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在所有情况下 ， 悬臂表面上生命系统的存在都会增加测量的波动幅度 。 实验证据表明 ， 这些波动反映了微生物或细胞的代谢状态 。 实际上 ， 在将营养物质注入分析室后 ， 振荡幅度增加 ， 而暴露于抑制剂会阻止悬臂的运动 ， 这表明化学物质影响了样本 。 为了更好地可视化刺激的宏观效应 ， 在使用传统光学显微镜对悬臂成像的同时进行了一些实验 。 将光学图像与纳米运动数据进行比较可以深入了解一些波动结构的起源 。 此外 ， 光学图像证实 ， 不同介质的注入以及化学或物理刺激不会导致悬臂上的细胞脱离或宏观位移 。 我们之前的结果表明 ， 波动传达了有关样本整体代谢的信息 ， 而且它们不仅仅是一种生存能力测试 。
因此 ， 我们进行了一些专门设计的实验 ， 以了解测量波动的起源 。 我们专注于不同样本的内部运动或推进所涉及的途径 ， 并研究了波动在其化学失活时的变化 。 在一组实验中 ， 我们研究了大肠杆菌鞭毛运动对传感器整体波动的影响 。 我们通过将细菌暴露在高浓度的葡萄糖溶液中来进行这个实验 ， 这会抑制运动 ， 在某些情况下甚至会抑制鞭毛的合成 。 第一次增加之后是传感器幅度的降低 ， 这可能是鞭毛抑制的指纹 。
在其他实验中 ， 我们研究了哺乳动物细胞的不同细胞骨架成分所产生的波动所起的作用 。 成骨细胞用化学试剂处理 ， 诱导肌动蛋白或微管蛋白细胞骨架网络解聚 。 具体来说 ， 传感器的大波动可能与肌动蛋白网络内的运动有关 ， 而不太强烈但更频繁的波动可归因于微管蛋白网络 。 当然 ， 需要更多的研究来充分了解生命系统产生的信号的所有组成部分 ， 事实上 ， 我们最近已经证明 ， 即使是蛋白质的微小构象变化也会引起悬臂传感器的波动 。 因此 ， 我们可以得出结论 ， 纳米级运动是生命的普遍特征 ， 每个生命系统都表现出大量多样的运动 ， 这些运动与继承人的生存能力 。
纳米运动检测器的一个显着特点是它不需要对正在研究的样本进行完整的表征来检测它们的存在和生存能力 。 事实上 ， 我们能够进行完全盲目的实验 ， 其中样本来自不受控制的来源并且完全未知 。 我们从田野里收集了一些干土 ， 从我们大学校园附近的佐尔格河中收集了一些水 。 第一次简单的光学显微镜研究证明了不同种类的微生物的存在 ， 包括细菌和小型单细胞物种 。 我们进行了纳米运动检测研究：就像在其他受控实验中一样 ， 我们在分析室中稀释样品并将它们固定在悬臂上 。
接下来 ， 我们测量了传感器在缓冲溶液中的波动 ， 证实土壤和水样包含活体标本 。 它们在传感器表面的运动引起悬臂的大波动 ， 而通过化学诱导它们的死亡 ， 这些波动大大减少 。 值得注意的是 ， 在这项工作中描述的每个实验中 ， 我们只需要几十分钟就可以确定活微生物的存在 。 此外 ， 在几微升溶液中稀释的极少数活体样本足以进行实验 。 这些结果表明 ， 这项技术可以有效地识别居住在地球上的各种生物体所产生的活动 ， 并且在某些情况下 ， 收集的数据可以帮助识别特定细胞运动的特定特征 。
【?纳米级运动是生命的普遍特征】
即使正在研究的样品没有特征 ， 纳米运动检测器也可以快速可靠地提供有关其生存能力的信息 。 事实上 ， 虽然目前生物学和天体生物学中使用的大多数传统生命探测器都在寻找生命的化学特征 ， 但这项技术专注于监测物理量：纳米级运动 。 这种技术为在极端栖息地寻找生命提供了一个互补的观点 。 事实上 ， 通过结合化学和动态测量 ， 我们可以在极端和地外环境中的生命表征方面获得前所未有的深度 。 此外 ， 这些结果将有助于定义地球上生命的物理和化学限制 ， 并了解设定这些限制的生命的潜在生物物理特征 ， 最后 ， 其工作原理的简单性以及设备小型化 ， 和并行化的可能性使该设备成为未来寻求生命的宇宙飞船的理想选择 。
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