Sci-Viz 5 - Virusshow

Und wieder habe ich ein Scientific Artwork Projekt erfolgreich abgeschlossen. So langsam aber sicher wird klar: Scientific Visualization ist meine Passion. Ich habe inzwischen einige Gespraeche mit dem potenziellen Arbeitgeber hinter mir und es scheint in die richtige Richtung zu gehen. Einen Vertrag habe ich noch nicht aber das ist wohl nur noch eine Frage der Zeit denn ich setze jetzt alles auf eine Karte.
Genau fuer denjenigen potenziellen Arbeitgeber habe ich als Testarbeit um zu zeigen, was ich draufhabe, Animationen erstellt. Das Thema sind Virusstrukturen. Das wissenschaftliche Labor arbeitet mit Elektronmikroskopie daran die Strukturen von Viren aufzuklaeren. Weiss man ueber die Strukturen der Viren bescheid, kann man die Wirkungsweise von Virusinfektionen erklaeren und als grosses Ziel natuerlich Vaccine entwickeln, die vor Virusinfektionen schuetzen.
Interessanterweise haben viele Viren ihre Erbinformation (DNA oder RNA) in einem 20-Eck - einem Ikosaeder verpackt.

 

Quelle: Wiki commons: Icosahedron

Mit dieser Ikosaederform oder in manchen Faellen noch mit einer kugelfoermigen Huelle umschlossen dringen die Viren in die Zelle des Wirtsorganismus ein. Meine Aufgabe war es eine ganze Reihe dieser Viren zu colorieren um die einzigartigen ikosaedrischen Strukturen hervorzuheben. In der Natur erscheinen die Viren eher farblos aber wenn man verschiedene Farben einsetzt und diese je nach Entfernung vom Mittelpunkt des Viruscapsids entsprechend der Oberflaechen und Struktureigenschaften anwendet, sieht man die Virusstrukturen ploetzlich mit ganz anderen Augen.

Das sind 21 verschiedene Viren, unter anderem Mimi-Virus, Chikungunya, Polio, Dengue und Hepatitis B um die bekanntesten unter ihnen zu nennen.
Ich hab die Virusstrukturen im wissenschaftlichen 3D Graphikprogramm UCSF Chimera coloriert und dann exportiert und in Blender importiert. Nachdem ich den Viren eine leicht glossy Oberflaeche gegeben und das Licht angepasst habe, sehen die Virusstrukturen nun so aus:

Dort sehen wir von links nach rechts: Mimi-Virus, Bursal-Virus und Semliki-Virus. Ich finde der 3D-Effekt kommt durch die Oberflaeche und die Beleuchtung ziemlich gut zur Geltung und die Viren sehen ploetzlich aus wie interessante Sammlerobjekte.

Hier sind von links nach rechts: Fusarium-Poae, PsFV und Rabbit Hemorrhagic Disease Virus.

Hier sehen die Viren zwar sehr interessant und cool aus aber die Verhaeltnisse stimmen ueberhaupt nicht. Die Viren sind nicht alle gleich gross. Auf dieser Illustration sind sie im richtigen Groessenverhaeltnis zueinander aufgelistet.

Hier ist nun auffaellig, dass insbesondere das Mimi-Virus raussticht, weil er so viel groesser als alle anderen Viren sind, die untereinander nur relativ kleine Groessenunterschiede aufweisen. Diese Auflistung ist bei weitem nicht vollstaendig. Es fehlen unter anderem die der Allgemeinheit sehr bekannten Viren wie HIV, Rhinovirus und West-Nile-Virus. 1000 Angstroem sind uebrigens 0.1 Mikrometer.

Im naechsten Schritt sollte ich dann fuer den Virus-Dokumentationsfilm einige ausgesuchte Viren animieren damit sie in einer Planetarium Show in Singapore gezeigt werden koennen. Ich habe insgesamt drei Animationen von je 1 Minute Laenge erstellt und sie sind sehr gut angekommen. Hier sind Screenshots der Animationen, demnaechst auf Youtube dann die komplette Animation.

Hier sieht man nur ein Teil des Dom-Fisheye. Hier ist ein komplett gerendertes Bild vom gesamten 180grad Sichtfeld.

 

Das ist die Chikungunya-Virus Animation. Das Chikungunya Virus ist besonders hier im Sueden der USA ein Thema, da die ersten Muecken, die das Virus uebertragen schon in Florida aufgetaucht sind. 

Das Labor fuer welches ich die Animationen gemacht habe, war besonders an Virus p22 interessiert, denn sie waren an der Forschung zur Strukturaufklaerung beteiligt.

Hier wurde das eigentlich runde Viruskapsid durch die Dom-Fischaugenlinse verzerrt. Im 3D-Domplanetarium-Kino sieht es dann wieder richtig aus wie man hier sehen kann.

Hier mit meinem Mentor Dom-Animationsexperte Matthew Dougherty und Filmproduzent Ben Shedd (Link fuehrt zu Wikipedia), vor Ort in Singapore, wie sie das Virus aus meiner Animation "festhalten".

In der dritten Animation wollte ich dann die groessenunterschiede der Viren verdeutlichen.

 Hier sieht man unten im Bild nur einen Teil des im Verhaeltnis riesengrossen Mimi-Virus. Spaeter zoomt die Camera aus und das Mimi-Virus ist komplett im Bild und die anderen Viren sehen winzig klein aus.

Soviel erstmal von diesem Projekt. Es wird auf jeden Fall weitergehen. Es sind noch ein paar andere Projekte "in der Pipeline" und ich plane meine Animationen auf Youtube einzustellen und meine Homepage einzurichten.