看见病毒：显微镜的百年历程( 二 )
奥古斯特·科勒(August Köhler)、亨利·西登托普夫(Henry Siedentopf)
第一台荧光显微镜测试装置20世纪30年代后 ， 得益于各相关科学领域技术的进步和创新 ， 荧光显微成像技术迎来了新的发展机遇 。1935年 ， 奥地利的马克斯·海廷格 (Max Haitinger) 等人改进了生物组织标本的染色技术 ， 用荧光色素染色来标记不能自发荧光的特定组织成分、细菌和其它病原体 ， 标本的荧光亮度增强了 ， 在荧光显微镜下可观察到生物组织的续发性荧光 。 20世纪50年代 ， 随着荧光抗体标记方法及荧光显微镜装置的改进 ， 荧光技术的应用逐渐推广 。日本的下村修 (Osamu Shimomura) 等人1962年从维多利亚水母中发现了一种奇特的蛋白质 ， 从蓝光到紫外线都能使其受激发而发出绿色荧光 。 1974年 ， 他们得到了这种蛋白的纯化物 ， 称为绿色荧光蛋白 (Green Fluorescent Protein ， 简称GFP)。 绿色荧光蛋白的最突出特点是光毒性比传统的荧光分子弱得多 ， 非常适合用于对活细胞进行标记 。 而基于绿色荧光蛋白的光学成像技术可使观察者直接看到从微观到宏观各个层次的生命现象 。
下村修(Osamu Shimomura)在发现绿色荧光蛋白20多年后 ， 美国的马丁·查尔菲 (Martin Chalfie) 于1993年通过基因重组技术使除水母以外的生物 (大肠杆菌等) 也产生出绿色荧光蛋白 。 他将绿色荧光蛋白真正应用于生物样品的标记 ， 建立起用绿色荧光蛋白研究基因表达的基本方法 。 由于许多重大疾病都与基因表达异常相关 ， 查尔菲的成果意义重大 。美籍华人钱永健 (Roger Y. Tsien) 大幅度改造优化了绿色荧光蛋白 ， 提升了它的发光效率 ， 还进一步发展出红、蓝、黄色的荧光蛋白 ， 在生物学研究领域得到了广泛应用 。 这些荧光蛋白成为生物学家们得心应手的工具 ， 实时监测各类病毒“作案”过程的愿望已可以实现了 。下村修、查尔菲与钱永健三位科学家因发现、提取和改进绿色荧光蛋白的杰出贡献获得了2008年诺贝尔化学奖 。
马丁·查尔菲(Martin Chalfie)
钱永健(Roger Y. Tsien)
荧光显微镜
荧光标记的重组病毒感染模型系统激 光“强光源”也是迫切需要解决的关键技术！阿尔伯特·爱因斯坦 (Albert Einstein) 1916年提出了“关于辐射的量子理论 (On the Quantum Theory of Radiation) ” ， 其中包括“受激辐射的光放大 (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation ， 简称Laser) ”的概念 (中文译为激光) ， 这是如何得到强光源的一个思路 ， 他的论述为后来激光的实现奠定了理论基础 。但在自然界普通光源中 ， 产生受激辐射的成分很少 ， 当时的人们并没认识到该理论的实际应用价值 。
阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)(左) ， 他1916年发表的论文(右)基于爱因斯坦的理论 ， 几十年之后的1953年 ， 美国的查尔斯·唐尼斯 (Charles Townes) 研制成功一台受激辐射微波放大装置 。 后来该项技术由微波扩展到红外及可见光范围 。1958年 ， 唐尼斯与亚瑟·肖洛(Arthur Schawlow)在《物理评论(Physical Review)》杂志上发表论文 ， 阐述了研制激光器的可能性以及所需的条件 ， 指出这种激光具有亮度极高、单色性好、方向性好的特点 。就在同一时期 ， 苏联的亚历山大·普罗霍洛夫 (Aleksandr Prokhorov) 及尼古拉·巴索夫 (Nicolay Basov) 也提出了类似的设想 。 他们的设想非常吸引人 ， 许多国家竟相开始研制激光器 ， 各种实验方案都有 ， 只是都未获得成功 。这几位都是了不起的人物 ， 赫赫有名的科学大伽 ， 爱因斯坦就不用说了 。 而唐尼斯、普罗霍洛夫及巴索夫三人分享了1964年诺贝尔物理学奖 ， 肖洛则获得了1981年诺贝尔物理学奖 。
亚瑟·肖洛(Arthur Schawlow)、查尔斯·唐尼斯(Charles Townes)
亚历山大·普罗霍洛夫(Aleksandr Prokhorov)、尼古拉·巴索夫(Nicolay Basov)真正研制出第一台激光器的是美国加利福尼亚州休斯航空公司实验室的西奥多·梅曼 (Theodore Maiman) 。 1960年5月16日 ， 梅曼在自己研制的红宝石激光器上成功获得了波长为694.3纳米的激光 。 7月7日 ， 休斯公司正式宣布了这个消息 。 此后 ， 不同工作物质的激光器陆续研制出来 ， 如氦氖气体激光器、二氧化碳激光器等 ， 激光在各领域的应用研究也迅速展开 。激光的亮度可比普通光源高20个量级 ， 而且是在包括红外､可见光､紫外直至X射线波段内的相干辐射光源 ， 意义极为重大 ， 因此被誉为是20世纪继原子能、计算机、半导体之后的又一重大发明 。 梅曼获得富兰克林学会、美国物理学会、光学学会等多个奖项 ， 曾两度被诺贝尔奖提名 ， 可惜未能获得诺贝尔奖 。
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