04/01/2013
O desenvolvimento da microtecnologia permitiu que os cientistas penetrassem mais facilmente no micromundo. Mas, sob o microscópio comum, a aparência das células é a mesma, dificultando a distinção entre elas. Para contornar esse problema, os cientistas inventaram diversos métodos: o uso da engenharia genética para transformar células, o uso de corantes para tingi-las... Finalmente, sob a perspectiva do microscópio, a célula deixa de ser monótona e se torna uma bela cena.
Quer queiramos ou não, diante de um objeto, os olhos sempre usarão o mesmo método para coletar informações: as células da retina captam fótons. A informação será transmitida ao cérebro, que a processa para formar a imagem. Se o objeto for muito pequeno, a reflexão do fóton será muito fraca, e o olho humano não conseguirá distinguir sua estrutura. Nesse caso, precisamos recorrer à técnica de microscopia. Este artigo apresenta imagens que, além de importantes valores acadêmicos, possuem grande beleza artística. Essas imagens representam as técnicas de microscopia óptica mais avançadas em pesquisa biológica.
Atualmente, a microscopia óptica está passando por uma transformação sem precedentes. Cientistas utilizam novos marcadores fluorescentes e tecnologia de engenharia genética para modificar amostras de tecido, permitindo que o microscópio visualize as amostras de tecido em cores e abrindo caminho para novas descobertas. Trata-se de uma tecnologia inovadora que vem sendo explorada por pesquisadores. Por meio dessa técnica, cada nervo do cérebro de um rato exibe uma variedade de cores legíveis, permitindo-nos analisar axônios específicos na complexidade da rede neural e até mesmo mapear toda a rede neural — uma tarefa impossível para as tecnologias de imagem tradicionais.
A precisão do microscópio também foi aprimorada. Podemos marcar uma proteína específica e, em seguida, usar o microscópio para observar suas atividades na estrutura celular; a divisão e a diferenciação celular em cada detalhe do processo também podem ser observadas em um relance. Os pesquisadores podem capturar rapidamente, sob luz intensa, eventos instantâneos dentro de uma célula ou tecido, para observar processos vitais intracelulares sutis sob luz fraca. Com o desenvolvimento da microtecnologia, a contradição entre a velocidade e a resolução da aquisição de imagens será resolvida.
Atualmente, diversas técnicas microscópicas permitem observar até mesmo as estruturas biológicas mais sutis (e o tratamento dessas estruturas foi observado em um grande número de dados de observação), e a ampla aplicação dessas técnicas lançou uma base sólida para a nossa compreensão da essência da vida.
Cérebros complexos: usando microscopia de dois fótons (microscopia de 2 fótons) da Universidade da Califórnia, em San Diego, Thomas Deerinck consegue obter uma microestrutura fina em uma amostra de tecido cerebelar de camundongo com apenas 400 µm de espessura (imagem acima). O verde representa as células de Purkinje (neurônios de Purkinje), o vermelho os astrócitos (células da glia) e o azul o núcleo. Jean Livet Jean, da Universidade de Harvard, utiliza microscopia confocal para analisar fatias de tecido do tronco encefálico de camundongos geneticamente modificados (340 µm). Como resultado da modificação genética, cada neurônio no camundongo apresenta uma cor diferente (veja abaixo). Ao atribuir cores diferentes aos neurônios (ou seja, "Arco-íris Cerebral"), os cientistas poderão observar a direção de um único axônio na complexa rede neural.
Estrutura tecidual do ouvido interno do rato
Devido ao espaço estreito e de difícil separação, a estrutura do ouvido interno é muito difícil de observar. Sonia Piot, da Universidade da Carolina do Norte, campus de Wilmington, capturou imagens de células ciliadas do ouvido interno de camundongos (acima à esquerda). Essas células são capazes de converter ondas sonoras em sinais de pulso elétrico. Na imagem, as células ciliadas estão em verde, e as células adjacentes, em vermelho e azul, e o núcleo (técnica de microscopia confocal). Glenn MacDonald, da Universidade de Washington, utiliza um método de coloração semelhante para capturar a estrutura do tecido do ouvido interno de camundongos (microscopia confocal).
Fibra muscular em Drosophila
As células musculares constituem um tecido muscular resistente. A imagem acima mostra uma secção transversal dos músculos da língua de ratos, obtida por Thomas Deerinck, da Universidade da Califórnia, San Diego. A imagem seguinte mostra a mão de Hermann Aeberli, da Universidade de Münster, Alemanha, exibindo as fibras musculares dilatadas das moscas-das-frutas. Devido à variação genética, as fibras musculares da mosca-das-frutas apresentam-se desorganizadas (microscopia confocal).
Osso de cabra 4 vezes
As barbatanas e o osso de cabra: duas imagens que mostram a estrutura de tecido denso do corpo dos vertebrados. Ramat Gan, Israel, Samuel Silberman Shamuel Silberman colocou um osso de barbatana de peixe ampliado cem vezes, sobre o qual foi feita uma coloração marmorizada (utilizando tecnologia de iluminação por fibra óptica). Para observar as alterações na formação óssea, na densidade mineral óssea e no conteúdo mineral, Mark Lloyd e Noel Clark, do Centro de Câncer Mo Moffett da cidade de Tampa, Flórida, ampliaram quatro vezes o osso de cabra (ver gráfico, microscopia de Hirono).
Osso de cabra 4 vezes
As barbatanas e o osso de cabra: duas imagens que mostram a estrutura de tecido denso do corpo dos vertebrados. Ramat Gan, Israel, Samuel Silberman Shamuel Silberman colocou um osso de barbatana de peixe ampliado cem vezes, sobre o qual foi feita uma iluminação de outono mosqueada (utilizando tecnologia de iluminação de fibra óptica). Para observar as alterações na formação óssea, na densidade mineral óssea e no conteúdo mineral, Mark Lloyd e Noel Clark, do Centro de Câncer Mo Moffett da cidade de Tampa, Flórida, ampliaram quatro vezes o osso de cabra (ver gráfico, microscopia de Hirono). Microtúbulos se formam ao redor dos cromossomos (azul).
Aqui está Jan Schmoranza (Sch-moranzer Jan), da Universidade de Columbia, a membrana celular de células tratadas com privação de soro e a estrutura dos microtúbulos (verde). Pela imagem, os microtúbulos dos fibroblastos apresentam comportamento anormal. O diâmetro dos microtúbulos é de cerca de 20 nm; normalmente, quando há uma lacuna na membrana celular, os microtúbulos se agregam na ruptura, mas não é o caso aqui. Na célula em interfase, Duke U - serdar, Tulu (U. serdar Tulu) em horizontes de 138 µm de largura capturou o cromossomo (azul) ao redor, com a formação de microtúbulos (amarelo, abaixo).
Essas imagens me fazem lembrar do famoso físico Richard Feynman, em uma história divertida. Um amigo de Feynman comentou que os cientistas não reconhecem a beleza das flores com a mesma profundidade que os artistas, e que as belas flores, mesmo quando abertas de forma desordenada, acabam se tornando desinteressantes. Feynman discordou do ponto de vista do amigo e disse: "Acho que ele está sendo um pouco engraçado. Em primeiro lugar, qual a diferença entre ele e eu, e o que eu vejo? Acredito que, mesmo sem o mesmo apuro estético que ele, ainda assim consigo apreciar a beleza de uma flor... Imaginemos o movimento celular; sua complexidade não é beleza? Quero dizer, a beleza da flor não está apenas na forma macroscópica; no mundo microscópico, sua estrutura interna é igualmente fascinante. E as flores, para os insetos, são uma dádiva divina, o que por si só já é muito interessante, considerando que os insetos também podem ser capazes de distinguir cores. Ao contemplar a beleza das flores, gostaria de responder a uma pergunta: os animais inferiores também sabem apreciar a beleza das flores? Por que eles têm a capacidade de degustar? Essas questões interessantes comprovam que o conhecimento científico só tornará as flores mais misteriosas, mais fascinantes, mais impressionantes."
