一个微信头像引发的研究

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随着每天不断向好的疫情数据,我们的心情也跟着逐渐晴朗起来。在这草长莺飞的阳春三月,播下一颗种子,收获一片绿荫,寄托对不幸逝去同胞的深深哀思,许下向美好未来生活的浓浓展望,便有了——

 

一个微信头像引发的研究

 

作为理工科班出身的钢铁直男,蔡司君和组里的应用工程师一般很少更换头像。前不久,一位未来的新爸爸把头像换成了爬山虎,这激发起大家极大的研究热情。

 

▲龙庵的微信头像

 

头像中,爬山虎的脚(正规说法称之为“攀缘植物的粘附系统”)看似弱不禁风,实则坚韧不拔,用力一扯,往往把脚扯断,留在墙上;墙要是弱一点,就会连皮带肉被撕下一块。

 

▲扯下的爬山虎吸盘正反面及体视镜下观察

 

究竟是什么样的洪荒之力,让这小小的植物器官能够和建筑表面如此紧密地结合在一起?整体性无损内部结构观察,当然只有蔡司X射线显微镜Xradia 620 Versa点击查看)。

 

 

三维重构后各个方向的虚拟切片中,植物器官特有的维管束结构和墙面涂料的无机盐衬度都清晰可辨。而在爬山虎如何能攀附在墙面上这个关键问题,我们发现情况远不似想象中的“吸盘紧贴”或者“挠钩攀挂”那么简单。“脚底板”和墙面接触的区域,还观察到层叠交替的墙面-细胞结构。而且在最贴近爬山虎本体的那一层墙面结构中,我们观察到低密度的贯穿区域(下图黄圈内示)。

 

▲爬山虎吸盘XRM虚拟切片结果

 

根据知识储备,我们想到植物组织里,木质部的木质素应有强烈的自发荧光表达,而墙皮表面因为有增白涂料,应当含有大量的钙元素和钛元素。为了更有力地佐证低密度区是植物组织,高密度区是墙皮,我们忍痛将爬山虎脚连同墙皮,按照X射线显微镜拍出的虚拟切面方向精细剖开。

 

蔡司共聚焦显微镜LSM 900点击查看)的高分辨、高灵敏和景深扩展功能帮助我们清晰地观察到,不仅墙体结构和爬山虎组织的确层叠出现,X射线显微镜中出现在墙皮表面的低密度区,正是爬山虎粘附系统贯穿墙皮表面的结构。

 
 
▲左图为XRM虚拟切片,右图为该实际位置激光共聚焦结果,绿色区域显示植物组织的自发荧光,红色区域显示墙体结构的激发荧光蔡司共聚焦显微镜LSM 900拍摄

 

将目标区域进一步放大,并将蔡司共聚焦显微镜LSM 900的荧光图与蔡司扫描电镜EVO点击查看)的背散射图进行光电联用,不仅层叠状态清晰,木质部贯穿墙皮涂料表层的细节更是一览无余。

 

 

连续放大的SEM图像也能从形态上证实这一点。

同时,用能谱测得的碳(绿色显示)和钙(红色显示)两种元素,明显区分出爬山虎和墙皮的不同位置。

 
 
▲左图为SEM图片,右图为该位置元素分布

 

至此,蔡司君和小伙伴们协力完成了从体视镜Stemi 508智能数码显微镜Smartzoom 5点击查看)、X射线显微镜共聚焦显微镜扫描电子显微镜以及能谱图像的全方位联用。

 

 

蔡司强大的光电联用功能使不同仪器获得的结构信息、功能信息、成分信息精确地一一对应起来。老熟的爬山虎吸盘位置,会有相当一部分的植物结构通过低pH值腐蚀(有数据支持)穿过墙表皮,然后在表皮以下继续发育生长,形成完整的一片植物组织,并通过穿墙的那些结构持续给养。这一片加强板比膨胀螺栓更硬核,形同鱼水,缱绻缠绵。直至外加强力将其揪下,也必将鱼死网破:要不把爬山虎的一部分剩给墙,要不把墙的一部分留给爬山虎。由于强力导致破损的爬山虎吸盘视野中,维管束、导管纹孔、盐结晶的结构更加清晰可辨。

 

蔡司扫描电镜下可见爬山虎吸盘朝墙面,并已破损

 

家有喜事,也会给身边的人带来好运气。新爸爸不经意也许是故意更换的一个微信头像,让我们获得了一整套光电联用的优秀数据,也基本搞清楚了爬山虎为什么能够牢固地附着在外墙涂料上,并且在外力扯下时,植物和墙体都容易造成比较严重的结构破坏。

 

蔡司完整的光电配置和精准的联用让所有蔡司用户和应用工程师一样,有机会成为最快发现真相,或是离真相最近的人。在这里,我们都满怀喜悦地等待着另一个真相——这个真相暂时处于量子态,并将在很短时间内获得坍缩,公之于众——龙庵,早生贵子/女!