Lukisan seniman dan ahli biologi David S. Goodsell, SARS-CoV-2 dan Antibodi, menggambarkan penampang melintang dari virus Corona baru yang menyebabkan COVID-19. Protein spike karakteristik virus corona (magenta) mengikat dan menginfeksi sel-sel. Genom RNA di dalam virus dikemas dengan aman oleh banyak salinan protein nukleokapsid (biru). Virus dikelilingi oleh molekul plasma darah, termasuk antibodi (kuning cerah). Beberapa antibodi ditunjukkan mengikat protein spike, menetralkan virus dan mencegah infeksi.
***
Seni bisa menjadi sarana untuk memahami cara kerja bagian dalam sel-sel.
Tujuan utama sains adalah untuk mencari hal-hal yang tidak dipahami dengan baik, dan kemudian menemukan cara untuk memperkuat pemahaman kita tentangnya. Proses ini adalah bagian dari apa yang membuat pekerjaan ini begitu menyenangkan: Kita bisa menjelajahi dan membangun, penemuan demi penemuan, pengetahuan yang semakin mendetail tentang dunia alami.
Sepanjang karir sebagai seorang ahli biologi, Goodsell telah menjelajahi banyak topik, termasuk struktur DNA, metode merancang obat baru, dan mekanisme molekuler menakjubkan yang digunakan oleh virus dan bakteri. Dalam setiap kasus, Goodsell telah menggunakan seni untuk memperkuat dan memperdalam eksplorasi ini.
Selama 30 tahun terakhir, Goodsell telah membuat ilustrasi yang menangkap keadaan pengetahuan saat ini tentang alam mesoskala biologi, skala antara protein individual dan molekul DNA, dan menunjukkan bagaimana molekul-molekul ini tersusun dalam sel hidup.
Dalam ilustrasi-ilustrasi berikut, Goodsell mencoba membayangkan apa yang akan kita lihat jika kita bisa memperbesar bagian sel dan virus jutaan kali, sehingga molekul individual terlihat.
Setiap karya seni baru dimulai dengan perburuan harta karun di mana Goodsell menyisir kepustakaan untuk mendapatkan sedikit informasi yang diperlukan untuk mendukung ilustrasinya.
Apa struktur setiap molekul biologis? Berapa banyak salinan dari setiap molekul yang perlu disertakan, dan bagaimana salinan itu cocok dengan struktur sel yang lebih tinggi? Siapa berinteraksi dengan apa? Untuk setiap pertanyaan yang dijawab, selalu ada selusin lagi yang harus dikejar dalam upaya Goodsell untuk menghidupkan lanskap bagian dalam ini.
Seperti yang bisa Anda bayangkan, dosis lisensi artistik yang sehat sangat penting dalam proses ini. Meskipun molekul dan sel telah dipelajari selama beberapa dekade, banyak detail ilmiah yang tidak diketahui, setidaknya tidak pada tingkat kepastian yang dibutuhkan untuk menggambarnya. Lukisan yang ditampilkan di sini menunjukkan beberapa kreativitas yang perlu digunakan oleh Goodsell.
Pada awal 2020, saat pandemi COVID-19 melanda dunia, Goodsell menetapkan tujuan membuat potret virus Corona baru itu, untuk membantu menempatkan "wajah" di atasnya dan mengurangi rasa takut akan hal yang tidak diketahui. Pada saat itu, hanya ada sedikit informasi yang tersedia tentang virus itu, tetapi urutan genom virus dan mikrograf awal menunjukkan bahwa virus itu sangat mirip dengan partikel virus (atau virion) SARS-CoV 2003.
Jadi Goodsell mengambil lompatan keyakinan yang besar dan membuat ilustrasi SARS-CoV, dengan harapan bahwa itu akan cukup mirip untuk melawan virus baru (lihat gambar di bawah). Goodsell memberi judul lukisan itu secara ambigu sebagai virus Corona dan membagikannya sebagai bagian dari pekerjaan penjangkauan terkait pandemi di Bank Data Protein dari Kolaboratorium Penelitian untuk Bioinformatika Struktural (Research Collaboratory for Structural Bioinformatics Protein Data Bank).
Upaya pertama Goodsell dalam melukis SARS-CoV-2, hanya berjudul virus Corona, mencerminkan penelitian awal tentang struktur virusitu. Protein merah muda cerah di antara protein spike magenta virus Corona adalah protein membran, yang dianggap membantu mengemas genom ketika virus muncul dari sel. Di dalam virus, genom RNA dibundel oleh banyak salinan protein nukleokapsid (ungu). Virus dikelilingi oleh molekul dari saluran pernapasan, termasuk antibodi (kuning), musin pembentuk lendir (hijau), dan molekul lain dari sistem imun (warna coklat).
