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　　你能想象听到病毒的声音吗？密歇根州立大学的科学家们做到了！他们利用光来观察和研究病毒的 “声音”，这一突破性的成果为生物学成像和抗病毒研究开辟了新的道路。

　　伊拉德・哈雷尔是密歇根州立大学的副教授，他一直致力于运用超快光谱技术探索自然界的奥秘。超快光谱技术就是用短激光脉冲来分析分子动力学，哈雷尔希望借此揭开微观现象对大型复杂系统的影响。此前，他研发的新显微镜技术能让研究人员观察到运动中的分子和原子景象，而不再局限于静态图像，这项工作为他赢得了密歇根州立大学 2023 年度创新奖，还让学校首次获得了 W.M. 凯克基金会的资助。

　　最近，哈雷尔和他的团队在《美国国家科学院院刊》上发表了一项新研究。在这个研究里，他们成功地用光线观察并研究了病毒的 “声音”，这一成果让人们得以一窥难以捉摸的实时生物学过程。

　　哈雷尔的实验室与该校微生物学、遗传学和免疫学系的都勋・派恩教授密切合作，派恩教授的团队为研究提供了专业的病毒样本。

　　哈雷尔实验室的博士后研究员、该研究的第一作者张亚青说：“在这个充满挑战又令人兴奋的项目里，团队合作非常关键。通过实验观察到这些微小病毒颗粒的纳米级运动，真的很奇妙 —— 它们在激光照射下就像在‘呼吸’一样。” 他还补充道：“我相信这项技术可以广泛应用于数百万种病毒和其他生物样本，从中获取更多宝贵信息。我们对它们了解得越多，就能更好地应对下一次疫情。”

　　那么，科学家们是怎么 “听” 到病毒声音的呢？原来，每一种物质系统都有自己的自然振动频率，就像星星、病毒这样的生物实体都不例外。可以把这种振动想象成物质发出的声音，物质里的原子就像被复杂弹簧网络连接起来的小球，一起振动。比如敲桌子和敲墙的声音不一样，就是因为原子的排列方式和相互作用不同。声音蕴含着重要信息，就像在房间另一头听到熟悉的声音，我们能立刻知道是谁发出的，所以声音是一种强大的识别方式。

　　此前，研究人员已经研究了金属纳米颗粒的超声振动。而哈雷九游娱乐官方平台尔团队想知道，生物系统在受力时会发出声音吗？他们用短光脉冲让系统产生连贯运动，再用第二个光脉冲在不同时间探测这种运动，把这些不同时刻的 “快照” 串联起来，就能生成一部捕捉物体振动的 “分子电影”。这个想法很新奇，几乎没有先例，最终他们发现病毒确实有独特的 “声音”，这为生物学研究带来了全新的思路。无论是病毒、蛋白质、细菌，还是细胞核，都有独特的 “声音特征” 可以被检测到。

　　与其他分析方法相比，“倾听” 生物系统为什么是一种有效的途径呢？这是因为他们想解决生物学中的一个基础难题 —— 在活的生物系统中实现电子显微镜的分辨率。电子显微镜虽然功能强大，但它只能拍摄生物的 “快照”，而且是在与生物体真实环境差异很大的条件下进行拍摄，比如在真空中或者极低温环境下，这些环境都不利于生物存活。而他们的目标是开发能在生物生存的温热潮湿环境中，对生物进行可视化和追踪的显微镜技术。

　　同时，他们还在思考如何将声学方法作为一种强大的成像探针，而且不需要标记。标记就是在分子上连接一个标志物，以便研究人员追踪和研究其行为和相互作用，但标记过程往往既耗时又费力。他们希望九游娱乐官方平台证明，这种新方法可以利用病毒或分子自身的 “自然标记”，也就是它们自身物质发出的、能与系统中其他物质区分开的声音。

　　那么，病毒的声音到底是什么样的呢？研究发现，病毒的振动频率在千兆赫兹范围，从光学跃迁的角度来看，这是非常低的频率。比如可见光的频率在几百太赫兹，病毒的振动能量比我们通常在光谱学中研究的能量低几千到几百万倍。在研究中，他们不仅能追踪单个病毒，甚至还能 “听” 到病毒破裂的声音。当病毒开始破裂、变弱时，它的声学特征会发生变化，频率变低，就像气球漏气一样。

　　对于这些发现，未来又有什么应用前景呢？研究团队下一步想动态追踪病毒的运动。目前，想要观察病毒进入细胞的过程，无论是用电子显微镜还是复杂的荧光标记技术，都非常困难且缓慢。比如，他们与美国国防威胁降低局合作的项目，就希望利用这项技术加快抗病毒药物的研发进程。因为借助这项技术，他们有可能完整观察病毒的生命周期，更好地了解抗病毒药物对病毒的作用机制。

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