光學顯微成像技術

血紅細胞，細菌，酵母菌以及遊動的精子。當17世紀的科學家們第一次在光學顯微鏡下看到這些活生生的生物現象時，一個嶄新的世界在他們的眼前打開了。這就是光學顯微成像技術的誕生。自那以後，光學顯微鏡已經成為生物學研究領域最重要的工具之一。其他顯微成像技術，如電子顯微鏡，都需要進行樣品的製備，而這樣的製備過程會殺死細胞。

然而，長期以來，光學顯微成像技術的發展卻一直受制於一個物理極限值的約束。1873年，顯微技術專家Ernst Abbe提出了傳統顯微成像技術的物理極限值：這種技術的分辨率將永遠不能超過0.2微米。這一預言導致在20世紀的絕大多數時間裏，科學家們都相信光學顯微成像技術將永遠無法讓他們突破到更細微的尺度上(Fig 1)。一些細胞內部的細胞器，如為細胞活動提供能量的線粒體，它們的輪廓是可以看到的。但要想進一步觀察更小的對象，如細胞內部單個分子之間的相互作用則是根本不可能做到的。這就有點像是觀察一座城市，你可以看到城市裏林立的高樓，但卻無法看清其中生活的居民們進進出出的日常生活。為了瞭解細胞的日常運作，科學家們需要對單個分子的活動進行追蹤。

2014年度諾貝爾化學獎授予兩名美國科學家以及一名德國科學家，以表彰他們在“超高分辨率熒光顯微技術方面的貢獻”。來自美國 霍華德·休斯醫學研究所的埃裏克·本茨格(Eric Betzig)，德國馬克斯普朗克 生物物理化學研究所的史蒂芬·赫爾(Stefan W. Hell)以及美國斯坦福大學的威廉·默爾納(William E. Moerner)共同分享了2014年的化學獎。 ^[1]