一种新型显微镜首次让研究人员以毫秒级观察细胞内的分子运动。这种创新的方法将两项原有的显微技术结合起来，它为观察以前检测不到的细胞过程打开一扇窗，揭示出细胞内部的分子活动情况，比任何先前可能达到的水平精确得多。

　　“这让我们可以研究分子间相互作用，以及它们的运动情况。”位于德国海德堡的欧洲分子生物学实验室（European Molecular Biology Laboratory）的一位细胞生物物理学家马尔特·瓦克斯姆斯（Malte Wachsmuth）说。他协助研发了该新型显微镜。当前的各项显微镜技术可以聚焦于细胞内某个单独位点，但是，当焦点从一个位点向另一个位点移动时，它们会漏失重要信息。“一个普通蛋白质可能在这样一个位点上只呆一到两毫秒时间，” 瓦克斯姆斯说，“分子的运动性很强，到处扩散，并且这是一个很快的过程。许多在数十毫秒间就会发生。”

　　该技术由瓦克斯姆斯及其同事们共同研发，让他们可以一次性分析在一整个细胞内相关蛋白和其他分子，即使它们在运动。该技术将单层光显微镜和单分子光谱学结合了起来，前者仅对物体的某一薄层平面进行照射，而后者可以追踪单个分子的运动。结果具有敏感度高和处理速度快的特点。

　　研究人员认为，该技术会有助于理解蛋白质是如何驱动像转录一类的过程的，转录为DNA表达方式。“就尝试解释细胞生物化学而言，每个人对理解蛋白质如何彼此相互作用都会感兴趣，”位于马里兰州贝塞斯达 （Bethesda, Maryland） 的美国国立卫生研究院（National Institutes of Health）的一位生物学家珍妮弗·利皮科特·斯科华兹（Jennifer Lippincott-Schwartz）说。斯科华兹并没有参与该项研究。

　　科学家很快就就将他们的工具应用于实践。“我们可以观察细胞核内的单个分子，看着它从一个部位移动到另一个部位，”瓦克斯姆斯说。他和他的同事们还观察到，在细胞核内进行的转录过程中，蛋白质是如何与紧密缠绕的DNA（即染色体）结合的。研究人员依然难以理解转录如何进行的复杂过程。先前研究显示，当蛋白质挂上荧光标签，结合在染色体上的亮点表明蛋白质与染色体进行了更长时间的结合，而暗点则表明两者进行了更为短暂的结合。但是，当研究人员利用他们的新型显微镜来观察这个过程，并分析细胞核里的蛋白质运动情况时，他们发现，这种动态情况复杂多了，暗区和亮区的结合时间是相同的。

　　这些结果发表在这个月的《自然—生物技术》网络版上。“要更加深入理解真实过程，这仅仅是第一步，”瓦克斯姆斯说。他还说道，他的团队正在继续向前推进，进行更多详细研究，包括双色成像，这可以让他们观察到不同类型分子间的相互作用。

　　“这篇论文意义重大，是一个巨大的进步，但是，它也留下一个开放性问题：所有这一切都意味着什么？”美国加州大学旧金山分校（University of California, San Francisco）的一位生物物理学家约翰·塞达特（John Sedat）说。塞达特并没有参与该项研究。他说，该研究以及近来其他同类研究的复杂性在于，该技术需要大量的光。“你利用的光子多到哪种程度就会扰乱生物学过程？”塞达特说。论文里证明的蛋白质运动可能描述了细胞的真实生物学过程，又抑或，它们可能只是由于太多光射入细胞内而引起的人为现象。

　　但是，这是一个好的开端。“该显微镜可以观察细胞内部，这很重要，因为那里是所有生物学过程进行的场所，”塞达特说，“它不是最高放大倍数，也不是最高分辨率，但是，一开始那都不重要。所有生物学过程都在这类尺度上发生，并且，如果你拥有了这些研究人员和其他人获得的时空分辨率，你就可能回答海量的生物学问题。”