新華社北京１０月４日電（記者王艷紅）在生物體內(nèi)，無數(shù)復(fù)雜分子不斷地運動著，形成又拆解、結(jié)合又分離，通過這些過程來實現(xiàn)各種生理功能。如果能任意“抓拍”高清照片、看清某個分子在特定瞬間的模樣，將使我們更深入地理解生命如何運作。

近幾年來迅速竄紅的低溫冷凍電子顯微術(shù)（Ｃｒｙｏ—ＥＭ）就是這樣一種“抓拍”手段。２０１７年諾貝爾化學獎的三位獲獎?wù)邔υ摷夹g(shù)的發(fā)展作出了關(guān)鍵貢獻。

生物分子的功能很大程度上取決于它們的結(jié)構(gòu)，不清楚一個分子的三維結(jié)構(gòu)，就不能算是了解它。但是，用來觀測的波長決定了可觀測的尺度?？梢姽獾牟ㄩL比分子尺寸大很多，因此光學顯微鏡在這方面無用武之地，好比量腰圍的軟尺量不出頭發(fā)絲的粗細。

過去約一百年來，對生物分子結(jié)構(gòu)的研究主要依賴于Ｘ射線晶體學，即通過Ｘ射線在晶體里的衍射情況推斷原子在空間里的排列，這項技術(shù)曾揭示了ＤＮＡ雙螺旋等諸多重要結(jié)構(gòu)。

Ｘ射線波長較短，成像可以達到很高的分辨率，但它只能分析晶體——分子必須在空間中整齊有序地排列，才能形成衍射圖樣。生物體內(nèi)的很多大分子難以結(jié)晶，沒法讓它們“列隊擺拍”；還有些分子雖然能結(jié)晶，但要先改頭換面一下才行，拍不到它們的“工作照”，而科學家感興趣的正是分子在生物體內(nèi)溶液中活躍運作的樣子。

于是，人們把目光轉(zhuǎn)向了另一種高精度觀察工具——電子顯微鏡。

電子顯微鏡利用原子對電子的散射來揭示物質(zhì)結(jié)構(gòu)，電子能量越高、速度越快，“尺子”的刻度越精細。但電子束會破壞生物細胞和分子，而生物材料在電子顯微鏡下的成像能力差，即使用最強力的電子束透射，圖像對比度也很低。這就需要在樣本制備和操作上想辦法，盡量減少電子束帶來的破壞、增強對比度。