Подобно камертону, живые человеческие клетки имеют частоты, на которых они естественным образом вибрируют, и теперь ученым удалось измерить эти колебания.
"Ученые и представить себе не могли, что живые клетки способны издавать звук вибрации".
Живые человеческие клетки имеют резонансные частоты - то есть частоты, на которых они естественным образом колеблются при соответствующих условиях. Об этом говорили уже несколько десятилетий, но теперь исследователи измерили некоторые из этих частот.
Большое значение при вибрации объекта играет скорость, с которой он совершает возвратно-поступательные движения. “На многих частотах амплитуда колебаний объекта будет незначительной и вибрации будут быстро затухать, но на резонансной частоте амплитуда достигнет своего максимального значения”, пишет научный писатель Кармела Падавик-Каллаган.
Профессор Хавьер Тамайо из Национального исследовательского совета Испании, CSIC, Института микроэлектроники в Мадриде и его коллеги попытались измерить резонансные частоты живых клеток молочной железы человека.
В ходе многочисленных экспериментов исследователи использовали крошечный кантилевер (выдвижная консоль) из золота и кремния для захвата отдельных клеток молочной железы человека из чашки Петри. В процессе захвата клетки начинали вибрировать.
Моделирование показало, что жизнь может быть менее хаотичной, чем принято считать
Поскольку конструкция кантилевера была очень крошечной - всего 50 микрометров в длину и 270 нанометров в толщину, - он вибрировал сообразно собственному движению клетки. Осветив кантилевер лазером, исследователи смогли измерить эти едва уловимые колебания по тому, как отражается свет.
Тамайо поясняет, что в прошлом они уже использовали подобную установку для измерения других характеристик клеток и заметили, что иногда кантилевер двигался едва уловимым и неожиданным образом. Эксперты предположили, что эти движения происходят из-за того, что во время экспериментов клетка на кантилевере вибрирует на какой-то резонансной частоте. Но поскольку клетки сильно отличаются от привычных нам резонирующих объектов, таких как, например, камертоны, эта идея показалась ученым абсурдной.
"Мы и представить себе не могли, что живая клетка... способна так вибрировать", - говорит он.
Тем не менее, используя простые математические вычисления, команда смогла рассчитать резонансные частоты клеток молочной железы человека. Одна из них вибрировала в диапазоне от 10 до 30 килогерц - как раз на границе, где слышимый звук переходит в ультразвук, а другая - в пределах от 150 до 180 килогерц, что уже недоступно для человеческого восприятия.
Подобно камертону, различные живые человеческие клетки имеют различные резонансные частоты, и теперь у нас появилась возможность измерить некоторые такие колебания. На определенных частотах объекты вибрируют сильнее. buuzzaa/Shutterstock
Джон Аллен из Гавайского университета в Маноа рассказывает, что некоторые теоретические модели резонансных частот живых клеток были построены 20 лет назад, в том числе в одной из его собственных работ, однако за прошедшие годы их ни разу не удалось непосредственно подтвердить. По его словам, результаты новых экспериментов могут помочь возродить интерес к изучению колебательных свойств различных типов клеток в целях диагностики заболеваний. Например, можно идентифицировать клетки, пораженные болезнью изучая изменения их резонансных частот.
Эксперимент также может открыть возможности для избирательного уничтожения клеток путем воздействия на их резонансные частоты звуковыми волнами, говорит Юн-Фенг Сяо из Пекинского университета в Китае.
По словам Юн-Фенг Сяо из Пекинского университета (Китай), этот эксперимент может также помочь разработать методы избирательного уничтожения клеток путем воздействия на них звуковыми волнами в резонансном диапазоне.