还在“以貌取人”分辨转基因？太不科学了！ | 科学人 | 果壳网 科技有意思
还在“以貌取人”分辨转基因？太不科学了！
黑脐大豆是转基因大豆、整齐白亮的大米是转基因大米、表面光滑的马铃薯是转基因马铃薯吗？木瓜是转基因的吗？
本文作者:fengfeixue0219
黑脐大豆是转基因大豆、整齐白亮的大米是转基因大米、表面光滑的马铃薯是转基因马铃薯……一条由“向日葵环保联盟”制作的“教你辨别转基因食品”的帖子和配图，在各大微博、论坛上流传。不过，先别着急照着这个方法来辨别，我们先看看这些“辨别”方式是否靠谱吧。
大豆，人家豆脐颜色可多了
我国是大豆的起源中心，因此我国的大豆品种资源十分丰富，截止2002年[1][2]，我国已完成了23587份国内大豆品种资源以及从国外引进的2156份品种资源的农艺性状鉴定和目录编写。豆脐是豆子与豆荚的结合部位，颜色深浅只是大豆品种特征的一个表现方面，其颜色变化十分多样：从黑色、褐色直到黄色、白色，依照国际通行的划分方式有六、七类之多[3][4][5]，与是否是转基因大豆没有必然联系。就拿图中所说的豆脐褐色的“黑脐豆”来说，在我国本身就有很多品种。例如江西选育的“赣豆6号”[8]、湖北选育的“金大豆626”[9]、安徽选育的“芦豆一号”[10]以及新疆的“沙湾黑脐豆”[1]等。由此可见，用“黑脐豆”这一特征来判定大豆是否是转基因是不靠谱的。同理，由于大豆籽粒大小和形状也是大豆品种多样性的体现，不同品种大豆的籽粒大小形态也具有差异[5][11]，图中所讲靠形态区分大豆转基因与否的方式，也不靠谱。
广泛种植的孟山都转基因大豆Roundup
ready（GTS 40-3-2），其未转基因的母本大豆是A5403[6]，而A5403大豆的种脐正是黑色（imperfect black）的[7]，但进口转基因大豆在我国的规定用途是饲料和榨油，市场上不应该出现完整的转基因大豆。
大豆豆脐颜色非常多样。图片来源：ams.usda.gov
大米，长得不好的那是次等米
我国常见水稻主要分为两类：多种植在东北、华北地区的粳稻，以及多种植在华南地区的籼稻。粳稻的籽粒较为矮胖，显得较圆，又因为其中支链淀粉稍多，做出的米饭一般较粘。我们熟知的珍珠大米，其本质就是粳稻。籼稻的籽粒较长较瘦，由于支链淀粉较少，做出来的饭粘度稍小于粳稻，著名的扬州炒饭所用米就以籼米为佳，而东南亚菜肴中所采用的大米，基本也都是籼稻类型。此外，大米本身的光泽度，由于胚乳性质及碾米过程不同而不同。从这里就可以看出，所谓“又长又瘦又亮”，这本身就是籼稻的特征，若以这条标准来判断转基因大米，估计扬州炒饭和泰国香米都要中枪了。粳稻和籼稻的外形有显著差异，粳稻短粗、籼稻细长。更多关于水稻的内容，请阅读：
我国北方水稻以粳稻（Japonica）为主，南方则以籼稻（Indica）为主。图片来源：
流言中还提到，长的不好、长的不整齐、个头小的大米是“天然大米”，这个是对商品化大米生产过程不了解所致。我们看到的大米，是水稻经过收割、脱壳、碾米等步骤生产出的胚乳，但大米在碾米后不能直接上市出售，而还需要经过一个评级过程，即按照一定标准将大米分为不同档次。根据我国大米标准GB]，大米需要依据不完善粒比例、杂质比例、碎米量等指标将大米分为特等、一等、二等和三等共四个等级。长的不好、不整齐的大米很有可能是等级较低的大米。因此，依靠“长的不好不整齐个头小”等特征来判断是否是转基因大米，是毫无价值的。
水稻不同品种籽粒大小的变化非常大。图为日本水稻品种。图片来源：satoyama-initiative.org
马铃薯，白富美受欢迎
首先，我国现在并没有给任何转基因马铃薯颁发安全许可，也没有转基因马铃薯获得进口用作加工原料的农业产品的审批[18]。因此想在市面上购买转基因马铃薯几乎是不可能的任务，图中的这些“辨别方法”，自然也就成了屠龙之术。
