尖端科研中的“藝術(shù)品”

托馬斯·迪林克　謝霜　邢江

托馬斯·迪林克（Thomas J.Deerinck，下稱迪林克）是一位生物醫(yī)學(xué)科學(xué)家，從事顯微影像研究已有近40年，現(xiàn)就職于美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分校顯微鏡和影像國(guó)家研究中心（National Center for Microscopy and Imaging Research，簡(jiǎn)稱NCMIR）。迪林克同時(shí)也是一位獲過(guò)多個(gè)微觀攝影獎(jiǎng)項(xiàng)的攝影師，喜歡欣賞海邊美景的他對(duì)于自然生命內(nèi)部的微觀世界也充滿好奇，并致力于研發(fā)新技術(shù)推進(jìn)生物醫(yī)學(xué)顯微影像的發(fā)展。2003年起，迪林克多次在尼康小世界微觀攝影大賽（Nikon Small World Photomicrography Competition）中獲獎(jiǎng)，其作品登上過(guò)多家知名報(bào)紙、雜志和科研期刊，如《紐約時(shí)報(bào)》（The New York Times）、《國(guó)家地理》雜志（National Geographic）、《科學(xué)美國(guó)人》雜志（Scientific American）、《發(fā)現(xiàn)》雜志（Discover）等。他的作品被認(rèn)為富有自然的啟迪意味，并被作為攝影藝術(shù)品在紐約/巴黎/倫敦/上海等地的畫廊展出。

科學(xué)家的工作是由無(wú)數(shù)次探索和發(fā)現(xiàn)組成的。通過(guò)以下根據(jù)迪林克給我們的采訪回復(fù)整理出的他的自述文字，或許我們也可以有所體會(huì)—顯微鏡下的研究工作，不僅僅是一次次的科學(xué)探索，同時(shí)也是一段段神奇旅程，人們從中找尋蘊(yùn)涵于生命內(nèi)部的美麗世界。

顯微攝影的藝術(shù)之美

多年前，我被Mark Ellisman博士—一位顯微影像領(lǐng)域富有遠(yuǎn)見的先鋒人士，介紹到位于美國(guó)圣地亞哥的NCMIR工作。年輕時(shí)，我受到很多攝影師的影響，包括傳奇般的瑞典攝影師倫納特·尼爾遜（Lennart Nilsson，1922～），他從1950年代開始拍攝大量在當(dāng)時(shí)被看作是難以捕捉到的生物醫(yī)學(xué)影像，這些作品改變了許多人對(duì)生命和生活的看法，也包括我。

每次將新的樣本放到顯微鏡下觀察，我都像一個(gè)首次造訪新世界的探索者。看到自己身體中細(xì)胞和組織所呈現(xiàn)出來(lái)的美，人們經(jīng)常會(huì)感到驚訝。比如，觀者很容易將某些影像中的主體誤認(rèn)為是一大片花朵，而不是一群癌細(xì)胞。其實(shí)，許多人都沒(méi)有意識(shí)到我們周圍存在著一個(gè)極富魅力的微觀世界，它的美堪比美國(guó)約塞米蒂（Yosemite）國(guó)家公園或者中國(guó)的九寨溝，只是大多數(shù)人無(wú)緣得見。

用看待藝術(shù)品的視角觀察顯微鏡下的生物醫(yī)學(xué)影像，可以幫助普通人發(fā)現(xiàn)生命的奇妙與美麗。它給了我們探索和親近自然的機(jī)會(huì)，讓我們欣賞到生命的精巧和特別之處。當(dāng)然，通過(guò)這些影像，公眾也會(huì)意識(shí)到生物醫(yī)學(xué)研究的重要性—這關(guān)乎許多生命。當(dāng)公眾更多地了解和接觸科學(xué)，社會(huì)發(fā)展也會(huì)受益。

成為顯微攝影“紅人”

我在實(shí)驗(yàn)室里的時(shí)間可以平均分成兩部分，即研制新的顯微攝影工具和探索更先進(jìn)的顯微攝影技術(shù)。科學(xué)家可以將這些成果用于自己的研究項(xiàng)目，其中大部分技術(shù)應(yīng)用與各種人類疾病息息相關(guān)，如癌癥、阿茲海默癥、帕金森癥，等等。

我每天很早來(lái)到實(shí)驗(yàn)室，幾乎都是第一個(gè)，然后在沒(méi)有任何干擾的情況下開始工作。NCMIR是一個(gè)相當(dāng)大的實(shí)驗(yàn)室，里面活躍著細(xì)胞和分子生物學(xué)家、化學(xué)家、物理學(xué)家和計(jì)算機(jī)科學(xué)家，等等。雖然我們的工作領(lǐng)域各種各樣，但都依賴先進(jìn)的顯微鏡。大家在一起工作，實(shí)驗(yàn)室里永遠(yuǎn)都不缺熱鬧。

