Anteriormente, hemos visualizado modelos atomísticos científicamente precisos de SARS-CoV-2. Ahora le ofrecemos la mirada a un virión de SARS-CoV-2 real, en 3D. Nuestros colaboradores científicos de la Universidad de Tsinghua escanearon viriones del SARS-CoV-2 con tomografía ciroelectrónica ( crio-ET ) para obtener imágenes del virus en resolución extrema.
Sin embargo, estas imágenes seguían siendo demasiado ruidosas para mostrarse en 3D. Con la ayuda de nuestros colegas de KAUST , pudimos convertir estos escaneos en una visualización asombrosa que muestra la forma de los viriones del SARS-CoV-2.
Al identificar diferentes partes de las partículas del virus y colorearlas con colores artificiales, podemos mostrarle, por primera vez, el coronavirus real con un detalle sin precedentes.
¿Cómo se ve realmente un virus?
Esta es la primera vez que puede ver un coronavirus real (congelado instantáneamente) en 3D. Usamos aprendizaje automático y algoritmos de visualización avanzados para mostrarle la vista más detallada de un virión SARS-CoV-2 real, en 3D, directamente desde los datos de Cryo-ET.
Los datos de Cryo-ET fueron proporcionados por Sai Li de la Universidad de Tsinghua, Beijing, China.
¿Son estos los colores reales del coronavirus?
No. Para objetos en una escala tan pequeña como los virus, los colores no existen en el mismo sentido en que estamos familiarizados con ellos. Las imágenes tridimensionales del virus no fueron capturadas con fotones de luz visible (que dan color a las cosas), sino con electrones. Los electrones no están asociados con ningún color que nuestros ojos puedan ver. Por lo tanto, para mostrar un escaneo de un microscopio electrónico, tenemos que usar colores artificiales.
¿Pero por qué?
Los colores no son más que nuestras percepciones de fotones de luz visible con diferentes longitudes de onda. Los objetos parecen tener colores porque emiten o reflejan fotones de ciertas longitudes de onda. Los fotones que llegan a nuestros ojos son interpretados por nuestro cerebro como colores diferentes. La cosa más pequeña que teóricamente podemos ver de esta manera es aproximadamente la mitad del tamaño de la longitud de onda visible más corta. Sin embargo, la mayoría de los virus (incluido el coronavirus) son incluso más pequeños que eso (el coronavirus tiene aproximadamente 100 nm de ancho, mientras que la longitud de onda visible más corta es de alrededor de 380 nm), por lo que no tienen ningún color visible.
En lugar de usar fotones de luz visible, podemos usar electrones. Los electrones tienen longitudes de onda mucho más cortas, por lo que pueden resolver algo tan pequeño como un virus, pero el escaneo resultante no contendrá información de color. Para producir una imagen que pueda mostrarse en la pantalla, tenemos que asignar colores a las densidades de electrones medidas individuales. Por lo general, los escaneos de microscopios electrónicos se muestran en tonos de gris, pero se puede utilizar cualquier esquema de color.
¿Por qué eligió este esquema de color particular?
Queríamos usar diferentes colores para distinguir varias partes del virus entre sí, porque de lo contrario se mezclarían. Elegimos rosa brillante para los picos, para significar que son la parte del virus responsable de adherirse a las células huésped e infectarlas. El resto del virus se muestra en colores apagados y fríos, lo que sugiere que un virus no es un ser vivo.
Entonces, si elige los colores arbitrariamente, ¿cómo son estas imágenes “reales”?
Puede verlo de esta manera: cuando toma una foto con su teléfono, lo que sucede es que un sensor de imagen que consiste en una cuadrícula de celdas, o píxeles, convierte la energía de los fotones entrantes en valores de voltaje. Luego, el procesador de su teléfono modifica estos valores medidos mediante una compleja cadena de funciones matemáticas. Este paso se denomina posprocesamiento y asegura que la imagen resultante sea lo más clara y estéticamente agradable posible. De hecho, no existe el #nofiltro en la fotografía digital. Sin embargo, dado que la imagen resultante refleja de alguna manera la medición del sensor de la cámara, es natural llamar reales a las fotografías digitales .
Cuando miramos virus, tenemos que usar electrones en lugar de fotones. Los electrones se disparan a la muestra y se dispersan dependiendo de la densidad de la muestra en el área enfocada. Los electrones dispersos son luego recogidos por un sensor, lo que nos permite medir la densidad a través de la muestra. A partir de estas densidades medidas, la imagen se reconstruye mostrando cada densidad en un color diferente. La imagen refleja la medida del sensor y, de nuevo, es natural llamarlo real .
El microscopio electrónico no nos permite ver los colores, porque no los hay, pero nos permite ver formas . Y gracias a los colores artificiales que agregamos a las imágenes, podemos ver aún mejor las formas de las partículas del virus.
Información/Nanographics.at
