據蔡司電子顯微鏡君了解早在32億年前，微生物就出現在了地球上，近年來這一與人類健康息息相關的研究領域愈發活躍。隨著熒光標記技術和成像技術的進步，難以用肉眼觀察到的微生物逐漸被人們所了解：比如，微生物的生物膜、菌落形態和構成，微生物的侵染過程，甚至是分辨率要求更高的微生物亞細胞結構定位。通常情況下，在熒光成像設備的分辨率的角度來看，寬場熒光顯微鏡→激光共聚焦顯微鏡→較高分辨率熒光成像設備的分辨率依次提升，面對微生物這樣比動物細胞小10倍以上的微生物，我們該如何選擇合適的成像設備呢?通過下面三個案例，我們來看看不同設備下微生物的廬山真面目。

　　PNAS/微米尺度下的人類口腔微生物地理形態

　　微生物復雜的空間群落對于理解群落中各類群間的相互作用至關重要，本文引入為生物地理學的概念，研究微生物的分布與環境在微米尺度上的關系。借助DNA測序提供的不同類群豐富的基因組序列信息，研究人員利用熒光原位雜交技術同時標記9種類群的微生物，通過激光共聚焦顯微鏡光譜成像，發現人類牙菌斑的多屬且高度組織化的微生物群落——獨特的“多屬聯合體”。共聚焦多層采集重構出的3D結果顯示，聯合體尺寸從幾十微米到幾百微米不等，由一個放射狀排列的9個單元組成，絲狀、棒狀桿菌圍繞在其周圍。并且該聯合體呈現出單個類群空間排布的差異性：比如厭氧類群傾向于內部定位，而兼性或專性需氧類群傾向于排列在聯合體外部;代謝產物乳酸的生產者和消費者往往彼此靠近等。豐富的結構差異影響微生物的生理和生態特性，這為理解微生物組織、代謝和系統生物學提供了重要的空間模型和組織框架。

　　亮點：在可見光范圍內選擇的多色熒光染料，分別標記不同細菌，本文選擇9種熒光標記，易出現串色，利用蔡司電子顯微鏡的光譜分光特性以及光譜拆分(點擊查看)，可以準確區別9種標記避免串色。同時，利用共聚焦良好的光切效果，進行多層掃描獲得xyz三維立體數據，重構菌落立體結構。

　　牙菌斑中的“花椰菜”結構，主要由樟腦菌屬、鏈球菌屬、嗜血桿菌/聚集菌和脈管菌組成，其中還分散排布普雷沃菌、羅西亞菌和噬帽菌。右圖：牙菌斑中復雜的“玉米芯”結構。設備：LSM 780

　　通過光學多色成像數據，構建的牙菌斑的刺猬狀菌落模型。鏈球菌和放線菌的生物膜上結合棒狀桿菌菌絲，在菌絲遠端被球狀菌(鏈球菌、卟啉單胞菌等)包裹形成玉米穗狀結構，叢生的奈瑟菌包圍在菌落外側。外側的細菌構建了一個富二氧化碳低氧的環境，厭氧菌在內部生長。

　　細胞焦亡是一種機體在感知病原微生物侵染后啟動的免疫防御反應，本質上是一種程序性細胞壞死，它的表現為細胞膜形成孔洞、逐漸膨脹至細胞膜破裂等，導致細胞內容物釋放并引起劇烈的炎癥反應。細胞焦亡又分為經典與非經典通路，在非經典通路中，以細菌脂多糖(LPS)為例，前人研究表明它不需要借助受體就可以直接進入細胞質，進而使LPS受體——Caspase 家族成員發生寡聚而活化，切割gasdermin-D，誘導細胞焦亡的發生。本文研究則發現，宿主細胞中的GBP1起到細菌脂多糖(LPS)感受器的作用，通過靜電作用高親和結合沙門氏菌表面的LPS，并且通過招募GBP2-4組裝成GBP coat，進一步促進capspase-4募集于細菌表面并發生活化，證實細菌脂多糖膜的活化使開啟非經典炎癥信號轉導途徑的一步。

　　亮點：直徑2-3um的沙門氏菌，通過蔡司共聚焦上搭載的較高分辨設備Airyscan(點擊查看)，有效實現2倍分辨率提升，清楚定位GBPs在細菌表面(類似膜結構的成像效果)的結合和募集。

　　沙門氏菌(rsRED標記，紅色)侵染Hela細胞，胞內的非典型炎癥小體GBP1(eGFP標記，綠色)結合沙門氏菌表面。細胞核(Hoechst標記，藍色)，標尺：10um(C)5um(F)。設備：LSM 800 with Airyscan。

　　亮點：利用普通的激光共聚焦觀察直徑僅有2um左右的大腸桿菌，可以看到其棒狀形態，但很難看到其內部的亞細胞結構，所以作者利用　蔡司電子顯微鏡較高分辨成像系統Elyra(點擊查看)(SIM分辨率: xy 120nm，z 300nm)對進行亞細胞定位的3D成像，可以清晰看到IRGB10位于大腸桿菌DNA與LPS之間的獨特的結構位置。

　　市場瞬息萬變，蔡司電子顯微鏡對客戶的重要性與日俱增?？蛻魧Σ趟倦娮语@微鏡也充滿期望。本期為您分享到這，想了解更多關于蔡司三坐標測量機廠商最新信息，記得關注我們哦