马铃薯作为块茎类作物，我们看到的一个个马铃薯，实际上是马铃薯的变态的茎。茎上必定生有芽，马铃薯表面的坑洼凹下去的地方就是马铃薯的芽眼。不过，芽眼的存在使得马铃薯加工颇为不便，因此人们在马铃薯育种过程中力求得到芽眼较浅、形状较为规则的马铃薯。随着人们的努力，很多芽眼浅且性状规则的马铃薯品种被选育出来，例如东北广为栽种的“尤金”[16]“早大白”[17]等杂交品种，均为皮白、薯圆、芽浅的高产品种。图中进一步说到，削皮后不会变褐是转基因马铃薯的最显著标志。那么这条是否靠谱呢？虽然通过转基因手段抑制多酚氧化酶可以起到减缓马铃薯变黑的状况，但目前还处于实验室研究阶段，没有商品化种植。更多内容请看：
马铃薯不同品种在薯型、皮色上差异很大。图片来源：
番茄，美貌换美味
平时经常听见有人抱怨，说现在的番茄样子看起来好看，但是吃起来没有原来番茄的香甜，口感也变差了。因此有传说是由于市场上都是转基因番茄的缘故。事实真的是这样吗？
实际上，这种变化的确存在，但这并非转基因造成的，而是人们在番茄育种上一次“鱼与熊掌”的取舍。早期番茄在未成熟的时候，表面有很多深绿色斑点，使得番茄在成熟的过程中表面不能很均匀的变红，看起来红一块绿一块。因此在20世纪20年代末，育种研究人员发现了一种具有浅绿色未成熟果实的番茄品种，它们在成熟过程中可以均匀的变红，果实品相很好。然而，随着这个品种和以其为亲本获得的其他品种在世界范围内广泛种植，人们发现，番茄的含糖量和类胡萝卜素水平降低了。最近人们才了解到造成这个结果的原因——在这些品种中，一个名为GLK2的基因发生了突变。这个基因的作用是增加果实中叶绿素的含量，它突变后消除了番茄幼果上由于叶绿素累积造成的深绿色斑点，使得果实能够均匀变红，但代价是果实的光合作用强度下降，使得果实糖和类胡萝卜素含量下降，从而造成了西红柿口味的变差[19]。可见，番茄变得漂亮和口味变差，并非由转基因造成。
番茄成熟除了变红外，还有一个过程就是果实的软化。果实的软化是由于其内部产生乙烯这种气体激素造成的[20]。软化的番茄虽然好吃，但是对于运输来说却是灾难——没有一个运输商愿意看到一车番茄变成番茄酱吧？于是人们就开始着手研究让番茄变的更耐运输。一个最简单的方法，就是在番茄尚未完全成熟时就进行采摘和运输，然后等待其自然软化或者用外源乙烯使其软化。由于这种方式番茄软化并不均一，因此使得番茄软硬程度不一。二是筛选果实成熟后乙烯含量较低、果实较硬的品种，例如“L-402”[21]、“金冠5号”[22]等，都是较硬、耐运输的品种。随着生物技术的发展，人们有意的采取基因工程手段，降低果实内乙烯产生途径上的一个酶的表达，生产出了乙烯含量低、耐运输的转基因番茄。例如我国第一种批准种植的转基因作物“华番一号”番茄就是这样的典型例子[23]。
从目前市场情况来看，大部分为非转基因番茄，同时也有转基因番茄的存在的可能[30]，但从上文可见，图中所示的方法并不能有效区分转基因番茄和非转基因番茄。超市中的番茄由于统一采购，统一运输，因此多采用商业化番茄品种，相比于农家自种的品种，会显得规格均一、成色较好，但并不代表超市内的番茄有更大可能是转基因品种。此外，小番茄是地地道道的杂交品种，所谓“小番茄是转基因品种”的谬论可以休矣。更多内容请阅读：
胡萝卜和大白菜，想买转基因的还买不着呢
这条“辨别方法”最不靠谱的地方，在于目前市面上压根没有转基因胡萝卜。目前被报道的转基因胡萝卜但都还处于实验室开发和实验阶段，世界范围尚无进行商业种植的转基因胡萝卜[27]，我国也没有对转基因胡萝卜的进口许可。因此这条“辨别方法”，真是“英雄无用武之地”啊。
更令人不解的是，图中居然宣称“夏季的胡萝卜一般都是转基因的”。在现代农业如此发达的今天，出现这样的结论令人大跌眼镜。胡萝卜是两年生植物，其肉质根是其越冬前储藏养分的部位[25]。因此在传统上的确多是在夏秋进行播种，在秋冬趁其肉质根充分膨大时进行收获。不过目前很多胡萝卜品种都可以进行春播夏收的反季节栽培，以满足市场需求[26]。
