揭秘：显微镜下的更小世界

从光学显微镜到能探知纳米世界的超分辨显微镜，人类已可以追踪细胞内的活动。２０１４年诺贝尔化学奖所表彰的科学研究突破了以往物体观测尺寸的界限，使人类得以研究更微小的世界。

　　１８７３年德国显微镜学家恩斯特·阿贝通过计算公式演示了显微镜测量的分辨率在光的波长中如何受限。在很长一段时间里，光学显微镜都被这样的物理局限性“束缚”。在上世纪大部分时间里，科学家们都相信，光学显微镜无法观测到整体尺寸小于０．２微米的物体。

　　诺贝尔化学奖评委８日在解释今年获奖者成就时说，光学显微镜以前能观测到整个细胞和某些细胞器轮廓，但无法再看到更小的物体，如蛋白质分子在细胞内的相互作用。这就相当于只能看到城市的建筑，却无法看清在这些建筑中生活的人们。

　　要更好地研究细胞功能，就必须追踪如蛋白质分子大小的目标。今年获奖的两项研究正是绕开“阿贝原则”，将显微镜技术推向使用荧光分子的新台阶，从理论上突破此前“尺寸小到无法研究”的极限，并催生了纳米显微镜。

　　此次获奖的斯特凡·黑尔于１９９０年从德国海德堡大学毕业时就开始研究新型显微镜，他在芬兰图尔库大学工作时一直在寻找突破之法。１９９４年，黑尔提出设想：用一束激光激发荧光分子发光，用另一束激光消除所有“大尺寸”物体的荧光，通过运用两束激光和扫描样品，呈现出尺寸小于０．２微米的分辨图。黑尔返回德国后于２０００年成功验证了自己的设想。

　　与黑尔一同获奖的威廉·莫纳在１９８９年任职于美国ＩＢＭ研究中心时，成为世界上第一个能够测量单个分子的光吸收情况的科学家，这是另一种显微镜技术——单分子显微镜成功的关键，这一方法主要依靠“开关”单个荧光分子来实现更清晰的成像。另一位获奖者美国科学家埃里克·贝齐格则在２００６年证实这一微观成像方法可用于实践。

　　诺贝尔化学奖评选委员会认为，利用分子的荧光，科学家们可以监测细胞内部分子之间的相互作用，也可以观察与疾病相关的蛋白质聚合现象，在纳米世界里追踪细胞的分裂。如今，纳米显微镜已在世界各地被广泛运用，每天人类都能从其带来的新知识中获益。