诺贝尔化学奖得主Eric Betzig访问中国科大
3月28日,应中国科学技术大学生命科学学院邀请,美国霍华德·休斯医学研究所(HHMI)博士Eric Betzig及夫人吉娜访问中国科大。
28日上午,中国科大副校长陈初升会见了Eric Betzig一行,陈初升介绍了中国科大的发展历史、办学宗旨、人才培养、科研成就及国际交流与合作等方面的基本情况。
28日下午,Eric Betzig和吉娜分别作了题为“利用高时空分辨率成像技术探索生命科学”和“利用波前整形技术实现活体脑部成像”的精彩报告,介绍了最前沿的显微成像技术及其在生物学研究中的应用。报告会由生命科学学院执行院长薛天主持。
Eric Betzig在报告中分享了自己的科研经历和体会。他早年间在贝尔实验室与同事一起发明了近场扫描光学显微技术,这是第一种超分辨率的光学显微技术,引起了学术圈的一波研究热潮。然而Eric Betzig却觉得近场光学有一些致命弱点导致无法广泛应用,走入了死胡同。于是告别学术回到父亲的工厂。在父亲的工厂里,Betzig耗费数百万美元开发了一种液压伺服起重机,四年时间开发、三年销售,可惜只卖出去两台,他笑称自己走入另一个死胡同。他觉得自己依然对学术研究充满热情,于是他联系上了老友Harald Hess,在Harald Hess家中搭建了第一台基于单分子定位的超分辨荧光显微镜的原型。后来Eric Betzig正是凭借这一技术及其后续的完善和应用,获得了2014年诺贝尔化学奖。
生物科学研究极大地依赖显微成像技术,对生命体进行显微成像研究需要同时面对空间分辨率、时间分辨率、光毒性和成像深度四个问题,往往会顾此失彼。比如Eric Betzig自己的诺奖工作——光活化定位显微技术,在空间分辨率方面的表现非常优秀,但却极大地牺牲了成像的速度,并且需要高强度激光而导致一定的光毒性。近年来他与合作者致力于开发新的成像工具,比如非线性结构光照明成像技术、贝塞尔光束平面照明显微成像技术,它们兼顾了空间分辨率、时间分辨率与低光毒性,从而能对生物活细胞进行超清晰的动态观察。
吉娜在讲座中重点介绍其开发的适应性光学成像方法,它可以用来对厚样品尤其是大脑组织进行活体成像,解决光散射和畸变问题。这些新技术相得益彰,可以综合应用以更好地解析生命的奥秘。值得一提的是,适应性光学成像技术借鉴了天文学研究领域为解决大气散射等对天体运行轨迹探测的干扰所开发的方法。银河系拥有10-11颗星星,而人脑中同样拥有10-11个神经元,对二者进行成像观察时,望远镜和显微镜里应用了同样的方法,这也是个颇有意蕴的巧合。科学研究中跨学科交叉的魅力也由此可见一斑。
在随后的互动环节,Eric Betzig和吉娜勉励其他学科的学生不必顾忌专业隔阂,也可以从事生物学研究。Eric Betzig最后说,引力波的探测只是“再一次证明爱因斯坦是对的”,而生物学中则充满了未知,拥有广阔的天地可以探索。
Eric Betzig多年来致力于光学成像工具,尤其是突破光学衍射极限的超高分辨光学成像工具的开发。为表彰其在超高分辨荧光显微技术领域取得的成就,Eric Betzig与Stefan Hell、William Moerner三人被授予2014年诺贝尔化学奖。2015年,Eric Betzig被评为美国科学院院士,并于同年获得美国科学促进会纽科姆·克利夫兰奖。吉娜是中国科大95级化学物理系校友,郭沫若奖学金获得者,获加州大学伯克利分校博士学位。现为美国霍华德·休斯医学研究所珍妮研究所研究组负责人,从事光学技术的开发及在神经科学中的应用。