顕微鏡で見るミクロの世界：肉眼では見えない美しさを発見

雨が降った後、葉の表面に小さな水滴や微生物が見られることがあります。しかし、顕微鏡を利用すれば、まったく新しい世界に入り、その小さな水滴の中に生命と秘密に満ちたユニークな宇宙が存在していることが分かります。

顕微鏡を使って蝶の鱗を観察する人もいれば、ショウジョウバエ、さまざまな感情による涙、雪片の形、ニンジンの皮などを観察する人もいます。髪の毛を1万倍に拡大して電子顕微鏡で写真を撮る人もいます...

顕微鏡で見たサンゴフリースのパジャマ、出典：インターネット

今日は皆さんを顕微鏡の世界へお連れし、日常生活では見ることができない小さくて美しい光景を発見していただきます。

1. 顕微鏡写真撮影はどのように行われるのですか?

顕微鏡といえば、中学校の時に顕微鏡を使って玉ねぎのスライスを観察したことがあるなど、誰もが使ったことがあるのではないでしょうか。

顕微鏡は16世紀後半にオランダ人によって発明されました。ヤンセンさんと息子はガラスを2枚重ねて教会の塔を眺め、その上の雄鶏の彫刻が以前よりも数倍大きくなっていることに気づいた。顕微鏡の応用の価値を真に理解していたのは、同じくオランダ人のアントニー・ファン・レーウェンフックでした。彼は自家製の顕微鏡を使って微生物を発見した最初の人物となった。

では、顕微鏡はどうやって写真を撮るのでしょうか?

方法は2つあります。 1つ目は接眼レンズの後ろからの撮影です。まず、顕微鏡で鮮明な画像を確認し、次にカメラのレンズを顕微鏡の接眼レンズに焦点を合わせ、自動モードを使用して、自動フォーカスで撮影します。 2 番目の方法は、カメラのレンズを取り外し、顕微鏡の接眼レンズを取り外し、簡単な装置を使用してカメラと顕微鏡を接続するだけです。

顕微鏡は対象物をより大きな倍数に拡大する必要があり、焦点距離も長いため、撮影される対象の被写界深度は非常に浅くなります。被写界深度とは、写真が鮮明な焦点を維持できる範囲を指し、写真の前景、中景、背景のどの部分が鮮明なまま残り、どの部分が徐々にぼやけるかを決定します。顕微鏡を使用して物体の前面と背面から鮮明な写真を撮影する場合、電子制御装置を使用して、さまざまな平面に焦点を合わせた数十枚または数千枚の写真を撮影する必要があります。その後、透明パーツはソフトウェアによってフルデプス画像に結合されます。

2. 顕微鏡で捉えた微細な美しさ

1. 動物

マダガスカルオオヤモリの胎児の手。手の長さは約 3 mm で、2 日間にわたって収集され、約 200 G のデータが収集されました。写真家は、ヤモリの神経を強調するためにシアン色を使用し、骨、腱、靭帯、皮膚、血液細胞は暖色系のさまざまな色で染色しました。これにより、ある領域を拡大すると、細胞レベルで構造がどのように構成されているかが明らかになります。この作品は、ニコン主催「スモールワールド写真コンテスト」2022年度優勝作品です。

写真家グリゴリー・ティミンとミシェル・ミリンコヴィッチと成体のマダガスカルオオヤモリ

エビの尻尾の羽毛のような質感。これらの細長い構造はねじれたり揺れたりすることで推進力を生み出し、エビが素早く泳いで捕食者から逃げたり獲物を捕まえたりすることを可能にします。写真家: カレン・アルパート

2. 植物

花粉管の長さを測定するために、写真家はシロイヌナズナの雌しべを通って成長する花粉管のこの蛍光顕微鏡写真を撮影しました。

写真家のヤン・マルティネック氏は、顕微鏡写真の魅力について語ります。一見ありふれた物体や標本であっても、顕微鏡写真では別のレベルの複雑さと美しさが明らかになることがあります。