在NCMIR，我有機(jī)會(huì)與許多杰出的科學(xué)家一起工作，比如Michael Karin博士。他是加州大學(xué)圣地亞哥分校（University of California， San Diego，簡(jiǎn)稱UCSD）的一位研究員，是癌癥、炎癥和代謝疾病領(lǐng)域的專家。在研究中，他培養(yǎng)出一種缺少某種關(guān)鍵蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)基因果蠅，發(fā)現(xiàn)這種關(guān)鍵蛋白質(zhì)會(huì)導(dǎo)致衰老。這項(xiàng)研究很可能幫助人們?cè)谖磥?lái)找到大幅延長(zhǎng)壽命的方法。這項(xiàng)研究成果被著名的《科學(xué)》雜志發(fā)表，因此他需要一張絕妙的果蠅照片作配圖，可能還會(huì)成為期刊封面。這次拍攝極為艱難，我使用了掃描電鏡，被攝樣本的尺寸不大于1毫米，還要拍出它飛行的樣子。這需要一些技巧，但結(jié)果很令人滿意（圖03）。

還有一次，我的長(zhǎng)期合作伙伴克雷格·溫特爾（J.Craig Venter，1946～）博士打來(lái)電話，說(shuō)他有一個(gè)很特別的樣本，想讓我用先進(jìn)的電子顯微鏡觀察一下。溫特爾博士是世界知名的頂尖科學(xué)家之一，他的團(tuán)隊(duì)致力于人類基因組研究。他手中的很多研究項(xiàng)目都是最高機(jī)密，很少有人能接觸到研究過(guò)程。我對(duì)拿其樣本到顯微鏡下觀察非常興奮，因?yàn)槟鞘鞘讉€(gè)在實(shí)驗(yàn)室里人工合成的生命體（圖04）。盡管這個(gè)細(xì)菌在鏡下不是特別美麗，但這個(gè)小東西的影響是深遠(yuǎn)的。

工作使用的拍攝設(shè)備

NCMIR是世界上擁有顯微鏡種類最多、最先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室之一。在這里工作，我能直接接觸到許多獨(dú)一無(wú)二的顯微鏡。這些設(shè)備不僅可以借助光線工作，還能借助電子和X射線工作。如果你將顯微鏡看作一種特殊種類的相機(jī)，它所配置的都是“長(zhǎng)焦鏡頭”。在這里工作對(duì)我這個(gè)“攝影師”來(lái)說(shuō)，如同夢(mèng)境般美妙。

當(dāng)今，顯微鏡和生物醫(yī)學(xué)影像的進(jìn)步可謂日新月異。舉例來(lái)說(shuō)，我有幸與Roger Tsien（錢永健，1952～）博士合作20年。他的綠色熒光蛋白研究是顯微鏡及生物醫(yī)學(xué)研究中的一項(xiàng)革新，某種意義上，這深刻影響著世界范圍內(nèi)數(shù)百萬(wàn)人的健康和幸福。綠色熒光蛋白可以讓科學(xué)家利用分析生物學(xué)技術(shù)（molecular biology techniques）單獨(dú)標(biāo)記細(xì)胞和組織中的單個(gè)蛋白分子，使它們可以在顯微鏡下的黑暗環(huán)境中發(fā)出多彩的光線（對(duì)該領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)讓Tsien博士獲得了2008年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)）。這項(xiàng)技術(shù)讓我們能夠用熒光“畫出”部分細(xì)胞和組織，理解它們?cè)诨窘Y(jié)構(gòu)中的功能作用，這些照片也顯示出隱藏著的深邃的自然之美。

同時(shí)，顯微鏡本身也發(fā)展得越來(lái)越先進(jìn)。隨著科技的創(chuàng)新，新型的光學(xué)顯微鏡可以不再受光的衍射的局限。我最鐘愛的光學(xué)顯微鏡類型是能發(fā)射高能脈沖激光光束的顯微鏡，能夠在照亮細(xì)胞和組織的同時(shí)產(chǎn)生許多色彩豐富的影像。這種器材很棒，每臺(tái)都要幾百萬(wàn)美元，不是每個(gè)科學(xué)家都有機(jī)會(huì)接觸到。

樣本準(zhǔn)備是成功秘訣

想掌握顯微攝影技術(shù)，需要大量的學(xué)習(xí)和實(shí)踐。我認(rèn)為，要想創(chuàng)作出色彩鮮艷的影像，最關(guān)鍵的秘訣在于精心準(zhǔn)備拍攝樣本。有時(shí)，我要花幾天或幾周來(lái)準(zhǔn)備這些樣本。我曾拍攝過(guò)大量關(guān)于人類和動(dòng)物大腦的影像，這可以算是最富有挑戰(zhàn)的工作之一。當(dāng)時(shí)，我進(jìn)行的準(zhǔn)備工作非常細(xì)致：首先，將需要拍攝的樣本通過(guò)一系列化學(xué)方法進(jìn)行處理，然后用一種特殊機(jī)器將其切成薄片；接著，我對(duì)細(xì)胞的不同部分用特殊的熒光染色劑進(jìn)行著色，這樣在后期的激光束照射下，標(biāo)記部分就會(huì)發(fā)光。如我所說(shuō)，這個(gè)過(guò)程可能很困難，很費(fèi)時(shí)間，但這努力是值得的。