Lần đầu tiên, các nhà khoa học có hình ảnh rõ ràng về một tế bào di chuyển trong cơ thể sống

Nếu bạn cảm thấy mình nhỏ bé trong Vũ trụ bao la này, hay thậm chí là nhỏ bé trong cái thế giới này đi nữa, thì hãy xem ngay video dưới đây để mà vui lên! Từng tế bào trong cơ chúng ta đang hoạt động để giữ cho thực thể sống này – chính là bạn đó – tồn tại trên đời.

Nhiều thập kỉ nay, ta đã biết tế bào di chuyển như thế nào bên trong một cơ thể sống, nhưng video này là lần đầu tiên ta được chứng kiến phép màu cuộc sống ấy với một độ phân giải cao, trong không gian ba chiều như vậy.

Đây là video về một tế bào miễn dịch đang hoạt động bên trong một con cá ngựa vằn – loài Danio rerio:

Những chấm xanh kia mà tế bào miễn dịch nuốt vào là các hạt dextran, một loại đường đa (sugary polysaccharide) thường thấy trong rất nhiều thứ, từ rượu vang, thuốc trợ tim hay trong những mảng bám răng.

Video trên có được là nhờ một công nghệ hiển vi toàn toàn mới. Đúng là ta đã quan sát được các tế bào rất nhiều năm nay rồi, nhưng mỗi khi cố gắng quay lại hình ảnh chúng di chuyển bên trong cơ thể sống, thì hình ảnh lại mờ. Để theo dõi được tế bào, ta phải để nó lần một tấm kính mà thế thì chẳng bao giờ thấy được tế bào trong "môi trường sống tự nhiên" của chúng.

"Chính những điều này đã khiến người ta nghi ngờ rằng ta sẽ chẳng bao giờ nhìn được tế bào trong trạng thái tự nhiên, vui vẻ nằm  trong cơ thể sống mà chỉ tại đó chúng mới tiến hóa, phát triển được", trưởng ban nghiên cứu, nhà vật lý học Eric Betzig nói.

Ngay cả khi cố gắng quan sát từng tế bào một, kính hiển vi vẫn quá chậm, không thể theo kịp được những hoạt động mà một tế bào thực hiện.

"Điều này cũng làm chúng tôi lo ngại rằng sẽ không thể quan sát tế bào trong trạng thái tự nhiên và không chịu áp lực", ông Betzig bổ sung.

"Người ta thường nói phải tận mắt nhìn thế mới tin được, nhưng trong ngành sinh học tế bào, tôi nghĩ câu hỏi đúng phải là ‘Khi nào thì ta có thể tin những gì ta nhìn thấy?’".

Để vượt qua chướng ngại vật này, ông Betzig và đội ngũ của mình kết hợp hai công nghệ hiển vi lại, tạm dịch là công nghệ quang thích ứng và công nghệ hiển vi lưới mỏng.

Công nghệ quang thích ứng – Adaptive optic là công nghệ thiên văn cho phép ta nhìn xuyên qua bầu khí quyển của Trái Đất, tới được những thiên thể ở xa. Trong trường hợp này, khi ghi lại hình ảnh những sinh vật sống, các nhà khoa học sẽ phải bắn một tia laser vào bất cứ thứ gì họ đang muốn ghi lại hình ảnh, sử dụng cách này để xác định ánh sáng đã bị biến đổi như thế nào khi đi qua những mô sống và các tế bào.

Sau đó, họ đảo ngược những biến đổi trên, khiến khu vực đang được quan sát hiện ra rõ hơn. Kết quả là ta có một hình ảnh rõ ràng: một tế bào đang hoạt động trong môi trường sống tự nhiên của nó.

Công nghệ thứ hai, công nghệ hiển vi lưới mỏng - lattice light sheet microscopy cho phép các nhà nghiên cứu bắt được những hình ảnh nói trên trong thời gian thực.

Sử dụng những tấm ánh sáng cực mỏng vẩy qua vẩy lại, các nhà khoa học tạo ra được một chuỗi hình ảnh 2D, có thể đưa được vào một tấm hình 3D có độ phân giải cao. Họ có thể làm được điều đó mà không phải phá hủy tế bào hay làm gián đoạn "cuộc sống thường ngày" của nó.

Và kết quả cuối cùng chính là hình ảnh mà giới khoa học đã muốn nhìn thấy nhiều năm nay rồi: một tế bào sáng rõ, sống động đang vận động dưới kính hiển vi.

Với công nghệ mới này, kể cả những cấu trúc bên trong tế bào cũng có thể hiện ra rõ ràng dưới kính hiển vị. Đây là các hạt cơ quan bên trong mắt của con cá ngựa vằn:

Công nghệ này sẽ dẫn ta tới những khám phá, những đột phá chưa tường có trước đây. Ví dụ, đây là hình ảnh của một tế bào ung thư đang di chuyển trong mạch máu, tìm cách bám vào đâu đó:

Công nghệ này gặp hai trở ngại duy nhất: đó là giá thành thiết bị và bản thân thiết bị này không hề thân thiện với người dùng chút nào. Ông Betzig và đội ngũ của mình đã phải đặt thiết bị này lên một cái bàn dài 3 mét mới vừa.

Tuy nhiên, mặt tốt vẫn còn rất nhiều. Thứ nhất, họ đã có bằng chứng cho thấy công cụ này hoạt động một cách hiệu quả, chỉ là vấn đề thời gian trước khi công nghệ này cách mạng hóa toàn bộ hiểu biết của nhân loại với sinh học và với tế bào con người.

Thứ hai, đội ngũ các nhà khoa học đã đang thiết kế một thiết bị nhỏ hơn, một phiên bản tiếp theo của nguyên mẫu. Tuyệt vời hơn nữa, họ sẽ công bố bản thiết kế này trước công chúng để phòng thí nghiệm nào cũng có thể chế tạo một cái.

Từng tế bào trong cơ thể tôi đang tỏ lòng cảm kích với những tiến bộ khoa học của con người!

Tham khảo ScienceAlert