Nhà khoa học tô màu cho những con virus, biến chúng thành tác phẩm nghệ thuật

HIV, Ebola và Zika là những con virus xấu xí đến ghê tởm. Nhưng có một nhà sinh vật học lại làm cho chúng trở nên đẹp đẽ, thậm chí lôi cuốn: David Goodsell đến từ Trung tâm nghiên cứu Scripps ở San Diego, California, Hoa Kỳ.

Ông ấy được mệnh danh là người tô màu cho thế giới sinh học. Ở đó có những tế bào, những con vi khuẩn, virus sống dưới độ phân giải nanomet, nơi mà thị giác của con người không thể đạt tới được. Nhưng thế giới nhỏ bé đó đã được Goodsell phóng đại lên, vẽ lại một cách chính xác và trực quan bằng màu nước.

David Goodsell: người tô màu cho thế giới sinh học

Công việc của Goodsell mang trong đó cả tính khoa học lẫn nghệ thuật. Nó đòi hỏi ông phải thực hiện các nghiên cứu của riêng mình, sử dụng kính hiển vi năng lượng cao, kính hiển vi điện tử quét, tinh thể học tia X và kỹ thuật quang phổ, cộng hưởng từ để nghiên cứu cấu trúc các phân tử sinh học.

Những bức hình được vẽ một cách chính xác đã xuất hiện trên trang bìa của nhiều tạp chí khoa học. Một số còn được treo trong những căn phòng khách sang trọng. Đó là cách mà Goodsell khiến khoa học trở nên gần gũi hơn, mang chúng đến với mọi nhà.

"Nhưng trên hết, tôi vẫn là một nhà khoa học", Goodsell nói. "Tôi không vẽ ra những bức ảnh chỉnh sửa để bán cho các tạp chí.

Tôi muốn dùng các bức ảnh đó như một cách để chỉ cho những nhà khoa học, đặc biệt là những nhà khoa học chỉ ngồi trên ghế phán đại, về những kiến thức chúng ta đã nghiên cứu được cho tới thời điểm này, hi vọng nó sẽ mang lại cho họ một cảm giác trực quan về [những con virus], chúng thực sự có hình dạng thế nào hoặc có thể trông như thế nào?".

David Goodsell đến từ Trung tâm nghiên cứu Scripps ở San Diego, California, Hoa Kỳ.

Goodsell xuất thân là một nhà tinh thể học, công việc của ông vào những năm 1980 là dùng các cỗ máy phát ra tia X để chụp ảnh các tinh thể, xem các nguyên tử trong tinh thể đó sắp xếp như thế nào. Goodsell đã bắt đầu sử dụng các chương trình đồ họa máy tính để vẽ lại các tinh thể này.

Ông là một trong số những người đầu tiên ứng dụng đồ họa và khoa học, khi đó đồ họa máy tính chỉ thường được dùng để tạo ra những chuyến bay mô phỏng để đào tạo phi công.

Đến năm 1987, Goodsell tới Trung tâm Nghiên cứu Scripps để làm việc cùng với Arthur Olson, một nhà sinh vật học cấu trúc tính toán. "Ông ấy là một trong những người đầu tiên trên thế giới đồ họa các phân tử", Goodsell nói.

Virus HIV

Phòng làm việc của Goodsell nằm ngay phía dưới sảnh khi nhìn từ phòng của Olson. Nó giống như một cửa hàng đồ chơi, với những kệ chứa đầy mô hình phân tử 3D. "Những gì mà David làm là một sự kết hợp tuyệt vời giữa khoa học và nghệ thuật", Olson nói.

Trong đó, các bức vẽ chỉ là một phần nhỏ của công việc. Để có được chúng như kết quả nghệ thuật cuối cùng, Goodsell đã phải dày công nghiên cứu để đảm bảo tính chính xác về mặt khoa học cho những gì mà ông vẽ ra.

Vượt qua khỏi khuôn khổ của các tinh thể, vào những năm 1990, Goodsell bắt đầu thách thức bản thân bằng việc vẽ các tế bào sinh học. Ông cũng sử dụng một công cụ khác thay vì phần mềm đồ họa: màu nước.

