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第五百零一章 生物学大杀器（第3页）

相比于钱塘实验室其他项目团队，徐兴国的碳基芯片项目组更偏商业化一点，一旦成功，对产业界影响力更大。

但相对于科学界，影响力可能就没那么大了。

毕竟碳基芯片各种理论和概念并不新颖，很难拿到诺奖。

反倒是石毅领导的动态APT项目，影响力更大。

观察微观物质世界一直以来都是人们的梦想，除了好奇心的驱使，更多地是因为微观结构往往与物质的某种属性或功能密切相关。

比如一辆自行车，其组成材料仅仅是金属和橡胶，但当把金属和橡胶加工成一定的形状并把它们组装起来之后，就具有了交通工具的功能。

微观的物质或者各种分子机器，也遵循类似的规律，只不过组成它们的基本材料是微观的原子。由原子按照一定规则排列形成的结构构成了各种功能的基础。

反过来说，一旦了解了物质的结构，人们就有可能了解微观物质实现某种功能的机理，然后通过影响、改造甚至设计新结构来实现人们需要的功能。

很多功能材料的发明或发现都是基于此类方法。

在这种需求的驱动之下，人们不断发明各种手段来观察物质的结构。

在17世纪的时候，列文·虎克发明的光学显微镜，就已经能让人们把物体放大几十上百倍，从而观察到微小的细胞。

随着光学技术的发展，光学显微镜技术已经能帮助人们来观察微米尺度上的材料微观纹理或者细胞内的细胞器。

然而这样的放大倍数仍然远远达不到原子水平，不足以解释结构与功能的更本质关系，因为更多的本质因素多数隐藏于更精细的原子结构中。

对于生物体来说，其最重要和最核心的功能单位非蛋白质莫属。生物体的功能和各种生命活动，基本都是通过蛋白质来实现的。

每一个蛋白质都是一个长串的氨基酸单分子链，由20种氨基酸按照不同的次序排列而成。

这个单分子链在三维空间中的进一步折叠形成了不同的蛋白质结构。

生物体中的蛋白质就好像是一个个分子机器，多数具有特定的结构，来实现催化、运动或信号传导等功能。

这些蛋白质的三维结构通常非常复杂，常常随周围环境的变化而变化，很多时候还要受到其他蛋白质分子机器或者各种小分子的精确调控。

例如，霍乱菌表面的分泌系统，通常由十几个蛋白质组成，在细菌的内外膜上形成一个孔道，选择性地将霍乱毒素分泌到细胞外，用来攻击宿主细胞。

这样一个大的蛋白质机器由十几种不同的蛋白质分子组成，包含了几十万个原子，其中几个原子的变化或者一个氨基酸的改变（突变）都有可能造成整个蛋白复合物的结构变化，进而造成其功能改变甚至失去活性。

由此可见这种分子机器的精密程度之一斑。

然而，如何看到这些精密组合在一起的原子，一直以来都是对显微技术的挑战。

原子的尺度大小在十分之一纳米的数量级上，度量单位为埃。

普通光学显微镜的有效放大倍数或者说分辨率，受可见光波衍射极限的限制，最多只能达到零点几微米。

要提高分辨率，就必须缩短波长至与原子尺寸相当的尺度。

可见光做不到，就只能寻找波长更短的光波。

X射线具有合适的波长，但是很难找到一个透镜能让X射线折射并且成像。

因此，人们不得不采用间接的晶体学衍射方法，才能用X射线探测物质的原子结构。

但衍射方法仅限于能形成晶体的分子。

对于蛋白质或者生物大分子来说，虽然其中少部分可以在特殊的条件下结晶并满足X射线衍射方法的要求，但是大部分较大的分子（比如分子量大于100kDa的分子）经常很难或者无法形成晶体。

而且结晶的过程会使生物大分子完全脱离生理状态，无法反映其在生物体中的真实状态。对于细胞或者细胞器这种更大的复杂结构体，结晶的方法就更加不可行了。

为了能够找到一种波长更短和容易操控的波，人们想到了电子。