和马铃薯一样，这张图介绍的对于胡萝卜的区分方法也是简单的“以貌取人”。胡萝卜也存在极多品种，胡萝卜肉质根的形态是区分不同品种的重要标志，一般分为圆锥形、圆柱形和球形三大类，而每类又可根据长短不同进一步划分[24]。图中所谓的“尾部有时比中间还粗”的“转基因胡萝卜”，实际上就是普通的圆柱形根形的胡萝卜品种，常见的“黑田五寸”等均属此类。
转基因大白菜的描述是一个大大的乌龙——图中所说的大白菜品种“福山大包头”，是山东农业大学进行转基因科研中使用的供试材料，其本身并非转基因品种[31]。并且，目前也没有任何转基因大白菜品种被授予转基因安全证书。因此所谓“福山大包头是国家目前已确认的含有转基因的白菜品种”子虚乌有。
番木瓜，最常见的转基因
目前，市场上的木瓜（准确的说是番木瓜）绝大部分都转基因品种，转入的是抗环斑病毒基因。环斑病毒是番木瓜生产中的一种毁灭性病害，转入该基因后能显著提高植株对该病毒的抗性，从而提高果实品质[28]。转基因番木瓜在上世纪末就在多个国家获得了商业种植许可，而我国于2010年也审批通过了“华农一号”等转基番木瓜在华南地区的商业化种植[30]。另外提一句的是，对于进口番木瓜来说，上面粘贴的标签上的编码（称为PLU）若以8开头，则说明该番木瓜是转基因品种。但由于PLU码并非强制标注以及转基因番木瓜的普遍种植，因此没有编码的进口番木瓜也有很大可能是转基因品种。
图中的四位数字，就是PLU码。
现在栽培的农业作物，是经过人类千百年筛选、培育出的。由于种植环境、使用目的的差异性，造成了作物品种的多样性。这些多样性可以表现在颜色、形态、生活习性、产品性质等各个方面。而转基因作物，转入的基因多是抗病、抗虫或抗除草剂基因，其表达产物对植物形态没有显著的影响。且在转基因作物选育过程中，尽量不改变作物原有的非目的特性，是选育原则之一。因此，仅依靠一些外表特征来判断某种作物产品是否是转基因，是相当不靠谱的做法。随着作物交流的增加和育种的发展，很多之前不常见的作物品种现在都变得常见。看到自己没见过的品种就条件反射般的想到“转基因”，是没必要的。此外值得指出的是，市场上能够作为商品销售的转基因食物，都需经过严格检测和审批才会上市，和传统食物的安全性没有差异。因此我们在购物时，也不必对转基因食品另眼相待。
大豆籽粒大小和粒形的驯化研究
《植物生理学》武维华编 科学出版社 174页
利用转基因技术育成耐贮藏番茄———华番1号
胡萝卜根粗和根长的遗传及其杂种优势分析
《植物学》（第二版，上） 陆时万 等编 高等教育出版社，第306页
Transgenic Crops IV ，p277
转基因番木瓜研究进展
.2009年，农业部为两种转基因水稻（汕优63和华恢1号）颁发了在湖北省生产应用的安全证书[13]，但因审慎起见，尚未批准进行商业化种植。这表明，这两种转基因水稻仅能在湖北省内种植，且不得用于商业买卖。但由于其抗虫性优良，在个别地区发现有非法种植并混入普通大米中进行商品流通的现象，从而使得我国一些出口大米受到影响。这是我国法律所不允许的。目前任何非法种植、生产、流通转基因水稻的行为都需要受到制止。
和水稻情况类似的，另一种主粮作物玉米也受人关注。我国目前仅为转植酸酶基因玉米品种BVLA430101颁发了安全证书[13]，但和水稻一样，并未允许商业化种植。此外我国还进口了MON810、G21等十余个转基因玉米品种用于加工[18]。但这些进口转基因玉米并不允许在国内进行种植。先前被误传为“转基因玉米”的先玉335，其父本为自交系的PH4CV，母本则为由自交系PH09B和PH01N杂交而成的PH6WC，其本质是一个地道的杂交种[14][15]。将先玉335认作转基因作物是对专利文件的误读所致。
