13/01/04
مع تطور التكنولوجيا الدقيقة، أصبح العلماء قادرين على سبر أغوار العالم المجهري بسهولة أكبر. لكن تحت المجهر العادي، يبقى مظهر الخلية متشابهًا، ويصعب تمييزه. ولهذا الغرض، ابتكر العلماء طرقًا متنوعة: استخدام تقنيات الهندسة الوراثية لتحويل الخلايا، واستخدام الصبغات لصبغ الخلايا... وأخيرًا، لم تعد الخلية، تحت المجهر، مجرد مشهد رتيب، بل مشهد بديع.
سواءً أحببنا ذلك أم لا، ستستخدم العين دائمًا نفس الطريقة لجمع المعلومات أمام الجسم: تلتقط خلايا الشبكية الفوتونات. تُنقل المعلومات إلى الدماغ، الذي يُقلل من حجم الصورة. إذا كان الجسم صغيرًا جدًا، فإن انعكاس الفوتون يكون ضئيلًا جدًا، ولن تتمكن العين البشرية من رؤية بنيته. في هذه المرحلة، نحتاج إلى مراقبة التقنية المجهرية. تُظهر هذه الورقة البحثية الصور، التي لا تتمتع بقيمة أكاديمية مهمة فحسب، بل بجمال فني أكثر ثراءً. تُمثل هذه الصور أحدث تقنيات المجهر الضوئي في الأبحاث البيولوجية.
يشهد المجهر الضوئي حاليًا تطورًا غير مسبوق. يستخدم العلماء علامات فلورية جديدة وتقنيات هندسة الجينات لتعديل عينات الأنسجة، مما يسمح للمجهر بتلوين عينات الأنسجة، مما يفتح الباب أمام "الاكتشاف". إنها تقنية جديدة طورها الباحثون. بفضل هذه التقنية، يُظهر كل عصب من دماغ الفأر ألوانًا متنوعة وواضحة، مما يُمكّننا من تحليل تتبع الشبكة العصبية المعقدة لمحور عصبي محدد، ورسم خريطة كاملة للشبكة العصبية - فبالنسبة لتقنيات التصوير القديمة، يستحيل إنجاز هذه المهمة.
كما تحسّنت دقة المجهر. يُمكننا تحديد بروتين مُحدد، ثم استخدام المجهر لمراقبة نشاطه في خط التنظيم؛ انقسام الخلايا وتمايزها في كل تفصيلة، كما يُمكننا رؤية كل شيء في لمحة. يُمكن للباحثين التقاط الأحداث اللحظية داخل الخلية أو النسيج بسرعة في الضوء الساطع، لمراقبة العمليات الحيوية الدقيقة داخل الخلايا تحت الضوء الخافت. مع تطور التكنولوجيا الدقيقة، سيتم حل التناقض بين سرعة التقاط الصور ودقتها.
في الوقت الحاضر، يمكن للعديد من التقنيات المجهرية أن تدرس حتى أكثر الهياكل البيولوجية دقة (وتمت ملاحظة العلاج في عدد كبير من بيانات المراقبة)، والتطبيق الواسع لهذه التقنيات، بالنسبة لنا لفهم جوهر الحياة وضع الأساس المتين.
أدمغة معقدة: باستخدام مجهر ثنائي الفوتون من جامعة كاليفورنيا، سان دييغو، قام توماس ديرينك (توماس ديرينك)، بتصوير عينة من أنسجة مخيخ فأر بسُمك 400 ميكرومتر فقط ذات بنية دقيقة (في الصورة أعلاه)، باللون الأخضر لخلايا بوركنجي (عصبون بوركنجي)، والأحمر للخلايا النجمية (الخلايا الدبقية)، والأزرق للنواة. استخدم جين ريفيه (ليفيه جان)، من جامعة هارفارد (ليفيه جان)، مجهرًا متحد البؤر (مجهر متحد البؤر)، شرائح من أنسجة جذع دماغ فأر مُعدّلة وراثيًا (340 ميكرومتر). نتيجةً لهذا التعديل الجيني، يُظهر كل عصبون في الفأر لونًا مختلفًا (انظر أدناه). ولإعطاء العصبونات لونًا مختلفًا (مثل "قوس قزح الدماغ")، سيتمكن العلماء من مراقبة اتجاه محور عصبي واحد في الشبكة العصبية المعقدة.
بنية أنسجة الأذن الداخلية للفأر
نظراً لضيق المساحة وصعوبة فصلها، يصعب رصد بنية الأذن الداخلية. التقطت سونيا بيوت، حرم جامعة نورث كارولينا ويلمنجتون، خلايا شعر الأذن الداخلية للفأر (أعلى اليسار). يمكن لهذه الخلايا تحويل الموجات الصوتية ميكانيكياً إلى نبضات كهربائية. في الصورة، تظهر الخلايا الشعرية باللون الأخضر، بينما تظهر خلاياها باللونين الأحمر والأزرق، ثم النواة (باستخدام تقنية المجهر البؤري). يستخدم جلين ماكدونالد، من جامعة واشنطن، طريقة تلوين مماثلة لرصد بنية أنسجة الأذن الداخلية للفأر (باستخدام المجهر البؤري).
