邁克爾·格雷什科

上圖這個(gè)五彩繽紛的彩球肉眼看不到，卻又不可思議。這個(gè)生動(dòng)的模型其實(shí)是一個(gè)顏色編碼的寨卡病毒，這句話末尾的句號(hào)這么大的面積就放得下幾百萬個(gè)寨卡病毒。

我們能在這里看到這種病毒，得益于冷凍電子顯微鏡（cryo-EM），這種成像技術(shù)簡(jiǎn)直太棒了，科學(xué)家們能夠借助它看到分子，研究生命體的細(xì)胞機(jī)制也變得更加容易。

冷凍電子顯微鏡的工作原理是，向一個(gè)含有特定分子的速凍水薄膜發(fā)射電子束，這種“照射”會(huì)從不同角度生成許多該分子的二維圖像，再通過計(jì)算將這些二維圖像合成一個(gè)三維模型。冷凍電子顯微鏡誕生之初，獲得的分子圖像是模糊不清的團(tuán)塊，所以有人將其與不太常用的高分辨率成像技術(shù)——X射線晶體學(xué)進(jìn)行對(duì)比，譏諷它是“不成形學(xué)”，因而棄之不用。但是在2013年，冷凍電子顯微鏡的分辨率首次達(dá)到了原子級(jí)。

“我不太確定我們能否將冷凍電子顯微鏡的分辨率提升到原子級(jí);就在10年以前我對(duì)此還持懷疑態(tài)度。”哥倫比亞大學(xué)生物物理學(xué)家喬基姆·弗蘭克說，弗蘭克因協(xié)助改進(jìn)了冷凍電子顯微鏡而共同獲得了2017年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?，F(xiàn)在人們可以清晰地看到蛋白質(zhì)結(jié)成塊的過程，就如同珠子一個(gè)一個(gè)地串在線上。

借助冷凍電子顯微鏡，我們能夠看到分布在細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)，甚至能夠在藥物分子附著在目標(biāo)物上時(shí)將其“拍攝”下來。誰知道生物化學(xué)領(lǐng)域的這次變革會(huì)怎樣發(fā)展下去呢？“我很興奮，”弗蘭克說。

冷凍電子顯微鏡曾被嘲諷為“不成形學(xué)”，但它成像分辨率低的日子已經(jīng)過去。近年來，冷凍電子顯微鏡圖像已經(jīng)從模糊的團(tuán)塊（如上圖紫色物體的左半部分）轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌虺尸F(xiàn)單個(gè)原子的模型（如上圖紫色物體的右半部分及本頁上方的寨卡病毒）。