El virus del Zika explotó en el escenario mundial el año pasado cuando los funcionarios de salud comenzaron a sospechar que podría causar defectos de nacimiento en los bebés. Al igual que la epidemia de ébola en 2014, el miedo floreció rápidamente. La destrucción causada por la enfermedad es profundamente inquietante, en parte porque las partículas de contagio son invisibles.
Hacer que algo sea visible es manejarlo mejor, hacerlo más manejable. En marzo de este año, Michael Rossmann de la Universidad de Purdue en Indiana y sus colegas mapearon lo que Meghan Rosen para Science News describió como la "estructura irregular y con forma de pelota de golf" del Zika. Con la estructura deducida, los científicos ahora tienen un punto de partida para aprender cómo funciona el virus y si se puede detener. Los investigadores buscarán puntos en la estructura que puedan ofrecer un objetivo para un medicamento.
En ese sentido, pero con un giro más artístico, otro científico ha pintado una imagen de cómo se vería cuando el Zika infecta una célula.
La acuarela de David S. Goodsell representa un área de unos 110 nanómetros de ancho, informa Maggie Zackowitz para NPR . Eso es casi 1, 000 veces más pequeño que el ancho de un cabello humano típico. En la pintura, una esfera rosa que representa el virus se ha cortado por la mitad para revelar enredos del material genético viral. Las protuberancias carnosas en la superficie del virus agarran las torres verdes incrustadas en una curva verde clara que parece encerrar un revoltijo de azul. Las proteínas de la superficie del virus se unen a los receptores en la superficie de una célula que pronto infectará.
Los virus mortales nunca se vieron tan hermosos como lo hacen bajo el pincel de Goodsell. El biólogo molecular con citas conjuntas en el Instituto de Investigación Scripps en La Jolla, California y la Universidad Estatal de Rutgers en Nueva Jersey pinta formas de colores brillantes y de aspecto blandito que se asemejan a gominolas, pelotas de fútbol y espagueti que se amontonan y se mezclan. Como imágenes abstractas son deliciosas, pero el trabajo de Goodsell también está firmemente arraigado en la ciencia.
El científico-artista hace algunas conjeturas educadas para sus pinturas. "Algunos de los objetos e interacciones están muy bien estudiados y otros no", explica. "La ciencia sigue siendo un campo en crecimiento". Pero su experiencia le permite manejar el pincel con confianza.
Visualizar el mundo biológico microscópico primero intrigó a Goodsell en la escuela de posgrado, cuando se basó en técnicas como la cristalografía de rayos X para deducir los pliegues, giros y contorsiones de proteínas y ácidos nucleicos.
La estructura es clave para dar a las moléculas de las células su función, ya sean enzimas que cortan otras moléculas, hebras de ARN que instruyen la construcción de proteínas o las fibras que sostienen y dan forma a los tejidos. Las bolsas en las proteínas ofrecen puntos donde otras moléculas pueden unirse y catalizar o prevenir reacciones. Cuando Rosalind Franklin logró capturar la primera imagen del ADN, utilizando la cristalografía de rayos X, James Watson y Francis Crick pudieron deducir rápidamente cómo descomprimir la doble hélice podría proporcionar una plantilla para la replicación del material genético.
"Si está parado afuera de un automóvil y el capó está cerrado para que no pueda ver el motor, no tiene idea de cómo funciona la máquina", dice Stephen K. Burley, un investigador que estudia proteómica en la Universidad de Rutgers. Las células en sí mismas son máquinas pequeñas y complejas, y comprender cómo funcionan o qué partes y procesos salen mal bajo la influencia de la enfermedad, requiere una mirada bajo el capó.
Es por eso que Goodsell necesitaba comprender cómo se formaban las moléculas y cómo encajaban dentro de la célula.
Los gráficos por computadora estaban ingresando a la escena del laboratorio de investigación a mediados de la década de 1980 y dando a científicos como Goodsell, ahora de 55 años, una mirada sin precedentes a las moléculas que estudiaron. Pero incluso los mejores programas tuvieron problemas para mostrar todas las complejidades de una sola molécula. "Los objetos del tamaño de una proteína fueron un verdadero desafío", dice. La visualización de múltiples proteínas y su lugar en relación con las estructuras celulares estaba más allá de las capacidades de hardware y software en ese momento.
