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可辨细菌声音的“微耳”激光技术问世

[2011/6/2]

  借助显微镜技术,人们对细菌、病毒等微生物的认识已经达到了很高的层次。但如同早期电影一样,目前这种丰富多彩的微观世界还大多停留在“只见其人不闻其声”的无声时代。英国广播公司网站近日报道称,一种被称为“微耳”的新型设备或许有望改变这一现实,让听到细菌的声音成为可能。据介绍,“微耳”是一种借助光镊原理的激光技术,由英国格拉斯哥大学、牛津大学和英国国家医学研究所三家研究机构共同开发。

  研究人员希望此设备能够成为标准的试验设备,以更好地监听微观世界的活动,包括用它来随时监听细胞的活动情况、监听药物对微生物群的作用等。负责该项目的格拉斯哥大学的乔恩·库珀称,借助“微耳”,他们就像拥有了一个极小极敏感的麦克风,从而可以窥探到小至细菌或细胞运动的声音。“微耳”和光镊一样都采用了激光技术,不同的是,光镊通过一束激光形成的三维势阱俘获、控制微小粒子;“微耳”则通过多束激光在目标物上形成环状来捕获目标物的振动,从而获得声音。

  研究人员举例说,比如让只有人类头发丝百分之一大小的微小带电珠子环绕诸如大肠杆菌这样的微生物,每束激光捕获一个带电珠子,微生物的运动引发的任何声音都能够被晃动的珠子感受到。科学家使用一个高速照相机来记录珠环的运动,以确定运动源于何处。据称,目前研究人员已经用“微耳”听到了液体中粒子进行布朗运动(悬浮在气体或液体中的微粒作永不停止的、无秩序的运动)的声音,他们还计划用“微耳”听细菌运动时其鞭毛(细菌体上一种细长并呈波状弯曲的丝状物,是细菌的运动器官,也是鉴别细菌种类的一个主要标志物,被喻为细菌的发动机)所发出的声音。为了使这一过程进行得更加顺利,科学家必须对细菌进行基因编程以让其能够更好地附着在珠子上,这也意味着科学家可以采用这种方法来更好地理解经基因改造过的细菌。除基础研究外,“微耳”同样也可以被应用于医疗领域,研究人员可借助“微耳”听取药物影响微生物的过程,就如同修理工通过引擎声辨别出汽车故障一般。

  下一步,研究人员希望能通过“微耳”听到引起人类昏睡病的锥虫的声音,以期通过研究这些血液寄生虫的运动方式研制出治疗该病的新药。“昏睡病”是一种由寄生虫感染引起的疾病,流行于中部非洲,病人会不断陷入昏睡状态,直至死亡。非洲每年有6万多人和300多万头牛的死亡与此有关。