Một bộ sưu tập virus HIV của Goodsell

"Vì muốn quay trở lại nghiên cứu sinh học, tôi đã tự đặt ra cho mình một thử thách: Liệu tôi có thể vẽ được một bức tranh phóng đại một tế bào với mọi cơ quan ở đúng vị trí của chúng hay không?", Goodsell chia sẻ.

Và thế là ông đã chọn vẽ vi khuẩn E. coli vì tại thời điểm đó có rất nhiều dữ liệu khoa học cho phép phục dựng lại vi khuẩn này một cách chính xác trên giấy. Goodsell đã dành rất nhiều thời gian để tra lại mọi nghiên cứu về cấu trúc của vi khuẩn này.

Bức vẽ đầu tiên được thực hiện bằng màu nước, các kỹ năng vẽ màu nước là thứ Goodsell đã học được từ ông nội mình từ khi còn bé. "Tôi chỉ sử dụng các màu mà tôi thích, và tôi nghĩ màu sắc sẽ cho phép bạn phân biệt các ngăn chức năng khác nhau [của vi khuẩn]", ông nói.

Vi khuẩn E. coli

Janet Iwasa, một nhà sinh học tế bào tại Đại học Utah, Hoa Kỳ cho biết công việc của Goodsell đã tạo ra tác động sâu rộng đến các nghệ sĩ khoa học khác. Bản thân Iwasa cũng là một họa sĩ khoa học, người đang điều hành Animation Lab, một cơ sở chuyên vẽ đồ họa và làm ra những thước phim hoạt hình về thế giới sinh học phân tử.

"Hầu hết các nhà làm hồ họa phân tử như tôi coi ông là cha đẻ của lĩnh vực này – lĩnh vực trực quan hóa các phân tử một cách chính xác về mặt khoa học", Iwasa nói. "Ông ấy chính là người tiên phong mở đường".

Iwasa cho biết việc Goodsell sử dụng màu nước cũng tạo ra những khác biệt rõ rệt so với các hình ảnh minh họa khoa học được làm ra từ đồ họa máy tính.

"Các hình ảnh máy tính tạo ra có một chút gì đó vô hồn", cô nói. "Tôi thích cái cách mà những bức tranh của ông ấy trông như thể chúng được tạo ra bởi một con người. Điều này gợi nhớ về một thực tế rằng khoa học được thực hiện bởi con người, bởi các nhà khoa học.

Và khoa học cũng là một thứ gì đó không hẳn có thực hoàn toàn, mà là một cái gì đó chúng ta hình dung, một giả thuyết trong tâm trí con người. Giả thuyết về những gì có mặt bên trong tế bào con người là một sáng tạo của con người".

Mặt cắt của một virus sởi

Olson thì lưu ý rằng việc sử dụng màu nước của Goodsell cũng mang tính khoa học. Các họa sĩ minh họa khác thường loại bỏ sự hiện diện của máu ra khỏi các cơ quan khi họ vẽ chúng. Điều này cho phép bức tranh rõ nét hơn.

Goodsell cũng đảm bảo được điều đó, nhưng còn hơn thế, khi nhìn vào chất liệu màu nước của ông, người ta vẫn có thể tưởng tượng ra cả sự hiện diện của máu. "Những màu sắc của ông ấy thực sự chứa đựng nhiều thông tin", Olson nói.

Nucleoprotein của virus sởi (màu xanh) và RNA của chúng (màu vàng)

Helen Berman, một nhà sinh vật học cấu trúc tại Đại học Rutgers, New Jersey, Hoa Kỳ cho biết có một khía cạnh quan trọng trong công việc của Goodsell. Đó là nhờ những bức vẽ, ông đã giúp cho khoa học có thể tiếp cận đến nhiều đối tượng hơn.

"Tôi thực sự đánh giá cao công việc của ông ấy", Berman nói. Ngay tại phòng khách nhà mình, cô có treo một trong những bức tranh của Goodsell.

"Tôi ở đây, làm việc giữa các nguyên tử, phân tử và tế bào", Goodsell nói. "Tôi rất yêu thích công việc mình đang làm, vì nó có thể cho phép hiển thị ra một thế giới sinh học hữu hình, thế giới mà con người chưa thực sự truy cập đến được".

Tham khảo Sciencemag, Pdb101, Scripps