ほとんどの人はシロイヌナズナについて聞いたことがないかもしれませんが、植物研究コミュニティでは、シロイヌナズナは非常に一般的であり、植物遺伝学、細胞生物学、分子生物学、その他の研究で広く使用されています。植物に関するさまざまな研究のほとんどはここから始まりました。 2022年、シロイヌナズナは神舟15号に乗って宇宙に入り、宇宙ステーションで開花と結実に成功しました。

Arabidopsis thaliana 出典: Baidu 百科事典

「サザンライブオークの葉の毛状突起（白い付属物）と気孔（紫色の気孔）」

写真家のジェイソン・カーク氏は、60倍の倍率で200枚以上の異なる画像を重ね合わせて、オークの葉の内部構造を詳細に観察しました。画像には、気孔 (紫)、毛状突起 (白)、葉脈 (青) という 3 つの異なる構造が示されています。シンプルなオークの葉には、並外れた美しさと複雑さが宿っています。

アメリカ、テキサス州によく見られるサザンライブオーク。画像出典: Wikipedia

3. 医療

黄河水 2020 撮影対象: 脱灰されていない骨と繊維組織のスライス。撮影者：北京大学口腔病理学院副学部長、口腔病理学教授、李鉄軍

脱灰されていない骨および繊維組織の切片は、通常、人間の骨組織から採取されます。このような研削ディスクは、骨の組織構造、形態、または病理を研究するための医学研究や生物学研究でよく使用されます。

骨、筋肉、血管、神経、歯も顕微鏡で見ると無限の宇宙、広大な荒野、神秘的な湖に変化します...

メラトニン結晶

メラトニンは脳で生成され、眠りにつくのを助けるホルモンです。また、身体にさらなる休息を与えるために、通常は錠剤の形で摂取されます。この写真は、細胞や微生物などを芸術的な視点から表現した、コリン・ソルターの顕微鏡写真集「Science is Beautiful」からのものです。

4. その他

コーヒーの粉、フィルム、雪の結晶、塩など、日常生活にあるものに顕微鏡を向けた写真家もいます。以下は、さまざまな状況でミッカーズが顕微鏡で捉えた涙です。

あくびをすると流れる涙は、地面に無秩序に生えている蔓のようだ

喜びの涙は美しい雪景色のようだ

写真家のミッカーズ氏はまずマイクロピペットを使って目の近くに流れる涙を集めた。集められた涙は顕微鏡のスライドに落とされます。その後、涙の中の結晶が落ち着くまでしばらく待つと、ようやく涙の本当の姿を撮影することができます。

ミッカーズ氏は、涙の違いを示すために、人々を泣かせるさまざまな方法を使います。涙には、基本的な涙、反射的な涙、感情的な涙の 3 つの基本的な種類があります。涙の種類によって分子組成はわずかに異なります。たとえば、反射涙は、主にタマネギ、催涙ガス、催涙スプレーなど目を刺激する異物によって目から流れる涙です。これらの涙は主に、目と接触した刺激物を洗い流すために分泌されます。

3. 一般の人でも顕微鏡で写真を撮ることはできますか？

上の写真のように、専門家が顕微鏡を使って撮影した画像を見ると、あなたも顕微鏡で物体を観察したくなるのではないでしょうか。では、一般の人でも顕微鏡で写真を撮ることはできるのでしょうか?

答えは「はい」です。

シンプルバージョン:

顕微鏡撮影機能付きの携帯電話を購入してください。 20倍、40倍、60倍など、倍率を選べます。顕微鏡撮影は日常の写真を撮るのと同じくらい簡単です。枕、ソファ、宅配ボックスなどはすべて顕微鏡での観察対象になります。

上級バージョン:

まず、顕微鏡を購入します。もっと安いものはオンラインで数百元で購入できます。

観察するサンプルを準備します。標本は、詳細の視認性を高めるために、固定、染色、またはラベル付けされることがよくあります。

顕微鏡の倍率、焦点、明るさ、コントラストなどのパラメータを調整して、鮮明な画像を得るために顕微鏡が最適な状態であることを確認します。

撮影機材の接続：カメラを顕微鏡に接続します。

フォーカス: サンプルを最も鮮明な状態にするには、フォーカスを微調整する必要があります。

露出設定: 光の強度とサンプルの特性に応じて、適切な露出時間と絞りサイズを設定し、画像の明るさとコントラストが適度になるようにします。