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引用 的话：其实对于我而言，如果真有一种能准确区分转基因和非转基因的方法，我一定会实践的——把家里的蔬菜水果统统换成转基因的！哈哈哈哈。。。。+1
引用 的话：我倒是觉得有机农业才是精英阶层减少地球人口的办法吧……如果全球都严格推行有机农业，农作物产量能养活70亿人？70亿人一起进行有机种植就可以！！！
真心感觉有机农业才是无聊·····就是挣那些小资高姿态的人的钱吧····有机跟平常的东西根本没什么差啊······还死贵····完全不懂有人去买是为了什么·····反正现在有很多所谓的组织，其实要么是真心想搞乱社会，要么就是刷存在感···才会说一些所谓的转基因阴谋论吧·····没所谓了·····反正洒家觉得只要是种出来的都是好粮食······
引用文章内容：人们有意的采取基因工程手段，降低果实内乙烯产生途径上的一个酶的表达，生产出了乙烯含量低、耐运输的转基因番茄。例如我国第一种批准种植的转基因作物“华番一号”番茄就是这样的典型例子看来，耐放的西红柿果然很可能是转基因。辟谣得到了真相，算是反面辟谣吧。
植物分子生物学博士
引用 的话：看来，耐放的西红柿果然很可能是转基因。辟谣得到了真相，算是反面辟谣吧。似乎没人说过“市场上绝对不存在转基因番茄”吧？有就是有，没有就是没有，有了大大方方承认，没有也不要造谣说有，就着这么回事。
引用 的话：似乎没人说过“市场上绝对不存在转基因番茄”吧？有就是有，没有就是没有，有了大大方方承认，没有也不要造谣说有，就着这么回事。题目是“还在‘以貌取人’分辨转基因？太不科学了！”至少在耐放的西红柿这个问题上，根据文章的内容，“以貌取人”还是比较可行的。无论如何，这篇文章说明大豆和大米难以从外观上判断是否是转基因，总还是有价值的。
植物分子生物学博士
引用 的话：题目是“还在‘以貌取人’分辨转基因？太不科学了！”至少在耐放的西红柿这个问题上，根据文章的内容，“以貌取人”还是比较可行的。无论如何，这篇文章说明大豆和大米难以从外观上判断是否是转基因，总...问题在于，这个“可行”属于杀敌一千自损800，或者属于错杀一千才能杀对一个。
引用 的话：问题在于，这个“可行”属于杀敌一千自损800，或者属于错杀一千才能杀对一个。针对西红柿，如果以貌取人，耐放与转基因的重合率有多少，是否有统计数字？
植物分子生物学博士
引用 的话：针对西红柿，如果以貌取人，耐放与转基因的重合率有多少，是否有统计数字？十分之一不到。转基因番茄由于转基因的母本品种原因口感较差，市场接受度一般。
引用 的话：十分之一不到。转基因番茄由于转基因的母本品种原因口感较差，市场接受度一般。另外的十分之九的耐放西红柿，其耐放的原因是什么呢？
植物分子生物学博士
引用 的话：另外的十分之九的耐放西红柿，其耐放的原因是什么呢？1,没有完全成熟就采摘。2，本身乙烯产生较少的品种
引用 的话：1,没有完全成熟就采摘。2，本身乙烯产生较少的品种1、没有完全成熟就采摘，不可信。一个口感已经熟透的西红柿，放两个星期也不坏，不能说是“没有完全成熟”。2、本身乙烯产生较少的品种，是否是转基因品种。
植物分子生物学博士
引用 的话：1、没有完全成熟就采摘，不可信。一个口感已经熟透的西红柿，放两个星期也不坏，不能说是“没有完全成熟”。2、本身乙烯产生较少的品种，是否是转基因品种。1，西红柿表皮的角质层不是吃素的，成熟的西红柿若表皮没破损放两个星期不坏很正常。2这个问题上面已经说过了。
