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        揭開蜥蜴變色奧秘:國儀場發(fā)射電鏡的探索之旅

        揭開蜥蜴變色奧秘:國儀場發(fā)射電鏡的探索之旅
        國儀精測  2024-08-24  |  閱讀:860

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        在自然界的奇妙世界中,蜥蜴以其多變的體色而聞名。這些色彩不僅令人著迷,更是蜥蜴生存和繁衍的關(guān)鍵。但這些絢麗色彩背后的科學(xué)原理是什么呢?本文將結(jié)合國儀量子場發(fā)射掃描電鏡產(chǎn)品,帶大家一起了解蜥蜴變色產(chǎn)生的機(jī)理。


        *本文中所使用的蜥蜴皮膚細(xì)胞由中國科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所車靜研究員課題組提供。


        1

        掃描電鏡下的蜥蜴皮膚

        自然界中的動(dòng)物體色,可以按形成機(jī)制分為兩類:色素色和結(jié)構(gòu)色。


        色素色的產(chǎn)生是通過色素成分的含量變化以及顏色的疊加實(shí)現(xiàn)的,類似于“三原色”的原理;而結(jié)構(gòu)色是通過細(xì)密的生理結(jié)構(gòu)反射光線產(chǎn)生不同波長的反射光而形成的顏色,其基礎(chǔ)主要是光學(xué)原理。下面幾張圖(圖1-4)就是使用國儀量子場發(fā)射掃描電鏡SEM5000-STEM附件對蜥蜴皮膚細(xì)胞中的虹彩細(xì)胞進(jìn)行表征的結(jié)果,虹彩細(xì)胞具有類似衍射光柵一樣的結(jié)構(gòu),我們暫且稱它為晶體片,晶體片能夠反射、散射不同波長光。


        研究發(fā)現(xiàn)通過蜥蜴虹彩細(xì)胞中晶體片的大小、間距、角度等變化,可以改變它們的皮膚散射和反射的光波長,這一點(diǎn)對研究蜥蜴皮膚變色產(chǎn)生的機(jī)制具有重要的意義。


        掃描電鏡下對蜥蜴皮膚細(xì)胞進(jìn)行表征,可以直觀地看到蜥蜴不同顏色下的皮膚晶體片結(jié)構(gòu)特點(diǎn):包括大小、長度、排列方式,使得微觀表征與宏觀表現(xiàn)生動(dòng)的關(guān)聯(lián)到了一起。


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        圖1 蜥蜴皮膚的超微結(jié)構(gòu)/30 kV/STEM


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        圖2 蜥蜴皮膚的超微結(jié)構(gòu)/30 kV/STEM


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        圖3 蜥蜴皮膚的超微結(jié)構(gòu)/30 kV/STEM


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        圖4 蜥蜴皮膚的超微結(jié)構(gòu)/30 kV/STEM


        結(jié)合國儀自主研發(fā)的 “Automap”大圖拼接軟件,可以對蜥蜴皮膚細(xì)胞進(jìn)行大面積的宏觀結(jié)構(gòu)表征,最大可至厘米級。因此不論是高倍細(xì)節(jié)還是宏觀區(qū)域的表征,國儀電鏡皆可滿足。


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        “Automap”操作界面


        國儀量子場發(fā)射掃描電鏡,具有高分辨成像的優(yōu)勢,且支持選配新型的掃描透射電子(STEM)探測器,可以結(jié)合掃描電鏡和透射電鏡的功能特點(diǎn),在 30kV 及以下的加速電壓下,獲得由透射電子形成的高分辨率圖像。對于觀測電子束敏感的生物樣品,有著獨(dú)特優(yōu)勢。


        2

        國儀量子場發(fā)射掃描電鏡

        掃描電鏡以其分辨率高,放大倍數(shù)范圍廣等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)成為了科學(xué)研究過程中必要的表征工具。


        掃描電鏡的成像除了能得到樣品表面的信息,搭配掃描透射探測器附件,應(yīng)用透射模式(Scanning transmission electron microscopy,STEM),即可得到物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息。此外掃描電鏡上的STEM模式與傳統(tǒng)透射電鏡相比,由于其加速電壓更低,所以可顯著減少電子束對樣品的損傷,并且可大大提高圖像的襯度,特別適合于高分子、生物等軟材料樣品的結(jié)構(gòu)分析。 


        國儀量子系列掃描電鏡皆可選配此掃透模式,其中SEM5000作為國儀場發(fā)射熱門機(jī)型,它采用了先進(jìn)的鏡筒設(shè)計(jì),包括高壓隧道技術(shù)(SuperTunnel)、低像差無漏磁物鏡設(shè)計(jì),擁有多種成像模式:INLENS、ETD、BSED、STEM等,且STEM模式分辨率可達(dá)0.8nm@30kv。


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        3

        參考文獻(xiàn)

        [1]崔慧海,陳旭,梁愛萍.綠安樂蜥微皮紋和皮膚感受器形態(tài)學(xué)與組織學(xué)研究[J].四川動(dòng)物, 2023, 42(6):641-649.[2]Camouflage versus running performance as strategies against predation in a lizard inhabiting different habitats[J]. Wan Lixia;Liu Zhenxia;Wang Tao;Yang Minglu;Li Jiasheng;Sun Hui;Niu Chenkai;Zhao Wei;Jin Yuanting.Ecology and Evolution,2021

        [3]Real-Time Integration Center of Mass (riCOM) Reconstruction for 4D STEM. Chu-Ping Yu, Thomas Friedrich, Daen Jannis, Sandra Van Aert, Johan Verbeeck. Microscopy and Microanalysis ,2022, 28, 1526–1537.

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