Bir Şehri Otobüsün İçinden İzlediğinizi Hayal Edin
Tamam, eğer bilimsel şeyleri seviyorsanız, işte bu aklınızı başınızdan alacak bir bilgi.
Onlarca yıldır bilim insanları, her canlıyı oluşturan o küçücük biyolojik makineler olan hücrelere yakın bakmak için güçlü mikroskoplar kullandılar. Ancak sorun şu: Araştırmacıların bir şeyleri net bir şekilde görebilmesi için hücreleri floresan boyalarla boyaması gerekiyordu. Bu, daha iyi görebilmek için güneş gözlüğü takmaya benziyor. Ancak güneş gözlüğü hücrenin davranışını değiştirebilir ve aynı anda sadece birkaç şeye bakmanıza izin verir.
Şimdi, Stanford Üniversitesi'ndeki araştırmacılar yeni bir şey inşa ettiler. Hiçbir floresan etikete ihtiyaç duymadan, canlı hücrelerin kendi işlerini yapışını izleyen bir mikroskop. Ve dürüst olmak gerekirse? Bu, hak ettiğinden çok daha büyük bir olay gibi hissettiriyor.
Yeni Mikroskop Neler Yapabiliyor?
Sistemin adı İnterferometrik Görüntü Tarama Mikroskopisi (Interferometric Image Scanning Microscopy), ki bu oldukça uzun bir isim, bu yüzden biz ona kısaca iISM diyelim. Onu özel kılan nedir?
Canlı bir hücrenin içindeki birden fazla yapının aynı anda hareket edişini, değişimini ve etkileşimini yaklaşık 120 nanometre çözünürlükle izleyebiliyor. Bağlam kurmak gerekirse, bir nanometre metrenin milyarda biridir. Burada inanılmaz derecede küçük şeylerden bahsediyoruz.
Ancak asıl sihir sadece çözünürlük değil. Bilim insanlarının, hücreyi aşırı ışıkla "kızartmadan" veya davranışını kazara değiştirmeden, bu hücresel bileşenleri uzun süreler boyunca gözlemleyebilmesidir. Daha düşük ışık maruziyeti, daha az fotodegradasyon (ışık hasarı) demektir. Daha az ışık hasarı, daha mutlu ve daha doğal hücreler demektir. Daha doğal hücreler ise daha iyi bilim demektir.
Floresan Etiketler Neden Baş Belasıydı?
Neden bunun bu kadar önemli olduğunu açıklayayım, çünkü teknik detayların, eski yaklaşımın araştırmacılar için ne kadar gerçekten sinir bozucu olduğunu gölgelediğini düşünüyorum.
Geleneksel floresan mikroskopisi, hücrelerin içindeki belirli yapılara parlayan moleküller ekleyerek çalışır. Bu moleküller uyarıldığında ışık yayar ve böylece hedef yapılar görünür hale gelir. Kulağa harika geliyor, değil mi?
Ancak:
- Aynı anda sadece birkaç yapıyı etiketleyebilirsiniz
- Etiketler "fotobleaching" (ışıkla solma) denilen bir süreçle solarak etkisini kaybedebilir
- Etiket eklemek, yapıların davranışını aslında değiştirebilir (eyvah!)
- Ve siz sadece etiketlenmiş şeyleri görürsünüz, hücresel bağlamın geri kalanını kaçırırsınız
Stanford ekibinin yaklaşımı tüm bunları ortadan kaldırıyor. Bunu, sadece belirli nesneleri gösteren bir el fenerinden, bir odadaki her şeyi görmenizi sağlayan genel bir ışığa geçiş yapmak gibi düşünün. Floresansın yaptığı işi değiştirmiyorsunuz; onu daha önce yapamadığı bir şeyle tamamlıyorsunuz.
Aslında Nasıl Çalışıyor? (Mühendislik Diplomasına Gerek Yok)
İşte işin havalılaştığı yer burası. Mikroskop, her gün deneyimlediğiniz bir fenomenden yararlanıyor: ışık saçılması.
Gökyüzünün neden mavi göründüğünü bilir misiniz? Güneş ışığı Dünya'nın atmosferinden geçerken, küçük moleküller kısa mavi dalga boylarını, uzun kırmızı dalga boylarına göre daha fazla saçar. Bu yüzden tepemizdeki gökyüzü mavi görünürken, gün batımı kırmızımsı görünür; güneşten gelen ışık her yöne saçılmaktadır.
İnterferometrik saçılma mikroskopisi de aynısını minicik bir ölçekte yapar. Bir lazer hücreye ışık tutar ve hücre içindeki minik yapılar bu ışığın bir kısmını saçar. Saçılan sinyal çok zayıftır, bu yüzden onu güçlendirmek için ikinci bir lazer ışını kullanırlar; işte "interferometrik" kısmı budur.
Sonuç mu? Hiç kimse içine bir şey enjekte etmemiş veya herhangi bir etiket eklememiş gibi, hücresel mekanizmanın kendi işini yaparken çekilmiş net görüntüleri.
Bu Bilim İçin Ne Anlama Geliyor?
2D süper çözünürlüklü floresan mikroskopisi ile 2014 Nobel Kimya Ödülü'nü kazanan W.E. Moerner de dahil olmak üzere araştırmacılara göre, bu şunlara yardımcı olabilir:
- Kanser hücrelerinin potansiyel ilaçlara nasıl tepki verdiğini incelemek
- Hastalık yapıcı organizmaların hücrelerle nasıl etkileşime girdiğini izlemek
- Bitki hücrelerinin mikroorganizmalarla iletişimini gözlemlemek
- Daha önce incelenmesi çok zor olan süreçleri daha iyi anlamak
Anahtar kelime "tamamlayıcı" olmasıdır. iISM, floresan mikroskopisinin yerini almak için değil, onunla birlikte çalışmak için tasarlanmıştır. İlk yazar Michelle Kueppers'ın dediği gibi: "Moleküler özgünlük için floresansın gücünü, etiketsiz bağlam ve dinamikler için iISM'in gücünü kullanırsak, daha önce yanıtlanması zor olan soruları gerçekten ele almaya başlayabiliriz."
Bana göre bu, mümkün olan en iyi sonuç. Bir teknolojinin diğerine galip gelmesi değil, bilim insanlarının yaşamın en temel düzeyde nasıl işlediğini anlamak için cephaneliklerinde daha fazla araca sahip olmaları.
Yaşamın Akışını İzlemek
Yaşayan bir hücreyi saatlerce izlemek, yapılarının yapay bir müdahale olmadan sürüklenişini ve etkileşimini görmek neredeyse meditatif bir fikir. Biyolojinin neredeyse gerçek zamanlı, filtrelenmemiş halini izliyoruz.
Bu çok önemli hissettiriyor. Doğal dünyayı daha net gözlemlemek için her yeni yol geliştirdiğimizde, hiç beklemediğimiz şeyler keşfediyoruz. Bu mikroskop muhtemelen bir istisna olmayacak.
Kaynak: ScienceDaily