引用 的话：1，西红柿表皮的角质层不是吃素的，成熟的西红柿若表皮没破损放两个星期不坏很正常。2这个问题上面已经说过了。1、经验之谈，若非特定的品种，成熟的西红柿，即使表皮没破损，放不了两个星期。2、数十年前，很少见到所谓的耐放的本身乙烯产生较少的品种。“随着生物技术的发展，人们有意的采取基因工程手段，降低果实内乙烯产生途径上的一个酶的表达，生产出了乙烯含量低、耐运输的转基因番茄”这句话看上去比较可信。
植物分子生物学博士
引用 的话：1、经验之谈，若非特定的品种，成熟的西红柿，即使表皮没破损，放不了两个星期。2、数十年前，很少见到所谓的耐放的本身乙烯产生较少的品种。“”这句话看上去比较可信。所以说断章取义就是这么来的。
引用 的话：所以说断章取义就是这么来的。由你的文中内容得不到你的结论，这是因为你的论证过程不完善。
植物分子生物学博士
引用 的话：由你的文中内容得不到你的结论，这是因为你的论证过程不完善。那就请你仔细看看，而不是抱着你内心已经有的所谓答案来断章取义。
严格检测和审批...这个坚决表示怀疑，有了利益科学神马的就靠不住了
植物分子生物学博士
引用 的话：严格检测和审批...这个坚决表示怀疑，有了利益科学神马的就靠不住了当然，但是加入这个因素这就不是一个科学问题而是政治问题了。
引用 的话：当然，但是加入这个因素这就不是一个科学问题而是政治问题了。汗，这个貌似不是政治问题吧？只能说是有因素在里面
植物分子生物学博士
引用 的话：汗，这个貌似不是政治问题吧？只能说是有因素在里面这个因素是主观因素而非客观因素了呀～而且不是普适因素。
引用 的话：这个因素是主观因素而非客观因素了呀～而且不是普适因素。说它完全是主观因素也不尽然吧？
引用 的话：题目是“还在‘以貌取人’分辨转基因？太不科学了！”至少在耐放的西红柿这个问题上，根据文章的内容，“以貌取人”还是比较可行的。无论如何，这篇文章说明大豆和大米难以从外观上判断是否是转基因，总...引用 的话：1、经验之谈，若非特定的品种，成熟的西红柿，即使表皮没破损，放不了两个星期。2、数十年前，很少见到所谓的耐放的本身乙烯产生较少的品种。“”这句话看上去比较可信。请你不要无视前面的一句话：“二是筛选果实成熟后乙烯含量较低、果实较硬的品种，例如“L-402”[21]、“金冠5号”[22]等，都是较硬、耐运输的品种。随着生物技术的发展……”非转基因番茄中也存在耐放的，本身乙烯产生较少的品种。所以仅凭耐放、果实较硬来判断转基因番茄是不靠谱的。
引用 的话：请你不要无视前面的一句话：“二是筛选果实成熟后乙烯含量较低、果实较硬的品种，例如“L-402”[21]、“金冠5号”[22]等，都是较硬、耐运输的品种。随着生物技术的发展……”非转基因番茄中也...一般人很少剃光头，剃光头的不一定都是在逃犯。在火车站警察会对剃光头的人另眼相看。这有什么错吗？“仅”凭耐放来判断转基因确实不靠谱，对耐放的番茄，多一份小心，很靠谱。
受高中生物老师的影响，我承认我对转基因食品是有偏见的。有人说，没发现存在问题就是没有问题，但我认为，没发现不存在问题就是有问题！事实上，在国外转基因食品要比非转基因的便宜的多，而且还不见得有人买！像这东西潜伏期又长，真说不好，但求大家不要被大众舆论所蒙蔽。
植物分子生物学博士
引用 的话：高中生物老师的影响，我承认我对转基因食品是有偏见的。有人说，没发现存在问题就是没有问题，但我认为，没发现不存在问题就是有问题！事实上，在国外转基因食品要比非转基因的便宜的多，而且还不见得有人买！像这...1 "没发现存在问题就是没有问题，但我认为，没发现不存在问题就是有问题！"这句话同样适用于非转基因食品。2 “事实上，在国外转基因食品要比非转基因的便宜的多，而且还不见得有人买！”这个压根不是事实。
