2004.01.13.
A mikrotechnológia fejlődése lehetővé tette a tudósok számára, hogy könnyebben behatoljanak a mikrovilágba. De a hagyományos mikroszkóp alatt a sejtek megjelenése ugyanolyan, nehéz megkülönböztetni őket. Ennek érdekében a tudósok számos módszert találtak ki: géntechnológiai technológia alkalmazása a sejtek átalakítására, festékanyag használata a sejtek festésére...... Végül, a mikroszkóp szemszögéből a sejt már nem monoton, hanem gyönyörű látvány.
Akár tetszik, akár nem, a tárgy előtt a szem mindig ugyanazt a fajta információgyűjtést használja: a retina sejtjei befogják a fotonokat. Az információ az agyba jut, amely a kép elkészítéséhez szükséges. Ha a tárgy túl kicsi, a foton visszaverődése túl kicsi, az emberi szem nem látja a szerkezetét. Ilyenkor a mikroszkópos technikát kell megfigyelnünk. Ez a tanulmány bemutatja a képeknek, amelyek nemcsak fontos tudományos értékkel bírnak, hanem erőteljes művészi szépséggel is rendelkeznek. Ezek a képek a biológiai kutatások legfejlettebb optikai mikroszkópos technikáit képviselik.
Jelenleg az optikai mikroszkópia példátlan változáson megy keresztül. A tudósok új fluoreszcens markereket és géntechnológiai technológiákat alkalmaznak a szövetminták módosítására, lehetővé téve a mikroszkóp által a szövetmintákban látható színes képek létrehozását, megnyitva az utat a „felfedezésekhez”. Ez egy új technológia, amelyet a kutatók alkalmaznak. Ezzel a technikával minden egéragyi ideg különböző színekben jelenik meg, olvasható, lehetővé téve számunkra, hogy az adott axonok neurális hálózatának nyomon követésének összetett elemzését elvégezzük, és teljes neurális hálózati térképet is készítsünk - a régi képalkotó technológiákkal lehetetlen volt befejezni a feladatot.
A mikroszkóp pontossága is javult. Jelölést készíthetünk egy adott fehérjében, majd a mikroszkóp segítségével megfigyelhetjük tevékenységét a szerveződési vonalban; a sejtosztódás és -differenciálódás minden részletében, mindent egy pillantással áttekinthetünk. A kutatók gyorsan rögzíthetik az eseményeket egy sejten vagy szöveten belül erős fényben, és megfigyelhetik a sejten belüli finom életfolyamatokat gyenge fényben. A mikrotechnológia fejlődésével a képalkotás sebessége és felbontása közötti ellentmondás feloldódik.
Jelenleg számos mikroszkópos technika képes még a legfinomabb biológiai struktúrákat is megvizsgálni (és a kezelés során nagyszámú megfigyelési adatot figyeltek meg), ezen technikák széles körű alkalmazása szilárd alapot teremtett az élet lényegének megértéséhez.
Komplex agyak: a San Diegó-i Kaliforniai Egyetem kétfoton mikroszkópiáját (2-foton mikroszkópia) a Thomas Deerinck (Thomas Deerinck) egy mindössze 400 μm vastag, finom mikroszerkezetű egér kisagyszövet-mintára (a fenti képen) lőtt; a zöld a Purkinje-sejteket (Purkinje-neuron), a piros az asztrocitákat (gliasejt), a kék pedig a sejtmagot jelöli. Jean Rivet (Livet Jean), a Harvard Egyetem munkatársa konfokális mikroszkópiával (mikroszkópia konfokális) genetikailag módosított egér agytörzsszövet-szeleteket (340 μm) vizsgált. A genetikai módosítás eredményeként az egér minden neuronja más színt mutat (lásd alább). Annak érdekében, hogy a neuronoknak más színt adjanak (azaz „agyívet”), a tudósok képesek lesznek megfigyelni egyetlen axon irányát a komplex neurális hálózatban.
Az egér belső fülének szöveti szerkezete
Mivel a tér szűk és nem könnyű elkülöníteni, a belső fül szerkezetét nagyon nehéz megfigyelni. Sonia Piot (Sonja Pyott), az Észak-Karolinai Egyetem Wilmington kampusának munkatársa egér belső fül szőrsejtjeit örökítette meg (balra fent), ezek a sejtek mechanikusan képesek a hanghullámokat elektromos impulzusjelekké alakítani. A képen a szőrsejtek zöldek, a szőrsejtek pirosak és kékek, majd a sejtmag látható (konfokális mikroszkópos technika). Glenn MacDonald (MacDonald Glen), a Washingtoni Egyetem munkatársa hasonló festési módszert alkalmaz az egér belső fülének szöveti szerkezetének megörökítésére (konfokális mikroszkópia).
