Удивительные вещи порой рождаются на пересечении разных технологий и наук. Кто бы мог подумать, что инструмент, изначально придуманный для съёмки рельефа поверхности с атомарным разрешением и управления нанометровыми объектами, может быть применён для того, чтобы подслушивать происходящее в организме крошечного существа!

Божья коровка – полезное существо, она поедает тлю, спасая тем самым растения. Интересно, смогут ли учёные в следующий раз записать внутренние звуки этого жука не в лаборатории, а на природе? (фото Schekinov Alexey)

Звуки играют огромную роль в мире насекомых. Порой на этом поле разворачиваются настоящие битвы между обманщиками и зачарованными жертвами. Но если жужжание, щелчки и стрекотание, распространяющееся вокруг, уже много десятилетий исследуют тысячи энтомологов, то зафиксировать очень слабые звуки, присутствующие внутри тела насекомого, учёные сумели только сейчас.

Команда новаторов из американского университета Кларксона (Clarkson University), возглавляемая профессором Игорем Соколовым, приспособила для записи высокочастотных акустических колебаний атомно-силовой микроскоп. Эффект превзошёл ожидания:.

Обычная комнатная муха переносит на себе различных паразитов, бактерии и вирусы. Потому узнать что-то новое о её физиологии и жизненном цикле – всегда полезно. Возможно, «атомный микрофон» поможет биологам открыть новую главу в изучении насекомого, давно уже, как кажется, исследованного вдоль и поперёк (фото Wikimedia Commons).

Экспериментаторам удалось уловить генерируемые внутри тел нескольких видов насекомых звуковые колебания субнанометровой амплитуды. И если ранее в такого рода работах удавалось поймать звуки с частотой до 5 герц, то модифицированная техника позволила записывать колебания до 1000 герц.

Ради такого достижения специалисты из университета Кларксона придумали, как закрепить насекомое практически неподвижно вблизи наконечника атомного микроскопа. Наконечник аккуратно подводили вплотную к туловищу подопытного создания.

Так благодаря усилиям авторов опыта главная деталь атомного микроскопа из довольно медленного зонда, ощупывающего рельеф образца, превратилась в своеобразную иглу звукоснимателя чрезвычайной чувствительности. (Детали эксперимента раскрывают статья в Applied Physics Letters и пресс-релиз университета.)

Слева: схема установки Соколова. Оранжевым показан зонд-кантилевер. Справа: пример такого наконечника атомно-силового микроскопа, отснятый электронным микроскопом (иллюстрации Clarkson University, wikipedia.org).

Учёные показали, что могут произвольно фиксировать ранее неизвестные звуки, прослушиваемые в разных точках поверхности насекомых. Колебания эти, вызываемые, судя по всему, биологическими процессами, лежат в диапазоне 10–600 Гц (здесь — три wav-файла с внутренними звуками комара, мухи и божьей коровки).

Анализ данных с «атомного стетоскопа», полагают разработчики устройства, поможет биологам открыть новые особенности и тонкости в физиологических процессах у насекомых. А выгода от такого прорыва будет многогранной.

«Насекомые представляют интерес не только как самая многочисленная и разнообразная группа животных на планете, но и как высокоэффективные биомашины, значительно варьирующиеся по размеру, — говорит Соколов. — Некоторые из них являются сельскохозяйственными вредителями. Комары и другие насекомые — важные переносчики заболеваний растений, животных и человека. Кроме того, обширные земли на планете ещё не используются людьми, потому что заняты кровососущими насекомыми».

Тело даже крупного комара в длину достигает от силы одного сантиметра. Создать для такого существа стетоскоп – задача для настоящего Левши (фото Wikimedia Commons).

Расшифровка звукового сопровождения биологических процессов может оказаться весьма информативным методом анализа. Но только в последние годы стала появляться техника, способная на подобный трюк. Тут нужно вспомнить опыты по прослушиванию белков и новейшее микроухо для бактерий. Стетоскоп для насекомых, несомненно, займёт достойное место в ряду таких ярких изобретений.