Nature精选图像：诺奖技术呈现的美丽世界

2014-10-22 Richard Van Noorden Nature

诺贝尔光学显微技术

2014年的诺贝尔化学奖授予了三位率先突破光学极限的科学家。现在，200nm已经不再是光学显微镜所能达到的极限，人们对细胞的认识从未像现在这么清晰。 纳米显微技术常能获得异常美丽的图像，说它们是艺术品也不为过。Nature网站近日挑选了一些这样的图像以飨读者。 诺贝尔奖得主Eric Betzig（霍华德·休斯医学研究院 HHMI）获得这张图像，是为了理解大肠杆菌如何组织膜中的三

2014年的诺贝尔化学奖授予了三位率先突破光学极限的科学家。现在，200nm已经不再是光学显微镜所能达到的极限，人们对细胞的认识从未像现在这么清晰。

纳米显微技术常能获得异常美丽的图像，说它们是艺术品也不为过。Nature网站近日挑选了一些这样的图像以飨读者。

诺贝尔奖得主Eric Betzig（霍华德·休斯医学研究院 HHMI）获得这张图像，是为了理解大肠杆菌如何组织膜中的三个受体蛋白。亮光来自于研究人员标记在目的蛋白上的荧光分子。Betzig与斯坦福大学的William Moerner开发了光激活定位显微技术PALM，这一技术在这里揭示了蛋白的细胞定位。

这张图片的左半部分是PALM的三维成像，显示了黑腹果蝇细胞中的微管。红色、蓝色到紫色，这些颜色代表着微管的不同深度，展示了Z轴方向共500nm的微管三维结构。右半部分是同一个细胞的普通显微镜成像。

这是一个人类脑瘤样本，在共聚焦显微镜下显得很模糊（左），用STED技术（受激发射损耗）成像就清楚多了（右）。这一技术的发明者是诺贝尔奖获得者Stefan Hell（Max Planck生物物理化学研究所）。

在诺贝尔奖获得者的工作之后，其他研究者也发明了工作原理类似的纳米显微镜。哈佛大学的庄晓薇（Xiaowei Zhuang）用自己开发的随机光学重建显微技术STORM，展示了细长的神经纤维（轴突）如何每隔180nm就被肌动蛋白的环加固。

这里显示的是一个细胞中的线粒体。图像的左边是传统显微镜获得的图像，中间是超高分辨率技术STORM的三维成像，右边是STORM的层切面图像。

结构照明显微技术SIM是第四个问世的超高分辨率技术，这一技术通过特殊的照明模式（栅格移动）产生干涉图案（摩尔纹现象），这些干涉图案包含了样本的结构信息。这是一张人骨癌细胞的三维SIM图像，肌动蛋白呈紫色，DNA呈蓝色，线粒体呈黄色。

技术生成了许多漂亮的细胞图像。这是一个癌细胞，红色的是肌动蛋白，蓝色的是微管，绿色的是转铁蛋白受体（负责将铁带入细胞）。

原始出处：

作者：Richard Van Noorden



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