Деца, косилице, авиони, возови, аутомобили - готово све ствара буку. А ако су два калифорнијска научника у праву, такође, то раде и живе ћелије. У недавним експериментима који користе граничну науку о нанотехнологији, истраживачи су открили доказе да ћелије квасца одају једну врсту шкљоцања, док ћелије сисара могу дати другу. Истраживање, иако је и даље прелиминарно, потенцијално је „револуционарно“, како тврди један научник, и могућа, призната далека медицинска примена, већ се истражује: једног дана размишљање иде, слушајући звукове које ваше ћелије стварају доктору, пре него што се појаве симптоми, да ли сте здрави или ћете ускоро бити болесни.
Сличан садржај
- Може ли нанотехнологија спасити животе?
Оснивач студије ћелијских звукова, или „соноцитологије“, како га назива, је Јим Гимзевски, 52-годишњи хемичар из УЦЛА, који је допринео изложби музејског уметничког дела о молекуларној структури. Идеја за звук ћелије дошла му је 2001. године након што му је медицински истраживач рекао да ће се, кад се живе ћелије срца ставе у петријеву посуду са одговарајућим хранљивим материјама, ћелије наставити пулсирати. Гимзевски се почео питати могу ли све ћелије побиједити, и ако јесу, да ли би такве ситне вибрације произвеле звук који се може детектирати. Напокон, закључио је, звук је само резултат силе која притиска на молекуле, стварајући талас притиска који се шири и региструје када удари у бубњић. Такође је образложио да, иако бука коју ствара ћелија неће бити звучна, може је открити посебно осетљив инструмент.
Гимзевски је веома погодан за решавање питања, јер је и стручњак за инструментацију - изградио је сопствене микроскопе - и удобно је код куће у свету бесконачних. Лидер у нанотехнологији, или наука о манипулисању појединачним атомима и молекулама за изградњу микроскопских машина, Гимзевски је претходно радио у ИБМ-овој истраживачкој лабораторији у Цириху, Швајцарска, где је са колегама изградио спиннинг молекулски пропелер 1, 5 нанометра, односно 0, 0000015 милиметара у пречнику. Такође су изградили најмањи абакус на свету, који је имао, као перле, појединачне молекуле пречника мање од једног нанометара. Ако ништа друго, подвизи, који су одавали велико признање, показали су да је много хиперистично обећање нанотехнологије имало основу у стварности.
Гимзевски је за свој први корак у соноцитологији набавио ћелије квасца од колега из биохемије на УЦЛА. ("Изгледао је", сећа се, када је објаснио зашто жели ћелије.) Радећи са дипломцем Андреом Пеллингом, Гимзевски је осмислио начин за тестирање ћелијског буке помоћу нанотехнолошког алата названог атомски сила микроскоп (АФМ). Обично, АФМ ствара визуелну слику ћелије пролазећи њеном веома ситном сондом, која је тако мала да јој је врх микроскопски, по површини ћелије, мери сваки пупак и шупљину његове спољне мембране. Рачунар претвара податке у слику. Али истраживачи УЦЛА-а држали су АФМ сићушну сонду у фиксном положају, лагано је одмарајући на површини ћелијске мембране „попут рекордне игле“, каже Пеллинг, како би открили било какве вибрације које стварају звук.
Пар је открио да ћелијска стијенка расте и пада три нанометра (око 15 атома угљеника постављених један на други) и вибрира у просеку 1.000 пута у секунди. Удаљеност којом се ћелијски зид помера одређује амплитуду или јачину звучног таласа, а брзина кретања према горе и доле је његова фреквенција или нагиб. Иако је гласноћа звука ћелије квасца била прениска да би се могла чути, Гимзевски каже да је његова фреквенција теоријски била у границама људског слуха. "Дакле, све што радимо је да појачамо гласноћу", додаје он.
Гимзевски (који држи модел молекуле угљеника у својој УЦЛА лабораторији) користи атомски микроскоп да „преслушава“ живе ћелије. (Дебра ДиПаоло) Учесталост ћелија квасца коју су истраживали увек је била у истом високом распону, "отприлике Ц на Д изнад средњег Ц у смислу музике", каже Пеллинг. Прскање алкохола по ћелији квасца да би га убило подиже ниво смоле, док мртве ћелије испуштају тих, тутњав звук за који Гимзевски каже да је вероватно резултат случајних атомских покрета. Пар је такође открио да ћелије квасца са генетским мутацијама стварају нешто другачији звук од нормалних ћелија квасца; тај увид охрабрио је наду да ће се техника евентуално примијенити на дијагностицирању болести попут рака, за које се вјерује да потичу с промјенама у генетској шминки ћелија. Истраживачи су почели да тестирају различите врсте сисара, укључујући коштане ћелије, које имају нижи тоналитет од ћелија квасца. Истраживачи не знају зашто.
Мало је научника свесно Гимзевског и Пеллинговог соноцитолошког рада, који није објављен у научној литератури и није је испитиван. (Истраживачи су своја открића предали у рецензирани часопис за објављивање.) Усмена реч изазвала је скептицизам, као и дивљење. Научник упознат са истраживањем, Херманн Гауб, председавајући примењене физике при ЛудвигМакимилианУниверсити у Минхену, Немачка, каже да звукови за које Гимзевски верује да ћелијске вибрације могу имати друго порекло. "Ако би се извор ове вибрације нашао унутар ћелије, то би било револуционарно, спектакуларно и невероватно важно", каже Гауб. "Међутим, постоји много потенцијалних извора звука изван ћелије које је потребно искључити." Пеллинг се слаже и каже да он и Гимзевски раде тестове како би искључили могућност да други молекули у течности која купају ћелије, или чак сам врх микроскопа, стварају вибрације које њихова сонда покупи.
Ратнесх Лал, неурознанственица и биофизичарка са Калифорнијског Универзитета у Санта Барбари која је проучавала пулсације срчаних ћелија задржаних у живом јелу, каже да је Гимзевскијево знање о нанотехнологији можда кључ за утврђивање да ли ћелије производе звук. "Крајња нада је да се ово користи у дијагностици и превенцији", каже Лал и додаје: "Ако на свету постоји неко ко то може, може и он."
Гимзевски потврђује да је потребно још посла. У међувремену, налази су привукли пажњу његовог колеге са УЦЛА Мицхаела Теитела, патолога специјализованог за карцином лимфоцита, врсте белих крвних зрнаца. Подвргава људске и мишје ћелијске ћелије и коштане ћелије лековима и хемикалијама да индукују генетске и физичке промене; Гимзевски ће тада покушати да „преслуша“ измењене ћелије и разликовати их по њиховим звуцима.
Теителл каже да је мисао о откривању рака у најранијим ћелијским фазама узбудљива, али да ли ће технологија функционисати као дијагностички алат остаје да се види (или чује). Он не жели прекомерно продавати идеју: "Могло би се испоставити да ће сви ти сигнали бити такви мисхмасх да нећемо моћи јасно да идентификујемо један од другог."
Гимзевски се нада да ће дело имати практичну примену, али толико га одушевљава лов колико и улов. "Без обзира на исход", каже он, "првенствено ме покреће радозналост и узбуђење према феномену ћелијског кретања - шта је инспирисало природу да створи такав механизам и да заиста дубински схвати шта ови прелепи звуци значе." Сама могућност да је открио нову карактеристику ћелија, са свим интригантним питањима која поставља, је, како каже, "већ више него довољан поклон."
