

Rozvoj mikrotechnologií umožňuje vědcům snadněji proniknout do mikrosvěta. Pod běžným mikroskopem je však vzhled buňky stejný a je obtížné jej rozlišit. Za tímto účelem vědci vynalezli řadu způsobů: použití technologie genetického inženýrství k transformaci buněk, použití barviv k barvení buněk... A konečně, pod mikroskopem už buňka není monotónní, ale krásná scenérie.
Ať se nám to líbí nebo ne, oči před objektem vždy používají stejný druh sběru informací: buňky sítnice zachycují fotony. Informace jsou předávány do mozku, který následně vytváří obraz. Pokud je objekt příliš malý, odraz fotonu je příliš malý a lidské oko nedokáže jeho strukturu rozpoznat. V tomto případě je třeba věnovat pozornost mikroskopické technice. Obrázky, které tento článek ukazuje, mají nejen důležitou akademickou hodnotu, ale i silnou uměleckou krásu. Tyto snímky představují nejpokročilejší techniky optické mikroskopie v biologickém výzkumu.
V současné době prochází optická mikroskopie nebývalou změnou. Vědci používají nové fluorescenční markery a technologie genového inženýrství k modifikaci vzorků tkání, což umožňuje mikroskopovat vzorky tkání a otevírat dveře k „objevu“. Jedná se o novou technologii, kterou vědci přijali. Díky této technice se každý nerv v mozku myši zobrazuje v různých barvách, které jsou čitelné. Díky složité analýze neuronové sítě a sledování specifických axonů můžeme také vytvořit kompletní mapování neuronové sítě – se starou zobrazovací technologií je tento úkol nemožný.
Přesnost mikroskopu se také zlepšila. Můžeme vytvořit značku v konkrétním proteinu a poté pomocí mikroskopu pozorovat jeho aktivitu v organizační linii; buněčné dělení a diferenciaci v každém detailu, a také můžeme vše zachytit na první pohled. Vědci mohou rychle zachytit okamžité události v buňce nebo tkáni v jasném světle a pozorovat jemné intracelulární životní procesy ve slabém světle. S rozvojem mikrotechnologií se vyřeší rozpor mezi rychlostí a rozlišením pořizování obrazu.
V současné době dokáže několik mikroskopických technik analyzovat i ty nejjemnější biologické struktury (a jejich ošetření bylo pozorováno ve velkém počtu pozorovaných dat). Široké použití těchto technik položilo pevný základ pro pochopení podstaty života.
Komplexní mozky: pomocí dvoufotonové mikroskopie (2-photonová mikroskopie) z Kalifornské univerzity v San Diegu vědci Thomase Deerincka (Thomas Deerinck) vyfotografovali kousek pouhých 400 μm silného vzorku tkáně mozečku myši s jemnou mikrostrukturou (na obrázku výše), zelená představuje Purkyňovy buňky (Purkyňův neuron), červená astrocyty (gliové buňky) a modrá jádro. Jean Rivet (Livet Jean) z Harvardovy univerzity () pomocí konfokální mikroskopie (konfokální mikroskopie) geneticky modifikované řezy tkáně mozkového kmene myši (340 μm). V důsledku genetické modifikace má každý neuron v myši jinou barvu (viz níže). Aby se neuronům dala jiná barva (tj. „mozková luk“), vědci budou schopni pozorovat směr jednoho axonu v komplexní neuronové síti.


Tkáňová struktura vnitřního ucha myši
Protože je prostor úzký a není snadné jej oddělit, je velmi obtížné pozorovat strukturu vnitřního ucha. Sonja Piot (Sonja Pyott) z kampusu Univerzity Severní Karolíny ve Wilmingtonu zachytila vláskové buňky vnitřního ucha myši (vlevo nahoře). Tyto buňky dokáží mechanicky přeměnit zvukové vlny na elektrický pulzní signál. Na obrázku jsou vláskové buňky zelené, buňky jádra červenomodré a poté jádro (technika konfokální mikroskopie). Glenn MacDonald (MacDonald Glen) z Washingtonské univerzity používá podobnou metodu barvení k zachycení struktury tkáně vnitřního ucha myši (konfokální mikroskopie).


