Технологии / Моделирование
Происхождение видов
Как создаются лучшие научные иллюстрации
Выпускник биологического факультета МГУ Иван Константинов основал компанию в 2007 году, заработав «стартовый капитал» на первую графическую станцию прокладкой кабеля в Люберцах. На сегодняшний день коллектив Visual Science и команда ее научных консультантов в России, США, Германии и Гонконге включает более 70 человек, а ее работы можно увидеть в материалах крупнейших фармацевтических и биотехнологических компаний, на обложках самых авторитетных научных изданий и ведущих СМИ мира.
В университете Иван имел возможность сравнивать наши учебники с зарубежными. И первое, что бросалось в глаза, – насколько все в западных учебниках было нагляднее и понятнее проиллюстрировано. «Но даже в этих изданиях химия, биология, анатомия, требующие наглядной и понятной визуализации, были представлены на уровне развития компьютерной графики 1980-х, – рассказал нам Иван. – Голливуд, рекламная и игровая индустрии пользуются технологиями на порядок более продвинутыми, в то время как визуализация сложных объектов и явлений окружающего мира для науки, образования и технологий так и осталась в прошлом». Так появилась идея визуализировать структуры белков и макромолекулярных комплексов на новом уровне. «Поначалу у нас не было цели, чтобы кто-то наши модели покупал, – добавляет Иван, – было просто желание поднять эту область на новый уровень».
Молекулы гемагглютинина на поверхности частицы (зеленые) позволяют вирусу связаться с клеткой и проникнуть внутрь. Под мембраной частицы (серая) расположен слой белков матрикса, внутри видны тяжи РНК (светло-желтая), упакованные белками (коричневые, бурые) и связанные с полимеразным комплексом (светло-зеленый), который необходим для синтеза новых копий РНК.
«Сидел днями и ночами, делал и делал, пока не понял, что достиг предела своих возможностей в 3D-моделировании, – вспоминает Иван. – Тогда в команде появился человек, который стал помогать с моделями. Потом стало не хватать научной экспертизы – и к нам присоединился Юрий Стефанов, который с тех пор бессменно курирует научное направление, соблюдая точность и достоверность, базовые ценности Visual Science». Понемногу команда стала пополняться специалистами по IT, графическому дизайну, маркетингу и международным коммуникациям, педагогами-методистами, геймдизайнерами... Но сначала команда столкнулась с проблемами монетизации. «Как быть, если ты крошечный и находишься в России, а твои основные клиенты – крупные компании и университетские центры в США и Европе? – говорит Иван. – Помогло наше стремление к максимальной научной достоверности, уже наработанные алгоритмы и технологии и, конечно, случай».
В Visual Science обратили внимание на проблему в научной визуализации, связанную с точным представлением макромолекулярных структур, таких как вирусы, белковые комплексы, клеточные органеллы и т. д. Они зачастую слишком велики, чтобы исследоваться такими «тонкими» методами, как рентгеноструктурный анализ, но при этом чересчур малы для таких подходов, как криоэлектронная томография или микроскопия. «Получается, что для довольно хорошо изученных вирусов, имеющих значение для всего человечества – таких как ВИЧ, грипп или Эбола, – невозможно получить модель с атомной и даже молекулярной детализацией, используя какой-то один метод, – объясняет Иван. – Например, для ВИЧ известна структура отдельных компонентов, имеется биохимическая и вирусологическая информация об их взаимодействии друг с другом, но картины самого вируса с высокой детализацией не было».
Самая часто встречающаяся пространственная форма ДНК: на каждый виток спирали приходится около десяти нуклеотидных пар. Диаметр – 2 нм, глубина бороздок – 0,85 и 0,75 нм.
Эти данные, как фрагменты пазла, собирались около года, прежде чем в Visual Science была получена первая достоверная модель ВИЧ. В 2010-м она была признана лучшей научной иллюстрацией в мире по версии журнала Science и Национального научного фонда США. Изображение вируса попало на обложки ведущих научных журналов, включая Nature Medicine, стало популярным и в СМИ, появившись в таких авторитетных изданиях, как NY Times и Washington Post. Мировое признание помогло открыть многие двери и получить заказы от крупных компаний.