Sejak dimulai lebih dari 400 tahun yang lalu, mikroskopi telah membuat lompatan dan batas — bahkan memusatkan perhatian pada atom individu. Sekarang, seperti yang dilaporkan Nick Lunn untuk National Geographic, jenis mikroskop baru sedang mengambil langkah besar berikutnya, menangkap gambar 3-D resolusi tinggi dari sel-sel hidup ketika mereka bergerak dan beroperasi dalam organisme.
Kebanyakan mikroskop terlalu lambat untuk menangkap pergerakan seluler dalam 3-D, menurut siaran pers dari Howard Hughes Medical Institute, yang berkolaborasi pada mesin baru. Dan meskipun para peneliti telah mencitrakan sel hidup, sulit untuk mendapatkan gambar kelompok sel dengan resolusi tinggi. Mikroskop modern berdaya tinggi juga memandikan sel dalam cahaya yang kuat, kadang-kadang ribuan atau jutaan kali lebih kuat dari matahari, yang dapat mengubah perilaku mereka atau bahkan merusak subyek yang kecil.
"Ini menimbulkan keraguan yang mengganggu bahwa kita tidak melihat sel di negara asalnya, dengan senang hati berlindung di dalam organisme tempat mereka berevolusi, " kata Eric Betzig, pemenang Hadiah Nobel kimia dan pemimpin tim proyek di Howard Hughes. "Sering dikatakan bahwa melihat itu adalah kepercayaan, tetapi ketika menyangkut biologi sel, saya pikir pertanyaan yang lebih tepat adalah, 'Kapan kita bisa memercayai apa yang kita lihat?'"
Satu masalah khusus dengan mengintip bagian dalam organisme hidup adalah bahwa permukaan subjek cenderung menyebarkan cahaya, mendistorsi gambar. Dan semakin dalam Anda melihat, semakin buruk masalahnya. Untuk mengatasi masalah ini, ruang lingkup baru menggunakan teknik dari astrofisika yang disebut optik adaptif. Seperti teleskop berbasis darat zaman baru yang mampu mengoreksi lengkungan gambar yang disebabkan oleh atmosfer Bumi, ruang lingkup dapat mengoreksi distorsi yang disebabkan oleh hamburan permukaan.
"Jika Anda dapat mengukur bagaimana cahaya melengkung, Anda dapat mengubah bentuk cermin untuk menciptakan distorsi yang sama dan berlawanan yang kemudian membatalkan penyimpangan tersebut, " kata Betzig kepada Lunn.
Teknik mutakhir lain yang membantu membuat lingkup baru ini bekerja disebut mikroskopi cahaya-kisi, teknik yang dipelopori Betzig awal dekade ini. Alih-alih mandi sampel dalam merusak, sinar intensitas tinggi mikroskop menyapu selembar cahaya ultra-tipis di sampel, menghasilkan banyak gambar 2-D resolusi tinggi. Itu kemudian ditumpuk untuk membuat gambar 3-D tanpa memutihkan atau merusak sampel. Hasil dari kedua teknik ini adalah gambar 3-D yang jelas dari sel yang berperilaku alami. Penjelasan rinci tentang teknik ini muncul dalam jurnal Science .
“Mempelajari sel pada selembar kertas adalah seperti menonton singa di kebun binatang — Anda tidak benar-benar melihat perilaku asli mereka, ” kata Betzig kepada Lunn. “[Menggunakan ruang lingkup] seperti menonton singa mengejar kijang di sabana. Anda akhirnya melihat sifat sebenarnya dari sel. ”
Gambar yang dibuat sejauh ini sangat menakjubkan. Seperti yang dilaporkan Brandon Specktor dari LiveScience, para peneliti fokus pada zebrafish transparan, nematoda, dan sel kanker. Film 3-D pertama mereka termasuk sel-sel kanker yang bergerak melalui pembuluh darah, sel-sel imun yang menelan molekul gula dan sel-sel yang membelah secara detail.
Yang lebih menarik daripada gambaran halusnya adalah intensitas detail memungkinkan para peneliti untuk “meledakkan” jaringan yang mereka lihat untuk melihat sel-sel individual. "Setiap kali kami melakukan percobaan dengan mikroskop ini, kami telah mengamati sesuatu yang baru - dan menghasilkan ide dan hipotesis baru untuk diuji, " kata Tomas Kirchhausen, peneliti senior di Rumah Sakit Anak Boston dalam siaran pers. "Ini dapat digunakan untuk mempelajari hampir semua masalah dalam sistem biologis atau organisme yang dapat saya pikirkan."
Perlu beberapa saat untuk revolusi mikroskop ini untuk bisa keluar dari lab dan masuk ke universitas dan rumah sakit lain. Seperti yang dilaporkan Specktor, mikroskop pertama adalah "monster Frankenstein" yang dirakit bersama potongan-potongan dari mikroskop dan mesin lain. Saat ini menempati meja panjang sepuluh kaki dan membutuhkan perangkat lunak khusus untuk beroperasi.
Tetapi menurut siaran pers, dua ruang lingkup generasi kedua, yang akan ditempatkan di laboratorium yang bekerja sama, hanya akan menempati ruang satu meja, dan akan tersedia bagi para peneliti dari seluruh dunia yang mendaftar untuk menggunakannya. Tim juga akan memposting rencana untuk instrumen sehingga lembaga lain dapat mencoba untuk membangun sendiri. Mungkin dalam sepuluh tahun, Betzig mengatakan kepada Specktor, model yang lebih kecil dan terjangkau akan tersedia secara komersial.
Sampai saat itu, gambar-gambar baru harus pasang surut. Kami setuju dengan Betzig yang memberi tahu Lunn bahwa pertama kali ia melihat gambar dari ruang lingkup "sangat mengagumkan." Ini, tentu saja, adalah jargon ilmiah untuk "benar-benar rapi."
