Светящиеся точки на тёмном фоне — так выглядят снимки одиночных молекул, сделанные методом MINFLUX. Этот микроскоп умеет показывать детали размером меньше пяти нанометров: примерно в десять тысяч раз тоньше человеческого волоса. Но картинка получается не готовая, а как россыпь огоньков на новогодней гирлянде, где часть лампочек перегорела, а провода спутаны.
Разобраться в такой россыпи трудно: молекулы в клетке расположены не по линейке, метки светятся не все сразу, а сам прибор иногда ошибается. Раньше учёным приходилось вручную подгонять параметры и заранее знать, какую форму искать. Новый подход работает иначе: он сам группирует вспышки в кластеры, оценивает неопределённость и находит повторяющиеся узоры без подсказок.
Метод проверяли на искусственных и настоящих данных MINFLUX. Точность группировки вспышек оказалась выше 0.75 во всех условиях, а распознавание структур достигало 0.9 при хорошей плотности меток. Это значит, что учёные смогут изучать неизвестные молекулярные машины, не зная заранее их устройство.
Так россыпь огоньков превращается в понятную схему — как если бы из спутанной гирлянды сами собой проступили контуры новогодней ёлки.
MINFLUX использует минимум фотонов, чтобы не повредить живую клетку, но всё равно видит детали в 100 раз мельче обычного оптического микроскопа.
В фантастике часто показывают сканеры, которые мгновенно выдают трёхмерную модель неизвестного объекта — этот метод делает шаг к такой технологии для мира молекул.