電子顯微鏡的發明使病毒這種可怕的隱形殺手無處藏身!

2020-12-04 任哥論道

病毒,作為在生物間的傳播的一種帶有毒性的物質,是怎麼樣被發現的呢?

最早記載的時間是1898年,荷蘭細菌學家貝傑林克發現引起菸草花葉病的致病因子不是細菌,而是一種新的物質,稱為「有感染性的活的流質」,並取名為病毒,拉丁名叫「Virus".

這個拉丁名「Virus"後來人們就把它稱為「病毒」。

那時,顯微鏡早已問世,最早的顯微鏡是由一個叫詹森的眼鏡製造匠人於 1590 年前後發明的。這個顯微鏡是用一個凹鏡和一個凸鏡做成的,製作水平還很低。詹森雖然是發明顯微鏡的第一人,卻並沒有發現顯微鏡的真正價值。也許正是因為這個原因,詹森的發明並沒有引起世人的重視。事隔 90 多年後,顯微鏡又被荷蘭人列文虎克研究成功了,並且開始真正地用於科學研究試驗。1675 年的一個雨天,列文虎克從院子裡舀了一杯雨水用顯微鏡觀察。他發現水滴中有許多奇形怪狀的小生物在蠕動,而且數量驚人。在一滴雨水中,這些小生物要比當時全荷蘭的人數還多出許多倍。以後,列文虎克又用顯微鏡發現了紅血球和酵母菌。

這樣,他就成為世界上第一個微生物世界的發現者,被吸收為英國皇家學會的會員。後來有兩個人開始在科學上使用顯微鏡。第一個是義大利科學家伽利略。他通過顯微鏡觀察到一種昆蟲後,第一次對它的複眼進行了描述。第二個是荷蘭亞麻織品商人安東尼·凡·列文虎克(1632年-1723年),他自己學會了磨製透鏡。他第一次描述了許多肉眼所看不見的微小植物和動物。

那麼貝傑林克發現了病毒,用沒用顯微鏡來觀察呢?答案是看不到的,因為病毒一般病毒很小,測量單位為納米 。多數單個病毒粒子的直徑在100nm左右,也就是說,把10萬個左右的病毒粒子排列起來才可能用肉眼勉強看得到。 病毒如此細小,絕大多數病毒必須藉助電子顯微鏡才能觀察,電子顯微鏡的解析度是光學顯微鏡的1000倍。 因此貝傑林克雖然發現了病毒,但是當時的顯微鏡是看不到病毒的,直到1932年魯斯卡製作了第一臺電子顯微鏡——

它是一臺經過改進的陰極射線示波器,成功地得到了銅網的放大像——第一次由電子束形成的圖像,加速電壓為7萬,最初放大率僅為12倍。儘管放大率微不足道,但它卻證實了使用電子束和電子透鏡可形成與光學像相同的電子像。這遠遠不能夠看到更小的物體。1934~1936年,魯斯卡繼續進行改進電子顯微鏡的實驗研究。他採用了聚光鏡以產生高電流密度電子束來實現高倍放大率成像,採用物鏡和投影鏡二級放大成像系統。可是,當時他們的發明並未立即獲得學術界和有關部門承認,魯斯卡和波裡斯努力地說服人們,使他們相信可以研製出性能超過光學顯微鏡的電子顯微鏡。他們多次到政府和工業研究部門以爭取財政支持。經過3年的奔走,1937年春西門子-哈斯克公司終於同意出資建立電子光學和電子顯微鏡實驗室。

許多青年學者紛紛前來參加研究工作。 恩斯特·魯斯卡從1937年開始著手研製商品電子顯微鏡,1938年製成兩臺電子顯微鏡,且帶有聚光鏡,配以具有極靴的物鏡及投影鏡,備有更換樣品、底片的裝置,可獲得30000倍放大率的圖像。恩斯特·魯斯卡的弟弟哈爾墨特·魯斯卡(Helmut Ruska)和其他醫學家立刻用來研究噬菌體等,獲得很大的成功。

1939年西門子公司製造的第一臺商品電子顯微鏡終於問世。同年,電子顯微鏡首次在萊比錫國際博覽會上展出,引起廣泛注意。在50年代中期製成的中、高解析度電子顯微鏡,能夠觀察浸提缺陷,促進了固體物理、金屬物理和材料科學的發展。在70年代出現的超高解析度電子顯微鏡使人們能夠直接觀察原子。這對於固體物理、固體化學、固體電子學、材料科學、地質礦物學和分子生物學的發展起了巨大的推動作用。 繼他之後,不僅有高壓電鏡和掃描電鏡問世,而且還出現了另一種原理完全不同的顯微鏡,這就是1982年發明的掃描隧道顯微鏡。掃描隧道顯微鏡是通向微觀世界的又一項有力武器。

至此從1939年西門子公司製造的第一臺商品電子顯微鏡問世,到1982年發明的掃描隧道顯微鏡病毒終於無處藏身了。

現在人們藉助電子顯微鏡可以看到不同的病毒。我們來看一看:

愛滋病病毒

非典型肺炎病毒:

H1N1流感病毒:

武漢病毒性病毒:

14世紀歐洲的黑死病淋巴腺鼠疫導致2500多萬歐洲人喪生

惡性淋巴癌病毒

現在醫學證明癌症是由病毒引起的, 有了病毒族譜和現代DNA技術,我們相信,隨著醫學在微觀領域得以越來越成熟的發展,各種疾病將得到有效的治療。

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