НОВАЯ НАУКА - СОНОЦИТОЛОГИЯ

Несколько лет назад в лаборатории знакомого биолога американский химик Джим Гимзевский увидел заинтересовавший его эксперимент. Клетки, взятые из сердца крысы, поместили в питательную среду, и они продолжали пульсировать. У химика возник вопрос: а не может ли быть, что и другие клетки пульсируют? Конечно, клетки сердца по своей природе мышечные, они должны двигаться. Но и в любой другой клетке происходят упорядоченные перемещения молекул, работают сложные молекулярные механизмы, имеются сократимые элементы, и было бы удивительно, если бы от всех этих движений мембрана (оболочка) клетки не вибрировала.

Но если эти вибрации существуют, каким инструментом можно их уловить? Гимзевский имеет опыт работы с атомным силовым микроскопом. Этот микроскоп ощупывает изучаемые объекты сверхтонкой иголочкой, проходя поверхность объекта строчка за строчкой. По полученным данным компьютер строит картину рельефа поверхности (см. "Наука и жизнь" № 1, 2004 г.).

Живые дрожжевые клетки испускают звук частотой около 1000 герц.

Химик решил использовать иголочку атомно-силового микроскопа как иглу проигрывателя, не водя ею по поверхности изучаемой клетки, а уперев в одну точку на этой поверхности. Оказалось, что поверхность живой дрожжевой клетки действительно вибрирует, в среднем 1000 раз в секунду поднимаясь и опускаясь на три нанометра (примерно такую длину имеет столбик из 15 атомов углерода, поставлен ных один на другой). Хотя амплитуда этих колебаний настолько мала, что услышать их мы не можем, частота в 1000 герц лежит в пределах слышимости человеческого уха. Если вместо компьютера с программой построения изображений к зонду атомно-силового микроскопа подключить достаточно мощный усилитель низкой частоты, звучание клеток становится слышимым. Так возникла новая область биологии - соноцитология, изучающая звуки клеток.

Атомно-силовой микроскоп внешне не похож ни на оптический, ни на электронный.

Звук клетки изменяется в зависимости от ее состояния. Если добавить к дрожжам спирт, который является нормальным продуктом их жизнедеятельности, но в концентрации более 9-10% убивает дрожжевые клетки, то звук становится выше. Мертвые клетки издают низкое тихое гудение - как полагает Гимзевский, это звучат беспорядочно колеблющиеся атомы. Это шум броуновского движения.

Конец иголочки атомно-силового микроскопа, затачиваемой посредством электролиза, имеет диаметр 1-10 нанометров, то есть состоит буквально из считанных атомов.

Дрожжевые клетки с мутацией испускают немного иной звук, чем обычные. Поэтому можно предположить, что соноцитологические методы в дальнейшем позволят выявлять по звучанию клетки с нарушениями наследственного аппарата, например раковые. Сейчас Гимзевский и его сотрудники начали регистрировать звуки от клеток млекопитающих. Их частота колебаний ниже, чем у дрожжей. Специалист по лимфоцитам, заинтересовавшийся новой методикой, предлагает сравнить звучание этих белых кровяных клеток в норме и при лейкемии, а также после воздействия различных лекарств. Возможно, через несколько лет запись голосов клеток станет обычным диагностическим инструментом медицины.