Izomrost Drosophilában
Az izomsejtek kemény izomszövetet alkotnak. A fenti képen egerek nyelvizmainak keresztmetszetét láthatjuk, amelyet a San Diegó-i Kaliforniai Egyetem Thomas Deerinckje készített. A következő képen Hermann Aeberli (Aberle Hermann), a Münsteri Egyetem munkatársának keze látható, amelyen a gyümölcslegyek megnagyobbodott izomrostjai láthatók. A genetikai variáció miatt a gyümölcslegyek izomrostjai rendezetlennek tűnnek (konfokális mikroszkópia).
Kecskecsont 4-szer
Az uszonyok és a kecskecsont: két kép a gerinces test sűrű szövetszerkezetét mutatja. Ramat Gan, Izrael, Samuel Silberman, Shamuel Silberman egy haluszony-csontot százszorosára nagyított, és a tetejére foltos őszi mintát helyezett (száloptikai megvilágítási technológia segítségével). A csontképződés megfigyelése érdekében, a csont ásványianyag-sűrűségének és ásványianyag-tartalmának növekvő mértékű változásait megfigyelhették, a floridai Tampa város Mo Moffett rákközpontjának munkatársai, Mark Lloyd (Mark Lloyd) és Noel Clark (Noel Clark) négyszeresére nagyították a kecskecsontot (lásd a Hirono mikroszkópos ábrát).
Kecskecsont 4-szer
Az uszonyok és a kecskecsont: két kép mutatja a gerinces test sűrű szöveti szerkezetét. Ramat Gan, Izrael, Samuel Silberman, Shamuel Silberman egy hal uszonycsontját százszorosára nagyítva helyezte el, és a tetején foltos őszi foltot ábrázolt (száloptikai megvilágítási technológiát használva). A csontképződés megfigyelése érdekében a csont ásványianyag-sűrűségének és ásványianyag-tartalmának növekvő mértékű változásait megfigyelték, a floridai Tampa város Mo Moffett rákközpontjának munkatársai, Mark Lloyd (Mark Lloyd) és Noel Clark (Noel Clark) négyszeresére nagyították a kecskecsontot (lásd a Hirono mikroszkópia ábráját). A kromoszómák körül mikrotubulusok képződnek (kék). A kromoszómák körül mikrotubulusok képződnek (kék).
Itt látható Jan Schmoranza (Sch-moranzer Jan), a Columbia Egyetem munkatársa, a széruméhezéssel kezelt sejtek sejthártyája és a mikrotubulusok szerkezete (zöld). A grafikon nézetéből a fibroblasztok mikrotubulusai rendellenes viselkedést mutattak. A mikrotubulusok átmérője körülbelül 20 nm, általában, ha rés van a sejthártyában, a mikrotubulusok a repedésnél aggregálódnak, de ez nem így van. Az interfázisos sejtben a Duke U-serdar, a tulu (U. serdar Tulu) 138 μm széles horizonton rögzítette a kromoszómát (kék), körülötte pedig a mikrotubulusok képződése látható (sárga, lent).
Ezeknél a képeknél nem tudok nem a híres fizikus, Richard Feynman (Feynman Richard) történetének „vidám” jelenetére gondolni. Feynman egyik barátja úgy gondolta, hogy a tudósok nem ismerik fel mélyen a virágok szépségét, hanem a hatos és hetes korban nyíló gyönyörű virágok is, amelyek végül érdektelenné válnak. Feynman nem értett egyet barátja nézőpontjával, azt mondta: „Szerintem tényleg egy kicsit vicces. Először is, mi a különbség közte és köztem, és amit látok? Úgy hiszem, hogy még ha nincs is ugyanolyan esztétikai képzettségem, mint neki, de a virág szépségének értékelésében is... Képzeljük el a sejtek mozgását, annak zavarba ejtő mivolta nem szépség? Úgy értem, a virág szépsége nem csak makroszkopikus formában van jelen, a mikroszkopikus világban a belső szerkezete is ugyanolyan lenyűgöző. És a virágok a Gondviselés rovaraival harcolnak, ami önmagában is nagyon érdekes dolog, abból az oldalból, hogy a rovarok is képesek lehetnek megkülönböztetni a színeket. Ahhoz, hogy lássam a gyönyörű virágokat, szeretnék választ kapni egy kérdésre: az alsóbbrendű állatok is tudják, hogyan értékeljék a virágok szépségét? Miért van meg az ízlelés képessége? Ezek az érdekes kérdések bebizonyították, hogy a tudományos ismeretek csak még titokzatosabbá, izgalmasabbá, lenyűgözőbbé teszik a virágokat.”
