如何畫出這種風格的生物大分子插圖？

圖片來自protein data bank網站，每次都能在這個網站上看到很多這種風格的插圖，感覺很別緻。

謝邀。

科學與藝術的交匯處產生了很多有趣的內容，以生物大分子為主題的藝術畫就是其中之一，也產生了一個領域叫molecular graphics。PDB-101每月分子（molecule of month）的作者是David Goodsell，是這方面的先驅巨擘（平均一月一張作品，相當高產），主要創作水彩畫，也是我非常喜歡的一個作者，經常可以看到他的大作作為CNS封面出現。大叔比較年輕的時候長下面這樣：

Home of David S. Goodsell

David Goodsell現在是美國西海岸大牛遍地的Scripps研究所的副教授，結構生物學家，從博士後的時候開始，就因為他的大分子水彩畫而為人所知了。據他自述，最開始只是想用繪畫去準確地描述細胞內的活動，萬萬沒想到，一個學生物的後來被欽點成藝術家了。

他的作品很多，往往複雜細緻到令人嘆為觀止，molecule of month一般就是單獨的一個大分子——比如一個很大很大的大分子ATP合成酶：

或是更大更大的Zika病毒：

實際的畫幅和一般水彩畫差不多，這麼大：

細胞水平上，比較經典的作品比如有：

Mycoplasma mycoides ? David S. Goodsell 2011.

以及我個人很喜歡的早年作品Inside a Eukaryotic Cell，這張圖的尺寸過於奇特，請移步Inside a Eukaryotic Cell自行欣賞，強烈推薦！

還有使用組畫去描述動態的生物學過程的作品，比較早的著名作品，是一副九宮格：HIV病毒的一輩子，HIV Life Cycle。描繪了靜態的HIV結構，如何侵入細胞，插入到人類的基因組從而永久的存活，繼續複製離開細胞的諸多步驟。

言歸正傳，那麼這些圖都是怎麼畫出來的呢？

說起來其實很簡單：就是手畫的呀！

David Goodsell"s paintings reveal the incredible beauty of the living cell 2:16

我目前還並沒聽過說有什麼自動程序或軟體可以直接生成這種藝術畫。技術上我們也許可以製作一個，但是目前並不太可能代替手工繪製。

仔細想想就知道，對於細胞這麼大這麼複雜的系統，雖然實驗給了我們很多信息，而且在這些畫作中科學性是第一重要的，但是我們實際上並不能精確地了解細胞內的各個分子都是怎麼具體排列的。所以這些圖的完成還是需要很多基於生物學知識和藝術美學的想像和創造的。

即使是對於一個簡單的分子，作者也往往會有一些藝術加工，舉一個具體的例子吧，我隨便從PDB的molecular of month抓了一個蛋白質，谷胱甘肽轉移酶（Glutathione transferase，GSH transferase）（P.S. 複習一個生化，谷胱甘肽是人體中重要的抗氧化物質）。

左邊是David的畫作，右邊是幾乎同樣角度的實際的蛋白質晶體結構。可以看到他們大體看起來非常相似，但是仔細觀察，很多很細微的角度、大小比例、透視是不同的，結合特別的色彩選擇，左圖看起來可能就更符合人類的美感一些。

那麼怎麼手工繪製這樣的一幅畫作呢？

早年間David Goodsell自己專門還寫了一片文章介紹如何實現大幅的細胞水彩，Cellular Landscapes in Watercolor，具體闡述了上面九宮格里HIV Translation and Frameshifting這幅畫是如何完成的。他並沒有具體地闡述過單獨的蛋白分子具體是怎樣完成的，但是我想步驟也應該是大同小異，只不過是在resolution的尺寸上有區別而已。隨著科學技術的發展和藝術水平的提高，現在的作品也是越來越複雜，越來越細緻。

具體怎麼畫，他說的其實也很簡單，就像這樣……

我下面結合paper和Illustrating Ebola - David S Goodsell、David Goodsell"s paintings reveal the incredible beauty of the living cell兩個小紀錄短片分步驟詳細講解一下。

和把大象裝進冰箱相似，David Goodsell的繪畫也有三個步驟：

1. 收集數據——確定分子的形狀和大小

一般是從PDB等資料庫，找到蛋白質的真實三維晶體結構，掌握各個角度的分子尺寸和形狀，從而製作一系列的繪畫素材。

比如中間是tRNA和elongation factor Tu蛋白結合的複合物晶體結構，左圖是精細的分子水彩畫，而右圖是在大幅作品中的簡化形式。

2. 打草稿

展示所有的大分子——DNA，RNA，蛋白質，忽略水分子和其他小分子

最終的草稿"HIV Translation and Frameshifting"，可以看到有很多調整和改動的橡皮痕迹

3. 上色

「Use the color I like」

先簡單的上一遍色，同類分子使用相同的顏色。在使用更深的顏色，畫一層，就好像是我們能直接看到的這些分子背後的分子。最後使用最深的顏色填充背景。over

Ebola埃博拉病毒，上色前：

Ebola埃博拉病毒，上色後！

這幅作品完成與埃博拉病毒爆發產生恐慌的時候，用來幫助學生們了解病毒的結構特徵，最後拿了2016年的Wellcome Image大獎。

對於有興趣而且有一定繪畫能力的同學，我覺得不妨嘗試繪製一些漂亮的插畫來展示自己的工作。

有答案給出了正統的回答，手繪。
但是作為手殘人士，是不是就絕望了呢？

交叉學科出人才。
首先練個八年素描，以幫助你能正確構建腦內圖像的形狀，然後稍微學學水彩。再通讀王鏡岩的生物化學，細胞生物學和分子生物學。看百八十篇結構生物學文獻，然後在實驗室泡兩年學習基礎操作。