在一項新的研究中，來自美國西北大學(xué)的研究人員捕獲到DNA做一種之前從未觀察到的事情：它發(fā)出熒光。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2016年8月15日那期PNAS期刊上，論文標(biāo)題為“Superresolution intrinsic fluorescence imaging of chromatin utilizing native, unmodified nucleic acids for contrast”。

幾十年來，教科書寫道活細(xì)胞內(nèi)DNA、RNA和蛋白質(zhì)等大分子不會獨立地發(fā)揮熒光。當(dāng)對大分子進(jìn)行成像時，人們需要依賴對大分子進(jìn)行標(biāo)記的熒光染料增強它們的對比度。

但是，如今，來自美國西北大學(xué)的Vadim Backman教授、Hao Zhang教授和Cheng Sun教授發(fā)現(xiàn)活細(xì)胞內(nèi)的大分子結(jié)構(gòu)事實上確實天然地發(fā)出熒光。這一發(fā)現(xiàn)可能為開發(fā)出一種新的無需熒光標(biāo)記的超分辨率納米成像技術(shù)和擴大對生物學(xué)過程的理解鋪平道路。

Zhang說，“教科書寫道，生物大分子不會吸收光線，也不會發(fā)出熒光。這是每個人學(xué)到的東西；它是訓(xùn)練的一部分，但是沒有人對此提出質(zhì)疑。”

為何之前沒有人觀察到生物大分子發(fā)出熒光？它們處于“暗態(tài)（dark state）”，即它們不吸收也不發(fā)出光線。但是它們花了如此長的時間處于暗態(tài)，并不意味著它們從不會發(fā)出光線。Backman將這種情形比作為運動員的間歇訓(xùn)練。

Backman解釋道，“短跑選手交替進(jìn)行非常非?？焖俚乇寂芎托菹ⅰＤ憧赡茉谒麄冋谛菹r捕捉到他們，就認(rèn)為他們不會做其他事情。DNA和蛋白質(zhì)就是這樣做的。它們在非常短的時間內(nèi)發(fā)出熒光，然后休息非常長的時間。”

Backman、Zhang和Sun發(fā)現(xiàn)當(dāng)利用可見光進(jìn)行照射時，這些大分子被激活，并且發(fā)出足夠強的光線，這樣在不需要熒光染料的情形下對它們進(jìn)行成像。當(dāng)被合適波長的光線激活時，它們甚至比攜帶最好的最為強大的熒光標(biāo)記時更好地發(fā)出光線。

Zhang說，“鑒于染色是有毒的，這是比較理想的。此外，染色使得成像更不準(zhǔn)確。”

這種毒性使得很難準(zhǔn)確地對活細(xì)胞中的主動過程進(jìn)行成像，這是因為這些細(xì)胞在加入熒光染料后很快就會死亡。盡管有特殊的染料被用來對活細(xì)胞進(jìn)行成像，但是它們只是讓這些細(xì)胞更慢地死亡。

Backman說，“細(xì)胞可能在兩個小時內(nèi)死亡，不過仍然需要在頭半個小時內(nèi)進(jìn)行成像。但是你精確地測量什么？你實際上觀察什么？你正在觀察細(xì)胞發(fā)生的真實過程嗎？或者你正在觀察即將死亡的細(xì)胞中發(fā)生的過程嗎？沒有人知道。”

多謝Backman、Zhang和Sun，世界可能很快就會知道的。