Mr-HH，细胞生物学/遗传学/普通生物学科普 阅读原文 首先所谓「声音」一定是要能被我们的听觉器官感知到的波动我们一般才会叫为声音。而我们所听到的声音由三种特性决定着：响度、音调和音色。其中响度由声波震动的振幅以及声源的距离决定，音调则由声波震动的频率决定。只有声波的频率和声强都达到一定的范围，并通过合适的介质传播，这样的声波才能被我们所「听」到。 ▲不同频率的声音，对应我们能敏感的声强级（分贝）是不一样的（图片来源：听觉系统的感知特性） 事实上，正如题主所言，包括细胞分裂在内的各种细胞生理及代谢活动，本质上也都是各种物质分子、细胞器乃至细胞整体的运动，有运动也有可以传播的介质，那自然理论上也应该会产生「声音」（波）。可问题是这个「声音」先不管它振动的频率，就是这声强实在太小小小小了，根本是不可能听到的。 「听」是听不到，但也总有仪器可以检测到，而且检测细胞「发声」这项工作还大有可为。 确实，如果是以一般的检测方法，是很难探测得到这种因细胞内部运动而对外产生的细微且快速的震动的，这就意味着我们必须要用十分精准的仪器去记录。原子力显微镜（Atomic Force Microscope，AFM）便是一种比较理想的装置。 ▲运用原子力显微镜来测量细胞壁振动的原理（图片来源：参考文献 [1]） 在图中可以看到，黄色的悬臂通过一个盘状凸起物（你可以类比于老式留声机上读唱片的针）「接触」在细胞表面，细胞只要产生任何的振动，都会导致悬臂角度的变化，从而使得反射的激光路径发生变化，从而被记录。 早在 20 世纪 90 年代的时候，就已经有科学家用 AFM 来记录心肌细胞的规律性跳动。但问题是，普通的、非自律非运动的细胞会不会也有这种「波动」在对外传播？ ▲酿酒酵母（图片来源：Wikipedia） 在 2004 年的时候，科学家们用 AFM 对酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）进行了检测。他们把探针贴近酿酒酵母的细胞壁，发现居然存在着规律性的振动，振动的频率达到了 0.8-1.6 kHz（每秒钟 800-1600 次），但振幅仅为约 3 nm。 那但是，这会不会是环境的杂音呢？当研究人员用叠氮钠（一种可以有效抑制线粒体产生 ATP的代谢抑制剂）处理这个检测的酿酒酵母后，振动消失了。 ▲30°C 条件下测量的酵母细胞壁振动（左），加入叠氮钠后规律性振动消失了（右）（图片来源：参考文献 [1]） 而且这种振动，似乎还会受温度而产生变化。酵母的适宜温度是 30°C，在这个情况下记录到的振动频率是 1.6 kHz，而当温度降低到 22°C 时，振动的频率也随之下降到 0.9 kHz。 更有趣的是，当科学家们把酵母放在了酒精中，他们发现酿酒酵母似乎发出了一声「尖叫」（It screams）——振动增强了。尽管酿酒酵母本身就可以产生酒精，但是如果将它整个儿的放在酒精环境中，它还是会「吃不消」。而这种所谓的「尖叫」，应该是更类似于酵母细胞启动了分子泵以排出多余酒精这个过程而产生的特殊振动。 看到这里，大家应该也大致明白了，这种细胞发出的「声音」，其实也就是细胞内部蛋白质运输等代谢而产生的振动（细胞工厂中发出的「咕咚咕咚」声），一旦细胞内部新陈代谢停止了，振动自然也就消失了。 ▲「细胞工厂」（图片来源：DO NOW: Cell Factory Analogy） 不止酵母如此，2015 年的时候，另一批科学家在更多细胞中也都发现了这种纳米级别的振动，包括普通的大肠杆菌，乃至像成骨细胞、成神经细胞等真核细胞也有这种规律性振动，而且不同的细胞都有着自己独特的振动频率和振幅。 这就给了我们一种提示，我们是不是可以利用这种技术，通过倾听细胞发出的「声音」从而判别细胞的类别，比如说癌细胞与正常细胞，这样子说不定也是早期诊断癌症的一种新方式。 另外，这种纳米级别的振动同样也可以用来区别生命和非生命，目前大多数的传统的生命探测仪可能都着重于寻找生命的化学特征，而如今运用这种检测物理数据的方法，说不定也可以成为未来寻找外星生命的新式手段。 ▲土壤样本中同样可以检测出这种纳米级的振动（左），而在使用戊二醛杀灭所有的微生物后，土壤样本的振动消失了（右）（图片来源：参考文献 [2]） 参考文献 [1] Pelling A E, Sehati S, Gralla E B, et al. Local nanomechanical motion of the cell wall of Saccharomyces cerevisiae[J]. Science, 2004, 305(5687): 1147-1150. [2] Kasas S, Ruggeri F S, Benadiba C, et al. Detecting nanoscale vibrations as signature of life[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2015, 112(2): 378-381. Mr-HH 其它回答 Mr-HH：细胞有没有声音？ Mr-HH：眼睛长在前面的是生物链顶端的生物，长在两边的是中层或者底层。这句话是真的吗？ Mr-HH：不侵入蚂蚁大脑就可以操纵「丧尸蚂蚁」的寄生真菌是怎么做到的？ Mr-HH：一群蚂蚁搬食物，如何保障前进方向？ Mr-HH：如果人可以关闭痛觉是怎样的体验？ Mr-HH：除了视觉外，动物界还有那些用来感知周围世界的奇妙能力？ Mr-HH：有哪些动物是有「特异功能」的？ Mr-HH：如何通俗地理解 2017 年诺贝尔生理学或医学奖「昼夜节律」？该发现对日常生活有哪些影响？ Mr-HH：存在雌配子比雄配子多的生物吗？ Mr-HH：传说中蟑螂不能拍死，否则会有很多幼虫被放出，是吗？ Mr-HH：蚊子完成一次吸血的过程是怎样的？需要多长时间？ Mr-HH：有哪些能轻松穿透人类真皮层的小生物？ Mr-HH：人的外表为什么是接近于对称的？ Mr-HH：小鼠肠道菌群的失调会促进脱发，人类能否通过某种方法（益生菌、饮食补充，增强羧化酶活性等）来抑制脱发？ Mr-HH：单只蚯蚓被一分为二式切断后，其头部和尾部所长成的蚯蚓是否有都意识？如果都有，意识是否一致，为什么？ Mr-HH：高等动物的衰老能否逆转？ Mr-HH：有没有能同时感染动物和植物的病原体？ Mr-HH：病毒对人类有没有益处？ Mr-HH：肠道微生物组增加宿主寿命的原理是什么？人类能否通过某种益生菌来延缓衰老？ Mr-HH：昆虫和寄生虫会得癌症吗?昆虫得癌症如何治疗? Mr-HH：有哪些名字比较有意思 / 有故事的细菌？ Mr-HH：病毒是怎么破坏细胞的？ 欢迎关注知乎专栏 Mr-HH 的生物学科普 及 Mr-HH 阅读原文