ألياف العضلات في ذبابة الفاكهة
تُشكّل الخلايا العضلية نسيجًا عضليًا قويًا. عُرض مقطع عرضي لعضلات لسان الفئران في الصورة أعلاه، التي التقطها توماس ديرينك من جامعة كاليفورنيا، سان دييغو. تُظهر الصورة التالية يد هيرمان أيبرلي من جامعة مونستر، ألمانيا، تُظهر ألياف العضلات المتضخمة لذبابة الفاكهة. وبسبب التباين الجيني، تبدو ألياف عضلات ذبابة الفاكهة غير منظمة (بالفحص المجهري البؤري).
عظم الماعز 4 مرات
الزعانف وعظم الماعز: صورتان تُظهران بنية نسيجية كثيفة لجسم الفقاريات. رامات جان، إسرائيل، وضع صموئيل سيلبرمان وشامويل سيلبرمان عظم زعنفة سمكة مُكبّرًا مئة مرة، وكان هناك فوق الخريف المُرقّط (باستخدام تقنية إضاءة الألياف البصرية). لمراقبة تغيرات تكوين العظام وكثافة المعادن فيها ومحتوى المعادن المتزايد، قام مركز موفيت للسرطان في مدينة تامبا، فلوريدا، مارك لويد (مارك لويد) ونويل كلارك (نويل كلارك) بتكبير عظم الماعز أربع مرات (انظر الرسم البياني، مجهر هيرونو).
عظم الماعز 4 مرات
الزعانف وعظم الماعز: صورتان تُظهران بنية نسيجية كثيفة لجسم الفقاريات. رامات جان، إسرائيل، صموئيل سيلبرمان، شامويل سيلبرمان، وضع عظم زعنفة سمكة مُكبّرًا مئة مرة، وكان هناك فوق الخريف المُرقّط (باستخدام تقنية إضاءة الألياف البصرية). لمراقبة تغيرات تكوين العظام من حيث كثافة المعادن ومحتواها المعدني المتزايد، قام مركز موفيت للسرطان في مدينة تامبا، فلوريدا، مارك لويد (مارك لويد) ونويل كلارك (نويل كلارك)، بتكبير عظم الماعز أربع مرات (انظر الرسم البياني، مجهر هيرونو). تتشكل الأنابيب الدقيقة حول الكروموسومات (الأزرق).
هنا جان شمورانزا (ش-مورانزر جان)، من جامعة كولومبيا، غشاء الخلية للخلايا المعالجة بتجويع المصل، وبنية الأنابيب الدقيقة (باللون الأخضر). من منظور الرسم البياني، أظهرت الأنابيب الدقيقة للأرومات الليفية سلوكًا غير طبيعي. يبلغ قطر الأنابيب الدقيقة حوالي 20 نانومترًا، وعادةً، عند وجود فجوة في غشاء الخلية، تتجمع الأنابيب الدقيقة عند الخرق، ولكن هذا ليس هو الحال. في خلية الطور البيني، التقط ديوك يو - سردار، تولو (يو. سردار تولو) في آفاق عرضها 138 ميكرومتر الكروموسوم (باللون الأزرق) حول تكوين الأنابيب الدقيقة (باللون الأصفر، أدناه).
هذه الصور، لا يسعني إلا أن أفكر في الفيزيائي الشهير ريتشارد فاينمان (ريتشارد فاينمان) في "متعة" قصة. كان أحد أصدقاء فاينمان يعتقد أن العلماء يدركون جمال الزهور، ليس الفنانين فحسب، بل أيضًا الزهور الجميلة التي تتفتح عند السادسة والسبعة، والتي تصبح في النهاية أشياءً غير مثيرة للاهتمام. لم يتفق فاينمان مع وجهة نظر صديقه، وقال: "أعتقد أنه مضحك بعض الشيء. أولًا، ما الفرق بيني وبينه وبين ما أراه؟ أعتقد أنه حتى لو لم يكن لديّ نفس التدريب الجمالي الذي لديه، ولكن أيضًا لتقدير جمال الزهرة... لنتخيل حركة الخلية، أليست محيّرتها جمالًا؟ أعني أن جمال الزهرة لا يقتصر على شكلها العياني، ففي العالم المجهري، تركيبها الداخلي ساحر بنفس القدر. والزهور للحشرات من العناية الإلهية، ومحاربة يان، وهو أمر مثير للاهتمام في حد ذاته، من ناحية أن الحشرات قد تكون أيضًا قادرة على التمييز بين الألوان. لرؤية الزهور الجميلة، أود أن أطرح سؤالًا: هل تعرف الحيوانات الدنيا أيضًا كيف تُقدّر جمال الزهور؟ لماذا لديها القدرة على التذوق؟ أثبتت هذه الأسئلة الشيقة أن المعرفة العلمية ستجعل الزهور أكثر غموضًا وإثارةً وإبهارًا."
