Вирусы под рентгеновским лучом экспресс
Обычный микроскоп бессилен, если нужно разглядеть одиночный вирус во всех подробностях. Слишком мал. Но есть инструмент, который бьёт вспышками в миллиарды раз ярче солнечного света — рентгеновский лазер на свободных электронах. Он устроен так, что успевает «сфотографировать» частицу до того, как она испарится от его же луча. Именно так учёные изучили вирус-бактериофаг PR772, распылённый в воздухе.
Каждый снимок — это не привычная картинка, а узор из пятен: так рассеиваются рентгеновские лучи, столкнувшись с атомами вируса. Чтобы собрать из этих узоров трёхмерную модель, авторы применили вращательные инварианты — математические величины, которые не меняются при повороте объекта. Это как узнавать человека по неизменным чертам лица, с какого бы ракурса вы ни смотрели. Сравнивая тысячи таких «отпечатков», программа вычислила форму вируса.
Разрешение снимков было скромным — около 20 нанометров (в сотни раз тоньше человеческого волоса). Но даже так удалось разглядеть асимметрию оболочки и неоднородность начинки. Раньше такие детали тонули в усреднённых моделях. Теперь же метод позволяет следить за изменениями вируса во времени — например, как он прикрепляется к клетке-жертве.
Рентгеновский лазер на свободных электронах даёт вспышку длительностью в несколько фемтосекунд — это как если бы одну секунду растянуть до 30 миллионов лет, а потом взять от неё крохотную долю.
В романе «Штамм „Андромеда“» Майкла Крайтона инопланетный вирус исследуют с помощью электронного микроскопа и лазерной спектроскопии — почти как в этой работе, только лазер не разрушал образец.