细胞之内，另有宇宙：尼康“小世界”获奖影像揭开生命微观动态

2026年尼康“小世界”竞赛的获奖作品揭示了支配日常生活的隐藏相互作用。

在一个寒冷的二月早晨，苏格兰爱丁堡的帕特里克·希基（Patrick Hickey）已经找不到可放在显微镜下的活物了。他花园里的植物和真菌都已干枯，而夏日水洼中那些绚丽复杂的生物也早已冻结。

希基是Hypha Research Ltd.的真菌学家，他当时正用植物叶片研究线粒体——产生能量的细胞器。他计划培育芥菜种子以获得新鲜样本，但他等不及了。在厨房煮咖啡时，他注意到窗台上垂着一株耐寒的龟藤（turtle vine）。“我剪下大约一英寸，放进口袋，带进实验室，然后就被眼前的景象惊呆了，”希基说。

在显微镜下，线粒体在细胞中飞速穿梭。它们灵巧地绕过移动较慢的叶绿体，就像摩托车手在车流中穿行。“细胞内绝对充满了活动，”希基说。

他拍摄的这种微观舞蹈的延时视频位于下文图集之首，最近在尼康2026年“动态小世界”竞赛中获奖。视频揭示了这些细胞器之间的紧密合作：叶绿体（红色）将阳光转化为糖，线粒体（绿色）将糖转化为能量。

尼康“小世界”竞赛创立于1974年，旨在表彰显微摄影领域的卓越成就。一年一度的赛事不仅记录了创意显微摄影的演变，也记录了成像技术的进步。

希基——以及本文介绍的许多其他获奖者——依赖一种名为共聚焦激光扫描显微镜的技术。

标准显微镜会一次照亮整个样本，可能产生模糊图像；与此不同，共聚焦显微镜一次只聚焦一个深度层面。研究人员首先用荧光染料“标记”样本，这些染料会附着在细胞内的特定结构上。随后激光照亮样本的薄层，显微镜检测由此产生的荧光。系统逐行扫描，构建出详细图像。

随着成像技术进步，我们对细胞过程的理解也在加深。希基的视频显示，线粒体比先前认为的更具动态性，这表明它们“不仅仅是‘细胞发电厂’”，他说。“它们可能参与胞质环流、信号传导以及与其他细胞器的相互作用。”

摄影比赛的完整获奖名单见这里，视频比赛的完整获奖名单见这里。我们选择展示几位获奖者和荣誉提名作品，以揭示细胞世界的复杂性。

在龟藤叶细胞中，线粒体（绿色）绕行叶绿体（红色）。“它们的运动看起来像电流在细胞内流动，”希基说。

为研究疾病，维克森林大学医学院的Gauri Kulkarni在实验室培养微型器官，包括图中这块1.3毫米的人肠道组织。发光的网络显示了构成健康肠道屏障的上皮细胞之间的连接。这道屏障就像微观保安，阻止有害微生物和食物毒素漏入血液。“在科学中，我们常依赖冷冰冰的数据和数字来理解疾病，但显微摄影弥合了逻辑与情感之间的鸿沟，”Kulkarni说。

这段视频显示心肌细胞如何收缩，以及钙如何调节它们的跳动。绿色链条是肌节，即心肌最小的收缩单位。红色闪光显示细胞内的钙。一次跳动开始时，电脉冲将钙送入细胞，触发更多钙释放。所有这些钙指示肌节收缩。随后钙离开细胞质，使细胞松弛，为下一次跳动做准备。“同一段视频既能揭示活体心肌细胞之美，又能提供关于其结构和功能的定量信息，”制作该视频的西蒙菲莎大学Yasaman Maaref说。

这段小鼠脑细胞视频显示肌动蛋白（蓝色）和溶酶体（橙色）。肌动蛋白是一种帮助细胞改变形状的蛋白质；溶酶体是分解细胞废物的细胞器。两种结构都在移动，但溶酶体快得多，相比之下肌动蛋白网络几乎显得静止。

这张小鼠气管图像的最上层显示上皮，即皮肤细胞的外层。每个绿点是一个细胞的细胞核。下方是一层黑色基底膜，主要由胶原蛋白构成，提供结构并充当过滤器。接着，一层厚厚的黄色显示平滑肌细胞内密集的肌动蛋白，这些细胞控制空气通过气管的运动。右上角那层淡淡的深蓝色是什么？那是“你咳出和吐出的那种黏液”，Julien Resseguier说。他制作这张图像是为了研究神经系统与免疫系统之间的相互作用。

这张大鼠肝内皮细胞图像显示肌动蛋白丝（棕橙色）和微管（白色）。这两种蛋白质结构共同作用，赋予细胞形状。图像中可见细胞内间隙；这些孔洞可能破坏肝脏的保护性血液屏障，并可能提示损伤、炎症或癌症。

非洲爪蟾皮肤胚胎细胞具有纤毛（绿色），它们同步摆动，在细胞表面产生流体运动波。共聚焦激光扫描显微镜使研究人员能够区分单个纤毛、锚定它们的中心粒（红色）以及帮助细胞黏附的细胞边界（白色）。

克氏锥虫是引起恰加斯病的寄生虫，是一种细胞内病原体，几乎可以感染所有哺乳动物细胞类型。伦敦卫生与热带医学院的Richard Atherton拍摄了这张宿主细胞内克氏锥虫巢的图像。“如果我的图像能让更多人对恰加斯病多一点点了解，我就会很高兴，”Atherton说。“我也希望我的图像能让人们对科学、自然以及我们周围隐藏的无限微观世界感到兴奋。”

霍华德·休斯医学研究所的Andrew Moore制作的这段视频阐明了细胞分裂过程中肌动蛋白（白色）和线粒体（蓝色）如何相互作用。Moore发现，肌动蛋白似乎参与线粒体的定位和组织；肌动蛋白以波的形式循环通过线粒体网络，并形成“彗尾”，驱动运动爆发。在有丝分裂过程中，这些彗尾“搅乱线粒体网络，重新排列它们的空间位置，几乎就像发牌者洗一副牌，”Moore说。

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