Иногда они могут идентифицировать не только типы, но и их количество
Как выглядят вирусы? Ученые недавно выяснили это. Они разработали способ подслушивания разговоров этих и других микробов. Эта новая технология может помочь ученым изучать такие микробы и определять, какие из них обитают в нашей среде.
На протяжении сотен лет мы могли наблюдать за клетками с помощью микроскопов. По мере того, как подзорные трубы становились все более мощными, они позволяли увеличивать изображение все более мелких деталей. Тем не менее, даже когда вы видите отдельных микробов, большинство из них выглядят довольно похоже.“Это не проблема поиска иголки в стоге сена”, — говорит Элад Харел. “Это проблема поиска иголки в куче иголок”. Этот химик работает в Мичиганском государственном университете (MSU) в Ист-Лансинге. “Чтобы отличить одну иглу от всех остальных, — говорит он, — нужно найти в ней что-то уникальное”.
Пояснение: Что такое вирус?
Этой уникальной особенностью может быть звук. Вибрировать может практически все, что угодно, и, как правило, эти вибрации передаются нашим ушам по воздуху. Разные предметы могут издавать характерные звуки в зависимости от их формы и того, из чего они сделаны. Вот почему стук по столу звучит не так, как стук в окно.То же самое относится и к микробам. У каждого вида свой особый состав белков и других молекул. Их уникальный химический состав и структура придают каждому микробу характерный звук.
Именно это побудило Харела и его команду из МГУ приступить к разработке новой лазерной системы. Выяснив, как измерять эти звуки, они теперь могут их каталогизировать. Это очень похоже на то, как если бы вы увидели вдали птицу в лесу, но не были уверены, что это за птица, пока не узнаете ее характерный крик.
Команда Харела описывает регистрацию таких микробных “птичьих криков” в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences от 21 января.
<загрузка изображения="ленивая" расшифровка="асинхронная" width="1440" height="522" src="https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2025/08/1440_virus_sounds_Harell-laser-lab.jpg" alt="фотография Элада Хареля, сидящего в лаборатории за большим количеством оборудования. Он в темных очках и внимательно слушает" class="wp-image-3158616" srcset="https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2025/08/1440_virus_sounds_Harell-laser-lab.jpg 1440 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2025/08/1440_virus_sounds_Harell-laser-lab-680x247.jpg 680 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2025/08/1440_virus_sounds_Harell-laser-lab-800x290.jpg 800 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2025/08/1440_virus_sounds_Harell-laser-lab-330x120.jpg 330 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2025/08/1440_virus_sounds_Harell-laser-lab-768x278.jpg 768 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2025/08/1440_virus_sounds_Harell-laser-lab-1030x373.jpg 1030 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2025/08/1440_virus_sounds_Harell-laser-lab-1380x500.jpg 1380 Вт" размеры="авто, (максимальная ширина: 1440 пикселей) 100 Вт, 1440 пикселей" />
Лазерное исследование в
Чтобы измерить микробные звуки, команда Харела начала с наведения лазера на вирус. Это немного похоже на удар в крошечный гонг крошечным молотком — если бы молоток мог стучать в гонг миллионы раз в секунду.
Эти быстрые удары заставляют вирус вибрировать. Звуковые волны, которые запускаются, слишком тихие, чтобы их могли уловить наши уши. Поэтому команда Хареля измеряет их с помощью второго лазера. Вибрации заставляют луч второго лазера дрожать, как очень чувствительная барабанная перепонка. Ученые измеряют эти сигналы, чтобы “услышать” вирус.Другие способы изучения микробов, такие как наблюдение за ними в микроскоп, часто предполагают фиксацию их на месте. Это делает изучение того, как микробы перемещаются, серьезной проблемой, отмечает Ким Дэвис. Микробиолог, она работает в Университете Джона Хопкинса в Балтиморе, штат Мэриленд. Обычно исследователи могут видеть “моментальный снимок того, что происходит в [один] момент времени”, — говорит она.
С помощью этой новой технологии ученые, возможно, смогут собирать данные, которые будут меньше похожи на стоп-кадр и больше на фильм о микробах в окружающей среде.Используя звук, “мы показали, что можем отслеживать отдельные вирусы и даже прослушивать их разрыв”, — говорит Харел. По его словам, когда вирус начинает раскрываться, частота его звука начинает падать — “почти как у сдувающегося воздушного шарика”.
<загрузка iframe="ленивый" заголовок="Прислушайтесь к скрытым звукам жизни: вы слышите вирус?" width="500" height="281" src="https://www.youtube.com/embed/2xdneFTR3BI?feature=oembed " frameborder="0" allow="акселерометр; автозапуск; запись в буфер обмена; зашифрованный носитель; гироскоп; картинка в картинке; веб-доступ" referrerpolicy="строгий источник при перекрестном источнике" allowfullscreen>
Трудно идентифицировать отдельные штаммы
Микробы есть повсюду. Большинство из них не так уж опасны для человека. Рассмотрим вирусы. Из тысяч видов только около 270 заражают людей.
Но, как отмечает Дэвис, “Бывает очень трудно определить, обладает ли организм патогенными [провоцирующими заболевание] свойствами, просто взглянув на него”.
С чем-то вроде «возможно, когда-нибудь мы почувствуем разницу в новой системе», — говорит Харел.
Пояснение: Варианты и штаммы вирусов
Однако нам еще многое предстоит узнать об этих вирусных звуках. Звук, издаваемый микробом, может меняться, если он находится на поверхности, а не в воздухе (во многом так же, как меняются наши голоса, когда мы находимся под водой). Таким образом, чтобы “углубить наше понимание и создать базу данных”, — говорит Харел, — “нам придется провести множество экспериментов с различными вирусами в различных средах”.
Еще одна проблема: многие микробы принадлежат к видам, имеющим множество родственных представителей — штаммов, о которых вы могли бы подумать как родные братья. Рассмотрим кишечную палочку. Эти бактерии живут практически везде. Хотя большинство из них безвредны для людей, некоторые штаммы могут вызывать серьезные заболевания. Поскольку все кишечные палочки имеют почти одинаковую форму и состоят почти из одних и тех же белков, может быть трудно отличить вредные бактерии от безвредных.
Чтобы выяснить это, ученым придется просто продолжать прислушиваться. Как только у них будет обширная библиотека звуков, они, возможно, смогут различать большинство микробов. Это потому, что звуки, издаваемые микробами, очень специфичны, говорит Харел. Это все равно что прислушиваться к голосу друга в шумном месте. Поскольку их голос знаком, вы можете отличить его от других звуков.
Предстоит провести еще много исследований. “Это новый взгляд на биологию», — объясняет Харел. На данный момент, по его словам, “мы не знаем, что увидим, потому что очень немногие люди когда-либо смотрели”.
Но однажды этот тип технологий может оказаться полезным не только в лаборатории. Например, его можно было бы использовать в датчиках, установленных в аэропортах и других местах массового скопления людей. Затем они могли бы отслеживать наличие вызывающих беспокойство микробов и отправлять предупреждения о том, какие из них (и в каком количестве) там находятся.
