在生物学家的实验室里，也一样能找到奇异的美感。2016年，美国实验生物学会联合会（FASEB）又评选出了年度“生物艺术”作品。这一次，共有3段短视频（本文中以动图呈现）和10幅照片入选。培养皿上、显微镜下，变换的色彩与图案讲述着怎样的故事？
幻象
细菌Min蛋白系统的震荡图案
这些迷幻的动态图案来自两种特殊的蛋白质——MinE蛋白和MinD蛋白，它们分别被研究者加上了荧光标记，前者是红色，后者是蓝色。在模拟细胞膜的人工环境中，它们自发地产生了这些梦幻的震荡图案（左侧: MinD；右侧：MinE；中间: 两者叠加）。
这些蛋白质是从细菌体内分离得到的，它们属于一个名叫Min system的蛋白系统，其中包括了C、D、E三种成员。这套系统在细菌繁殖中会起到重要作用：它们能确保细菌体恰好在中点处一分为二。其中上面提到的MinE蛋白可以在细胞内“追逐”MinD蛋白，从一头到另一头，从而在细胞内形成“震荡”，这个过程可以帮助细菌定位正确的分裂位置。
拍摄者：Anthony Vecchiarelli and Kiyoshi Mizuuchi
剖析巨蟒
断层扫描下的蟒蛇
蟒那强大的力量和冷酷的外表是它迷人之处所在。但你知道这力量和冷酷之下的细节吗？利用微计算机断层扫描（micro-computed tomography, micro-CT）技术，科学家们对一条白眼蟒（Liasis mackloti）的头部进行了精细的扫描，展现出精巧的颌骨结构和发达的头部肌肉。相比于传统的核磁共振（NMR）技术，micro-CT技术能够以更高的分辨率得到物体内部的分层扫描图像。
拍摄者：Paul M. Gignac and Nathan J. Kley
灵光闪现
神经细胞“点亮”荧光标记
这是节日中绽放的焰火，还是乌云中耀眼的闪电？都不是。这是你大脑中的思维之光在闪烁。思维的活动依赖于神经元的兴奋，而如何直观的观察神经元的兴奋状态一直是神经科学家所面临的挑战，钙成像技术解决了这一问题。科学家在细胞内放入一些结合钙离子后会释放荧光的物质分子，当神经细胞兴奋时，内流的钙离子就会点亮这些细胞，造成一个闪光，从而能被直接观察到。
拍摄者：Caitlin Vander Weele, Kay M. Tye
点彩
酵母菌落构成的培养皿彩画
一张带着修拉新印象派风格的点彩画作！在温暖的橘色光辉中，我们看到的是纽约城的剪影。不过，这张图可不是画在纸上，而是从培养皿上长出来的，每一个彩点都对应着一个酵母菌构成的菌落。
科学家们将酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）通过微小的孔道，单个“打印”在培养基上，而每一个活的酵母，都将生长为一个菌落，构成画面的一个“像点”。这些酵母经过了遗传改造，带有来自细菌、真菌、海葵等其他生物的基因，从而能显示出不同的颜色。而这项技术，则为今后采用合成生物学手段生产有用的生物分子铺平了道路。
拍摄者：Michael Shen, Jasmine Temple, Leslie Mitchell, Nick Phillips, James Chuang, Jiarui Wang, and Jef Boeke
剧变
共聚焦显微镜下的昆虫发育
我们常用“羽化之蝶”形容蝴蝶从幼虫变为成虫那剧烈的变态过程。而对于鞘翅目的甲虫来说，它们同样经过这一脱胎换骨的过程。图中，科学家们就使用激光共聚焦显微镜记录下了这剧烈变化的时刻。
此时正是这枚斯里兰卡蜣螂（Onthophagus sagittarius）蛹发育的末期，视叶（决定昆虫视觉的组织）正在向头部表面发育，将来将发育为一对复眼。而红色、绿色和蓝色，则分别标记了组成这一组织的结构性蛋白、五羟色胺（一种神经递质）和遗传物质的分布。
拍摄者：Eduardo Zattara, Armin Moczek1, Jim Powers, Jonathan Cherry, and Matthew Curtis
聚集
铜绿假单胞菌膜
这张有着精致纹理的“网”，其实是很多微生物聚集在一起形成的生物被膜（biofilm）结构。这种现象在自然界很常见，它通常对人体没有危险，有时还能对自然界起到积极的作用。不过，图中这块硬币大小的微生物生物被膜，则是由一种条件致病菌——铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa，又称绿脓杆菌）形成的，它在某些情况下可以引起伤口的严重感染。细菌们分泌出一系列成分，构成了细胞外的被膜基质（在图中被染成红色），这些成分可以帮助细菌逃避免疫系统的攻击。
拍摄者：Scott Chimileski and Roberto Kolter
“战争”过后
扫描电子显微镜下的膀胱感染
