相信大家都有過體檢的經(jīng)歷，在這一過程中，存在著一個重要的環(huán)節(jié)，那就是“驗血”，這也是確定人體血液健康的wei一方式。
而血液之所以能完成檢測，則就要歸功于顯微鏡這種檢測設(shè)備的存在，讓醫(yī)生能夠以更為“細微”的視野，去對人體血液進行觀測，進而得到更準確的結(jié)果。
由此，顯微鏡也成為了人類*偉大的發(fā)明之一。
不過，令人大為震驚的是，這項發(fā)明的延伸物，竟接連斬獲了六次諾貝爾獎。
顯微鏡家族：六次諾貝爾獲獎
顯微鏡，其*早的誕生時間，可以追溯到十六世紀末期的荷蘭。
當時，一位名叫亞斯·詹森的眼鏡商人，與同為荷蘭人的科學(xué)家漢斯·利珀希，共同在透鏡的基礎(chǔ)上，制作出了現(xiàn)代顯微鏡的雛形:一個由兩枚透鏡構(gòu)成的光學(xué)放大設(shè)備。
不過，二人雖然研制出了顯微鏡，但卻沒有任何實質(zhì)性的運用，只當是一個功能更強大的放大鏡。
直到十七世紀時，又一位荷蘭人列文虎克，在經(jīng)過對透鏡的打磨后，也得到一個相同功能的顯微鏡。
而且，身為亞麻織品商人的列文虎克，并沒有埋沒顯微鏡的意義，他使用這個設(shè)備，對店里售賣的綢布進行了觀測，發(fā)現(xiàn)了更為清晰的布紋。
這一發(fā)現(xiàn)，迅速打開了列文虎克的求知欲，他開始用顯微鏡對跳蚤、綠植，甚至是自己的精子，進行一系列細致的觀察，得到更為細微的研究發(fā)現(xiàn)。
在一眾研究數(shù)據(jù)的支撐下，列文虎克還撰寫了，一篇名為《列文虎克用自制的顯微鏡，觀察皮膚、肉類以及蜜蜂和其他蟲類的若干記錄》的荷蘭語論文。
值得一提的是，這篇文章，*終在其好友格拉夫的舉薦之下，還被寄送給了英國**學(xué)會，由此掀起了一場科學(xué)界的震動。
當然，也正是在這次發(fā)明之后，顯微鏡家族的譜系，開始在諾貝爾獎里“開枝散葉”了。
比如，1953年的諾貝爾物理學(xué)獎，就授予給了荷蘭科學(xué)家弗里茨·塞爾尼克，此人在20世紀30年代時，在傳統(tǒng)顯微鏡的基礎(chǔ)上，研發(fā)了相位差顯微鏡。
簡單來說，相位差顯微鏡的本質(zhì)，就是一個擁有光學(xué)相位板的傳統(tǒng)顯微鏡，在相位板的影響下，傳統(tǒng)顯微鏡的不可見的光相位，就能轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷恼穹兓?/span>
如此一來，相位差顯微鏡就能觀察活性透明物質(zhì)，這對于活細胞的檢測，可謂是質(zhì)的飛躍。
之后，在1983年時，諾貝爾化學(xué)獎則頒給了英國科學(xué)家克盧格，因為他將電子顯微鏡，與X-射線晶體學(xué)進行了很好的整合，研究出了新的學(xué)科--------晶體電子顯微技術(shù)。
在這種技術(shù)的支撐下，人類終于觀測到了病毒染色質(zhì)中的DNA和蛋白質(zhì)，這讓人類對病毒的研究，進入到了全新的領(lǐng)域中。
也或許是受到這次研究的啟發(fā)，諾貝爾獎評選組在1986年時，將諾貝爾物理學(xué)獎，頒發(fā)給了德國物理學(xué)家魯斯卡，以表彰此人研發(fā)**臺電子顯微鏡的ZHUO越功勛。
不過，嚴格來說，這是一次“補發(fā)”的表彰，因為電子顯微鏡早在二十世紀三十年代就已研發(fā)而出，但獎項卻是在五十年后才頒發(fā)的，以至于魯斯卡在授獎兩年后，就因病去世了。
而且，值得一提的是，這一年的物理學(xué)獎，除了頒發(fā)給魯斯卡外，還授予了德國物理學(xué)家賓寧和瑞士物理學(xué)家羅雷爾。
這兩人在電子顯微鏡的基礎(chǔ)上，融入了微電子學(xué)的運用，開發(fā)出了隧道掃描顯微鏡，讓電子顯微鏡的觀測單位，正式達到了納米級別。
當然，需要注意的是，此“隧道”并不是工程意義上的隧道，而是指量子物理學(xué)中的“隧道效應(yīng)”。
