打掉光学显微技术发展的“拦路虎”

据诺贝尔奖官方网站消息，瑞典皇家科学院8日宣布，将2014年的诺贝尔奖授予美国科学家埃里克·贝齐格、威廉·莫纳和德国科学家斯特凡·黑尔，以表彰他们在超分辨率荧光显微技术领域取得的突出成就。

长期以来，光学显微技术的发展道路上一直横亘着一头“拦路虎”：1873年，德国显微镜学者恩斯特·阿贝给传统光学显微镜的分辨率规定了一个物理极限：光学显微技术永远不可能获得比所用光的波长的一半更高的分辨率-0.2微米，但2014年诺贝尔化学奖的这三位得主通过自己的研究证明，这只是一头“纸老虎”而已。他们使用荧光分子，巧妙地绕开了这一限制，他们突破性的研究工作将光学显微镜技术带到了纳米尺度。

2014年诺贝尔化学奖被授予两项不同的研究。其一是黑尔在2000年发明的受激发射损耗（STED）显微技术。这项研究使用了两道激光束：一束用来激发荧光分子使其发光；另一束则将大部分荧光抵消，除了一块纳米大小的区域。显微镜通过对样本逐个纳米地进行扫描，生成的图像的分辨率高于阿贝分辨率的限制。

贝齐格和莫纳的独立研究则为第二种方法——单分子显微技术打下了基础。这种方法的关键是能打开和关闭单个分子的荧光。科学家们对同一区域多次成像，每次只让几个零散的分子发出荧光，将得到的图像叠加在一起，就得到了一幅分辨率在纳米尺度的超稠密的图像。2006年，贝齐格首次将这种技术投入了实际运用。

如今，纳米显微技术已在各个领域大显身手。科学家能借用这一技术，使活细胞内不同分子的运动路径可视化；他们也能看到大脑内的分子如何在神经细胞之间搭建突触；观察到与帕金森氏症、阿尔兹海默氏症和亨丁顿舞蹈症相关的蛋白的聚集过程；还能在受精卵分裂形成胚胎时对受精卵内不同的蛋白质进行跟踪。这些在前人看来几乎是天方夜谭的研究不断刷新着人类对自我和世界的认知。