尿路感染（urinary tract infection, UTI）是一种常见疾病，反复发作的感染更是令人困扰。感染会对泌尿系统造成怎样的影响？科学家们利用小鼠模型和扫描电子显微镜来一探究竟。上图中被后期上色为蓝色的就是膀胱内壁，红色是病原微生物，黄色的是机体对抗感染的白细胞。
研究者发现，当经历一场长期持续的尿路感染之后，即使已被治愈，在第二次感染过程中白细胞对病原微生物的控制力也有所下降。这也许是二次感染易感性增加的原因。
拍摄者：Valerie O'Brien, Matthew Joens, Scott J. Hultgren, and James A.J. Fitzpatrick
多彩胚胎
共聚焦显微镜下的斑马鱼胚胎
还记得惊愕的斑马鱼表情包吗？这次它被加上了更多色彩。在这张激光共聚焦显微镜图中，蓝色是细胞核存在的位置，而绿色则标记了特殊细胞内的结构蛋白。这种标记能帮助科学家们追踪特性细胞在斑马鱼胚胎头部的运动情况，而这项研究能够帮助科学家们更好的了解头部组织器官发育，以及人类先天缺陷如唇裂、腭裂等的成因。顺便再说一下，在图中看到的“小圆眼睛”其实是斑马鱼的鼻孔哦（真正的眼睛长在两侧）。
拍摄者：Oscar Ruiz and George Eisenhoffer
巢
扫描电镜下的肌肉结缔组织
蜂巢？纸板箱的截面？其实这是牛蛙腿部肌肉中的结构。只不过，构成肌肉主体的细胞已经被溶解去除，只剩下肌肉细胞间的结缔组织，它们构成了这些排列整齐的小“格子”。
这些结缔组织由细胞分泌的胶原蛋白等成分组成，它们不只是负责将众多细胞连在一起，并且还能在肌肉组织将收缩的力传递到肌腱和骨骼上。研究人员正在研究来自各种物种的结缔组织的结构，以了解它如何塑造肌肉功能，以及希望了解影响胶原结构的疾病如何影响肌肉健康。
拍摄者：David Sleboda and Thomas Roberts
靶点
HIV病毒中的关键酶类
如今，艾滋病是全球人类共同面临的公共卫生问题。要想打赢控制疾病的战争，首先要了解它的元凶——人类免疫缺陷病毒（HIV）。这些图片所展示的就是HIV病毒中起到最关键作用的三种酶，科学家们利用已获得的研究数据对它们进行了重构。这些结构也正是治疗药物所瞄准的“靶子”。
第一张图中，逆转录酶（橙色）将HIV的RNA基因组（蓝色）逆转录为DNA拷贝（黄色）；第二张图中，整合酶（洋红色）将逆转录产生的DNA拷贝（黄色）插入免疫细胞的基因组（绿色）中，以此劫持细胞内的蛋白质表达。而在第三张图中，蛋白酶（青绿色）将翻译后产生的HIV结构蛋白（紫色）进行切割修饰，以产生HIV新的组成蛋白。
拍摄者：Maria Voigt and David S. Goodsell
延伸
伸长的小鼠神经细胞
时至今日，脊髓损伤的恢复依然是个难题，这是由于已经伸长的神经纤维在受损后难以被修复。一个可能的治疗途径是，诱导存在于脊髓内的神经干细胞重新生长出神经纤维，连接和修复脊髓的受损部位，这一过程的关键在于避免瘢痕组织产生——这会阻碍连接的修复。
在图中，科学家们展示了一种有望帮助神经修复的新技术——利用人工合成的纳米纤维凝胶来防止瘢痕组织，并保护神经纤维的伸长。图中，一个小鼠的神经细胞（蓝色/绿色）已经在纳米纤维凝胶（紫色）上充分的伸长，并整合入凝胶之中。研究者发现在脊髓损伤部位注射凝胶，可以有效减少瘢痕组织产生，并有助于恢复小鼠的后腿功能。
拍摄者：Mark McClendon, Zaida Alvarez Pinto, and Samuel I. Stupp
茁壮生长
小鼠胚胎的骨骼发育
骨骼，坚韧又强硬，它是运动的承力组织，也守护着动物体内重要的器官组织。强健的骨骼是怎么来的？在这张图中，荧光染色展示了小鼠骨骼发育的各个阶段。在最左边的胚胎时期，软骨（红色）最先发育，并随着生长逐渐骨化为硬骨（绿色），但在关节等处，依然有软骨存在。对骨骼发育的研究，有助于了解多种骨发育缺陷和畸形等遗传疾病。
拍摄者：William Munoz, Karla Terrazas, Paul Trainor
畅通支撑
激光共聚焦显微镜下的小鼠气管
气管是机体汲取氧气的通道，它一定要时刻保持通畅才行，而为此提供保障的就是气管壁上一圈圈C字形的软骨。有了软骨的支撑，气管能够穿过狭窄的颈部而不会塌陷。
上图中显示的就是一段加入了不同颜色标记的小鼠气管，在激光共聚焦显微镜下，我们能够清晰地看到红色的软骨组织，以及绿色的神经。科学家们这是在研究影响气管软骨发育的因素，了解神经细胞在引导软骨组织生长中所发挥的潜在作用。
拍摄者：Randee Young and Xin Sun
（编辑：窗敲雨）
参考资料：
- http://www.faseb.org/Resources-for-the-Public/Scientific-Contests/BioArt/Past-Winners/2016-BioArt-Winners.aspx