Một loại kính hiển vi mới hiển thị hình ảnh ba chiều trong thời gian thực có thể giúp ta hiểu rõ hơn về hoạt động bên trong của sự sống.
Hơn một thế kỷ qua, các nhà khoa học nghĩ rằng họ đã đạt đến giới hạn của những gì mà họ có thể nhìn thấy dưới kính hiển vi quang học. Họ đã lầm. Giải Nobel Hóa học 2014 được trao cho một công trình giúp các nhà nghiên cứu quan sát một phân tử duy nhất - nhỏ hơn 100 lần so với những gì có thể nhìn thấy bằng kính hiển vi thông thường.
Ông Eric Betzig là một trong những nhà khoa học đoạt giải Nobel Hóa học năm nay. Ông là một nhà vật lý, nhà phát minh và kỹ sư làm việc tại Viện Y khoa Howard Hughes ở thành phố Ashburn, bang Virginia. Ông nói rằng kính hiển vi đưa tới giải Nobel của ông có thể cho hình ảnh độ phân giải cao, nhưng không thể xem được những tế bào đang di chuyển rất nhanh hoặc rất mỏng manh dưới ánh sáng.
Vì vậy, ông bắt đầu nghiên cứu theo một hướng khác. ông nói, "Tôi chuyển sự chú ý qua hướng cố gắng phát triển một loại kính hiển vi mà có thể mang tính chuyển hóa ở khả năng thấy được chuyển động nhanh mà không làm tổn hại tế bào, giống như kính hiển vi có độ phân giải siêu cao mang tính chuyển hóa ở khả năng nhìn được cấu trúc bên trong tế bào với độ phân giải cao" .
Ban đầu ông Betzig cố gắng sử dụng chùm ánh sáng có thể được định hình theo những cách khác nhau. Ông biến chúng thành hình ống thon dài như cây bút chì, không khác với công nghệ dùng để soi mã vạch trong siêu thị. Nhưng ánh sáng đó quá gắt và khiến các tế bào bị hư hại khi quét qua. Vì vậy ông quay sang sử dụng lớp ánh sáng siêu mỏng.
"Nó hoàn toàn không gây tổn hại gì cho tế bào,” ông nói. “Và bạn có thể lần theo nó rất nhanh chóng trong không gian ba chiều. Vì vậy bạn có thể nhìn thấy chuyển động ba chiều của các tế bào này, lên tới vài hình khối một giây hoặc, trên cơ sở từng mặt phẳng, lên tới 1.000 mặt phẳng qua các tế bào."
Viết trên chuyên san Science, ông Betzig mô tả công trình của mình khi nghiên cứu 20 hệ thống sinh học khác nhau, gồm quá trình phát triển phôi ở giun tròn và ruồi giấm. Ông nói rằng sử dụng phương pháp này, các nhà khoa học có thể lần theo đường dẫn thần kinh hình thành các khớp thần kinh trong não, xem hoạt động của một trứng đã thụ tinh, theo dõi tiến trình những protein kết lại với nhau để sinh bệnh, hoặc dò theo các tế bào T chống nhiễm trùng. Ông cho biết:
"Chúng tôi đã có thể nhìn thấy các tế bào T tương tác với các tế bào khác ra sao một cách chi tiết trong không gian 4 chiều, ba chiều và sau đó là phim về những gì đang xảy ra."
Ông Betzig nói những tiến bộ này cho phép các nhà khoa học ghi lại hình ảnh tế bào, mô và cơ quan bằng với đầy đủ chi tiết phức tạp ở quy mô nhỏ và độ phân giải cao:
"Với kính hiển vi này, chúng ta có một công cụ có thể liên hệ những tín hiệu phân tử mà cơ bản chỉ đạo các tế bào phân chia và hình thành sinh thể mới. Vì vậy, cơ bản là chúng tôi đi từ cấp độ phân tử đơn lẻ và nối kết lại tất cả lên tới những hệ thống đa bào và cách thức mà chúng phát triển."
Ông Betzig hy vọng rằng kính hiển vi này sẽ giúp việc tìm hiểu được hoạt động bình thường của tế bào và những gì xảy ra ở cấp độ dưới tế bào để gây bệnh trở nên dễ dàng hơn.
