Почему используют именно жидкий этан
Чтобы увидеть вирус почти в его естественном состоянии, его не высушивают и не окрашивают: образец остаётся в тонкой плёнке водного раствора. Его быстро погружают в жидкий этан, который отводит тепло эффективнее, чем жидкий азот. Благодаря резкому охлаждению вода не успевает выстроиться в упорядоченную кристаллическую решётку.
Получается стекловидный лёд — замёрзшая вода без крупных кристаллов. Это не стекло в бытовом смысле, а беспорядочная структура, которая удерживает молекулы воды и частицы образца на месте. Обычные кристаллы могли бы исказить форму вируса или заслонить его детали.
Как из снимков восстанавливают объём
Замороженный образец исследуют в электронном микроскопе. Электроны позволяют различать очень мелкие структуры, но легко повреждают биологический материал. Поэтому снимают множество отдельных частиц вируса при низкой температуре и используют сравнительно слабое воздействие электронного пучка.
Каждый снимок показывает частицу лишь в одной проекции: неизвестно, как она была повёрнута в плёнке льда. Компьютер сравнивает изображения, группирует похожие ракурсы и объединяет их в объёмную модель. Чем больше пригодных снимков и чем разнообразнее ориентации частиц, тем полнее удаётся восстановить форму.
Что даёт сохранение образца
Метод криоэлектронной микроскопии позволяет изучать вирусы и их белковые структуры без необходимости выращивать из них кристаллы — это важно, потому что многие крупные и сложные биологические объекты трудно упорядочить таким способом. При этом модель не является фотографией одной живой частицы: она вычислена по множеству замороженных экземпляров. Но именно сохранённая в стекловидном льду форма помогает увидеть, как устроены выступы и оболочка вируса, не принимая повреждения от замерзания за его настоящие черты.
