游世歡喜
近年來,越來越多的科學(xué)家、藝術(shù)家投身于顯微藝術(shù)的創(chuàng)作中來,他們的作品融合了豐富的想象力和敏銳的洞察力,成為連接科學(xué)與藝術(shù)的最佳橋梁,真正實現(xiàn)了用藝術(shù)演繹科學(xué)的創(chuàng)想。
視覺系統(tǒng)主要由眼睛和大腦兩部分組成,是人類感知世界的重要系統(tǒng)。然而,你是否會好奇視覺系統(tǒng)感知不到的事物是什么樣子的呢?
小時候,我們幾乎都有過這樣的經(jīng)歷:感冒發(fā)燒時被爸爸媽媽帶去醫(yī)院做檢查,醫(yī)生會給我們抽血化驗,看是病毒感染還是細(xì)菌感染。因為無論是病毒還是細(xì)菌都太小了,我們用肉眼根本看不到它們。
除了醫(yī)院的專業(yè)設(shè)備,我們還能通過什么方式來觀察它們呢?
幾天前,我在網(wǎng)絡(luò)上搜索到一張仿佛天外來客一般的照片。這是在一種高倍顯微鏡下呈現(xiàn)出的肺炎鏈球菌菌落。原來,只要將顯微鏡放大到足夠的倍數(shù),我們就可以看到這些微生物了。令我感到驚訝的是,這些微生物在鏡頭下竟能呈現(xiàn)出如此奇妙的形態(tài)。
世界上第一個觀察到微生物的人,是被稱為“顯微鏡之父”“微生物的發(fā)現(xiàn)者”的荷蘭科學(xué)家安東尼·菲利普斯·范·列文虎克。他借助自制的顯微鏡,觀察并描述了單細(xì)胞生物,他將這些生物稱為“微生物”,并在此基礎(chǔ)上建立了微生物學(xué)。
借助顯微鏡,我們可以觀察這些微小生物的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié),深入研究它們的組成、特性等,并掌握它們的生命規(guī)律。
顯微鏡分為光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡,掃描電子顯微鏡是電子顯微鏡中放大倍數(shù)最高的一種。在利用顯微鏡的全新視角觀察微小的生物體時,獲取的圖像被稱為顯微拍攝。
長期從事病菌研究的瑞士分子生物學(xué)博士、癌癥研究學(xué)家馬丁·奧格利,在充分利用掃描電子顯微鏡觀察病菌的微觀圖像時,開始研究微觀事物的藝術(shù)表現(xiàn)。掃描電子顯微鏡雖然放大倍數(shù)極高,但無法檢測到顏色。馬丁·奧格利花費了無數(shù)個日日夜夜來處理這些微觀圖片,將人肉眼看不到的細(xì)節(jié)變得清晰可見。
馬丁·奧格利使用掃描電子顯微鏡拍攝了大量的細(xì)菌、真菌、花粉、昆蟲以及人體組織等顯微照片,并有針對性地對其進行了藝術(shù)處理。“我想讓人們認(rèn)識到,即使是最小的生物也是經(jīng)過完美‘設(shè)計的。它們值得我們關(guān)注?!?005年底,他開始專門研究彩色掃描電子顯微鏡成像,此后成為一名自由科學(xué)攝影師。
世界上的花卉品種繁多、姿態(tài)各異,裝點著我們的生活。但你能想到花粉顆粒是什么樣子的嗎?在馬丁·奧格利的鏡頭下,各種不同植物的花粉顆粒終于露出了“廬山真面目”。深入花粉的微觀世界,我們可以發(fā)現(xiàn)花粉顆粒也擁有各種不同的美麗形態(tài)。
在春天來臨之際,天竺葵的花粉顆粒開啟了神奇的冒險之旅。眾多花粉歷經(jīng)艱難險阻,好不容易落在雌蕊上,但只有少數(shù)花粉會成功孕育出新的生命。
豚草是一年生草本植物,具有強大的生產(chǎn)花粉的能力,它們隨風(fēng)傳播,具有極強的致敏性。這種植物原產(chǎn)于北美洲,20世紀(jì)70年代隨船被帶到了荷蘭鹿特丹,此后便在整個歐洲勢不可擋地蔓延開來。
