今天的显微镜提供了看不见的视图。上图：热液蠕虫，用电子显微镜成像

自从罗伯特胡克第一次画出精美的放大昆虫草图以来，科学家们就一直在通过显微镜观察这个世界。

VMB1100PH 暗视野生物显微镜

微观世界一般是指人类肉眼看不到的东西。但多亏了显微镜，科学家们有了工具来可视化活细胞内部的详细结构和动态过程。今天的显微镜可以揭示从胰腺细胞中胰岛素的分泌到活脑组织切片中的化学交火的一切。

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根据荷兰特使致法国宫廷的信件，荷兰眼镜制造商 Hans Jansen 和他的儿子 Zacharias 于 1595 年发明了第一台复合显微镜。显微镜由两端带有透镜的管组成，其中改变透镜之间的距离会改变放大倍数。

胡克在 1665 年出版的著作《显微图》中使用复合显微镜绘制了著名的草图。荷兰布帘和显微镜制造商安东尼·范·列文虎克也发挥了重要作用，他是第一个描述水滴中的精子细胞和细菌的人。

今天的显微镜

但自胡克和范列文虎克时代以来，现代显微镜已经走过了漫长的道路。田纳西州纳什维尔范德比尔特大学的生物物理学家大卫·皮斯顿说：“没有人再用眼睛看——一切都是数字化的。”

Piston 告诉 LiveScience，显微镜技术的主要进步在于相机。相机中的电子光传感器 CCD 比人眼敏感得多。Piston 说，消费相机市场已经把一台好的显微镜相机的价格从大约 10 万美元降到了 3 万美元。

现代显微镜分为三种：光学显微镜、电子显微镜和扫描探针显微镜。

在光学显微镜中，有广角显微镜和共聚焦显微镜。广角镜包括您的基本光学显微镜，它有一个或多个透镜来放大样品透射或反射的可见光。Piston 说，它们非常适合观察单层细胞或薄组织。

光学显微镜的主要优点是它们能够对活细胞进行成像。但它们仅限于大约 200 纳米的分辨率，其中一纳米是十亿分之一米；相比之下，一张纸的厚度为 100,000 纳米。

为了看到更精细的细节，科学家们使用电子显微镜，它使用电子束而不是光来产生图像。它们比光学显微镜具有更好的分辨率，因为电子的波长比可见光短约 100,000 倍。然而，这种显微镜无法显示活细胞，因为制备步骤或高能电子束会杀死它们。

扫描探针显微镜使用物理探针扫描样品并产生图像。这些范围使科学家能够查看原子级别或更小的事物。

相关仪器 生物显微镜

你会看到的东西

显微镜的用途从平凡到神秘。广角显微镜的一个典型用途可能是观察一种称为转录因子的蛋白质如何与细胞 DNA 的一部分结合以激活特定基因。例如，转录因子的不当结合在许多癌症中都起作用。

神经科学家经常使用共聚焦显微镜来观察神经元之间突触的活动。Piston 说，他们甚至可以看到动物大脑的活切片。

电子显微镜提供了惊人的细节水平，可以揭示精细的结构。科学家们已经使用这些显微镜创建了红细胞或人类头发的标志性特写图像。

但归根结底，显微镜的重要性在于活细胞的动力学，Piston 说。“观察事物如何移动的能力将真正改变我们对细胞的看法。”

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