解讀2014年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)：顯微鏡下的更小世界

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顯微鏡下的更小世界——解讀２０１４年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)

　　新華網(wǎng)斯德哥爾摩１０月８日電（記者和苗　付一鳴）從光學(xué)顯微鏡到能探知納米世界的超分辨顯微鏡，人類已可以追蹤細(xì)胞內(nèi)的活動(dòng)。２０１４年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)所表彰的科學(xué)研究突破了以往物體觀測(cè)尺寸的界限，使人類得以研究更微小的世界。

　?。保福罚衬甑聡?guó)顯微鏡學(xué)家恩斯特·阿貝通過計(jì)算公式演示了顯微鏡測(cè)量的分辨率在光的波長(zhǎng)中如何受限。在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，光學(xué)顯微鏡都被這樣的物理局限性“束縛”。在上世紀(jì)大部分時(shí)間里，科學(xué)家們都相信，光學(xué)顯微鏡無(wú)法觀測(cè)到整體尺寸小于０．２微米的物體。

　　諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)評(píng)委８日在解釋今年獲獎(jiǎng)?wù)叱删蜁r(shí)說(shuō)，光學(xué)顯微鏡以前能觀測(cè)到整個(gè)細(xì)胞和某些細(xì)胞器輪廓，但無(wú)法再看到更小的物體，如蛋白質(zhì)分子在細(xì)胞內(nèi)的相互作用。這就相當(dāng)于只能看到城市的建筑，卻無(wú)法看清在這些建筑中生活的人們。

　　要更好地研究細(xì)胞功能，就必須追蹤如蛋白質(zhì)分子大小的目標(biāo)。今年獲獎(jiǎng)的兩項(xiàng)研究正是繞開“阿貝原則”，將顯微鏡技術(shù)推向使用熒光分子的新臺(tái)階，從理論上突破此前“尺寸小到無(wú)法研究”的極限，并催生了納米顯微鏡。

　　此次獲獎(jiǎng)的斯特凡·黑爾于１９９０年從德國(guó)海德堡大學(xué)畢業(yè)時(shí)就開始研究新型顯微鏡，他在芬蘭圖爾庫(kù)大學(xué)工作時(shí)一直在尋找突破之法。１９９４年，黑爾提出設(shè)想：用一束激光激發(fā)熒光分子發(fā)光，用另一束激光消除所有“大尺寸”物體的熒光，通過運(yùn)用兩束激光和掃描樣品，呈現(xiàn)出尺寸小于０．２微米的分辨圖。黑爾返回德國(guó)后于２０００年成功驗(yàn)證了自己的設(shè)想。

　　與黑爾一同獲獎(jiǎng)的威廉·莫納在１９８９年任職于美國(guó)ＩＢＭ研究中心時(shí)，成為世界上第一個(gè)能夠測(cè)量單個(gè)分子的光吸收情況的科學(xué)家，這是另一種顯微鏡技術(shù)——單分子顯微鏡成功的關(guān)鍵，這一方法主要依靠“開關(guān)”單個(gè)熒光分子來(lái)實(shí)現(xiàn)更清晰的成像。另一位獲獎(jiǎng)?wù)呙绹?guó)科學(xué)家埃里克·貝齊格則在２００６年證實(shí)這一微觀成像方法可用于實(shí)踐。

　　諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)評(píng)選委員會(huì)認(rèn)為，利用分子的熒光，科學(xué)家們可以監(jiān)測(cè)細(xì)胞內(nèi)部分子之間的相互作用，也可以觀察與疾病相關(guān)的蛋白質(zhì)聚合現(xiàn)象，在納米世界里追蹤細(xì)胞的分裂。如今，納米顯微鏡已在世界各地被廣泛運(yùn)用，每天人類都能從其帶來(lái)的新知識(shí)中獲益。

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