Svalová vlákna u drozofily
Svalové buňky tvoří pevnou svalovou tkáň. Na obrázku výše je znázorněn průřez jazykovými svaly myší, který pořídil Thomas Deerinck z Kalifornské univerzity v San Diegu. Následující obrázek ukazuje ruku Hermanna Aeberliho z Univerzity v Münsteru v Německu, na které jsou vidět zvětšená svalová vlákna octomilek. Kvůli genetické variabilitě vypadají svalová vlákna octomilek neuspořádaně (konfokální mikroskopie).


Kozí kost 4krát
Ploutve a kozí kost: dva obrázky ukazují hustou tkáňovou strukturu těla obratlovce. Ramat Gan, Izrael, Samuel Silberman. Shamuel Silberman položil stokrát zvětšenou rybí ploutev na vrchol strakatého podzimu (pomocí technologie optických vláken). Aby bylo možné pozorovat změny v hustotě kostních minerálů a obsahu minerálů ve formě kostí se zvyšujícím se stupněm, Mark Lloyd (Mark Lloyd) a Noel Clark (Noel Clark) z onkologického centra Mo Moffett ve městě Tampa na Floridě zvětšili kozí kost čtyřikrát (viz graf, mikroskopie Hirono).


Kozí kost 4krát
Ploutve a kozí kost: dva obrázky ukazují hustou tkáňovou strukturu těla obratlovce. Ramat Gan, Izrael, Samuel Silberman. Shamuel Silberman položil stokrát zvětšenou rybí ploutev na vrchol strakatého podzimu (pomocí technologie osvětlení optickými vlákny). Aby bylo možné pozorovat změny v hustotě kostních minerálů a obsahu minerálů ve formě kostí se zvyšujícím se stupněm, Mark Lloyd (Mark Lloyd) a Noel Clark (Noel Clark) z onkologického centra Mo Moffett v Tampě na Floridě zvětšili kozí kost čtyřikrát (viz graf, mikroskopie Hirono). Kolem chromozomů (modré) se tvoří mikrotubuly.
Zde je Jan Schmoranza (Sch-moranzer Jan), Kolumbijská univerzita, buněčná membrána buněk ošetřených sérovým hladověním a struktura mikrotubulů (zelená). Z grafu vyplývá, že mikrotubuly fibroblastů vykazují abnormální chování. Průměr mikrotubulů je asi 20 nm, obvykle se mikrotubuly shlukují, když je v buněčné membráně mezera, ale situace není taková. V interfázové buňce Duke U-serdar Tulu (U. serdar Tulu) v horizontu širokém 138 μm zachytil chromozom (modrá) kolem kterého se tvoří mikrotubuly (žlutá, dole).
Tyto obrázky mi připomínají slavného fyzika Richarda Feynmana (Richard Feynman) v jeho „zábavném“ příběhu. Jeden Feynmanův přítel si myslel, že vědci hluboce nerozpoznávají krásu květin, ale také krásné květiny, které se otevírají v šesti a sedmi letech a nakonec se stanou nezajímavými. Feynman s přítelovým názorem nesouhlasil a řekl: „Myslím, že je trochu vtipný. Zaprvé, jaký je rozdíl mezi mnou a ním a tím, co vidím? Věřím, že i když nemám stejné estetické vzdělání jako on, ale také nedokážu ocenit krásu květiny... Představme si v buněčném pohybu, jeho matoucí není krása? Krása květiny není jen v makroskopické formě, v mikroskopickém světě je stejně fascinující i její vnitřní struktura. A květiny a hmyz bojují proti Yanovi, což je samo o sobě velmi zajímavá věc, z pohledu hmyzu, který může být také schopen rozlišovat mezi barvami. Abych viděl krásné květiny, rád bych zjistil otázku: i nižší živočichové dokáží ocenit krásu květin? Proč mají schopnost ochutnávat? Tyto zajímavé otázky dokázaly, že vědecké poznání květiny jen učiní tajemnějšími, vzrušujícími a úctyhodnějšími.“