13/01/04
Þróun örtækni hefur gert vísindamönnum kleift að komast auðveldlegar inn í örheiminn. En undir venjulegri smásjá er útlit frumunnar það sama og erfitt að greina á milli. Í þessu skyni hafa vísindamenn fundið upp ýmsar leiðir: notkun erfðatækni til að umbreyta frumum, litun litarefna í frumu...... Að lokum, í ljósi smásjár, er fruman ekki lengur einlit heldur falleg sjón.
Hvort sem okkur líkar betur eða verr fyrir framan hlutinn, þá munu augun alltaf nota sömu tegund upplýsingaöflunar: sjónhimnufrumur fanga ljóseindir. Upplýsingarnar verða sendar til heilans, sem minnkar heilann fyrir myndina. Ef hluturinn er of lítill, þá er endurspeglun ljóseindarinnar of lítil og mannsaugað getur ekki séð uppbyggingu hans. Á þessum tíma þurfum við að fylgjast með smásjártækni. Þessi grein sýnir að myndirnar hafa ekki aðeins mikilvægt fræðilegt gildi heldur einnig sterka listræna fegurð. Þessar myndir eru fullkomnustu ljóssmásjártækni í líffræðilegum rannsóknum.
Sem stendur er ljósasmásjá að ganga í gegnum fordæmalausar breytingar. Vísindamenn nota nýstárleg flúrljómandi merki og erfðatækni til að breyta vefjasýnum, láta smásjárskoðun gera vefjasýnin litrík og opna dyrnar að „uppgötvun“. Þetta er ný tækni sem vísindamenn hafa nýtt sér. Með þessari tækni getur hver heilataug í músum sýnt fjölbreyttan lit og verið læsileg, sem gerir okkur kleift að greina tiltekna taugasíma í flækjustigi tauganeta og teikna heildarkortlagningu tauganeta - með gömlum myndgreiningartækni er ómögulegt að klára verkefnið.
Nákvæmni smásjárinnar hefur einnig aukist. Við getum gert merki í tilteknu próteini og síðan notað smásjána til að fylgjast með starfsemi þess í skipulagslínunni; frumuskiptingu og sérhæfingu í ferlinu í smáatriðum, einnig er hægt að sjá allt í fljótu bragði. Rannsakendur geta fljótt tekið myndir í björtu ljósi, fangað augnabliks atburði innan frumu eða vefjar, til að fylgjast með fíngerðum lífsferlum innan frumna í veiku ljósi. Með þróun örtækni hefur mótsögnin milli hraða og upplausnar myndatöku leystst.
Sem stendur geta nokkrar smásjáraðferðir greint jafnvel fínustu líffræðilegu uppbyggingu (og meðferð hefur verið framkvæmd með fjölda athugunargagna). Víðtæk notkun þessara aðferða hefur lagt traustan grunn til að skilja kjarna lífsins.
Flókin heili: Með því að nota tveggja ljóseinda smásjárskoðun (2-photon microscopy) frá Háskólanum í Kaliforníu í San Diego, tók Thomas Deerinck (Thomas Deerinck) sýni af aðeins 400 µm þykkum smáheilavef úr músum með fíngerðri örbyggingu (mynd að ofan). Græna liturinn táknar Purkinje frumur (Purkinje taugafruma), rauða liturinn táknar stjörnufrumur (glial frumur), bláa liturinn táknar kjarna. Jean Rivet (Livet Jean), Harvard háskóli (), notaði confocal smásjárskoðun (confocal smásjárskoðun) til að taka erfðabreyttar sneiðar af heilastofni músa (340 m). Vegna erfðabreytingarinnar hefur hver taugafruma í músinni mismunandi lit (sjá hér að neðan). Til að gefa taugafrumum mismunandi lit (þ.e. „heilaboga“) geta vísindamenn fylgst með stefnu eins taugasíma í flóknu tauganeti.
Vefjahönnun innra eyra músa
Þar sem rýmið er þröngt og erfitt að aðskilja það er mjög erfitt að fylgjast með uppbyggingu innra eyraðs. Sonia Piot (Sonja Pyott) á háskólasvæðinu í Norður-Karólínu í Wilmington tók myndir af hárfrumum úr innra eyra músar (hér að ofan til vinstri). Þessum frumum er hægt að breyta vélrænt í rafboð. Á myndinni eru hárfrumurnar grænar, og frumurnar í hárfrumunum eru rauðar og bláar, og síðan kjarninn (samsnertisjársmásjártækni). Glenn MacDonald (MacDonald Glen), við Háskólann í Washington, notar svipaða litunaraðferð til að fanga vefjauppbyggingu innra eyra músar (samsnertisjársmásjá).