"Me dije a mí mismo: ¿qué aspecto tendría si pudiéramos volar una porción de la célula y ver las moléculas?" Goodsell dice. Sin las capacidades gráficas de computadora de alta potencia de hoy, recurrió, literalmente, al tablero de dibujo para juntar todos los bits de conocimiento sobre la estructura que pudo y crear esa imagen del interior abarrotado de una celda. Su objetivo era "volver a mirar el panorama general de la ciencia", dice.
Las imágenes que crea están destinadas a ser ilustraciones científicas, para inspirar a los investigadores y al público en general a pensar sobre las estructuras que subyacen a las reacciones químicas y las funciones de las células.
Por lo general, Goodsell pasa unas horas investigando la literatura científica para aprender todo lo que los investigadores saben sobre el tema que quiere ilustrar. Luego, dibuja un gran boceto a lápiz basado en lo que ha aprendido. El papel carbón lo ayuda a transferir ese boceto al papel de acuarela. Las moléculas dentro de las células a menudo son más pequeñas que la longitud de onda de la luz, por lo que una visión real de un paisaje molecular sería incolora, pero Goodsell agrega color y sombras para ayudar a las personas a interpretar sus pinturas. El resultado son vistas detalladas de la maquinaria molecular en el trabajo.
En una pintura de ébola, por ejemplo, el virus parece un enorme gusano que alza la cabeza. El virus ha robado los componentes de una membrana celular de una célula infectada, representada en color púrpura claro, Goodsell escribe para el recurso en línea, el Banco de datos de proteínas (PDB) de RCSB. Las cabezas de brócoli color turquesa que recubren el exterior de esa membrana son las glicoproteínas, que pueden adherirse a la superficie de una célula huésped y acercar la partícula viral lo suficiente como para que su material genético (en amarillo, protegido por la nucleoproteína verde) pueda introducirse en el interior. Esas glicoproteínas han sido un objetivo importante para las drogas para combatir el virus.
La pintura ganó los premios Wellcome Image Awards de este año, un concurso que atrae a expertos en ilustración y visualización científica de todo el mundo.
La pintura del Ébola y muchas otras imágenes de Goodsell viven en el PDB, bajo la supervisión de Burley, el director del repositorio. El PDB contiene más de 119, 000 estructuras de proteínas, ARN, ADN y otras moléculas. Algunas estadísticas demuestran cuán importante es la estructura para los biólogos: hay aproximadamente 1, 5 millones de descargas de información estructural 3D detallada del banco de datos todos los días. En los últimos cuatro años, personas de 191 de los 194 estados independientes reconocidos en el mundo han accedido al recurso.
En julio, Goodsell publicará su 200ª "Molécula del mes", una serie que presenta sus representaciones de proteínas y otras moléculas junto con una explicación escrita de la función e importancia de las estructuras.
El trabajo de Goodsell ayuda a educar a los estudiantes de secundaria y otros sobre las estructuras detrás de las partículas que causan enfermedades y las condiciones de salud en las noticias. Para la llamada serie PDB-101, sus moléculas ayudan a los estudiantes a comprender mejor los mecanismos detrás de la diabetes tipo 2 o el envenenamiento por plomo. Tiene una próxima pintura a gran escala que cubrirá el ciclo de vida del virus VIH.
Incluso los expertos pueden aprender de las ilustraciones de Goodsell. Al principio, recuerda haber ido al instituto para preguntarles a sus colegas qué tan abarrotados creían que estaba una celda. Las estimaciones que obtuvo fueron muy diluidas. Solo cuando se apartó para mirar el panorama general se hizo evidente que las células son muy densas y complejas.
"No estoy al tanto de muchas otras personas que operan como [Goodsell]", dice Burley. El trabajo de Goodsell une la interpretación artística y el conocimiento científico. "Es capaz de contar más de la historia de la estructura 3D a mano que con los gráficos por computadora. Creo que esa es la verdadera belleza de su trabajo".
El trabajo de Goodsell se puede ver en la serie " Molécula del mes " del RCSB Protein Data Bank y en su sitio web . Su sitio web también proporciona más detalles sobre algunas de las imágenes de este artículo.
