13/01/04
De ontwikkeling van microtechnologie maakt het voor wetenschappers gemakkelijker om door te dringen tot de microwereld. Maar onder een gewone microscoop ziet de cel er hetzelfde uit; hij is moeilijk te onderscheiden. Wetenschappers hebben hiervoor verschillende methoden bedacht: het gebruik van genetische modificatie om cellen te transformeren, het gebruik van kleurstof om cellen te verven... Eindelijk, onder de microscoop, is de cel niet langer eentonig, maar een prachtig tafereel.
Of we het nu leuk vinden of niet, onze ogen zullen altijd dezelfde soort informatie verzamelen: netvliescellen vangen fotonen op. Deze informatie wordt doorgegeven aan de hersenen, die de foto verkleinen. Als het object te klein is, is de reflectie van het foton te klein en kan het menselijk oog de structuur ervan niet zien. Op dit punt moeten we de microscopische techniek bestuderen. Dit artikel laat zien hoe de foto's niet alleen een belangrijke academische waarde hebben, maar ook een sterke artistieke schoonheid. Deze beelden vertegenwoordigen de meest geavanceerde optische microscopietechnieken in biologisch onderzoek.
Optische microscopie ondergaat momenteel een ongekende verandering. Wetenschappers gebruiken nieuwe fluorescerende markers en gentechnologie om weefselmonsters te modificeren en microscopisch onderzoek te laten plaatsvinden om weefselmonsters kleurrijk te maken, wat de deur opent naar de "ontdekking". Het is een nieuwe technologie, die door onderzoekers wordt toegepast. Met deze techniek kan elke hersenzenuw van een muis een verscheidenheid aan kleuren weergeven, wat ons in staat stelt om de complexiteit van de neurale netwerktrackinganalyse van specifieke axonen te analyseren. We kunnen ook een volledige neurale netwerkmapping maken - met oude beeldvormingstechnologie is het onmogelijk om deze taak te voltooien.
De nauwkeurigheid van de microscoop is eveneens verbeterd. We kunnen een markering aanbrengen in een bepaald eiwit en vervolgens de microscoop gebruiken om de activiteiten ervan in de organisatielijn te observeren; celdeling en differentiatie in het proces van elk detail, en alles in één oogopslag. Onderzoekers kunnen snel en nauwkeurig gebeurtenissen in een cel of weefsel vastleggen in fel licht, om zo intracellulaire fijne levensprocessen in zwak licht te observeren. Met de ontwikkeling van microtechnologie zal de tegenstelling tussen de snelheid en resolutie van beeldverwerving worden opgelost.
Tegenwoordig kunnen met behulp van verschillende microscopische technieken zelfs de meest subtiele biologische structuren worden onderzocht (en de behandeling ervan werd waargenomen in een groot aantal observatiegegevens). De brede toepassing van deze technieken heeft voor ons het begrip van de essentie van het leven tot een solide basis gemaakt.
Complexe hersenen: met behulp van tweefotonenmicroscopie (2-fotonenmicroscopie) van de Universiteit van Californië, San Diego, richt Thomas Deerinck (Thomas Deerinck) zich op een stukje cerebellumweefsel van slechts 400 µm dik, met een fijne microstructuur (zie afbeelding hierboven). Groen is Purkinjecellen (Purkinje-neuron), rood astrocyten (gliacellen) en blauw de celkern. Jean Rivet (Livet Jean) van Harvard (Harvard University) gebruikt confocale microscopie (confocale microscopie) om genetisch gemanipuleerde plakjes hersenstamweefsel van muizen (340 µm) te maken. Dankzij de genetische modificatie heeft elk neuron in de muis een andere kleur (zie hieronder). Om neuronen een andere kleur te geven (d.w.z. "hersenboog"), kunnen wetenschappers de richting van een enkel axon in het complexe neurale netwerk observeren.
Weefselstructuur van het binnenoor van een muis
Omdat de ruimte smal is en niet gemakkelijk te onderscheiden, is de structuur van het binnenoor erg moeilijk te observeren. Sonia Piot (Sonja Pyott) van de University of North Carolina Wilmington Campus legde de haarcellen in het binnenoor van muizen vast (linksboven). Deze cellen kunnen mechanisch geluidsgolven omzetten in elektrische pulssignalen. Op de foto zijn de haarcellen groen, de cellen van de haarcellen rood en blauw, en vervolgens de celkern (confocale microscopie). Glenn MacDonald (MacDonald Glen) van de University of Washington gebruikt een vergelijkbare kleuringsmethode om de weefselstructuur van het binnenoor van muizen vast te leggen (confocale microscopie).
Spiervezels in Drosophila
Spiercellen vormen een taai spierweefsel. Een dwarsdoorsnede van de tongspieren van muizen is te zien in de bovenstaande afbeelding, gemaakt door Thomas Deerinck (Thomas Deerinck) van de Universiteit van Californië, San Diego. De volgende afbeelding toont de hand van Hermann Aeberli (Aberle Hermann) van de Universiteit van Münster, Duitsland, met de vergrote spiervezels van de fruitvlieg. Door de genetische variatie zien de spiervezels van de fruitvlieg er ongeordend uit (confocale microscopie).
Geitenbot 4 keer
De vinnen en het geitenbot: twee afbeeldingen tonen de dichte weefselstructuur van het gewervelde lichaam. Ramat Gan, Israël, Samuel Silberman, legde een honderd keer vergroot visvinbot neer, en daarbovenop lag de gevlekte herfst (met behulp van glasvezelbelichting). Om de veranderingen in botmineraaldichtheid en -gehalte in toenemende mate te observeren, heeft het Mo Moffett Cancer Center in Tampa, Florida, Mark Lloyd (Mark Lloyd) en Noel Clark (Noel Clark), het geitenbot vier keer vergroot (zie grafiek, Hirono-microscopie).
Geitenbot 4 keer
De vinnen en het geitenbot: twee afbeeldingen tonen de dichte weefselstructuur van het gewervelde lichaam. Ramat Gan, Israël, Samuel Silberman, legde een honderd keer vergroot visvinbot neer, en daarbovenop lag de gevlekte herfst (met behulp van glasvezelbelichting). Om de veranderingen in botvorming in toenemende mate te observeren, hebben Mark Lloyd (Mark Lloyd) en Noel Clark (Noel Clark) van het Mo Moffett Cancer Center in Tampa, Florida, het geitenbot vier keer vergroot (zie grafiek, Hirono-microscopie). Microtubuli worden gevormd rond de chromosomen (blauw).
Hier is Jan Schmoranza (Sch-moranzer Jan), Columbia University, te zien. Het celmembraan van de cellen die behandeld zijn met serumuithongering, en de structuur van de microtubuli (groen). Vanuit de grafiek gezien vertonen de microtubuli van fibroblasten abnormaal gedrag. De diameter van de microtubuli is ongeveer 20 nm. Normaal gesproken zullen de microtubuli zich bij een opening in het celmembraan samenklonteren, maar dat is niet het geval. In de interfasecel, Duke U-serdar, heeft Tulu (U. serdar Tulu) in 138 µm brede horizonten het chromosoom (blauw) gevangen, waar de microtubuli (geel, hieronder) zich vormen.
Bij deze foto's moet ik denken aan de beroemde natuurkundige Richard Feynman (Richard Feynman) in de "lol" van een verhaal. Een vriend van Feynman had gedacht dat wetenschappers de schoonheid van bloemen niet zozeer van kunstenaars kennen, maar dat prachtige bloemen die opengaan in zes of zeven, uiteindelijk oninteressante wezens worden. Feynman was het niet eens met het standpunt van zijn vriend en zei: "Ik vind hem eigenlijk een beetje grappig. Ten eerste, wat is het verschil tussen hem en mij en wat ik zie? Ik geloof dat, ook al heb ik niet dezelfde esthetische opleiding als hij, ik de schoonheid van een bloem ook kan waarderen... Stel je voor dat de verbijstering van celbeweging geen schoonheid is? Ik bedoel, de schoonheid van de bloem zit niet alleen in de macroscopische vorm, in de microscopische wereld is de innerlijke structuur even fascinerend. En bloemen voor insecten van de Voorzienigheid en vechten tegen Yan, wat op zich al heel interessant is, vanuit het oogpunt dat insecten ook kleuren kunnen onderscheiden. Om de prachtige bloemen te zien, zou ik graag een vraag willen beantwoorden: weten de lagere dieren ook hoe ze de schoonheid van bloemen kunnen waarderen? Waarom kunnen ze proeven? Deze interessante vragen hebben bewezen dat wetenschappelijke kennis de bloemen alleen maar mysterieuzer, spannender en indrukwekkender zal maken."
