تقنية التصوير المجهري - التصوير المجهري ذو المجال المظلم

وقت2013/01/04
تعلُّم
تعلُّم

ساهم تطور تقنيات المجهر في تمكين العلماء من اختراق عالم الميكروسكوب بسهولة أكبر. ولكن تحت المجهر العادي، تبدو الخلايا متشابهة، مما يصعب تمييزها. ولتحقيق هذه الغاية، ابتكر العلماء طرقًا متنوعة: استخدام تقنية الهندسة الوراثية لتحويل الخلايا، واستخدام الصبغات لتلوينها... وأخيرًا، لم تعد الخلية تحت المجهر مجرد مشهد رتيب، بل مشهدًا بديعًا.
سواء رغبنا في ذلك أم لا، ستستخدم أعيننا دائمًا نفس آلية جمع المعلومات أمام الجسم: حيث تلتقط خلايا الشبكية الفوتونات. تُنقل هذه المعلومات إلى الدماغ، الذي يُعالجها لتكوين الصورة. إذا كان الجسم صغيرًا جدًا، فإن انعكاس الفوتون يكون ضئيلًا جدًا، فلا تستطيع العين البشرية رؤية بنيته. في هذه الحالة، نحتاج إلى استخدام تقنيات المجهر. تُظهر هذه الورقة صورًا لا تقتصر أهميتها على الجانب الأكاديمي فحسب، بل تتميز أيضًا بجمالها الفني. تُجسد هذه الصور أحدث تقنيات المجهر الضوئي في البحوث البيولوجية.
يشهد المجهر الضوئي حاليًا تحولًا غير مسبوق. يستخدم العلماء علامات فلورية مبتكرة وتقنية الهندسة الوراثية لتعديل عينات الأنسجة، مما يجعل صور المجهر ملونة، ويفتح آفاقًا جديدة للاكتشاف. إنها تقنية حديثة يتبناها الباحثون. بفضل هذه التقنية، يظهر كل عصب في دماغ الفأر بألوان متنوعة وواضحة، مما يسمح لنا بتحليل تتبع المحاور العصبية المعقدة، ورسم خريطة كاملة للشبكة العصبية - وهو أمر كان مستحيلاً باستخدام تقنيات التصوير التقليدية.
كما تحسّنت دقة المجهر. إذ يُمكننا وضع علامة على بروتين مُحدد، ثم استخدام المجهر لمراقبة أنشطته في بنية الخلية؛ كما يُمكننا رصد انقسام الخلايا وتمايزها بدقة متناهية، ورؤية كل شيء بنظرة واحدة. يستطيع الباحثون التقاط صور سريعة في الضوء الساطع، وتصوير الأحداث اللحظية داخل الخلية أو النسيج، ومراقبة العمليات الحيوية الدقيقة داخل الخلايا في الضوء الخافت. ومع تطور تقنيات المجهر، سيتم التغلب على التناقض بين سرعة ودقة التقاط الصور.
في الوقت الحاضر، يمكن للعديد من التقنيات المجهرية أن ترصد حتى أدق التراكيب البيولوجية (وقد لوحظت المعالجة في عدد كبير من بيانات الملاحظة)، وقد أدى التطبيق الواسع لهذه التقنيات إلى وضع الأساس المتين لفهم جوهر الحياة.

أدمغة معقدة: باستخدام المجهر ثنائي الفوتون (2-photon microscopy) التابع لجامعة كاليفورنيا في سان دييغو، قام توماس ديرينك (Thomas Deerinck) بتصوير عينة من نسيج مخيخ فأر بسمك 400 ميكرومتر فقط، تُظهر بنية دقيقة (كما هو موضح في الصورة أعلاه). اللون الأخضر يُمثل خلايا بوركنجي (Purkinje neuron)، والأحمر يُمثل الخلايا النجمية (astrocells)، والأزرق يُمثل النواة. كما قام جان ريفيت (Livet Jean) من جامعة هارفارد (Livet Jean) بتصوير شرائح من نسيج جذع دماغ فأر مُعدل وراثيًا (340 ميكرومتر) باستخدام المجهر متحد البؤر (microscopy confocal). نتيجةً للتعديل الوراثي، يظهر كل عصبون في الفأر بلون مختلف (انظر أدناه). يُتيح هذا التلوين للعصبونات (أي "قوس قزح الدماغ") للعلماء مراقبة اتجاه محور عصبي واحد في الشبكة العصبية المعقدة.

تعلُّم
تعلُّم

بنية أنسجة الأذن الداخلية للفأر
نظرًا لضيق المساحة وصعوبة فصلها، يصعب رصد بنية الأذن الداخلية. التقطت سونيا بيوت (Sonja pyott) من جامعة نورث كارولينا في ويلمنجتون صورًا لخلايا الشعر في الأذن الداخلية للفأر (أعلى اليسار)، حيث تقوم هذه الخلايا بتحويل الموجات الصوتية ميكانيكيًا إلى إشارات نبضية كهربائية. في الصورة، تظهر خلايا الشعر باللون الأخضر، بينما تظهر خلاياها الداخلية باللونين الأحمر والأزرق، ثم النواة (باستخدام تقنية المجهر متحد البؤر). يستخدم جلين ماكدونالد (MacDonald Glen) من جامعة واشنطن طريقة تلوين مماثلة لتصوير بنية أنسجة الأذن الداخلية للفأر (باستخدام المجهر متحد البؤر).

