令人難以置信的技術(shù)：如何探索微觀世界

自從羅伯特·胡克（Robert Hooke）shou次制作出精美的放大昆蟲素描以來，科學(xué)家就一直通過顯微鏡窺視世界。

微觀世界通常是指人類用肉眼看不到的事物。但多虧了顯微鏡，科學(xué)家才擁有了可視化活細(xì)胞內(nèi)部詳細(xì)結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)過程的工具。如今的顯微鏡可以揭示從胰腺細(xì)胞中胰島素的分泌到活腦組織切片中化學(xué)交火的所有信息。

荷蘭眼鏡制造商漢斯·詹森（Hans Jansen）和他的兒子扎卡里亞斯（Zacharias）于1595年**了**臺(tái)復(fù)合顯微鏡，據(jù)荷蘭特使給法G法院的信說。顯微鏡由兩端帶有透鏡的試管組成，在其中改變透鏡之間的距離可以改變放大倍數(shù)。

胡克使用復(fù)合顯微鏡在他于1665年出版的書集《顯微照相》中創(chuàng)建了著名的草圖。荷蘭窗簾和顯微鏡制造商Antonie van Leeuwenhoek也是有幫助的，是**個(gè)描述水滴中精子細(xì)胞和細(xì)菌的人。[ 玻璃下的自然：維多利亞時(shí)代的顯微鏡幻燈片的畫廊 ]

今天的顯微鏡

但是自Hooke和van Leeuwenhoek時(shí)代以來，現(xiàn)代顯微鏡已經(jīng)走了很長(zhǎng)一段路。田納西州納什維爾范德比爾特大學(xué)的生物物理學(xué)家戴維·皮斯頓說：“再也沒有人用眼睛看-一切都是數(shù)字的。”

活塞告訴LiveScience，顯微技術(shù)的主要進(jìn)步在于相機(jī)。相機(jī)中的電子光傳感器  CCD比人眼敏感得多。消費(fèi)相機(jī)市場(chǎng)已經(jīng)將優(yōu)質(zhì)顯微鏡相機(jī)的價(jià)格從約10萬美元降至3萬美元。

現(xiàn)代顯微鏡  具有三種口味：光學(xué)顯微鏡，電子顯微鏡和掃描探針顯微鏡。

在光學(xué)顯微鏡中，有廣角顯微鏡和共聚焦顯微鏡。廣角鏡包括您的基本光學(xué)顯微鏡，該顯微鏡具有一個(gè)或多個(gè)透鏡，用于放大樣品透射或反射的可見光。活塞說，它們非常適合觀察單層細(xì)胞或薄組織。

光學(xué)顯微鏡的主要優(yōu)點(diǎn)是它們能夠?qū)罴?xì)胞成像。但是它們僅限于約200納米的分辨率，其中1納米等于一米的十億分之一。為了進(jìn)行比較，一張紙為100,000納米厚。

為了查看更詳細(xì)的信息，科學(xué)家使用了電子顯微鏡，該顯微鏡使用  電子束代替光來產(chǎn)生圖像。它們的分辨率比光學(xué)顯微鏡好得多，因?yàn)殡娮拥牟ㄩL(zhǎng)比可見光短約100,000倍。但是，這種顯微鏡無法顯示活細(xì)胞，因?yàn)闇?zhǔn)備步驟或高能電子束會(huì)殺死活細(xì)胞。

掃描探針顯微鏡使用物理探針掃描樣品并產(chǎn)生圖像。這些作用域使科學(xué)家能夠查看原子級(jí)或更小的事物。

哦，你會(huì)看到的東西

顯微鏡的用途從平凡到奧術(shù)。廣角顯微鏡的典型用途可能是觀察一種稱為轉(zhuǎn)錄因子的蛋白質(zhì)如何與細(xì)胞DNA的一部分結(jié)合以激活特定基因。例如，轉(zhuǎn)錄因子的不正確結(jié)合在許多癌癥中起作用。

電子顯微鏡提供令人驚嘆的細(xì)節(jié)水平，可以揭示出精細(xì)的結(jié)構(gòu)。科學(xué)家已經(jīng)使用這些顯微鏡創(chuàng)建了紅細(xì)胞或人發(fā)的標(biāo)志性特寫圖像。

但zui終，顯微鏡的重要性在于活細(xì)胞的動(dòng)力學(xué)，Piston說。“觀察事物如何運(yùn)動(dòng)的能力將真正改變我們對(duì)細(xì)胞的看法。”