Als we nadenken over het gewicht van iets, stellen we ons concrete objecten voor: een appel, een boek, een pakket. Maar een cel? Hoeveel kan de kleinste eenheid van het leven wegen? Het antwoord is verrassend: minder dan een trilionisme van gram. Toch slagen wetenschappers er echt in om het te meten.
Een gistcel weegt bijvoorbeeld gemiddeld 100 picogrammen, terwijl een bacterie van E. coli net 1 picogram bereikt – dat wil zeggen een miljoenste van een miljoenste gram. Om een vergelijking te maken, is een zandkorrel ongeveer 60 miljoen keer zwaarder. De vraag komt spontaan: maar hoe kun je zoiets oneindig klein wegen?
Een cel die in gezoet water zinkt
We zijn in de Verenigde Staten, in 1953. Twee biologen van de Southern Illinois University, met een microscoop, suikerachtig water en een camera, besluiten de gistcellen te wegen. Geen ultra -modern laboratorium, geen geavanceerde technologie. Gewoon een eenvoudig en nauwkeurig idee.
De twee wetenschappers zijn geïnspireerd door een 19e -eeuwse formule, geschreven door de Ierse wiskundige George Stokes. Volgens zijn vergelijking, als u de snelheid kent waarmee een bol in een vloeistof, zijn grootte en de dichtheid van de vloeistof zinkt, kunt u de massa van het object traceren.
Aldus plaatsen de onderzoekers de ramen verticaal, hervatten de microscoop de beweging van de cellen die langzaam in het gezoete water afdalen en elk frame analyseren. Ze beschouwen de vrij afgeronde gistcellen om de formule toe te passen. Het resultaat? Elke cel weegt gemiddeld 79 picogrammen. En het ongelooflijke is dat, zelfs vandaag, met veel preciezere tools, de gegevens zijn bevestigd: we zijn ongeveer 100 picogrammen per cel.
Een nieuwsgierigheid: een deel van de financiering van het experiment kwam van de Anheuser-Busch-brouwerij, die de gist gebruikte (en gebruik) om bier te produceren. Nuttige toevalligheden.
Om een bacterie te wegen, is er iets meer nodig
De methode die wordt gebruikt voor gist werkt alleen omdat die cellen behoorlijk bolvormig zijn. Maar wat gebeurt er met bacteriën zoals E. coli, die een langwerpige vorm hebben, vergelijkbaar met een stok? In dat geval laat ze in een vloeistof vallen turbulentie, waardoor de berekening onnauwkeurig wordt.
In 2010 vonden een groep MIT -onderzoekers een compleet andere oplossing. Hij bouwde een gesuspendeerde microcanale resonator, een klein U -vormig apparaat, dat trilt als een gitaartouw. In een vloeistof stroomt, en wanneer een bacterie het kruist, verandert de frequentie van de trillingen. Hoe zwaar de bacterie, hoe meer de vibratie wordt gewijzigd.
Hiermee kunt u de massa van de bacterie met indrukwekkende precisie meten, femtogrammen bereiken (duizend keer kleiner dan een picogram). Maar dat is niet alles: het apparaat kan ook een enkele bacterie vangen en de groei ervan volgen. Bij 37 ° C, a E. coli Piccolo groeit met ongeveer 0,06 picogrammen per uur, terwijl een grotere 0,14 picogrammen bereikt.
In een onderzoek uit 48 cellen was de gemiddelde gedetecteerde massa 0,55 picogrammen. Een heel klein feit, maar verkregen met een zeer hoge nauwkeurigheid.
Zelfs het microscopische leven heeft een gewicht, en nu weten we hoe we het moeten meten
Deze experimenten hebben, zelfs als ze op tijd en in de methode één ding gemeen hebben: ze laten zien dat fysica het onzichtbare zichtbaar kan maken. Gewoon een bol die in het water valt of een kleine buis die trilt om een raam op een kleine wereld te openen.
Cellen zijn niet alleen abstracte concepten of cijfers over biologieboeken. Het zijn echte lichamen, met gewicht, vorm en volume. En vandaag kunnen we ze bestuderen, meten en begrijpen, zelfs als ze onder het beeld van het denkbare lijken. Het leven, zelfs in zijn kleinere vorm, laat een betonnen afdruk achter. En het is deze afdruk dat wetenschap, met geduld en vindingrijkheid, erin slaagt om te onthullen.
Wil je ons nieuws niet verliezen?
U kunt ook geïnteresseerd zijn in:
