13/01/04
Η ανάπτυξη της μικροτεχνολογίας, έτσι ώστε οι επιστήμονες να μπορούν να διεισδύσουν πιο εύκολα στον μικρόκοσμο. Αλλά κάτω από το συνηθισμένο μικροσκόπιο, η εμφάνιση του κυττάρου είναι η ίδια, είναι δύσκολο να διακριθεί. Για το σκοπό αυτό, οι επιστήμονες έχουν εφεύρει μια ποικιλία τρόπων: τη χρήση της τεχνολογίας γενετικής μηχανικής για τον μετασχηματισμό των κυττάρων, τη χρήση χρωστικής για τη βαφή των κυττάρων...... Τέλος, μπροστά στο μικροσκόπιο, το κύτταρο δεν είναι πλέον μονότονο, αλλά ένα όμορφο σκηνικό.
Είτε μας αρέσει είτε όχι, μπροστά στο αντικείμενο, τα μάτια θα χρησιμοποιούν πάντα το ίδιο είδος συλλογής πληροφοριών: τα κύτταρα του αμφιβληστροειδούς συλλαμβάνουν φωτόνια. Οι πληροφορίες θα μεταδοθούν στον εγκέφαλο, ο εγκέφαλος θα τις μειώσει για να τις μετατρέψει σε εικόνες. Εάν το αντικείμενο είναι πολύ μικρό, η αντανάκλαση του φωτονίου είναι πολύ μικρή, το ανθρώπινο μάτι δεν μπορεί να δει τη δομή του. Αυτή τη στιγμή, πρέπει να παρατηρήσουμε την μικροσκοπική τεχνική. Αυτή η εργασία δείχνει τις εικόνες, που όχι μόνο έχουν σημαντική ακαδημαϊκή αξία, αλλά και έντονη καλλιτεχνική ομορφιά. Αυτές οι εικόνες αντιπροσωπεύουν τις πιο προηγμένες τεχνικές οπτικής μικροσκοπίας στη βιολογική έρευνα.
Προς το παρόν, η οπτική μικροσκοπία υφίσταται μια άνευ προηγουμένου αλλαγή. Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν νέους φθορίζοντες δείκτες και τεχνολογία γονιδιακής μηχανικής για την τροποποίηση δειγμάτων ιστών, επιτρέποντας στα δείγματα ιστών να γίνουν πολύχρωμα στο μικροσκόπιο, ανοίγοντας την πόρτα που οδηγεί στην «ανακάλυψη». Πρόκειται για μια νέα τεχνολογία, την οποία υιοθετούν οι ερευνητές. Με αυτήν την τεχνική, κάθε νευρικό σύστημα ποντικιού δείχνει μια ποικιλία χρωμάτων, ευανάγνωστο, επιτρέποντάς μας να αναλύσουμε την πολυπλοκότητα της παρακολούθησης συγκεκριμένων νευρωνικών δικτύων, καθώς και να σχεδιάσουμε μια πλήρη χαρτογράφηση νευρωνικών δικτύων - με την παλιά τεχνολογία απεικόνισης, είναι αδύνατο να ολοκληρωθεί η εργασία.
Η ακρίβεια του μικροσκοπίου βελτιώνεται επίσης. Μπορούμε να κάνουμε ένα σημάδι σε μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη και στη συνέχεια να χρησιμοποιήσουμε το μικροσκόπιο για να παρατηρήσουμε τις δραστηριότητές της στη γραμμή οργάνωσης, την κυτταρική διαίρεση και διαφοροποίηση σε κάθε λεπτομέρεια, και μπορούμε επίσης να δούμε τα πάντα με μια ματιά. Οι ερευνητές μπορούν να καταγράψουν γρήγορα σε έντονο φως, καταγράφοντας στιγμιαία γεγονότα μέσα σε ένα κύτταρο ή ιστό, για να παρατηρήσουν την ενδοκυτταρική διαδικασία λεπτής ζωής υπό το ασθενές φως. Με την ανάπτυξη της μικροτεχνολογίας, η αντίφαση μεταξύ της ταχύτητας και της ανάλυσης της λήψης εικόνας θα επιλυθεί.
Προς το παρόν, αρκετές μικροσκοπικές τεχνικές μπορούν να ανιχνεύσουν ακόμη και τις πιο λεπτές βιολογικές δομές (και η επεξεργασία παρατηρήθηκε σε μεγάλο αριθμό δεδομένων παρατήρησης), η ευρεία εφαρμογή αυτών των τεχνικών, για να κατανοήσουμε την ουσία της ζωής, έθεσε τα γερά θεμέλια.
Σύνθετοι εγκέφαλοι: χρησιμοποίησαν μικροσκοπία δύο φωτονίων (μικροσκοπία 2 φωτονίων) του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Σαν Ντιέγκο, ο Thomas Deerinck (Thomas Deerinck), έριξε δείγματα ιστού παρεγκεφαλίδας ποντικού πάχους μόλις 400 μm, λεπτής μικροδομής (εικόνα παραπάνω), το πράσινο είναι τα κύτταρα Purkinje (νευρώνας Purkinje), το κόκκινο είναι τα αστροκύτταρα (γλοιακά κύτταρα), το μπλε είναι ο πυρήνας. Ο Jean Rivet (Livet Jean), του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ (), χρησιμοποιώντας ομοεστιακή μικροσκοπία (μικροσκοπία ομοεστιακή), έφτιαξε γενετικά τροποποιημένες φέτες ιστού εγκεφαλικού στελέχους ποντικού (340 m). Ως αποτέλεσμα της γενετικής τροποποίησης, κάθε νευρώνας στο ποντίκι παρουσιάζει διαφορετικό χρώμα (βλ. παρακάτω). Για να δοθεί στους νευρώνες διαφορετικό χρώμα (δηλαδή, "Brainbow"), οι επιστήμονες θα είναι σε θέση να παρατηρήσουν την κατεύθυνση ενός μόνο άξονα στο σύνθετο νευρωνικό δίκτυο.
Δομή ιστού του εσωτερικού αυτιού του ποντικιού
Επειδή ο χώρος είναι στενός και δεν είναι εύκολο να διαχωριστεί, η δομή του εσωτερικού αυτιού είναι πολύ δύσκολο να παρατηρηθεί. Η πανεπιστημιούπολη Sonia Piot (Sonja pyott) του Πανεπιστημίου της Βόρειας Καρολίνας στο Γουίλμινγκτον κατέγραψε τα τριχωτά κύτταρα του εσωτερικού αυτιού του ποντικιού (πάνω αριστερά). Αυτά τα κύτταρα μπορούν μηχανικά να μετατρέψουν τα ηχητικά κύματα σε ηλεκτρικό παλμικό σήμα. Στην εικόνα, τα τριχωτά κύτταρα είναι πράσινα και τα κύτταρα των τριχωτών κυττάρων είναι κόκκινα και μπλε, και στη συνέχεια ο πυρήνας (τεχνική ομοεστιακής μικροσκοπίας). Ο Glenn MacDonald (MacDonald Glen), από το Πανεπιστήμιο της Ουάσινγκτον, χρησιμοποιεί μια παρόμοια μέθοδο χρώσης για να καταγράψει τη δομή των ιστών του εσωτερικού αυτιού του ποντικιού (ομοσφοϊκή μικροσκοπία).
Μυϊκές ίνες στη Δροσόφιλα
Τα μυϊκά κύτταρα αποτελούν έναν σκληρό μυϊκό ιστό. Η διατομή των μυών της γλώσσας των ποντικών φαίνεται στην παραπάνω εικόνα, από τη φωτογράφιση του Thomas Deerinck (Thomas Deerinck) του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Σαν Ντιέγκο. Η ακόλουθη εικόνα δείχνει το χέρι του Hermann Aeberli (Aberle Hermann) του Πανεπιστημίου του Μούνστερ στη Γερμανία, που δείχνει τις διευρυμένες μυϊκές ίνες των μυγών των φρούτων. Λόγω της γενετικής ποικιλομορφίας, οι μυϊκές ίνες της μύγας των φρούτων φαίνονται ανοργάνωτες (συνεστιακή μικροσκοπία).
Κόκαλο κατσίκας 4 φορές
Τα πτερύγια και το οστό κατσίκας: δύο εικόνες δείχνουν την πυκνή δομή των ιστών του σώματος των σπονδυλωτών. Ramat Gan, Ισραήλ, Ο Samuel Silberman έβαλε ένα οστό πτερυγίου ψαριού μεγεθυμένο εκατό φορές και υπήρχε στην κορυφή ένα στικτό φθινόπωρο (χρησιμοποιώντας τεχνολογία φωτισμού οπτικών ινών). Προκειμένου να παρατηρηθούν οι αλλαγές στον σχηματισμό των οστών στην οστική πυκνότητα και την περιεκτικότητα σε μέταλλα σε αυξανόμενο βαθμό, το κέντρο καρκίνου Mo Moffett της πόλης Τάμπα της Φλόριντα, Mark Lloyd (Mark Lloyd) και Noel Clark (Noel Clark), ανέλυσαν το οστό κατσίκας μεγεθυμένο τέσσερις φορές (βλ. διάγραμμα, μικροσκοπία Hirono).
Κόκαλο κατσίκας 4 φορές
Τα πτερύγια και το οστό κατσίκας: δύο εικόνες δείχνουν, τα οποία είναι η πυκνή δομή ιστών του σώματος των σπονδυλωτών. Ramat Gan, Ισραήλ, ο Samuel Silberman. Ο Shamuel Silberman έβαλε ένα οστό πτερυγίου ψαριού μεγεθυμένο εκατό φορές και υπήρχε στην κορυφή ένα στίγμα φθινοπώρου (χρησιμοποιώντας τεχνολογία φωτισμού οπτικών ινών). Προκειμένου να παρατηρηθούν οι αλλαγές στον σχηματισμό οστών στην οστική πυκνότητα και την περιεκτικότητα σε μέταλλα σε αυξανόμενο βαθμό, το κέντρο καρκίνου Mo Moffett της πόλης Τάμπα της Φλόριντα, Mark Lloyd (Mark Lloyd) και Noel Clark (Noel Clark), ανέλυσαν το οστό κατσίκας μεγεθυμένο τέσσερις φορές (βλ. διάγραμμα, μικροσκοπία Hirono). Μικροσωληνίσκοι σχηματίζονται γύρω από τα χρωμοσώματα (μπλε).
Εδώ είναι ο Jan Schmoranza (Sch-moranzer Jan), το Πανεπιστήμιο Columbia, η κυτταρική μεμβράνη των κυττάρων που έχουν υποστεί στερηση ορού και η δομή των μικροσωληνίσκων (πράσινο). Από την άποψη του γραφήματος, οι μικροσωληνίσκοι των ινοβλαστών έχουν δείξει ανώμαλη συμπεριφορά. Η διάμετρος των μικροσωληνίσκων είναι περίπου 20nm, συνήθως, όταν υπάρχει ένα κενό στην κυτταρική μεμβράνη, οι μικροσωληνίσκοι συσσωματώνονται στο σημείο ρήξης, αλλά η κατάσταση δεν ισχύει. Στο κύτταρο μεσοφάσης, το Duke U - serdar, Tulu (U. serdar Tulu) σε ορίζοντες πλάτους 138 μm αιχμαλωτίζει το χρωμόσωμα (μπλε) γύρω από το σχηματισμό μικροσωληνίσκων (κίτρινο, παρακάτω).
Αυτές οι εικόνες, δεν μπορώ παρά να σκεφτώ τον διάσημο φυσικό Ρίτσαρντ Φάινμαν (Feynman Richard) στην «διασκέδαση» της ιστορίας. Ένας φίλος του Φάινμαν πίστευε ότι οι επιστήμονες δεν αναγνωρίζουν βαθιά την ομορφιά των λουλουδιών, αλλά και τα όμορφα λουλούδια που ανοίγουν στα έξι και στα επτά και τελικά γίνονται αδιάφορα πράγματα. Ο Φάινμαν δεν συμφώνησε με την άποψη του φίλου του, λέγοντας: «Νομίζω ότι είναι πραγματικά λίγο αστείος. Πρώτα απ 'όλα, ποια είναι η διαφορά μεταξύ αυτού και εμού και αυτού που βλέπω; Πιστεύω ότι ακόμα κι αν δεν έχω την ίδια αισθητική εκπαίδευση με αυτόν, αλλά και για να εκτιμήσω την ομορφιά ενός λουλουδιού...... Ας φανταστούμε στην κίνηση των κυττάρων, η αμηχανία του δεν είναι ομορφιά; Θέλω να πω, η ομορφιά του λουλουδιού δεν είναι μόνο στη μακροσκοπική μορφή, στον μικροσκοπικό κόσμο, η εσωτερική του δομή είναι εξίσου συναρπαστική. Και τα λουλούδια στα έντομα της Πρόβιντενς και η μάχη μάχης Γιαν, κάτι που από μόνο του είναι πολύ ενδιαφέρον πράγμα, από την πλευρά ότι τα έντομα μπορεί επίσης να είναι σε θέση να διακρίνουν τα χρώματα. Για να δω τα όμορφα λουλούδια, θα ήθελα να μάθω μια ερώτηση: τα κατώτερα ζώα ξέρουν επίσης πώς να εκτιμούν την ομορφιά των λουλουδιών; Γιατί έχουν την ικανότητα να γεύονται; Αυτά τα ενδιαφέροντα ερωτήματα έχουν αποδείξει ότι η επιστημονική γνώση θα κάνει τα λουλούδια μόνο πιο μυστηριώδη, πιο συναρπαστικά, περισσότερο δέος.»
