
編者註:在本每週系列中,LiveScience探討了技術如何推動科學探索和發現。
自從羅伯特·胡克(Robert Hooke)首先製作了放大昆蟲的美麗素描以來,科學家一直在通過顯微鏡凝視世界。
微觀世界通常是指人類用肉眼看不到的事物。但是,由於顯微鏡,科學家有了可視化活細胞內部詳細結構和動態過程的工具。當今的顯微鏡可以揭示從胰腺細胞中胰島素的分泌到活腦組織切片的化學交火的所有內容。
荷蘭眼鏡製造商漢斯·詹森(Hans Jansen)和他的兒子Zacharias發明了第一個複合顯微鏡1595年,根據荷蘭特使給法國法院的來信。顯微鏡由在任一端的透鏡的管組成,其中改變鏡頭之間的距離改變了放大倍數。
胡克使用複合顯微鏡在1665年出版的Tome“顯微照片”中創建了著名的草圖。荷蘭draper和顯微鏡製造商Antonie Van Leeuwenhoek也很有用,也是第一個描述水滴中的精子細胞和細菌的人。 [玻璃下的大自然:維多利亞時代顯微鏡幻燈片的畫廊這是給出的
今天的顯微鏡
但是自胡克和範·李溫霍克時代以來,現代顯微鏡已經走了很長一段路。田納西州納什維爾的范德比爾特大學的生物物理學家戴維·活塞說:“沒有人再看著他們的眼睛了 - 一切都是數字化的。”
活塞告訴LiveScience,顯微鏡的主要進步是在相機中。相機中的電子光傳感器,CCD,比人眼更敏感。活塞說,消費者攝像頭市場將良好的顯微鏡相機的價格從約1億美元降至3萬美元。
現代顯微鏡有三種口味:光學顯微鏡,電子顯微鏡和掃描探針顯微鏡。
在光學顯微鏡中,有寬場顯微鏡和共聚焦顯微鏡。廣場示波器包括您的基本光顯微鏡,該顯微鏡具有鏡頭或鏡頭,可放大樣品傳遞或反射的可見光。活塞說,它們非常適合查看單層細胞或薄組織。
光學顯微鏡的主要優點是它們對活細胞進行圖像的能力。但是它們僅限於約200納米的分辨率,其中一個納米是十億米。為了進行比較,一張紙為100,000納米厚。
要查看更細節,科學家僱用電子顯微鏡,使用電子束而不是光產生圖像。這些分辨率比光學顯微鏡要好得多,因為電子波長比可見光短約100,000倍。但是,這種類型的顯微鏡無法揭示活細胞,因為製備步驟或高能電子束會殺死它們。
掃描探針顯微鏡使用物理探針掃描樣品並產生圖像。這些範圍使科學家能夠在原子水平或較小的地方查看事物。
哦,你會看到的東西
顯微鏡的用途從平凡到奧術。寬場顯微鏡的典型用途可能是觀察到稱為轉錄因子的蛋白質如何與細胞DNA的一部分結合以激活特定基因。例如,轉錄因子的結合不當在許多癌症中起作用。
神經科學家經常使用共聚焦顯微鏡來可視化神經元之間突觸的活動。活塞說,他們甚至可以看一下動物大腦的生存片。
電子顯微鏡提供了令人驚嘆的細節水平,可以揭示出精細的結構。科學家使用這些顯微鏡創建了紅細胞或人毛的標誌性特寫圖像。
但最終,顯微鏡的重要性在於活細胞的動力學。 “看待事物如何走動的能力將真正革命我們對細胞的看法。”
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