2014年1月14日 星期二

觀察入微之一 ﹣ 顯微鏡下的世界



顯微鏡總是有種吸引力,讓人想看一下顯微鏡下藏着甚麼。

英女皇都擋不住誘惑
Source: MRC

顯微鏡也分很多種,最普通的就是光學顯微鏡,其中再細分的bright field microscope,即是一個很強力的放大鏡。

Nostoc cyanobacteria and diploneis diatom (100x) by Raul M. Gonzalez
Source: Nikon Small World 

這種bright field microscope 下看到的顏色跟我們平常看到的顏色一樣,是以該物體吸收和反射不同頻率的光決定的[延伸閱讀:彩色視覺 wikipedia] 。

熒光顯微鏡(fluorescence microscope)

在實驗室中,很多時候我們想特別看到細胞內某些東西, 但細胞內實在是太多「閒雜」的成份了。這時就可以用熒光顯微鏡(fluorescence microscope)。這不是說顯微鏡本身是熒光的,而是它可以用熒光去觀察你想看到的事物。

細胞內的真的很擠迫!
Source: wikipedia based on illustration by David Goodsell
這是甚麽意思呢?試想像你在房間內關了燈,你看到甚麽?電視角落那顆綠燈?夜光手錶上的指針?手機螢幕的光?反正你就只看到會發光的東西,看不到佈滿地上的雜物、傢俬等等。熒光顯微鏡下也是一樣,你只看到會發光的事物,那些其它無關重要的你就看不到。

從熒光水母到熒光蛋白 ﹣ GFP和熒光染劑

你大概發覺你身上沒有任何東西是熒光的吧?那如果要看人體的細胞,何來熒光的東西呢?人沒有,但水母有!日本科學家下村脩在水母中發現了「綠色熒光蛋白」(green fluorescent protein,簡稱GFP)。後來在90年代初經過幾個不同實驗室研究出方法去把GFP「黏」在你想觀察的東西上,成為很實用的標記(正如如果你在黑房中手握一支熒光棒,那雖然看不到你的手但看到熒光棒就知道你手的位置)。幾個發現和發展GFP應用的科學家在2008年得到了諾貝爾獎以表揚他們對生物學的貢獻。[延伸閱讀: GFP 的蛋白結構﹣molecule of the month on Protein Data Bank: GFP]

除了用GFP這類熒光蛋白外,另外一種常用的方法就是用熒光染劑。

Source: wikipedia

這相片中用了其中三種最常用的熒光染劑(fluorescent dye)。藍色的是DAPI,它會黏在DNA上,所以常用來染細胞核(nucleus)。綠色的是附在microtubule (微管)上的另一種熒光染劑FITC,而紅色的是附在actin filaments(微絲)上的TRITC。微管和微絲都是細胞中的骨幹,所以看到它們就可以看到細胞的大概形狀了。

有了這些基本技術後,你就可以隨需要去標籤(label)你想觀察的東西了。

科學與藝術的結合﹣Nikon Small World

以做相機及鏡頭著稱的Nikon其實也是有名的顯微鏡製造商。每年Nikon都會舉行一個Small World微攝影比賽,將科學和藝術合為一體。以上提及的顯微技術只是顯微鏡學的冰山一角,從眾多Small World得奬作品中你可了解到不同的技術可以有怎樣的效果,也可以看得到很多平常肉眼看不到的世界!

沒有留言:

張貼留言