקדים על המולקולות שלמדו. אבל אפילו התוכנות הטובות ביותר נאבקו להראות את כל המורכבויות של מולקולה יחידה. "אובייקטים בגודל של חלבון היו אתגר אמיתי", הוא אומר. הדמיה של מספר חלבונים ומקומם ביחס למבנים הסלולריים הייתה מעבר ליכולות החומרה והתוכנה באותה תקופה.
"אמרתי לעצמי: איך היה נראה אם נוכל לפוצץ חלק מהתא ולראות את המולקולות?" אומר גוטסל. ללא היכולות הגרפיות הממוחשבות הגבוהות של ימינו, הוא פנה, פשוטו כמשמעו, ללוח השרטוט כדי לחבר יחד את כל פיסות הידע אודות המבנה שיכול היה לו וליצור תמונה זו של פנים הצפוף של תא. מטרתו הייתה "לחזור להביט בתמונה הגדולה של המדע", הוא אומר.
התמונות שהוא יוצר נועדו להיות איורים מדעיים, לעורר את החוקרים ואת הקהל הרחב לחשוב על המבנים העומדים בבסיס התגובות הכימיות ותפקודי התאים.
בדרך כלל, גודסל מבלה כמה שעות בחיפוש בספרות מדעית כדי ללמוד את כל מה שחוקרים יודעים על הנושא שהוא רוצה להמחיש. ואז, הוא משרטט רישום עיפרון גדול על סמך מה שלמד. נייר פחמן עוזר לו להעביר את השרטוט הזה לנייר צבעי מים. המולקולות שבתאים הן לעתים קרובות קטנות יותר מאורך הגל של האור, כך שהמבט האמיתי של נוף מולקולרי יהיה חסר צבע, אך גודסל מוסיף צבע והצללה כדי לעזור לאנשים לפרש את ציוריו. התוצאה היא תצוגות מפורטות של מכונות מולקולריות בעבודה.
בציור אבולה, למשל, הנגיף נראה כמו תולעת ענקית שמגדלת את ראשה. הנגיף גנב את רכיבי קרום התא מתא תא נגוע, המתואר בסגול בהיר, כותב גוטסל למשאב המקוון, בנק הנתונים לחלבונים של RCSB (PDB). ראשי ברוקולי בצבע טורקיז המטשטשים את החלק החיצוני של הממברנה הם גליקופרוטאינים שיכולים להידבק על פני תא מארח ולמשוך את החלקיק הנגיפי קרוב מספיק כך שניתן יהיה לדחוף פנימה את החומר הגנטי שלו (בצהוב, מוגן על ידי נוקלאופרוטאין ירוק). אותם גליקופרוטאינים היו יעד מרכזי לתרופות למלחמה בנגיף.
הציור זכה השנה בפרסי Wellcome Image, תחרות שמושכת מומחים להמחשה מדמיית והדמיה מכל העולם.
ציור האבולה ותמונות רבות אחרות של גודסל גרים ב- PDB, תחת פיקוחו של בורלי, מנהל המאגר. ה- PDB מחזיק ביותר מ- 119, 000 מבנים של חלבונים, RNA, DNA ומולקולות אחרות. כמה נתונים סטטיסטיים מדגימים עד כמה המבנה חשוב לביולוגים: יש כמיליון וחצי הורדות של מידע מבני תלת-ממדי מפורט מבנק הנתונים מדי יום. בארבע השנים האחרונות אנשים משנת 191 מתוך 194 מדינות עצמאיות שהוכרו בעולם נכנסו למשאב.
בחודש יולי יפרסם גוטסל את "מולקולת החודש" ה -200, סדרה המציגה את תיאוריו של חלבונים ומולקולות אחרות יחד עם הסבר כתוב על תפקוד המבנים וחשיבותם.
עבודתו של גודסל עוזרת לחנך תלמידי תיכון ואחרים אודות המבנים העומדים מאחורי חלקיקים הגורמים למחלות ומצבים בריאותיים בחדשות. עבור מה שמכונה סדרת PDB-101, המולקולות שלו עוזרות לתלמידים להבין טוב יותר את המנגנונים שמאחורי סוכרת מסוג 2 או הרעלת עופרת. יש לו ציור בקנה מידה גדול הקרוב שיסקר את מחזור חייו של נגיף ה- HIV.
אפילו המומחים יכולים ללמוד מהאיורים של גודסל. בשלב מוקדם הוא נזכר שהסתובב במכון ושאל את עמיתיו עד כמה הם עמוסים בתא. ההערכות שהוא חזר היו מדוללות מאוד. רק כשנסוג לאחור להביט בתמונה הגדולה התברר כי התאים מאוד צפופים ומורכבים.
"אני לא מודע להרבה אנשים אחרים הפועלים כמו [טובסואל], " אומר בורלי. עבודתו של גודסל מאחדת פרשנות אמנותית וידע מדעי. "הוא מסוגל לספר יותר את סיפורו של מבנה התלת-ממד מכפי שאתה יכול באמצעות גרפיקה ממוחשבת. אני חושב שזה היופי האמיתי בעבודתו."
את עבודתו של גוטסל ניתן לראות בסדרת " מולקולת החודש " של בנק הנתונים לחלבון RCSB ובאתר שלו . האתר שלו מספק גם פרטים נוספים על חלק מהתמונות במאמר זה.