引用 的话：1 "没发现存在问题就是没有问题，但我认为，没发现不存在问题就是有问题！"这句话同样适用于非转基因食品。2 “事实上，在国外转基因食品要比非转基因的便宜的多，而且还不见得有人买！”这个压根不是事实...1.我想表达的是转基因食品还得经受住时间的考验，几十年的发展时间还是不够。2.据我了解，国外设有转基因食品专柜，部分食品价格约便宜三分之一，发达国家居民对此仍不买账。3.我并不希望科研人员因噎废食，但像转基因食品这样一经投放市场关系千万人健康的产品，确实需要个过程，应该本着严谨的态度，不能迷信科学。
植物分子生物学博士
引用 的话：1.我想表达的是转基因食品还得经受住时间的考验，几十年的发展时间还是不够。2.据我了解，国外设有转基因食品专柜，部分食品价格约便宜三分之一，发达国家居民对此仍不买账。3.我并不希望科研人员因噎废...1 这本身就是伪命题。杂交新品种不经过动物检测就能上市，为什么转基因品种经受多重检测批准上市后还要区别对待？二者在基因组规模的改动是相似的——并且前者更大。2 你说反了。国外尤其是美洲国家，包括美国，设有的是有机食品专柜。不要忘了转基因食品消费量最大的国家之一美国是不强制标注转基因与否的。3 转基因食品安全性世界科学界已有共识。反倒是国内媒体和一些人刻意营造出“安全性仍在讨论”这一虚假的信息。
引用 的话：1 这本身就是伪命题。杂交新品种不经过动物检测就能上市，为什么转基因品种经受多重检测批准上市后还要区别对待？二者在基因组规模的改动是相似的——并且前者更大。2 你说反了。国外尤其是美洲国家，包括美...作为一名非专业人士，我对此方面的了解确实仅限于自己所看的书籍和网上的资料以及个人的主观理解中，我所举的国外（主要想指欧盟）也确显宽泛，但我仍坚持自己的看法。不过还是得感谢你在这方面的科普。至于你说的1中，我确实也不理解，大规模基因重组的杂交技术很少受质疑而为什么只是少部分基因改动的转基因技术备受争议呢？
植物分子生物学博士
引用 的话：1的本质是对“自然”的盲目追求。
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【科学美图】生物艺术：科学家用什么画起了点彩画？
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在生物学家的实验室里，也一样能找到奇异的美感。2016年，美国实验生物学会联合会（FASEB）又评选出了年度“生物艺术”作品。这一次，共有3段短视频（本文中以动图呈现）和10幅照片入选。培养皿上、显微镜下，变换的色彩与图案讲述着怎样的故事？幻象细菌Min蛋白系统的震荡图案这些迷幻的动态图案来自两种特殊的蛋白质——MinE蛋白和MinD蛋白，它们分别被研究者加上了荧光标记，前者是红色，后者是蓝色。在模拟细胞膜的人工环境中，它们自发地产生了这些梦幻的震荡图案（左侧: MinD；右侧：MinE；中间: 两者叠加）。这些蛋白质是从细菌体内分离得到的，它们属于一个名叫Min system的蛋白系统，其中包括了C、D、E三种成员。这套系统在细菌繁殖中会起到重要作用：它们能确保细菌体恰好在中点处一分为二。其中上面提到的MinE蛋白可以在细胞内“追逐”MinD蛋白，从一头到另一头，从而在细胞内形成“震荡”，这个过程可以帮助细菌定位正确的分裂位置。拍摄者：Anthony Vecchiarelli and Kiyoshi Mizuuchi剖析巨蟒断层扫描下的蟒蛇蟒那强大的力量和冷酷的外表是它迷人之处所在。但你知道这力量和冷酷之下的细节吗？利用微计算机断层扫描（micro-computed tomography, micro-CT）技术，科学家们对一条白眼蟒（Liasis mackloti）的头部进行了精细的扫描，展现出精巧的颌骨结构和发达的头部肌肉。相比于传统的核磁共振（NMR）技术，micro-CT技术能够以更高的分辨率得到物体内部的分层扫描图像。