“注水”真會(huì)讓你大腦變大100倍，原因在這里

小時(shí)候，我玩過(guò)一種種植增長(zhǎng)膠囊，當(dāng)你把它們放在水里的時(shí)候，那些塑料小藥丸就會(huì)膨脹成恐龍或者烏龜。我和我的小伙伴們?cè)谝慌杂懻摬⒂^察放入碗中的膠囊會(huì)變成什么樣的動(dòng)物，每天看著它們?cè)谖覀冄矍耙稽c(diǎn)點(diǎn)長(zhǎng)大。這些玩具雖然迷人，但并不復(fù)雜。增長(zhǎng)膠囊是基于一個(gè)簡(jiǎn)單的概念：加水后吸收，物體將會(huì)擴(kuò)大。現(xiàn)在科學(xué)家正在使用這個(gè)原理，使我們更容易看到微小的物體，它被稱(chēng)為擴(kuò)大顯微鏡。讓我們清楚：常見(jiàn)的顯微鏡是強(qiáng)大的，它能讓我們看到組織和細(xì)胞在努力工作。

想象一下，你正在顯微鏡下看你前臂上的皮膚，你的皮膚將會(huì)被放大100倍。突然，你的光滑皮膚看起來(lái)更像古老的皮沙發(fā)，你的毛囊像樹(shù)一樣大?，F(xiàn)在讓我們進(jìn)一步放大500倍，就能看到個(gè)別的細(xì)胞。如果我們達(dá)到1000倍，就可以開(kāi)始制造大量的蛋白質(zhì)，就像那些能給我們的細(xì)胞帶來(lái)強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)一樣。

被稱(chēng)為衍射屏障的東西是大多數(shù)顯微鏡放大大約1000倍后所看到的。當(dāng)光線通過(guò)大多數(shù)顯微鏡時(shí)，它會(huì)散射太多，所以我們只能區(qū)分大于200納米的物體：足以區(qū)分細(xì)胞器，但不足以區(qū)分大多數(shù)蛋白質(zhì)?？茖W(xué)家們想要研究的許多細(xì)胞分子被緊密地?cái)D在一起，所以我們不能用普通的顯微鏡來(lái)分辨它們。

科學(xué)家有一些技巧可以通過(guò)衍射屏障，但沒(méi)有一個(gè)是簡(jiǎn)單的。例如，電子顯微鏡將電子束在組織上而不是使用光，其散射比帶負(fù)電的粒子更多。這些顯微鏡的問(wèn)題是，我們首先需要嵌入放射性和毒性很強(qiáng)的化合物，使膜和蛋白質(zhì)可見(jiàn)。其他技術(shù)通常被稱(chēng)為超分辨率顯微鏡，它們涉及復(fù)雜的計(jì)算機(jī)算法和昂貴的設(shè)備來(lái)重建蛋白質(zhì)。

這就是為什么擴(kuò)大顯微鏡如此好用的原因：物體變得更大，完全繞過(guò)了衍射屏障。你首先找到你想要放大的組織，例如一塊腦組織，用一種稱(chēng)為丙烯酰胺的微小化合物注入腦組織。丙烯酰胺是一種足夠小的分子，可以擠入細(xì)胞。當(dāng)它進(jìn)入細(xì)胞后，開(kāi)始形成鏈和網(wǎng)，糾纏細(xì)胞的所有小分子。接下來(lái)，我們添加一種將丙烯酰胺錨定在蛋白質(zhì)上的化合物，這種相對(duì)較大的分子可以完成細(xì)胞的大部分功能。

你可能會(huì)認(rèn)為擴(kuò)大一個(gè)細(xì)胞是復(fù)雜的，也許它會(huì)需要微波、放射性化合物等。但是并沒(méi)有這么復(fù)雜，因?yàn)橹恍杓铀?。這個(gè)簡(jiǎn)單的方法使許多科學(xué)家大吃一驚。有些人擔(dān)心，因?yàn)榧?xì)胞的某些部分比其他部分更靈活，你可能會(huì)看到這些區(qū)域的某些變形，因?yàn)樗鼈償U(kuò)張得更快。

到目前為止，情況并非如此。相反，所有的細(xì)胞和蛋白質(zhì)都以相似的速度擴(kuò)張，所以科學(xué)家們幾乎觀察不到變形。不過(guò)，這項(xiàng)技術(shù)還是相當(dāng)新的。大部分的工作都集中在腦組織上，所以這項(xiàng)技術(shù)是否適用于所有類(lèi)型的組織仍然是未知的。不過(guò)，這種技術(shù)有可能使該領(lǐng)域發(fā)生革命性的變化，使所有科學(xué)家能夠以非凡的分辨率查看樣品。

難想象什么是微小的結(jié)構(gòu)，大多數(shù)學(xué)校都沒(méi)有資源購(gòu)買(mǎi)高級(jí)顯微鏡。但他們也許可以負(fù)擔(dān)擴(kuò)大顯微鏡的材料。高中生可以在標(biāo)準(zhǔn)的顯微鏡下看到大腦突觸，醫(yī)學(xué)院的學(xué)生可以從以前從未教過(guò)的放大水平上研究人體組織的樣子，給全新的教室?guī)?lái)一個(gè)鼓舞人心的世界?；诨颊呋罱M織檢查進(jìn)行診斷的病理學(xué)家可能在擴(kuò)張后更容易確定正常組織和患病組織之間的差異。（科技新發(fā)現(xiàn) 康斯坦丁/文）

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