显微镜下的美丽世界:小鼠的小脑果蝇的肌肉(图)

不论我们喜不喜欢眼前的物体，眼睛永远用同一种方式采集信息：视网膜上的细胞捕捉光子，将其中的信息传递给大脑，再由大脑还原为画面。如果物体太小，反射的光子过少，肉眼就无法看清它的结构。这时，我们需要借助显微技术进行观察。本文展示的图片，均是2007年奥林巴斯生物数字成像大赛（Olympus BioScapes Digital Imaging Competition）的获奖作品，不仅具有重要的学术价值，更有强烈的艺术美感。这些图片代表了生物研究中最先进的光学显微技术。

    复杂的大脑：美国加利福尼亚大学圣迭戈分校的托马斯·迪林克（Thomas Deerinck）利用双光子显微技术（2-photon microscopy），拍摄到了一块仅有400μm厚的小鼠小脑组织样本的精细显微结构（见下图），其中绿色的是浦肯野神经细胞（Purkinje neuron），红色的是神经胶质细胞（glial cell），蓝色的则是神经核。

    美国哈佛大学的吉恩·里维特（Jean Livet）使用共焦显微技术（confocal microscopy），拍摄了一只基因工程小鼠的脑干组织切片（厚340μm）。由于经过基因改造，小鼠的每个神经细胞都呈现出不同的颜色（见下图）。给神经元赋予不同的颜色（即“脑虹”技术，Brainbow），科学家就能观察到单个轴突在复杂的脑神经网络中的走向。

因为所在空间狭小且不易分离，内耳结构极难观察。美国北卡罗来纳大学惠明顿分校的索尼娅·派奥特（Sonja Pyott）拍摄到了小鼠内耳毛细胞（最左边），这些细胞可将机械声波转换成电脉冲信号。图中，毛细胞为绿色，与毛细胞有突触联系的细胞为红色，蓝色的则是细胞核（共焦显微技术）。

    美国华盛顿大学的格伦·麦克唐纳德（Glen MacDonald）采用相似的染色方法，拍摄到一只小鼠内耳的组织结构图（共焦显微技术）。

    肌细胞构成了坚韧的肌肉组织。下图所展示的，正是小鼠舌头肌肉的横截面，由美国加利福尼亚大学圣迭戈分校的托马斯·迪林克（Thomas Deerinck）拍摄。
    下图则出自德国明斯特大学的赫尔曼·阿伯利（Hermann Aberle）之手，显示了被显微镜放大的果蝇肌肉纤维。由于基因变异，果蝇的肌肉纤维看上去杂乱无章（共焦显微技术）。
    鱼鳍与山羊骨：两张图片所展示的，都是构成脊椎动物身体结构的致密组织。以色列拉马特甘市的沙穆埃尔·西尔贝曼（Shamuel Silberman）把一条小鱼的鱼鳍骨放大了100倍，于是就有了右边这幅斑驳的秋景（采用光纤照明技术）。

    为了观察骨形成期骨密度的变化以及矿物质含量的增加程度，美国佛罗里达州坦帕市莫菲特癌症中心的马克·劳埃德（Mark Lloyd）和诺埃尔·克拉克（Noel Clark）把山羊骨放大了4倍（广野显微技术）。
    哥伦比亚大学的简·施莫兰泽（Jan Sch-moranzer），在经过血清饥饿处理的成纤维细胞的受创细胞膜上，拍摄到的微管结构图（绿色）。从图上看来，成纤维细胞的微管已经表现出异常行为。微管的直径约20nm，通常情况下，当细胞膜上有裂口时，微管会向裂口处聚集，但图中反映的情况却不是这样。

 哥伦比亚大学的简·施莫兰泽（Jan Sch-moranzer），在经过血清饥饿处理的成纤维细胞的受创细胞膜上，拍摄到的微管结构图（绿色）。从图上看来，成纤维细胞的微管已经表现出异常行为。微管的直径约20nm，通常情况下，当细胞膜上有裂口时，微管会向裂口处聚集，但图中反映的情况却不是这样。

    在细胞分裂间期，杜克大学的U·塞尔达尔·图卢（U. Serdar Tulu）在138μm宽的视野中，拍摄到了染色体（蓝色）周围正在形成的微管（黄色）

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