Ce sunete scot virusurile?

O veche întrebare filozofică este: „Dacă un copac cade într-o pădure și nimeni nu este prin preajmă să-l audă, face vreun sunet?” Răspunsul științific, în mod literal, este da, deoarece orice mișcare a atomilor, fie la o scară masivă, precum aceasta, fie la niveluri microscopice invizibile pentru ochiul uman, generează sunet. Acest principiu li se aplică și entităților biologice. Te-ai întrebat vreodată ce sunete scot virusurile? Autorii unui nou studiu și-au pus această întrebare și, deși nu putem percepe vibrațiile lor ultrasonice, asta nu înseamnă că nu le putem valorifica.

Ce sunete scot virusurile? Într-un studiu recent, o echipă multidisciplinară formată din experți în știința materialelor, optică, acustică și virologie a dezvoltat o metodă de detectare a vibrațiilor acustice ale unui singur virus folosind lumina. Deși cercetarea este încă la început, perspectivele pe care le deschide sunt vaste.

• A fost descoperită o legătură surprinzătoare între furtunile solare și cutremure
• Oamenii de știință programează bacterii pentru a devora tumorile canceroase

Elementul esențial al acestei metode, a explicat dr. Elad Harel, de la Universitatea de Stat din Michigan (SUA), este faptul că permite studierea unui virus în mediul său natural. „Dacă am putea observa aceste semnături acustice și dacă ele ar fi unice, am putea deschide o cu totul nouă abordare în studiul microorganismelor. Poți vedea imediat ce se întâmplă, în timp real. Nu mai este nevoie să dezvolți teste laborioase și să desfășori studii complexe, poți face totul extrem de rapid”, a spus Harel.

Etichetarea celulelor

În biologie, una dintre metodele esențiale de cercetare este etichetarea. La nivel microscopic, multe celule și țesuturi arată asemănător, iar pentru a le diferenția, fie că vorbim despre diverse tipuri de celule dintr-un organ sau de separarea țesutului sănătos de cel bolnav, cercetătorii adaugă markeri. Acest proces presupune atașarea unor molecule specifice, cum ar fi proteine fluorescente sau alte etichete detectabile, pentru a obține o imagine clară a compoziției unei probe biologice.

Totuși, deși metodele de etichetare s-au rafinat de-a lungul anilor, ele au și dezavantaje semnificative, mai ales în cazul virusurilor, scrie IFL Science.

„Etichetarea este complicată și specifică fiecărui virus. Trebuie repetată pentru fiecare nouă mutație virală, ceea ce o face extrem de costisitoare, laborioasă și consumatoare de timp”, a explicat Harel.

Ce sunete scot virusurile?

Inspirat de cercetările sale anterioare asupra nanoparticulelor, care au multe asemănări cu virusurile, Harel și echipa sa au încercat să aplice metode similare în biologie, dar s-au confruntat inițial cu dificultăți.

„Am măsurat vibrațiile acustice ale nanoparticulelor și ne-am întrebat dacă și virusurile prezintă aceleași tipuri de vibrații. Am încercat să le măsurăm și am eșuat de multe ori. Ai auzit de expresia ‘cauți un ac în carul cu fân’? Ei bine, noi căutam un ac într-un depozit plin de ace! La finalul zilei, detectăm fotoni, dar toți arată la fel. Cum putem face diferența dintre un foton emis de un virus și unul emis de o bacterie sau de un fragment celular?”, a spus el.

În cele din urmă, au reușit. Așa cum explică Harel, printr-o metodă echivalentă cu „lovirea virusului cu un ciocan”, echipa a făcut particula să vibreze într-un mod unic, sensibil la structura și proprietățile sale. La întrebarea „ce sunete scot virusurile?”, răspunsul a fost dezamăgitor: „Frecvența e de aproape un milion de ori mai mare decât cea percepută de urechea umană”.

În loc să asculte sunetul, cercetătorii folosesc instrumente specializate pentru a detecta împrăștierea luminii cauzată de vibrațiile minuscule. Au numit această metodă spectroscopie BioSonics.

La ce ne folosește să știm ce sunete scot virusurile?

„Oamenii studiază biologia prin intermediul luminii de peste 100 de ani, dar ceea ce este fascinant aici este faptul că vibrațiile virusului sunt extrem de distincte față de toate celelalte vibrații existente. Ne-a surprins cât de bogate sunt aceste spectre și cât de clare sunt aceste semnături acustice, ceea ce înseamnă nu doar că putem identifica virusul, dar putem vedea și cu ce interacționează. Practic, virusul devine un senzor al propriului său mediu”, a explicat Harel.

Această tehnologie ar putea permite observarea în timp real a unui virus individual și a comportamentului său. Încă există multe mistere legate de virusuri, unul dintre cele mai mari fiind mecanismul exact prin care se autoasamblează. Harel susține că metoda lor ar putea oferi o vizualizare directă a acestui proces, iar dacă reușim să-l înțelegem, am putea să-l perturbăm printr-o nouă generație de antivirale.

De asemenea, BioSonics ar putea deschide calea către senzori non-invazivi capabili să detecteze virusuri de la distanță. „Lumina este extraordinară, pentru că poate pătrunde în diverse locuri fără a necesita contact fizic. Ai putea folosi această metodă într-o fabrică de procesare a alimentelor sau într-un aeroport. Doar îndrepți un fascicul laser și detectezi virusul de la 10 metri distanță”, a explicat Harel.

O metodă foarte eficientă

Spre deosebire de senzorii tradiționali, care trebuie calibrați pentru fiecare virus sau variantă nouă, această metodă face distincția natural între tipuri diferite de virusuri. Mai mult, ar putea funcționa și pentru bacterii, fungi sau celule umane și animale, bazându-se pe diferențele lor mecanice.

„Dacă ai o bilă de oțel și una de cauciuc, ele se vor comporta foarte diferit. Sunetul pe care îl produc când cad este distinct. Cam același principiu se aplică și aici. De exemplu, celulele canceroase au proprietăți mecanice diferite față de cele sănătoase”, spune cercetătorul.

Echipa a început studiul cu virusurile datorită interesului crescut pentru ele, dar metoda are un potențial uriaș, aplicabil într-o gamă largă de sisteme biologice și chimice. BioSonics nu își propune să înlocuiască tehnicile actuale de etichetare, ci să le completeze.

Un rezultat spectaculos al cercetării a fost capacitatea de a observa, în timp real, ruperea unei particule virale. Implicațiile medicale ale unei metode capabile să facă diferența dintre virusurile active și cele inactivate sunt uriașe, mai ales în diagnosticarea infecțiilor.

„Încă suntem în faza incipientă. Dar posibilitățile sunt enorme, atât în descoperirea de noi medicamente, cât și în aplicațiile medicale și de diagnosticare. Iar asta ne entuziasmează cel mai mult”, a recunoscut Harel.

Studiul a fost publicat în revista PNAS.

Vă recomandăm să citiți și:

Fericirea în țările sărace nu este la fel ca în alte țări. Când sunt oamenii cei mai fericiți?

Spermatozoizii poartă urmele stresului din copilărie, arată un studiu

Atât femeile, cât și bărbații se simt atrași de parteneri mai tineri

Pentru prima dată, un șoarece cu doi tați a supraviețuit până la vârsta adultă