拍摄者：Paul M. Gignac and Nathan J. Kley灵光闪现神经细胞“点亮”荧光标记这是节日中绽放的焰火，还是乌云中耀眼的闪电？都不是。这是你大脑中的思维之光在闪烁。思维的活动依赖于神经元的兴奋，而如何直观的观察神经元的兴奋状态一直是神经科学家所面临的挑战，钙成像技术解决了这一问题。科学家在细胞内放入一些结合钙离子后会释放荧光的物质分子，当神经细胞兴奋时，内流的钙离子就会点亮这些细胞，造成一个闪光，从而能被直接观察到。拍摄者：Caitlin Vander Weele, Kay M. Tye点彩酵母菌落构成的培养皿彩画一张带着修拉新印象派风格的点彩画作！在温暖的橘色光辉中，我们看到的是纽约城的剪影。不过，这张图可不是画在纸上，而是从培养皿上长出来的，每一个彩点都对应着一个酵母菌构成的菌落。科学家们将酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）通过微小的孔道，单个“打印”在培养基上，而每一个活的酵母，都将生长为一个菌落，构成画面的一个“像点”。这些酵母经过了遗传改造，带有来自细菌、真菌、海葵等其他生物的基因，从而能显示出不同的颜色。而这项技术，则为今后采用合成生物学手段生产有用的生物分子铺平了道路。拍摄者：Michael Shen, Jasmine Temple, Leslie Mitchell, Nick Phillips, James Chuang, Jiarui Wang, and Jef Boeke剧变共聚焦显微镜下的昆虫发育我们常用“羽化之蝶”形容蝴蝶从幼虫变为成虫那剧烈的变态过程。而对于鞘翅目的甲虫来说，它们同样经过这一脱胎换骨的过程。图中，科学家们就使用激光共聚焦显微镜记录下了这剧烈变化的时刻。此时正是这枚斯里兰卡蜣螂（Onthophagus sagittarius）蛹发育的末期，视叶（决定昆虫视觉的组织）正在向头部表面发育，将来将发育为一对复眼。而红色、绿色和蓝色，则分别标记了组成这一组织的结构性蛋白、五羟色胺（一种神经递质）和遗传物质的分布。拍摄者：Eduardo Zattara, Armin Moczek1, Jim Powers, Jonathan Cherry, and Matthew Curtis聚集铜绿假单胞菌膜这张有着精致纹理的“网”，其实是很多微生物聚集在一起形成的生物被膜（biofilm）结构。这种现象在自然界很常见，它通常对人体没有危险，有时还能对自然界起到积极的作用。不过，图中这块硬币大小的微生物生物被膜，则是由一种条件致病菌——铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa，又称绿脓杆菌）形成的，它在某些情况下可以引起伤口的严重感染。细菌们分泌出一系列成分，构成了细胞外的被膜基质（在图中被染成红色），这些成分可以帮助细菌逃避免疫系统的攻击。拍摄者：Scott Chimileski and Roberto Kolter“战争”过后扫描电子显微镜下的膀胱感染尿路感染（urinary tract infection, UTI）是一种常见疾病，反复发作的感染更是令人困扰。感染会对泌尿系统造成怎样的影响？科学家们利用小鼠模型和扫描电子显微镜来一探究竟。上图中被后期上色为蓝色的就是膀胱内壁，红色是病原微生物，黄色的是机体对抗感染的白细胞。研究者发现，当经历一场长期持续的尿路感染之后，即使已被治愈，在第二次感染过程中白细胞对病原微生物的控制力也有所下降。这也许是二次感染易感性增加的原因。拍摄者：Valerie O'Brien, Matthew Joens, Scott J. Hultgren, and James A.J. Fitzpatrick多彩胚胎共聚焦显微镜下的斑马鱼胚胎还记得惊愕的斑马鱼表情包吗？这次它被加上了更多色彩。