Sejak permulaannya lebih 400 tahun yang lalu, mikroskopi telah melompat-melangkaui atom individu. Sekarang, seperti laporan Nick Lunn untuk National Geographic, satu jenis mikroskopi baru mengambil bidang yang satu lagi langkah ke hadapan, menangkap imej 3-D imej sel hidup yang resolusi tinggi apabila mereka bergerak dan beroperasi dalam organisma.
Kebanyakan mikroskop terlalu lambat untuk menangkap gerakan selular dalam 3-D, menurut kenyataan akhbar dari Howard Hughes Medical Institute, yang bekerjasama dengan mesin baru. Dan walaupun para penyelidik telah menggambar sel-sel hidup, sukar untuk mendapatkan imej sel-sel yang beresolusi tinggi. Mikroskop moden yang berkuasa tinggi juga memandangkan sel-sel mandi dalam cahaya yang berkuasa, kadang-kadang beribu-ribu atau berjuta-juta kali lebih kuat daripada matahari, yang mungkin mengubah tingkah laku mereka atau merosakkan subjek minit.
"Ini menimbulkan keraguan bahawa kita tidak melihat sel-sel di negeri asalnya, dengan senang hati bersimpati dengan organisma di mana mereka berkembang, " kata Eric Betzig, pemenang Hadiah Nobel Kimia dan pemimpin pasukan projek di Howard Hughes. "Ia sering mengatakan bahawa melihat adalah kepercayaan, tetapi apabila ia berkaitan dengan biologi sel, saya fikir soalan yang lebih sesuai adalah, 'Bilakah kita boleh percaya apa yang kita lihat?'"
Satu masalah tertentu dengan mengintip ke dalam organisma hidup adalah bahawa permukaan subjek cenderung menyebarkan cahaya, memutarbelitkan imej. Dan yang lebih dalam anda melihat, semakin buruk masalahnya. Untuk mengatasi masalah ini, skop baru menggunakan teknik dari astrofizik yang dipanggil optik adaptif. Seperti teleskop berasaskan darat baru yang mampu untuk membetulkan pergerakan imej yang disebabkan oleh atmosfera Bumi, skop boleh membetulkan gangguan yang disebabkan oleh penyebaran permukaan.
"Sekiranya anda dapat mengukur bagaimana cahaya itu melesat, anda boleh mengubah bentuk cermin untuk mencipta penyelewengan yang sama dan bertentangan yang kemudian membatalkan penyimpangan tersebut, " kata Betzig kepada Lunn.
Satu lagi teknik canggih yang membantu membuat kerja skop baru ini dipanggil mikroskopi cahaya kekisi helai, teknik Betzig mempelopori awal dekad ini. Daripada mandi sampel dalam merosakkan, sinaran intensiti tinggi mikroskop menyapu lembaran ultra tipis cahaya di seluruh sampel, menghasilkan banyak imej 2-D resolusi tinggi. Mereka kemudiannya disusun untuk membuat imej 3-D tanpa pelunturan atau merosakkan sampel. Hasil dari kedua teknik ini adalah imej 3-D yang jelas dari sel yang berkelakuan secara semulajadi. Penerangan terperinci mengenai teknik ini muncul dalam jurnal Science .
"Belajar sel pada coverlip adalah seperti menonton singa di zoo-anda tidak betul-betul melihat tingkah laku mereka sendiri, " kata Betzig Lunn. "[Menggunakan skop] seperti menonton singa mengejar seekor antelop di sabana. Anda akhirnya melihat sifat sebenar sel-sel. "
Imej yang dicipta setakat ini sangat menarik. Sebagai Brandon Specktor di laporan LiveScience, penyelidik memberi tumpuan kepada zebrafish, nematod dan sel kanser yang telus. Filem 3-D pertama mereka termasuk sel-sel kanser yang bergerak melalui saluran darah, sel-sel imun menelan molekul gula dan sel-sel membahagikan secara terperinci.
Malah lebih menarik daripada imejan yang baik adalah bahawa intensiti terperinci membolehkan penyelidik untuk "meletup" tisu yang mereka lihat untuk melihat sel individu. "Setiap kali kami melakukan eksperimen dengan mikroskop ini, kami telah melihat sesuatu yang baru - dan menghasilkan idea dan hipotesis baru untuk menguji, " kata Tomas Kirchhausen, seorang penyiasat kanan di Boston Children's Hospital dalam kenyataan akhbar. "Ia boleh digunakan untuk mengkaji hampir apa-apa masalah dalam sistem biologi atau organisma yang boleh saya fikirkan."
Ia akan mengambil sedikit masa untuk revolusi mikroskop ini untuk mengeluarkannya dari makmal dan ke universiti dan hospital lain. Sebagai laporan Spectektor, mikroskop pertama adalah "raksasa Frankenstein" berkumpul bersama-sama dengan bit dan kepingan dari mikroskop dan mesin lain. Ia kini menduduki sepuluh kaki panjang meja dan memerlukan perisian khusus untuk beroperasi.
Tetapi menurut siaran akhbar, dua skop generasi kedua, yang akan ditempatkan di makmal bekerjasama, hanya akan mengambil ruang satu meja, dan akan tersedia untuk penyelidik dari seluruh dunia yang memohon untuk menggunakannya. Pasukan ini juga akan menghantar rancangan untuk instrumen supaya institusi lain boleh cuba membina sendiri. Mungkin dalam sepuluh tahun, Betzig memberitahu Specktor, model yang lebih kecil dan mampu dimiliki akan tersedia secara komersial.
Sehingga itu, imej-imej baru itu perlu menampung kita. Kami bersetuju dengan Betzig yang memberitahu Lunn bahawa kali pertama dia melihat imej-imej dari skop itu "terasa hebat". Ini, tentu saja, adalah jargon saintifik untuk "sangat kemas".