***
Lukisan itu disajikan untuk penggunaan gratis di situs web mereka dan masuk ke artikel-artikel berita dan publikasi-publikasi populer. Goodsell juga menyajikan versi buku mewarnai yang bisa diunduh, yang berisi lukisan di situs itu dan menghabiskan waktu sebulan yang menyenangkan untuk melihat di media sosial betapa banyak interpretasi kreatif dari virus yang dibuat oleh anak-anak dan orang dewasa.
Ada data terbatas yang tersedia untuk molekul yang perlu Goodsell sertakan dalam lukisan tentang virus yang sekarang dikenal sebagai SARSCoV-2. Misalnya, struktur atom terperinci protein "spike" pada permukaan virus telah ditentukan dan tersedia gratis dalam arsip Bank Data Protein.
Mikroskop elektron telah mempelajari virus secara ekstensif, jadi Goodsell bisa  menggunakan mikrograf-mikrograf yang indah untuk menentukan ukuran dan karakteristik susunan spike pada permukaannya.
Namun, genom RNA di dalam virion masih menjadi subjek penelitian yang sedang berlangsung. Goodsell harus menggabungkan keahlian pemodelan molekul Goodsell sendiri dengan beberapa intuisi pribadi untuk membuat konsepsi yang kurang lebih konsisten dengan apa yang diketahui pada saat itu.
Setelah memiliki garis besar ini, Goodsell menggunakan pendekatan cat air tradisional untuk membuat lukisan. Goodsell telah mengerjakan sebuah proses selama bertahun-tahun yang memungkinkan fleksibilitas dalam mendesain lukisan, dan itu juga bisa diselesaikan dalam waktu yang wajar. Goodsell mulai dengan sketsa pensil lengkap dari semua molekul di latar depan gambar, menggunakan kotak cahaya dan aplikasi penghapus liberal saat memilah detail tentang bagaimana susunan dan interaksi molekul-molekul itu.
Goodsell memulai proses pembuatan lukisan virus Corona dengan sketsa pensil terperinci dari virus (kiri), yang didasarkan pada penelitian terkini pada saat itu. Dia memindahkan sketsa ke kertas cat air dan menerapkan sapuan warna datar ke protein spike (tengah). Kemudian dia menambahkan molekul-molekul di sekitarnya, menggunakan warna yang lebih gelap untuk menciptakan kedalaman. Garis tinta membersihkan dan mendefinisikan seluruh gambar (kanan).
***
Goodsell kemudian mentransfer sketsa ke kertas tebal cat air dengan menggunakan kertas karbon dan mulai menambahkan warna, satu demi satu molekul. Pendekatan cat air Goodsell sederhana, dengan sapuan warna datar untuk setiap molekul.
Goodsell menyukai tampilan bersih yang dihasilkan oleh pendekatan ini, dan juga memungkinkan Goodsell untuk menyelesaikan lukisan dalam waktu sekitar 12 jam.
Setelah seluruh latar depan diisi dengan warna, Goodsell menambahkan molekul latar belakang dengan cepat, menggunakan warna yang lebih gelap untuk memberikan kesan mendalam.
Akhirnya, Goodsell menggambar garis di sekitar molekul dengan pena teknis untuk membersihkan semuanya dan memberikan tampilan akhir.
Beberapa bulan setelah menyelesaikan virus Corona, Goodsell diundang untuk memberikan sampul khusus edisi Nature yang dikhususkan untuk penelitian SARS-CoV-2.
Goodsell menggunakannya sebagai kesempatan selamat datang untuk memperbarui konsepsi tentang virus. Mikrograf krioelectron baru yang dibuat oleh para pemimpin di lapangan, yang tersedia pada saat itu hanya melalui server pracetak bioRxiv, telah mengungkapkan gambar mendetail dari spike SARS-CoV-2 dan tampilan pertama dengan resolusi lebih tinggi dari protein yang mengemas genom RNA di dalam virion.
Tidak seperti potret SARS-CoV sebelumnya, SARS-CoV-2 yang diperbarui memiliki lebih sedikit spike dan cukup bengkok, genomnya juga sekarang terlihat seperti untaian manik-manik tebal ketimbang tali tebal.
