2014年的諾貝爾化學(xué)獎授予了三位率先突破光學(xué)極限的科學(xué)家。現(xiàn)在，200nm已經(jīng)不再是光學(xué)顯微鏡所能達(dá)到的極限，人們對細(xì)胞的認(rèn)識從未像現(xiàn)在這么清晰。

　　納米顯微技術(shù)常能獲得異常美麗的圖像，說它們是藝術(shù)品也不為過?！蹲匀弧冯s志近日挑選了一些這樣的圖像以饗讀者。

　　諾貝爾獎得主Eric Betzig(霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究院 HHMI)獲得這張圖像，是為了理解大腸桿菌如何組織膜中的三個受體蛋白。亮光來自于研究人員標(biāo)記在目的蛋白上的熒光分子。Betzig與斯坦福大學(xué)的William Moerner開發(fā)了光激活定位顯微技術(shù)PALM，這一技術(shù)在這里揭示了蛋白的細(xì)胞定位。

　　這張圖片的左半部分是PALM的三維成像，顯示了黑腹果蠅細(xì)胞中的微管。紅色、藍(lán)色到紫色，這些顏色代表著微管的不同深度，展示了Z軸方向共500nm的微管三維結(jié)構(gòu)。右半部分是同一個細(xì)胞的普通顯微鏡成像。

　　這是一個人類腦瘤樣本，在共聚焦顯微鏡下顯得很模糊(左)，用STED技術(shù)(受激發(fā)射損耗)成像就清楚多了(右)。這一技術(shù)的發(fā)明者是諾貝爾獎獲得者Stefan Hell(Max Planck生物物理化學(xué)研究所)。

　　在諾貝爾獎獲得者的工作之后，其他研究者也發(fā)明了工作原理類似的納米顯微鏡。哈佛大學(xué)的莊小威(Xiaowei Zhuang)用自己開發(fā)的隨機(jī)光學(xué)重建顯微技術(shù)STORM，展示了細(xì)長的神經(jīng)纖維(軸突)如何每隔180nm就被肌動蛋白的環(huán)加固。

　　這里顯示的是一個細(xì)胞中的線粒體。圖像的左邊是傳統(tǒng)顯微鏡獲得的圖像，中間是超高分辨率技術(shù)STORM的三維成像，右邊是STORM的層切面圖像。

　　結(jié)構(gòu)照明顯微技術(shù)SIM是第四個問世的超高分辨率技術(shù)，這一技術(shù)通過特殊的照明模式(柵格移動)產(chǎn)生干涉圖案(摩爾紋現(xiàn)象)，這些干涉圖案包含了樣本的結(jié)構(gòu)信息。這是一張人骨癌細(xì)胞的三維SIM圖像，肌動蛋白呈紫色，DNA呈藍(lán)色，線粒體呈黃色。

　　SIM技術(shù)生成了許多漂亮的細(xì)胞圖像。這是一個癌細(xì)胞，紅色的是肌動蛋白，藍(lán)色的是微管，綠色的是轉(zhuǎn)鐵蛋白受體(負(fù)責(zé)將鐵帶入細(xì)胞)。