1月24日,中国国家病原微生物资源库发表了电子显微镜下的新型冠状病毒照片。黑白的画面上,直径100纳米左右的病毒四周围绕着隐隐约约的“花冠”,也就是大名鼎鼎的S突刺蛋白。它们的受体亲和性已经被论证要强于那令我们耳熟能详的“前辈”——SARS病毒。
除了电镜照片,冠状病毒的人工渲染图片最近在网上也层出不穷,而风格大多相似:粗粝逼真的质感与充满警示性的配色似乎都在提醒人们它们的高度危险性。不过,也有人笔下的病毒显得不一样:不冰冷,不张扬,就像秘密花园荆棘密布的深处一朵静静开放的神秘之花。
这幅图是结构生物学家大卫·古德赛尔的水彩作品,于本月10日发布在他的博客主页,以及RCSB蛋白质数据库中。
病毒由多种结构独特的蛋白组成,在PDB中就记录了海量的蛋白质类型和结构模型,由世界各地像古德赛尔这样的科学家上传与更新。这次绘画参考的主要是SARS病毒的数据,因其信息比较完善,而新型冠状病毒与之在结构上是相似的。与我们常见的只展现单一个体的病毒画相比,他笔下的病毒或细胞时常会与周围的环境一同展示,让人看到它们在运作的某种状态。
这幅画表现了一个刚刚进入肺部的冠状病毒,周遭拥挤的环境显示着呼吸细胞分泌的粘液,以及其中的抗体和免疫系统蛋白。病毒的结构被清晰地分层展示出来,其“花蕊”中藏有大量RNA,而最外层标志性的S突刺蛋白就像紧密排布的花瓣。与宿主细胞相遇后,它将彻底“开放”。
这个月初,在数据库的教育模块PDB-101的“每月分子”栏目中,发布的同样是古德赛尔的作品,新型冠状病毒蛋白酶的3D渲染成像——正面看上去就像一颗心。这个栏目中的图像几乎都由他所作。
从细菌到细胞器,乃至病毒颗粒,这些作品紧密围绕着古德赛尔的研究内容,也使他成为了当今非常重要的分子生物插画家之一。起初,他的工作领域是X射线晶体学。
这项技术的基本原理是利用X射线在晶体结构中的散射来生成三维的电子密度图像,进而可以确定原子的排布与组合形式,近年逐渐开始常用于分子生物学领域。早在上世纪80年代,古德赛尔就已经开始试着用原本用于飞行模拟游戏的电脑图形程序与展示细胞结构做一些有趣的结合,并初步展现出艺术天赋。
古德赛尔表示,在细胞可视化过程中最关键的是要运用一种简洁、直观的作画方法让这些微型结构变得一目了然,哪怕是非专业者也能看得清晰。所以,画作看起来复杂,但其中的每一个块状单元都是简单的,上面没有多余的修饰,作者用多种明快的色彩将它们区分开来,让人的关注点得以落在它们之间的组合方式上。为每个分子上色是尤其需要多发挥一些创造力的地方,因为显微镜下的实体通常显示不出颜色——它们太小了。
深浅不一的色彩不仅凸显了结构,也制造了画面的深度,这让平面的图像看上去是有纵深感的切面。
古德赛尔的画拉近了人与知识之间的距离。“我把病毒确切地画出来,让人们更了解它们样子的同时也能够知道,科学家们正切实地在寻找击退它们的方法。”基于这些画作已经有四本科学书籍问世,其中最为知名的是《图解生命》,而在各类科学期刊封面、教材和展览中,也能常常看到这些画。它们让许许多多的学生、教师、分子生物学家和药物开发者受益,哪怕是作为单纯的艺术品欣赏,也值得细细品鉴一番。