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2: 我们如何看待看不见的世界

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    200287

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    当我们观察彩虹时，它的颜色涵盖了人眼可以检测和区分的全部光谱。 每种色调代表不同频率的可见光，由我们的眼睛和大脑处理，呈现为红色、橙色、黄色、绿色或许多其他熟悉的颜色之一，这些颜色一直是人类体验的一部分。 但是直到最近，人类才对光的特性有了了解，这使我们能够看到彩色图像。

    在过去的几个世纪中，我们学会了操纵光来窥视以前看不见的世界——那些太小或太远而肉眼看不见的世界。 通过显微镜，我们可以检查微生物细胞和菌落，使用各种技术来控制颜色、大小和对比度，从而帮助我们识别物种和诊断疾病。

    该图\(\PageIndex{1}\)说明了我们如何应用光的特性来可视化和放大图像；但是这些令人惊叹的显微照片只是我们现在能够使用不同的显微技术制作的众多图像中的两个例子。 本章探讨了各种类型的显微镜如何操纵光线，以便为进入微生物世界提供一扇窗口。 通过了解各种显微镜的工作原理，我们可以生成非常详细的微生物图像，这些图像可用于研究和临床应用。

    左图显示了清晰的背景，上面有实心的紫色棒状链和较大的圆形细胞。 较大的细胞在每个单元格内都有较深的紫色斑点。 右图显示的是黑色背景，上面有细而发光的螺旋。
    图\(\PageIndex{1}\)：不同类型的显微镜用于可视化不同的结构。 Brightfield 显微镜（左）在较亮的背景上呈现较暗的图像，从而生成脑脊液中这些炭疽芽孢杆菌细胞的清晰图像（棒状细菌细胞被较大的白细胞包围）。 暗场显微镜（右）可提高对比度，在较暗的背景上呈现更亮的图像，如这张导致莱姆病的 Borrelia burgdorferi 细菌的图像所示。 （左图：美国疾病控制与预防中心工作的修改；右图：美国微生物学会对著作的修改）

    • 2.1: 光的特性
      可见光由行为类似于其他波浪的电磁波组成。 因此，与显微镜相关的许多光特性可以从光作为波浪的行为来理解。 光波的一个重要特性是波长，即波浪的一个峰值与下一个峰值之间的距离。 每个峰的高度（或每个波谷的深度）称为振幅。
    • 2.2: 窥视隐形世界
      意大利学者吉罗拉莫·弗拉卡斯托罗被认为是第一个正式假设该疾病是由小型隐形神学院传播的人。 他提出，这些种子可以附着在支持它们在人与人之间转移的某些物体上。 但是，由于观察如此微小物体的技术尚不存在，因此神学院的存在在一个多世纪的时间里一直是假设的——一个看不见的世界等待被揭露。
    • 2.3: 显微镜仪器
      20 世纪，人们开发了利用不可见光的显微镜，例如使用紫外光源的荧光显微镜和使用短波长电子束的电子显微镜。 这些进步使放大倍率、分辨率和对比度有了重大改进。 在本节中，我们将概述现代显微镜技术的广泛范围以及每种显微镜的常见应用。
    • 2.4: 对显微镜标本进行染色
      在自然状态下，我们在显微镜下观察到的大多数细胞和微生物缺乏颜色和对比度。 这使得如果不对标本进行人工处理，就很难甚至不可能检测到重要的细胞结构及其区别特征。 在这里，我们将重点介绍为在显微镜下识别组织样本中的特定微生物、细胞结构、DNA序列或感染指标而开发的最具临床相关性的技术。
    • 2.E：我们如何看待看不见的世界（练习）

    缩略图：生物实验室中的复合显微镜。 （CC BY-SA 4.0；Acagastya）。