Karena kepercayaan diri yang meningkat pada lukisan ini, Goodsell memberi judul lebih spesifik pada SARSCoV-2 dan Antibodi (lihat gambar judul). Ilustrasi ini dimaksudkan sebagai gambaran harapan, dengan antibodi manusia berwarna kuning cerah yang mengikat spike dan menetralkan virus.
Salah satu motivasi utama untuk karya seni Goodsell adalah tujuan pribadi: Goodsell mulai membuat ilustrasi ini selama pekerjaan pascadoktoral sebagai cara untuk berhubungan kembali dengan kecintaannya pada Biologi (dengan huruf kapital "B").
Lukisan-lukisan ini memungkinkan Goodsell untuk berhenti sejenak dari topik penelitian spesifik dan merayakan gambaran yang lebih besar tentang apa yang membuat hidup berdetak.
Goodsell berharap ilustrasi-ilustrasinya membantu orang lain mengalami hal yang sama. Momen "Wow!"Goodsell adalah saat mencoba menangkap kompleksitas dan keragaman skala kehidupan ini.
Goodsell mengalami momen yang sangat intens seperti itu saat menggambar lukisan Droplet Pernafasan. Untuk membuatnya, dia harus mengejar informasi tentang droplet kecil yang kita keluarkan dengan setiap nafas.
Pencarian ini membuat Goodsell banyak membaca tentang banyak molekul yang melapisi dan melindungi saluran pernapasan kita (sering dengan bentuk yang aneh), dan kemudian mencoba membayangkan apa yang akan dilakukan molekul-molekul ini di dalam droplet.
Dorongan lain karya seni Goodsell adalah harapan bahwa dia akan memotivasi para ilmuwan lain, juga para ilmuwan generasi berikutnya, untuk memeriksa sistem mereka sendiri dengan lensa sintesis integratif yang sama.
Setiap kali Goodsell memulai sebuah lukisan baru, dia perlu meneliti jawaban atas 100 pertanyaan, yang kemudian mengarah ke lebih banyak pertanyaan lagi.
Misalnya, dalam lukisan Fusi SARS-CoV-2, Goodsell ingin menangkap bagaimana protein spike berubah bentuk saat virus bergabung dengan membran sel dan menginfeksi sel (lihat gambar di bawah).
***
Informasi struktural terperinci tersedia untuk status spike virus bebas, dan juga seperti apa tampilannya setelah fusi terjadi. Tetapi untuk semua langkah menarik di antaranya, bidang itu, dan tetap, sebagian besar masih pada tahap ".......lalu keajaiban terjadi."
Goodsell berharap para ilmuwan melihat lukisannya dan berkata, "Tidak, kupikir itu terjadi dengan cara seperti ini," dan kemudian menemukan beberapa cara untuk menguji gagasan-gagasan mereka.
Suka dan dukanya adalah bahwa  ilustrasi-ilustrasi ini segera menjadi usang setelah Goodsell menyelesaikannya. Tapi karena Goodsell seorang ilmuwan, perasaan mengejar target yang bergerak ini hanya memotivasi dia untuk terus melukis, untuk menyempurnakan apa yang dia gambarkan berdasarkan apa yang diketahui.
Saat menulis artikel ini, Goodsell menyelesaikan lukisan vaksin mRNA baru saat baru saja mulai disetujui untuk digunakan (lihat gambar di bawah). Saat Anda membaca artikel ini, vaksin itu tersedia secara luas.
Dalam konsepsi ideal yang berjudul Vaksin mRNA SARS-CoV-2 ini, Goodsell menyertakan untaian panjang RNA (magenta) yang mengkodifikasi protein spike virus. RNA dikelilingi oleh amplop terekayasa (biru) yang terlapisi molekul-molekul (hijau) yang menutupi partikel vaksin dari sistem imun. Saat disuntikkan, RNA vaksin akan masuk ke dalam sel dan menyebabkan sel membentuk potongan-potongan SARS-CoV-2 inaktif, yang kemudian merangsang sistem imun untuk melawan virus.
***
Goodsell yakin dia akan melukis pendekatan vaksin lain saat vaksin itu berhasil dibuat. Itulah hal yang menakjubkan tentang sains dan "sciart" (science art, seni sains).
Hal yang membuat Goodsell terus belajar: Selalu ada sesuatu yang baru untuk dijelajahi.
Kepustakaan
1. Goodsell, David S., Â Painting a Portrait of SARS-CoV-2, American Scientist, Volume 109, March - April 2021, hlm. 88-93
2. Diary Johan Japardi.
3. Berbagai sumber daring.
Jonggol, 6 September 2021
Johan Japardi
