Kontrapunkt – Ako znie nový koronavírus?


Nový koronavírus SARS-CoV‑2 sme už videli na nespočetných fotkách, ilustráciách, karikatúrach i mémoch. Vďaka vedcom z MIT si ho však môžeme aj vypočuť.

Profesor Markus Buehler z Massachusettskej vysokej školy technickej, ktorý je zároveň hudobníkom, navrhuje nové proteíny pomocou umelej inteligencie a niekedy si pomáha aj prevodom do zvuku. Cieľom jeho výskumu na MIT je vytvoriť nové biologické materiály pre udržateľné a zároveň netoxické využitie.

Na úsvite pandémie COVID-19 zameral Buehler so svojím tímom pozornosť na tzv. S (spike) proteín vírusu, ktorý je zodpovedný za to, že je SARS-CoV‑2 taký nákazlivý. Vibračné vlastnosti tohto proteínu sa výskumný tím rozhodol preskúmať pomocou prevodu do zvukovej podoby.

Ako to znie? Vypočujte si tu.

V rozhovore uverejnenom na stránkach MIT necháva čitateľov nahliadnuť do metódy sonifikácie i do jej vedeckého prínosu. Všetky zvuky, ktoré počujete a ktorým dominuje japonský strunový nástroj koto, reprezentujú rôzne aspekty tohto proteínu, ktorý tvorí výbežky na povrchu vírusu a umožňuje mu napojiť sa na bunky hostiteľa. Ako všetky proteíny, aj tieto výbežky sú tvorené kombináciou aminokyselín. Sonifikácia priraďuje každej aminokyseline určitý tón, pričom odráža nielen ich sled a sekundárne vzorce štruktúry, ale i spôsob, akým sa proteín rozvíja alebo stáča v priestore.

Fyzická štruktúra proteínu s prepletenými reťazcami je v sonifikácii reprezentovaná prepletenými melódiami, ktoré tvoria viacvrstvovú kompozíciu. Výsledkom je hudba plná kontrapunktu, ktorú môžeme chápať ako algoritmický odraz štruktúry tohto konkrétneho proteínu. Pokiaľ ide o výber nástrojov – je úplne arbitrárny.

Možno sa pýtate, aký má zmysel proteín sonifikovať? Podľa Buehlera sú naše mozgy k spracovaniu zvuku skvele uspôsobené – vo forme výšky tónu, zafarbenia, melódie, rytmu i harmónie dokážeme simultánne vnímať množstvo podrobností, ktoré by sme vo vizuálnej forme nevedeli zachytiť bez pomoci silných mikroskopov. Sonifikácia teda môže byť elegantnejší, intuitívnejší a rýchlejší spôsob výskumu než tradičné metódy ako napríklad molekulové modelovanie.

Treba uznať, že v takomto prevedení znie SARS-CoV‑2 pomerne nevinne. Ak uprednostňujete iné hudobné žánre, môže si vypočuť napr. track britského umelca Erica Drassa, ktorý je tiež založený na DNA nového koronavírusu. Dvojhodinová kompozícia vyšla potom, čo americké Centrum pre biotechnológie pri Národnej knižnici medicíny zverejnilo genómovú sekvenciu vírusu. Tu je prvá minúta kompozície, ktorá sekvenciu prevádza do midi nôt. 

 

Link na celú skladbu a MIDI súbor na stiahnutie, ak by ste ho chceli remixovať, nájdete tu

Umelcov, ktorí sa rozhodli kreatívne využiť zverejnenú genómovú sekvenciu vírusu, je viac. 

Slovenský digitálny umelec Zden Hlinka uverejnil na svojom FB profile najprv vizualizáciu genómu SARS-CoV‑2. Podľa autora je to najjednoduchší spôsob, ako previesť 29 903 písmen genómovej sekvencie na obraz, ktorý sa zmestí do rozlíšenia 173 x 173 pixelov. Nukleové bázy sú zobrazené od najtmavšej po najsvetlejšiu farbu v tomto poradí: adenín, cytozín, guanín a tymín. Každý pixel reprezentuje dva bity informácie, takže celý vírus reprezentuje 59 806 bitov alebo (alebo 7 476 bajtov). Zden neskôr previedol vizualizáciu do zvukovej stopy, ktorú si môžete vypočuť na jeho Soundcloude. Prvú časť tvorí šum obrázku v kvalite 8 bit / 44 kHz, druhá dlhšia časť sú tie isté dáta v 1000 % zväčšení.

Vizualizáciu i výsledný príjemný vírusový noise si môžete pozrieť a vypočuť tu.

PIC Koronavírus 2019-nCoV 分液漏斗 / CC BY-SA