Максим Ухин
Зеленые полусферы – поток электронов; красные кольца – электронные волны от одиночного источника – молекулы фуллерена. Иллюстрация Physorg
В 2014 году Нобелевской премии по химии были удостоены трое ученых, создавшие три принципиально новых микроскопа для исследования живых клеток. Одним из лауреатов был немецкий химик Штефан Вальтер Хелль, работающий в Геттингене и Гейдельберге. Он проследил движение рибосомы в бактерии.
Спустя девять лет он смог визуализировать движение протеиновой молекулы по микротрубке. По такой микротрубке идет внутриклеточный транспорт различных веществ, в том числе и пузырьков с трансмиттерами в нервных отростках. Речь идет о рассмотрении движения так называемого моторного белка кинезина, «переступающего» по микротрубке с помощью своих двух ножек-отростков. В новом микроскопе Штефана Хелля используется световой пучок кольцеобразной формы, что позволило резко увеличить его разрешающую способность. Ученый считает, что новый подход, позволяющий детально рассмотреть «молекулярные машины», позволит эффективнее разрабатывать новые лекарства и решать другие вопросы биологии.
Некогда в московском парке культуры и отдыха «Сокольники» поражал всех воздушной легкостью геокупол, сооруженный по методу Ричарда Фуллера. От фамилии этого американского архитектора произошло и название шарообразных молекул – фуллерены. Они представляют собой шары из 60 атомов углерода. С помощью фуллеренов в университетах Токио и Мюнхена сумели получить модулированный источник одиночных электронов. Авторы добавляют, что они достигли субнанометрического разрешения около 0,3 нм. В 2022 году японцы сообщали о достижении электронной эмиссии одиночного фуллерена, размещенного на кончике вольфрамовой иглы.
Более двух веков назад Томас Юнг, глазной врач, практиковавший в Лондоне, открыл интерфенцию света – чередование светлых и темных полос при пропускании света сквозь две тонкие щели (эффект исчезал, если щель была одна). Три четверти века назад, в 1952 году, нечто подобное было предсказано и для времени, что неудивительно, если учесть единство пространства-времени, посулированное в общей теории относительности Альберта Эйнштейна.
В Лондоне сотрудники Имперского колледжа воплотили идею в реальность с помощью оксида индия и олова (ITO – Indium-Tin Oxide). Этот материал используется для покрытия дисплеев всевозможных электронных гаджетов. Он прозрачен в обычных условиях для инфракрасных лучей, но может и отражать, например, луч лазера. Авторы использовали два лазера – один инфракрасный, вспышки которого не превышали 10 фемтосекунд (10–15 с). Благодаря двухщелевому зеркалу с покрытием ITO была получена временная интерференция. Ее теперь уже сравнивают с пространственной интерференцией Юнга. Остается надеяться, что ученым удастся получить своеобразные кристаллы времени (time crystals).
Не так давно Нобелевскую премию вручили за открытие и внедрение в практику биологических исследований зеленого флюоресцентного протеина (GFP). С его помощью ученые смогли увидеть, например, включение генов (их экспрессию) и взаимодействие белков и клеток. В Пекинском университете создали миниатюрный микроскоп весом 2,7 г. С его помощью стало возможным регистрировать чуть ли не отдельные фотоны, идущие из глубины коры и подкорковых структур мозга. Микроскоп укрепляется на голове мыши, которая ведет обычный образ жизни. Авторы визуализировали нейронную активность глубинных слоев коры и даже верхнего (спинного, дорзального) «изгиба» Аммонова рога гиппокампа с глубины 1,2 мм. Эта извилина морского конька, лежащая на основании височной доли, нервные клетки которой отвечают за обучение и память.
Несколько ранее с помощью микроскопа в лаборатории Колд-Спринг Харбор (США) рассмотрели ход отростков возбуждающих – глютаминовых – нейронов в коре головного мозга мыши. Ученые с помощью лазера смогли подавить активность отростков, не выходящих за пределы коры. Это привело к изменению поведения свободно двигавшихся в поисках пищи мышей – индикатор динамики нейрональной активности. Выявление функциональной архитектуры работающей коры головного мозга окажется очень полезным для создателей «хардверных» нейросетей. Последние пока далеко отстают по функциональности от живых, клеточных нейросетей, которые постоянно перестраиваются, устраняя и формируя новые синапсы, точки межнейрональных связей.
