우리 세포는 어떻게 소리를 생성합니까?

세포 소기관을 운반하고 세포 분열, 근육 수축 등과 같은 세포 활성의 단계를 설정하는 분자 모터 (모터 단백질)의 운동은 세포음의 근본 원인으로 여겨진다. 세포의 소리에 대한 연구를 Sonocytology라고합니다.

종종 도약을하고, 직장을 그만두고, 짝사랑을 고백하고, 무작위 폭력적인 생각에 목소리를내는 내면의 목소리는 실제로 교향곡을 부르는 세포 일 수 있습니다.

글쎄, 실제로는 아니지만 당신의 세포는 노래를 부릅니다 그리고 그들은 오페라 가수들에게 돈을 위해 달리기를 줄 수 있습니다.

2004 년의 연구자들은 세포가 진동한다는 것을 발견했다. 이러한 진동이 증폭되면 삐걱 거리는 것처럼 들립니다. 또한, 각 개별 세포는 고유하게 진동하는 것으로 생각됩니다. 과학자들은 이러한 소리를 디코딩하면 세포의 상태를 인식하여 질병의 도착을 예측하는 데 도움이 될 수 있다고 주장합니다. 세포의 소리에 대한이 연구는 Sonocytology ( "Sonos"~ Sound, "Cytology"~ 세포 구조 및 기능에 대한 연구)라고합니다.

Sonocytology의 발견

UCLA 교수이자 물리학자인 Jim Gimzewski는 대학원생 Andrew Pelling과 함께 셀룰러 소리를 발견 한 연구원이었습니다. 의료 연구원 인 카를로 벤 투라 (Carlo Ventura)가 줄기 세포에 대한 지속적인 연구와 심장 마비 환자에 대한 이식에 대해 알렸을 때 Jim의 관심이 사라졌습니다. 줄기 세포는 심장 환자를 돕기 위해 정확한 순간 (구타를 시작할 때만)에 이식해야합니다. Jim은 Carlo에게 그에게 몇 개의 세포를 보내달라고 요청했으며, 구타를 시작할 때 개발에서 정확한 순간을 찾기 위해 그들에게 듣게 될 것이라고 말했습니다.

그는 또한 다른 모든 세포가이기는 지 또는 이것이 심장의 세포에 고유한지 궁금했습니다. 더욱이, 모든 세포가 실제로 심장 세포처럼 욱신 거린다면, 진동이 감지 가능한 소리를 생성하기에 충분할까요?

Jim과 Pelling은 세포를 듣기 위해 원자력 현미경 (AFM)을 사용했습니다. (사진 크레디트 :Zureks/Wikimedia Commons)

악기 분야의 전문가 인 Jim은 셀이 생산 한 소리가 알몸 귀에 들리지 않지만 매우 민감한 장치를 사용하여 감지 될 수 있다는 것을 알고있었습니다. 따라서 쌍은 원자력 현미경 (AFM)을 사용하여 연구를 수행하고 세포를 들었습니다.

9/11의 비극적 인 상황으로 인해 줄기 세포는 결코 도착하지 않았습니다. 그러나 Jim은 세포의 노래를 듣기를 기다릴 수 없었고 대신 UCLA의 동료들로부터 얻은 효모 세포를 실험하기로 결정했습니다. 효모 세포는 종종 빠른 생식 속도와 더 적은 유전자의 존재로 인해 많은 생물학적 연구의 핵심입니다.

UCLA의 젊은 홀 지하실에있는 작은 방음 방에서 Gimzewski와 Pelling의 연구는 결국 2004 년에 Sonocytology 분야를 확립하게되었습니다.

원자력 현미경 (AFM)

세포의 소리에 대해 자세히 설명하기 전에이 연구자 들이이 소리를 감지하는 데 사용한 장치를 간단히 살펴 보겠습니다.

원자력 현미경은 매우 작은 물체의 이미지를 생성 할 수있는 매우 민감한 스캐닝 프로브입니다. 여기에는 나노 미터보다 작은 물체 (1 나노 미터 =10-9 미터)가 포함됩니다. 인간의 머리카락 자체는 약 80,000 - 100,000 nm 폭 넓고 AFM은 그보다 훨씬 작은 물체를 이미징 할 수 있습니다.

AFM은 한쪽 끝에 매우 작은 팁 (일반적으로 실리콘 또는 실리콘으로 만들어진)이있는 캔틸레버 빔으로 구성됩니다. 레코드 플레이어와 마찬가지로 팁은 이미지화 할 표면에 닿는 반면 XYZ 드라이브는 표면을 가로 질러 캔틸레버 빔을 움직입니다. 팁은 표면의 '언덕'또는 '계곡'을 감지 할 때마다 편향됩니다. 이 편향은 레이저가 캔틸레버 빔에서 반사되어 픽업됩니다. 팁의 모든 편향에 대해 레이저는 방향을 바꾸도록 강요받습니다. 최종 결과는 모든 언덕과 계곡이 나노 스코픽 물체의 표면에 매핑 된 자세한 이미지입니다.

셀을 노래하게 만드는 것은 무엇입니까?

노래 세포로 돌아와서 Gimzewski &Pelling의 효모 세포에 대한 첫 실험은 세상에 충격을주었습니다. AFM은 세포벽에서 발생하는 정기적 인 진동을 기록했습니다. 세포벽은 3 나노 미터 (음파의 진폭)에 의해 상승하고 떨어졌고 초당 거의 1,000 번 (사운드 파의 빈도)를 반복했습니다. 전환 소프트웨어를 사용하여 AFM 이미지를 사람의 귀에들을 수있는 사운드로 전환했습니다. 결과는 약 880Hz의 톤이었습니다.

그러나 Gimzewski &Pelling은 현미경의 일부 내부 기계에 기인 한 소리가 걱정되었습니다. 따라서 쌍은 효모 세포에서 초기 발견을 확인하기 위해 더 많은 테스트를 실행했습니다.

그들은 세포를 알코올을 문지르며 (세포막을 부러 뜨리고 세포 사멸으로 이어지는 것으로 알려짐) 소리의 피치에 어떤 변화가 있는지 확인했습니다. Jim 자신을 인용하자면, 알코올을 문지르는 것은 처음에 세포를 비명을 지르고, 침묵하기 전에 세포를 비명을 질렀습니다. 다른 화학 매체 및 온도 및 다른 유형의 세포와 같은 다양한 조건에서 실험을 복제 한 후, 각 세포는 고유 한 사운드를 생성한다고 결론지었습니다. 그들의 실험은 또한 소리가 내부에서 발생할 수 있다고 제안했다. 세포.