تعلُّم
تعلُّم

ألياف العضلات في ذبابة الفاكهة
تُشكّل الخلايا العضلية نسيجًا عضليًا قويًا. تُظهر الصورة أعلاه مقطعًا عرضيًا لعضلات لسان الفئران، التقطها توماس ديرينك (Thomas Deerinck) من جامعة كاليفورنيا في سان دييغو. تُظهر الصورة التالية يد هيرمان إيبرلي (Aberle Hermann) من جامعة مونستر في ألمانيا، مُبينةً ألياف العضلات المُتضخمة في ذباب الفاكهة. وبسبب التباين الجيني، تبدو ألياف عضلات ذبابة الفاكهة غير مُنتظمة (باستخدام المجهر متحد البؤر).

تعلُّم
تعلُّم

عظم الماعز 4 مرات
الزعانف وعظم الماعز: تُظهر الصورتان بنية نسيجية كثيفة لجسم الفقاريات. قام صامويل سيلبرمان، من رامات غان في إسرائيل، بتكبير عظمة زعنفة سمكة مئة مرة، وظهرت عليها بقع متناثرة (باستخدام تقنية الإضاءة بالألياف البصرية). ولرصد التغيرات في تكوين العظام، وتحديدًا في كثافة المعادن ومحتواها، قام مارك لويد ونويل كلارك، من مركز موفيت للسرطان في مدينة تامبا بولاية فلوريدا، بتكبير عظمة ماعز أربع مرات (انظر الرسم البياني، المجهر الضوئي).

تعلُّم
تعلُّم

عظم الماعز 4 مرات
الزعانف وعظم الماعز: تُظهر الصورتان بنية نسيجية كثيفة لجسم الفقاريات. قام صامويل سيلبرمان، من رامات غان في إسرائيل، بتكبير عظمة زعنفة سمكة مئة مرة، وظهرت عليها بقع متقطعة (باستخدام تقنية الإضاءة بالألياف البصرية). ولرصد تغيرات تكوين العظام في كثافة المعادن ومحتواها، قام مارك لويد ونويل كلارك، من مركز موفيت للسرطان في مدينة تامبا بولاية فلوريدا، بتكبير عظمة ماعز أربع مرات (انظر الرسم البياني، مجهر هيرونو). تتشكل الأنيبيبات الدقيقة حول الكروموسومات (باللون الأزرق).
هنا جان شمورانزا (يُنطق: ش-مورانزر جان)، من جامعة كولومبيا، يُظهر غشاء الخلية للخلايا المُعالجة بنقص المصل، وبنية الأنيبيبات الدقيقة (باللون الأخضر). من خلال الرسم البياني، يتضح أن الأنيبيبات الدقيقة في الخلايا الليفية تُظهر سلوكًا غير طبيعي. يبلغ قطر الأنيبيبات الدقيقة حوالي 20 نانومترًا، وعادةً ما تتجمع الأنيبيبات الدقيقة عند وجود فجوة في غشاء الخلية، ولكن هذا ليس هو الحال هنا. في خلية الطور البيني، تم التقاط كروموسوم (باللون الأزرق) في نطاق عرضه 138 ميكرومترًا، وحوله تكوّن الأنيبيبات الدقيقة (باللون الأصفر، في الأسفل).
عند رؤية هذه الصور، لا يسعني إلا أن أتذكر الفيزيائي الشهير ريتشارد فاينمان (فاينمان ريتشارد) في قصة "المرح". كان أحد أصدقاء فاينمان يعتقد أن العلماء لا يدركون جمال الزهور بعمق كما يفعل الفنانون، وأن الزهور الجميلة التي تتفتح بشكل عشوائي، تصبح في النهاية أشياءً غير مثيرة للاهتمام. لم يوافق فاينمان على وجهة نظر صديقه، فقال: "أعتقد أنه مضحك بعض الشيء. أولًا، ما الفرق بيني وبينه فيما أراه؟ أعتقد أنه حتى لو لم أتلقَّ نفس التدريب الجمالي الذي تلقاه، فأنا قادر على تقدير جمال الزهرة... لنتخيل حركة الخلية، أليس هذا جمالًا؟ أعني أن جمال الزهرة لا يقتصر على شكلها العياني، ففي عالمها المجهري، بنيتها الداخلية رائعة بنفس القدر. والزهور بالنسبة للحشرات، وقدرتها على التمييز بين الألوان أمر مثير للاهتمام بحد ذاته. ولرؤية الزهور الجميلة، أود أن أطرح سؤالًا: هل تعرف الحيوانات الدنيا أيضًا كيف تُقدّر جمال الزهور؟ ولماذا لديها حاسة التذوق؟ هذه الأسئلة الشيقة تُثبت أن المعرفة العلمية ستجعل الزهور أكثر غموضًا وإثارةً وإبهارًا."

الأسعار والخيارات

توب بوينتر
مؤشر الكود
يتصل
خدمة العملاء عبر الإنترنت
نقطة النهاية
رمز الفاصلة العشرية

الأسعار والخيارات