在这张激光共聚焦显微镜图中，蓝色是细胞核存在的位置，而绿色则标记了特殊细胞内的结构蛋白。这种标记能帮助科学家们追踪特性细胞在斑马鱼胚胎头部的运动情况，而这项研究能够帮助科学家们更好的了解头部组织器官发育，以及人类先天缺陷如唇裂、腭裂等的成因。顺便再说一下，在图中看到的“小圆眼睛”其实是斑马鱼的鼻孔哦（真正的眼睛长在两侧）。拍摄者：Oscar Ruiz and George Eisenhoffer巢扫描电镜下的肌肉结缔组织蜂巢？纸板箱的截面？其实这是牛蛙腿部肌肉中的结构。只不过，构成肌肉主体的细胞已经被溶解去除，只剩下肌肉细胞间的结缔组织，它们构成了这些排列整齐的小“格子”。这些结缔组织由细胞分泌的胶原蛋白等成分组成，它们不只是负责将众多细胞连在一起，并且还能在肌肉组织将收缩的力传递到肌腱和骨骼上。研究人员正在研究来自各种物种的结缔组织的结构，以了解它如何塑造肌肉功能，以及希望了解影响胶原结构的疾病如何影响肌肉健康。拍摄者：David Sleboda and Thomas Roberts靶点HIV病毒中的关键酶类如今，艾滋病是全球人类共同面临的公共卫生问题。要想打赢控制疾病的战争，首先要了解它的元凶——人类免疫缺陷病毒（HIV）。这些图片所展示的就是HIV病毒中起到最关键作用的三种酶，科学家们利用已获得的研究数据对它们进行了重构。这些结构也正是治疗药物所瞄准的“靶子”。第一张图中，逆转录酶（橙色）将HIV的RNA基因组（蓝色）逆转录为DNA拷贝（黄色）；第二张图中，整合酶（洋红色）将逆转录产生的DNA拷贝（黄色）插入免疫细胞的基因组（绿色）中，以此劫持细胞内的蛋白质表达。而在第三张图中，蛋白酶（青绿色）将翻译后产生的HIV结构蛋白（紫色）进行切割修饰，以产生HIV新的组成蛋白。拍摄者：Maria Voigt and David S. Goodsell延伸伸长的小鼠神经细胞时至今日，脊髓损伤的恢复依然是个难题，这是由于已经伸长的神经纤维在受损后难以被修复。一个可能的治疗途径是，诱导存在于脊髓内的神经干细胞重新生长出神经纤维，连接和修复脊髓的受损部位，这一过程的关键在于避免瘢痕组织产生——这会阻碍连接的修复。在图中，科学家们展示了一种有望帮助神经修复的新技术——利用人工合成的纳米纤维凝胶来防止瘢痕组织，并保护神经纤维的伸长。图中，一个小鼠的神经细胞（蓝色/绿色）已经在纳米纤维凝胶（紫色）上充分的伸长，并整合入凝胶之中。研究者发现在脊髓损伤部位注射凝胶，可以有效减少瘢痕组织产生，并有助于恢复小鼠的后腿功能。拍摄者：Mark McClendon, Zaida Alvarez Pinto, and Samuel I. Stupp茁壮生长小鼠胚胎的骨骼发育骨骼，坚韧又强硬，它是运动的承力组织，也守护着动物体内重要的器官组织。强健的骨骼是怎么来的？在这张图中，荧光染色展示了小鼠骨骼发育的各个阶段。在最左边的胚胎时期，软骨（红色）最先发育，并随着生长逐渐骨化为硬骨（绿色），但在关节等处，依然有软骨存在。对骨骼发育的研究，有助于了解多种骨发育缺陷和畸形等遗传疾病。拍摄者：William Munoz, Karla Terrazas, Paul Trainor畅通支撑激光共聚焦显微镜下的小鼠气管气管是机体汲取氧气的通道，它一定要时刻保持通畅才行，而为此提供保障的就是气管壁上一圈圈C字形的软骨。有了软骨的支撑，气管能够穿过狭窄的颈部而不会塌陷。上图中显示的就是一段加入了不同颜色标记的小鼠气管，在激光共聚焦显微镜下，我们能够清晰地看到红色的软骨组织，以及绿色的神经。科学家们这是在研究影响气管软骨发育的因素，了解神经细胞在引导软骨组织生长中所发挥的潜在作用。拍摄者：Randee Young and Xin Sun参考资料：
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