在荧光灯照射下, 明胶基质支撑的红色染料染过的海马骨骼发着光。这种摄影技术可以帮助科学家用一种新方法检查骨骼。摄影:LEOSMITH,UNIVERSITYOFKANSAS
撰文:MISHAJONES
科学家借助荧光、红色染料和明胶,开发出了一种新兴的摄影技术,可以更好地呈现动物骨骼。
一直以来,脊椎动物研究人员都靠所谓的清理和染色的方法(剥离标本的软组织,用红色染料染色),拍摄详细的图片,进行解剖检查,分析物种之间的关系。但由于失去了韧带和肌肉组织,骨骼松弛,很难支撑,科学家无法从特定角度进行拍摄。
一直以来,研究人员清理标本的组织,并给骨骼染色,但荧光让细节达到了新高度,比如这只格氏贝湖鱼。摄影:MATTHEWGIRARD,UNIVERSITYOFKANSAS
脊椎动物研究人员利用这些图像来探索动物的进化过程,并辨别它们与其他物种的共同特征。上图是一只蓝唇树蜥。摄影:MATTHEWGIRARD,UNIVERSITYOFKANSAS
如果没有组织,像白眼蟒这样的动物,很多骨骼会柔弱无骨,无法定型。但明胶能把它们固定住,拍完照片后再清洗掉。摄影:MATTHEWGIRARD,UNIVERSITYOFKANSAS
堪萨斯大学的生态学和进化生物学教授LeoSmith协助开发了这项新技术,他说:“很多照片,我们无法拍摄。如果要拍一条鲶鱼,它一定会腹部贴底,我们只能拍到这么多。如果拍的是鳟鱼之类的动物,它就会侧躺着,因为在另一个维度,它会坍塌。”
这时候,明胶就派上用场了:果冻状的质地可以把骨骼固定住,方便我们从不同角度进行拍摄,拍摄结束后,只需要清洗干净就好。再加上红色染料和荧光照射,通过这种方法,我们可以拍摄出以前不可能拍到的画面。
红光
年的一个深夜,Smith心血来潮,把染色的鱼骨放在荧光显微镜下。这种显微镜用的是高强度灯光,而非可见白光。年,Smith作为首席著者,发表了一篇描述这项技术的论文。
“我只是把它放在下面,我想,天哪,这太神奇了,”Smith说:“因为荧光真的把细节呈现了出来。”
染红的骨骼会在特定波长的光下发出荧光,比如这只五丝长指马鲅。圣克劳德州立大学的生物学教授MattDavis说,这与玩具在黑暗中发光的原理类似。摄影:MATTHEWGIRARD,UNIVERSITYOFKANSAS
“这与玩具在黑暗中发光的原理类似,”明尼苏达州圣克劳德州立大学的生物学教授、论文合著者MattDavis说:“基本原理是一样的:吸收光,再释放出来。”(鸭嘴兽、鼯鼠、海龟等动物天生具有生物荧光。)
Smith说,荧光成像的美妙之处在于,它呈现出了标本的方方面面,研究人员可以发现以前没有注意到的细节。
ChesneyBuck和MattGirard改进了这个方法中的明胶部分。Buck是Smith实验室的志愿者;Girard来自堪萨斯大学,为Smith工作。Girard说,把染色标本嵌入明胶,带来了一种新的可能性。
“当我们挪开某个东西,或者把镊子放在那里,又或者用手握住它并移动的时候,就可以看到骨头是如何相互连接的,”他说:“我们还可以看到骨头后面是否有什么东西,因为很多动物,可能不包括人,有多层骨头。”
斑光蟾鱼是一种会发光的蟾鱼,呈扁平状,生活在海底,会“唱”情歌。染料发出红光,斑光蟾鱼的自然荧光发出绿光。摄影:LEOSMITH,UNIVERSITYOFKANSAS
大棕蝠的翼展超过30厘米。摄影:MATTHEWGIRARD,UNIVERSITYOFKANSAS
意外之喜
Smith、Davis和Girard已经开始用不同波长的光、相机滤镜和显微镜做实验,看看动物们还有哪些秘密。
“我们重建了这些生命之树,并探索(标本)随时间推移的演变,以及彼此之间如何相互关联,”Davis说:“我们的方法是寻找共同特征,可能是遗传方面的,也有可能是解剖学方面的。”
不过Davis表示,这份工作的其他部分则是在享受。“科学一部分在于发现,另一部分在于乐趣。”
毕竟,这就是Smith开发出这项技术的起点。他表示,任何意外时刻都有可能带来突破性进展。
(译者:Sky4)