Vöðvaþræðir í Drosophila
Vöðvafrumur mynda sterkan vöðvavef. Þversnið af tunguvöðvum músa sést á myndinni hér að ofan, sem Thomas Deerinck (Thomas Deerinck) tók við Háskólann í Kaliforníu í San Diego. Eftirfarandi mynd sýnir hönd Hermanns Aeberli (Aberle Hermann) við Háskólann í Münster í Þýskalandi, þar sem sjást stækkaðir vöðvaþræðir ávaxtaflugna. Vegna erfðabreytileikans líta vöðvaþræðir ávaxtaflugunnar út fyrir að vera óskipulagðir (samskeytissmásjá).
Geiturbein 4 sinnum
Fingar og geitarbein: Tvær myndir sýna þétta vefjabyggingu hryggdýra. Ramat Gan, Ísrael, Samuel Silberman. Shamuel Silberman setti fiskuggabein stækkað hundraðfalt og þar sást flekkótt haust ofan á (með ljósleiðaraljósatækni). Til að fylgjast með breytingum á beinmyndun, steinefnaþéttleika og steinefnainnihaldi í vaxandi mæli, stækkuðu Mark Lloyd (Mark Lloyd) og Noel Clark (Noel Clark) geitarbeinið fjórum sinnum (sjá töflu, Hirono smásjá).
Geiturbein 4 sinnum
Fingar og geitarbein: Tvær myndir sýna þétta vefjabyggingu hryggdýra. Ramat Gan, Ísrael, Samuel Silberman. Shamuel Silberman setti fiskuggabein stækkað hundraðfalt og þar sást flekkótt haust ofan á (með ljósleiðaratækni). Til að fylgjast með breytingum á beinmyndun, steinefnaþéttleika og steinefnainnihaldi í vaxandi mæli, stækkuðu Mark Lloyd (Mark Lloyd) og Noel Clark (Noel Clark) geitarbeinið fjórum sinnum (sjá töflu, Hirono smásjá). Örpíplur myndast í kringum litningana (blár).
Hér sést Jan Schmoranza (Sch-moranzer Jan), frá Columbia-háskóla, frumuhimna frumna sem meðhöndlaðar voru með sermisveltu og uppbygging örpípla (græn). Samkvæmt grafinu hafa örpíplur bandvefsfrumna sýnt óeðlilega hegðun. Þvermál örpíplanna er um 20 nm og venjulega, þegar skarð er í frumuhimnunni, safnast örpíplurnar saman við skarðið, en svo er ekki. Í millifasafrumunni, Duke U-serdar, náði Tulu (U. serdar Tulu) litningnum (blár) í kringum myndun örpípla (gulur, fyrir neðan).
Þessar myndir vekja hjá mér athygli hins fræga eðlisfræðings Richards Feynman (Feynman Richard) í „skemmtileikanum“ í sögunni. Vinur Feynmans hélt að vísindamenn þekktu ekki fegurð blóma djúpt heldur að falleg blóm opnist á sex og sjö stigum og urðu að lokum óáhugaverð. Feynman var ekki sammála sjónarmiði vinarins og sagði: „Mér finnst hann í raun svolítið fyndinn. Í fyrsta lagi, hver er munurinn á honum og mér og því sem ég sé? Ég tel að jafnvel þótt ég hafi ekki sömu fagurfræðilegu þjálfun og hann, þá er líka mikilvægt að meta fegurð blóms...... Ímyndum okkur hreyfingu frumna, er ruglingur hennar ekki fegurð? Ég meina, fegurð blómsins er ekki bara í makróskópísku formi, í smásjárheiminum er innri uppbygging þess jafn heillandi. Og blóm eru mjög áhugaverð fyrir skordýr forsjónarinnar og berjast gegn Yan, sem í sjálfu sér er mjög áhugavert, þar sem skordýr geta einnig greint á milli lita. Til að sjá fallegu blómin langar mig að spyrja spurningar: lægri dýrin vita líka hvernig á að meta fegurð blómanna? Hvers vegna hafa þau hæfileikann til að smakka? Þessar áhugaverðu spurningar hafa sannað að vísindaleg þekking mun aðeins gera blómin dularfyllri, spennandi og meira aðlaðandi.“
