Ηχολήπτες του μικρόκοσμου κατέγραψαν το σάουντρακ ενός βακτηρίου

Ο Φάρμποντ Αλιζάνι του Τεχνολογικού Πανεπιστημίου της Ντελφτ εξέταζε αρχικά τις μηχανικές ιδιότητες του γραφενίου. Κάποια στιγμή όμως αναρωτήθηκαν αν αυτό το ασυνήθιστο υλικό μπορεί να καταγράψει το ηχητικό τοπίο του μικρόκοσμου.

Το γραφένιο αποτελείται από άνθρακα όπως ο γραφίτης, σε αυτή την περίπτωση όμως όλα τα άτομα άνθρακα διατάσσονται σε πολύγωνα στο ίδιο επίπεδο, σχηματίζοντας ένα υπέρλεπτο, «δυσδιάστατο» υλικό που ξεπερνά την αντοχή του διαμαντιού.

Άριστος αγωγός της θερμότητας και του ηλεκτρικού ρεύματος, το γραφένιο θα μπορούσε μια μέρα να φέρει επανάσταση στην ηλεκτρονική και άλλες εφαρμογές.

Πρώτα όμως φέρνει επανάσταση στην ηχοληψία: η μεμβράνη γραφενίου που χρησιμοποίησε ως μικρόφωνο η ομάδα του Αλιζάνι κατέγραψε τις δονήσεις ενός μεμονωμένου βακτηρίου, οι οποίες μεταφράστηκαν σε ήχους που μπορεί να ακούσει το ανθρώπινο αυτί.

«Αυτό που είδαμε ήταν εντυπωσιακό» σχολίασε ο Σις Ντέκερ, συνεργάτης του Αλιζάνι που συνυπογράφει τη μελέτη στο Nature Nanotechnology.  «Όταν ένα μεμονωμένο βακτήριο προσκολλάται στην επιφάνεια ενός τυμπάνου από γραφένιο, παραγάγει τυχαίες ταλαντώσεις με πλάτος μερικών νανομέτρων, τις οποίες μπορούμε να καταγράψουμε».

«Μπορούσαμε να ακούσουμε τον ήχο ενός μεμονωμένου βακτηρίου» είπε ενθουσιασμένος.

Οι ερευνητές κατέγραψαν τις δονήσεις κολοβακτηρίων Escherichia coli, ορισμένα από τα οποία είχαν τροποποιηθεί γενετικά ώστε να τους λείπουν κάποια κυτταρικά εξαρτήματα.

Αυτό τους επέτρεψε να προσδιορίσουν τις πηγές των ήχων. «Οι εξαιρετικά μικρές ταλαντώσεις είναι αποτέλεσμα των βιολογικών διαδικασιών των βακτηρίων» αναφέρουν. Σημαντικότερη πηγή ήταν τα μικροσκοπικά μαστίγια που εξέχουν από τα βακτήρια και τους επιτρέπουν να κολυμπούν. Κάθε ταλάντωση του μαστιγίου προκαλούσε δόνηση στη μεμβράνη γραφενίου και μπορούσε έτσι να καταγραφεί.

Η ερευνητική ομάδα πιστεύει ότι η ασυνήθιστη εφεύρεσή τους θα μπορούσε να βρει εφαρμογή στην ανίχνευση βακτηρίων με ανθεκτικότητα στα αντιβιοτικά.

Τα πειράματα έδειξαν ότι οι δονήσεις σταματούν εντελώς όταν εκτεθούν σε αντιβιοτικά ευαίσθητα βακτήρια, ενώ όταν τα βακτήρια είναι ανθεκτικά η ηχητική υπόκρουση συνεχίζεται επ’ αόριστον.