Ученые с помощью гелиевого микроскопа наблюдают за миром бактериофагов

бактериофаг , гелиевый микроскоп

Физики из Университета Ювяскюля применили гелиевый микроскоп для детального изучения активности бактериофагов. В этом способе вместо сфокусированного пучка электронов (как в электронном микроскопе) применяется пучок ионов гелия. Ученые получили снимки различных стадий инфицирования бактерий вирусами, а также удалось использовать микроскоп для того, чтобы делать микроскопические надрезы на бактериях. В отличие от электронной микроскопии гелиевые эксперименты не требуют дополнительных манипуляций с образцами, скрывающих часть деталей процесса. Исследование опубликовали в журнале Advanced Biosystems, кратко об этом сообщается Physics World. Также доступен постер авторов с описанием работы и фотографиями.

Основным ограничением для оптической микроскопии является дифракционный предел — он не позволяет сфокусировать пучок света в круг размером меньше половины длины волны. Видимый свет имеет длину волны порядка сотен нанометров, а значит рассмотреть с помощью обычного светового микроскопа вирусы и другие наноразмерные объекты практически нереально. Для того чтобы рассмотреть мелкие объекты потребуются волны с меньшей длиной волны — например, электронные пучки (которые проявляют как волновые свойства, так и свойства характерные для частиц). Так как электрон — массивная частица, его длина волны оказывается намного короче, чем у света. Это свойство применяется в электронных микроскопах. Вместо линз в них используют магниты, искажающие траектории частиц. Сфокусированный пучок электронов попадая на поверхность выбивает из нее вторичные электроны, которые и регистрирует электронный микроскоп. На основе полученных данных строится картина поверхности образца.



Но и у электронного микроскопа есть свои ограничения и недостатки в применении. Во-первых, с его помощью можно исследовать лишь проводящие ток объекты — поэтому биологические образцы покрывают тонкой пленкой металла при этом методе. Во-вторых, остаются актуальными ограничения разрешения размеров объектов.

Авторы новой работы применили для визуального изучения биологических систем более совершенный прибор — микроскоп на ионах гелия. Ион гелия примерно в четыре тысячи раз массивнее электрона, а значит обладает значительно меньшей длиной волны. Кроме того, с его помощью можно рассмотреть и не проводящие электричество объекты. Как и в обычном электронном микроскопе ионы гелия выбивают из образца вторичные электроны, которые регистрируется микроскопом. Помимо разрешения, гелиевый микроскоп позволяет добиться большей глубины резкости в изображении.

В качестве объекта эксперимента ученые выбрали бактериофаги Т4 — вирусы, способные превращать бактерии в фабрики по производству новых вирусов. Эти вирусы прочно прикрепляются к стенкам бактерий, например, кишечной палочки, с помощью нитевидных щупалец, после чего прокалывают ее оболочку и впрыскивают внутрь свою ДНК. В результате внутри бактерии начинается сборка белков вируса с вирусной ДНК. Белки путем самосборки формируют новые вирусные частицы, которые потом уходят из бактерии и заражают новые организмы. Весь цикл занимает около получаса.

Ученые засняли с помощью гелиевого микроскопа все главные стадии процесса — от прикрепления бактериофага к кишечной палочке, до выхода новых вирионов из пораженной бактерии. Кроме того физики показали, что с помощью пучка ионов можно делать надрезы в образце.

Бактериофаги — интересный объект и в практической области применения. Некоторые ученые считают, что бактериофаги могут заменить собой антибиотики, к которым у бактерий развивается устойчивость. Также бактериофаги оказались способны договариваться об убийстве бактерий.
Источник

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *