新型显微镜可制作精美的活细胞 3D 电影

城里出现了一种新显微镜，它拍摄的图像令人惊叹。一个由工程师和生物学家组成的国际团队宣布，他们制造了一种显微镜，能够看到诸如单个蛋白质在密集细胞中扩散以及细胞分裂时将细胞拉开的纤维运动等现象。在显微镜下，一切都保持活力。

研究团队在今天在线发表的一篇描述该显微镜的论文中写道：“研究结果让我们深刻体会到生命系统的美丽和复杂性。”换句话说，生物学是美丽的。

新显微镜的妙处在于它既能记录微小特征，又能记录快速运动。通常，这两种特性是相互制约的。如果你想制造一种高分辨率的仪器，它的速度会更慢，因为它需要进行更多测量。此外，功能强大的显微镜通常会向其成像的样本中注入大量光辐射，从而杀死活细胞。

“研究结果让我们深刻认识到生命系统的美丽和复杂性。”

这种新型显微镜被称为晶格光片显微镜，它通过使用分成七部分的光束同时解决了两个问题。每七分之一的光束覆盖样本的各自部分，因此用户不必等待单个光束扫过整个样本。分光束还可以确保样本受到的辐射剂量比通常要小，尽管工程师们在首次测试分光理念时并没有想到这一点。

“令我们震惊的是，通过将能量分散到七束而不是一束，光毒性大大降低，”显微镜首席工程师 Eric Betzig 在一份声明中说道。（Betzig 因显微镜领域的其他进步而于今年获得诺贝尔奖。）“我从那次经历中学到的是，虽然照射到细胞上的光总剂量很重要，但更重要的是照射到细胞上的瞬时功率，”他说。

晶格光片显微镜使用的光线也很不寻常。它使用贝塞尔光束，这是一种特殊的激光，不会衍射或分裂。（在此处了解更多信息。）贝塞尔光束的排列方式使其形成一个光晶格——是的，就像樱桃派的顶部——非常薄。薄度使其具有较高的空间分辨率。

2011 年，贝齐格和他的同事制作了一台贝塞尔束显微镜，但最近通过添加可修复显微镜图像中出现的模糊斑点的算法，对该仪器进行了改进。

好了，解释得够多了。来看看图片吧！

这是白细胞在胶原纤维基质中蠕动的画面。（确信“蠕动”是这种现象的科学术语。）

这里有一系列图片，显示了免疫系统细胞（称为 T 细胞）正在接近目标细胞进行破坏。（橙色表示 T 细胞，蓝色表示目标细胞。比例尺代表 4 微米。）加油，T 细胞，加油！

这是从不同角度近距离观察的 T 细胞。看看那张大嘴巴。这里的比例尺代表 5 微米。

果蝇胚胎，正在发育时拍摄的照片。很奇怪。

最后，一个细胞正在分裂。橙色部分是细胞的 DNA，现在它正在分裂成两部分。DNA 周围的短链是称为微管的纤维，它们有助于将所有东西分开。微管根据其移动速度进行颜色编码。红色微管是最快的，以每秒 1.5 微米的速度快速移动。

想要使用新显微镜的科学家可以在这里申请。该显微镜位于弗吉尼亚州的私人研究园区 Janelia Farm，可免费使用。哈佛大学和加州大学旧金山分校也有新的晶格光片显微镜。