透过太空望远镜，我们得以窥见更远的星光。而当我们将显微镜对准我们生活的地球——蚂蚁是巨兽，沙子晶莹剔透，就连小水滴也变成了大海。

    “显微镜的发明使我们能够观察到生命的微观结构，逐步认识生命的基本组成单元。”12月21日，在中国科学院电镜技术联盟和中国生物物理学会主办的“中国科学院电镜技术联盟首届元宇宙交流大会”上，中国科学院生物物理研究所研究员孙飞告诉大家，如果以纳米为测量尺度，人体结构跨越了10个数量级，每个数量级上，都有非常丰富的特异结构。

    窥见微观世界 破解生命之谜

    随着技术不断发展，科学界对于人体的探索也开始逐渐深入到微观领域，开始思考如何去观测单个蛋白质、病毒和细胞的自然状态，从而破解生物发展之谜。

    人的身体就像一个小宇宙，细胞是大部分生命的基本组成单元。“比如人的小肠，在光学显微镜下，我们可以看到肠壁上的绒毛结构，进一步放大，可以看到绒毛细胞，甚至细微的绒毛。”孙飞介绍，绒毛细胞内部的结构就像火车轨道，各种各样的“货物”经这里被运送出去，这正是显微镜的魅力。

    对光学显微镜来讲，其分辨率的极限是0.2微米，足以使我们看清大小在5—10微米的细胞。“如果我们想知道细胞内部更精细的微观结构，就要靠电子显微镜了。”孙飞说。

    20世纪初，科学家们研发出了一种技术含量极高的新型显微镜来替代传统的光学显微镜。第一台电子显微镜于20世纪30年代问世，它不再使用光束而是使用电子枪发出的电子流来“照射”目标。

    电子显微镜到底能让我们看到多么微观的世界？“利用电子显微镜可以对我们的DNA分子进行成像，甚至可以看到昆虫大脑里的一个个神经细胞。”孙飞解释，传统显微镜利用透镜来改变光的传播方向，而电子显微镜则用电磁体来改变电子束的方向。如果电子束密度足够大，我们就有机会看到更多光学显微镜下不可见的细节。

    孙飞还特别提到冷冻电子显微镜，它是很多科学家研究蛋白质结构时不可或缺的工具。“我们可以利用技术研究这些分子结构，特别是在针对特定靶点的药物设计方面，冷冻电子显微镜正发挥愈加重要的作用。”

    从给新冠病毒照相到解析生物蛋白结构，从病理学研究到抗癌靶向药的设计，生命科学前进的每一步都离不开电子显微技术的支持。

    穿透“奇妙物语”看到“看不到”的世界

    雨后的清晨，玫瑰花瓣上带着晶莹剔透的小露珠，微风吹过，即使花瓣摇曳，露珠还是稳稳当当不会坠落。

    “通过扫描电子显微镜，观察玫瑰花瓣表面，呈现出来的竟是一座座小‘山丘’。” 国仪量子教育事业部王丁俐解释，借助电子显微镜，我们得以窥见花瓣表面的微观纳米结构，发现花瓣的表皮细胞会形成众多突起，加上细胞表面覆盖有蜡质层，水珠和花瓣的接触位置有黏附性，因此水珠不会随意滚动。

    王丁俐还分享了一张北极熊的微观图像，生活在北极的北极熊，靠穿着一身“貂”，与极寒抵抗。通过电子显微镜观察，科学家发现北极熊的毛呈中空多孔结构，在寒冷的天气里，它能够封存住大量的空气，高效地储存热量，具有良好的隔热效果。“北极熊的毛发是一种绝佳的保温纤维，科学家通过模仿北极熊的这种毛发结构，开发了很多仿生纤维，成功帮助兔子实现了‘热隐身’。”王丁俐说。

    王丁俐透露，他们还设计了一系列有趣的微观探究课程，帮助学生们增加生化学科的知识储备，让“科普进校园”。“我们的课程涉及面非常广，比如，通过扫描电子显微镜，观察蝴蝶翅膀的微观结构，探究淀粉微观形态对玉米口感的影响，了解果蔬干燥的常见方法等，激发学生兴趣的同时，更加深他们对电子显微技术的理解。”

    在我们熟悉的环境，或者我们不熟悉的环境中，真真实实生活着数不尽的千奇百怪的生物。电子显微镜里的奇妙物语，助我们看到“看不到”的世界。期待在微观世界里，我们的相遇。