Alates oma algusest enam kui 400 aastat tagasi on mikroskoopia teinud hüppelisi muutusi - isegi üksikute aatomite nullimine. Nagu Nick Lunn National Geographicule teatab, on uut tüüpi mikroskoopia astumas väljale veel ühe suure sammu edasi, jäädvustades elusrakkude kõrge eraldusvõimega 3D-pilte nende liikumisel ja organismide sees töötamisel.
Enamik mikroskoope on liiga aeglased, et lüüa rakulisi 3D-3D-liikumisi, öeldakse uue masinaga koostööd teinud Howard Hughesi meditsiiniinstituudi pressiteate kohaselt. Ja kuigi teadlased on kujutanud elusaid rakke, on rakurühmade kõrglahutusega pilte keeruline saada. Suure võimsusega kaasaegne mikroskoopia ujub rakke ka võimsa valguse käes, mis on mõnikord tuhandeid või miljoneid kordi intensiivsem kui päike, mis võib muuta nende käitumist või kahjustada isegi minimaalseid objekte.
"See tekitab kohutavat kahtlust, et me ei näe rakke nende loomulikus olekus, olles õnnelikult asustatud organismis, milles nad arenesid, " ütleb Eric Betzig, keemia Nobeli preemia laureaat ja Howard Hughesi projektirühma juht. "Sageli öeldakse, et nägemine on uskumine, kuid kui rääkida rakubioloogiast, on minu arvates sobivam küsimus:" Millal me võime uskuda seda, mida näeme? ""
Elavate organismide sisekülgedel peegeldamise üks erilisi probleeme on see, et objekti pind kipub valgust hajutama, moonutades pilti. Ja mida sügavamalt vaatate, seda hullem on probleem. Probleemi ületamiseks kasutab uus ulatus astrofüüsika tehnikat, mida nimetatakse adaptiivseks optikaks. Nagu uue ajastu maapealsed teleskoobid, mis suudavad Maa atmosfäärist põhjustatud pildi väändumist korrigeerida, saab ulatus korrigeerida ka pinna hajumisest tingitud moonutusi.
"Kui saate mõõta, kuidas valgus lainetab, saate muuta peegli kuju, et tekiks võrdne ja vastupidine moonutus, mis siis need aberratsioonid tühistaks, " räägib Betzig Lunnile.
Teist eesrindlikku tehnikat, mis aitab selle uue ulatuse tööle panna, nimetatakse võre kergete lehtede mikroskoopiaks - tehnikaks, mida Betzig alustas selle kümnendi alguses. Proovi suplemise asemel kahjulike, kõrge intensiivsusega kiirte abil pühib mikroskoop proovi ülimalt õhukese valguse lehe, tekitades palju kõrgresolutsiooniga 2D-pilte. Seejärel virnastatakse need 3D-piltide loomiseks ilma proovi pleegitamata ega kahjustamata. Kahe meetodi tulemus on loomulikult käituvate rakkude selge 3D-pilt. Tehnika üksikasjalik kirjeldus ilmub ajakirjas Science .
"Kaane peal oleva raku uurimine on nagu lõvi vaatamine loomaaias - te ei näe täpselt nende looduslikku käitumist, " räägib Betzig Lunnile. “[Ulatuse kasutamine] on nagu lõvi jälgiva antiloopi jälitamine savannil. Näete lõpuks rakkude tõelist olemust. ”
Siiani loodud pildid on hingematvad. Nagu BrandS Specktor LiveScience'is teatas, keskendusid teadlased läbipaistvatele sebrakaladele, nematoodidele ja vähirakkudele. Nende esimesed 3-D filmid hõlmavad vähirakke, mis liiguvad veresoonte kaudu, immuunrakud, mis neelavad suhkru molekule, ja rakke, mis jagunevad üksikasjalikult.
Veelgi põnevam kui peened pildid on see, et detailsuse intensiivsus võimaldab teadlastel vaadeldavaid kudesid "plahvatada", et vaadata üksikuid rakke. "Iga kord, kui oleme selle mikroskoobiga katsetanud, oleme täheldanud midagi uudset - ja loonud uusi ideid ja hüpoteese, mida testida, " ütleb Bostoni lastehaigla vanemteadur Tomas Kirchhausen pressiteates. "Seda saab kasutada peaaegu kõigi bioloogilise süsteemi või organismi probleemide uurimiseks, millele ma oskan mõelda."
See mikroskoopiarevolutsioon võtab laborist välja ja teistesse ülikoolidesse ja haiglatesse veidi aega. Nagu Specktor teatas, on esimene mikroskoop “Frankensteini koletis”, mis on munakivi koos teiste mikroskoopide ja masinate bittide ja tükkidega. Praegu on see kümne jala pikkune laud ja selle tööks on vaja kohandatud tarkvara.
Kuid vastavalt pressiteatele võtavad kaks teise põlvkonna skripti, mis asuvad koostööd tegevates laborites, ainult ühe tööruumi ja on kättesaadavad kogu maailma teadlastele, kes soovivad neid kasutada. Meeskond postitab ka instrumendi plaanid, et teised asutused saaksid proovida oma ehitada. Võib-olla kümne aasta pärast ütleb Betzig Specktorile, et väiksem, taskukohane mudel tuleb müüki.
Kuni selle ajani peavad uued pildid meid varjutama. Oleme nõus Betzigiga, kes ütleb Lunnile, et esimest korda nähes pilte ulatusest "oli fantastiliselt fantastiline". See on muidugi teaduslik kõnepruuk mõiste "tõeliselt kena" jaoks.