銀葉樹的花粉表面十分光滑,它會分泌一種黏性液體,附著在昆蟲身上四處傳播,由此提高授粉的成功率。這種植物花粉的典型形狀是三角形。
在掃描電子顯微鏡下,各種不起眼的昆蟲也展現(xiàn)出令人意想不到的一面。
目前,全球存在大約3000種不同的蚊子,它們幾乎遍布地球上每一個有生物生存的角落。長久以來,它們進化出了許多生存技巧。馬丁·奧格利通過掃描電子顯微鏡觀察到,蚊子幼蟲用類似意大利面勺狀的嘴,制造出一個濾水漩渦,用它從水中過濾出微型浮游生物來果腹。
在進化的過程中,果蠅的口器長成了“高科技”的吸嘴。果蠅無法咀嚼食物,所以在食物進入消化道之前,它會用含有強酶的唾液分解食物,使其成為粥狀物,再用樹干狀的口腔上下抽吸,直到所有食物都能被吸收。
人體的部分結(jié)構(gòu)在掃描電子顯微鏡下也呈現(xiàn)出了奇妙的形態(tài)。為我們的身體運輸氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)的血液由紅細(xì)胞、白細(xì)胞、血小板和血漿組成。凝血(血液凝固)是我們身體的重要保護機制。受傷后,傷口區(qū)域會發(fā)生凝血,形成一個短期的纖維蛋白網(wǎng)粘在血細(xì)胞上,然后逐步使傷口愈合。例如,獻(xiàn)血時拔出針頭后不久,就可以通過掃描電子顯微鏡觀察到凝固時的血細(xì)胞和纖維蛋白網(wǎng)。
人類的視網(wǎng)膜是一個極其復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),也是視覺感知的第一階段。當(dāng)光線投射于視網(wǎng)膜上,會產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng),激發(fā)神經(jīng)沖動,然后通過視網(wǎng)膜的神經(jīng)元傳至大腦視覺中樞,在大腦視覺中樞整合后最終產(chǎn)生視覺??梢哉f視網(wǎng)膜就像一架照相機里的感光底片,專門負(fù)責(zé)感光成像。通過掃描電子顯微鏡下視網(wǎng)膜的圖片,我們能充分意識到人體最發(fā)達(dá)的感覺器官的復(fù)雜性。
人眼晶狀體是人類體內(nèi)唯一完全透明的組織,由無數(shù)層細(xì)胞組成。其內(nèi)部相鄰的單元像拼圖一樣緊密地連接在一起,因此在眼球運動時不會產(chǎn)生間隙。只有當(dāng)晶狀體中的所有細(xì)胞無縫地協(xié)同工作,我們的大腦才能在視網(wǎng)膜的幫助下重建周圍環(huán)境的真實圖像。
哺乳動物具有兩種脂肪組織:白色脂肪組織是儲存人體主要能量的“倉庫”,棕色脂肪組織的主要作用是產(chǎn)生熱量。為了在盡可能小的空間內(nèi)儲存充足的能量,每個細(xì)胞僅通過薄片狀的結(jié)締組織壁分隔彼此,其整體結(jié)構(gòu)類似于蜂巢。
馬丁-奧格利的顯微藝術(shù)展現(xiàn)出如科幻電影場景般夢幻的世界。在高放大倍率之下,許多物質(zhì)看起來猶如外太空星球的表面景觀,讓人嘆為觀止。他利用先進的技術(shù)手段,深入探索被“隱藏”了的世界,將其轉(zhuǎn)化為精彩的藝術(shù)圖像展現(xiàn)在人們面前。
近年來,越來越多的科學(xué)家、藝術(shù)家投身于顯微藝術(shù)的創(chuàng)作中來,他們的作品融合了豐富的想象力和敏銳的洞察力,成為連接科學(xué)與藝術(shù)的最佳橋梁,真正實現(xiàn)了用藝術(shù)演繹科學(xué)的創(chuàng)想。