簡單來說，就是當電子從這細微的縫隙中穿過時，就會形成一股微弱的電流，而且這條電流的強弱，還會根據(jù)電子與障礙的距離變化而變化。
如此一來，人們就能通過觀測電流的強弱，來判斷測定物的大小形狀。
同時，因為是微弱電子的探測，這意味著，這種觀測方式，并不會破壞觀測物的外表，這使得電子顯微鏡，在生物領(lǐng)域的觀測，得到了全新的發(fā)展。
至于傳統(tǒng)顯微鏡的觀測單位升級，則要后推到2014年，由赫爾、貝齊格，以及莫納三位科學(xué)家，共同研發(fā)出的超分辨率熒光顯微鏡。
這一發(fā)明，在傳統(tǒng)顯微鏡的基礎(chǔ)上，融入了一門全新的學(xué)科--------超分辨率熒光顯微技術(shù)。
在該技術(shù)的加持下，傳統(tǒng)顯微鏡的觀測等級，正式步入到納米級的高度，而如此的技術(shù)突破，也讓上述的三位科學(xué)家，獲得了2014年的諾貝爾化學(xué)獎。
就這樣，顯微鏡家族就成功奪得了五次諾貝爾獎，讓無數(shù)人深感震驚。
不過，就在眾人認為，顯微鏡技術(shù)幾乎達到DIAN峰時，該家族中又走出了一位強者，那就是冷凍電子顯微鏡技術(shù)。
值得一提的是，也正是在這項技術(shù)的加持下，讓顯微鏡在諾貝爾獎領(lǐng)域中，成功取下了“六連冠”。
冷凍電子顯微鏡技術(shù)：生物學(xué)觀測的神器
冷凍電子顯微鏡技術(shù)，顧名思義，這是一項基于電子顯微鏡，又在融入冷凍概念的全新觀測技術(shù)。
而且，它的工作原理也很先進，就是將需要觀測蛋白質(zhì)，保存在非常薄的液體層中，然后又將其進行冷藏。
待樣本完成了冷凍后，再通過電子槍發(fā)射出的光速電子來穿透觀測樣本，并使用一旁的專業(yè)相機進行記錄，由此得到完整的觀測結(jié)果。
這樣的觀測模式，不僅能夠保證觀測蛋白質(zhì)的活性，還能讓紊亂活躍的分子趨于穩(wěn)定，如此一來，就能讓觀測結(jié)果變得更加準確，其觀測過程也變得簡便。
至于該技術(shù)為什么能擁有這些特性，其***約阿基姆·弗蘭克進行了完整的闡述。
首先是快速冷凍的環(huán)境，能夠欺騙需要觀測的分子，再具體闡述，就是只要溫度過冷，那分子甚至還會認為，自己仍在原生環(huán)境中，這讓科學(xué)家們，能夠更好地記錄分子的原生屬性。
另外，該技術(shù)之所以要使用速凍原理，還在于無形冰的篩選。
原來，如果使用速凍的話，那水體結(jié)冰就會形成無形冰，而非晶體冰。
這主要是因為，晶體冰的體積比液態(tài)水大，這意味著，如果晶體冰一旦形成，那它就會擠壓甚至是破壞保存其中的分子結(jié)構(gòu)，進而也就無法取得直觀的觀測結(jié)果。
而且，正如前文所介紹的，冷凍電子顯微鏡的觀測過程中，需要有一臺專業(yè)相機參與，而這臺相機的目的，其實是為了能夠完全記錄下觀測反應(yīng)。
之后，科學(xué)家們就能將這些數(shù)據(jù)上傳到計算機中，并通過計算機的三維重構(gòu)算法，來獲得分子的三維模型，這使得分子觀測變得更為具體和準確。
這一質(zhì)變式的突破，讓參與研究的三位科學(xué)家（約阿基姆·弗蘭克、理查德·亨德森，以及雅克·迪波什），獲得了2017年的諾貝爾化學(xué)獎，造就了顯微鏡家族的新傳奇。
參考資料：
《冷凍電鏡：在原子尺度上觀察生命｜2017年諾貝爾獎專題 》--------中國物理學(xué)會期刊網(wǎng)
《冷凍電鏡是如何觀測到原子級別的生命結(jié)構(gòu)的》-------行業(yè)資訊網(wǎng)
《冷凍電鏡：引爆生物學(xué)進入新時代的工具》---------人民資訊
《袁嵐峰對話諾獎得主約阿希姆·弗蘭克（二）冷凍電鏡：只要我凍得足夠快，分子就以為自己在家里》---------知乎
文章來源：Hi科普啦
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