用于海冰结构和生物观察的显微系统

海冰居住着一社区适应良好的微生物，这些微生物在极端条件下的液态微空间中生存。由于气候变化，海冰微生物群落正受威胁，关于地球上生命起源的谜团以及可能存在于其他地方的生命，都需要方法学创新才能被解开。传统上，人们通过破坏性和外排的冰芯采样方法来获得对海冰内部结构和生物的显微学见识。本文提出一种原位显微成像系统，用于直接观察海冰基质中未受破坏的活体微生物。海冰的复杂且各向异性的结构，包括其水晶格子、盐水通道、气泡以及各种杂质，为开发这一显微成像系统带来了工程挑战。尽管海冰基质脆弱，我们成功地在阿拉斯加的冰层探险期间部署、测试和使用了这套新的原位显微镜。我们收集了大量活体单细胞和群体形成的硅藻类图像，并首次以如此高的分辨率记录了海冰的某些微物理特征。本文提出该内窥镜的硬件和软件设计，并展示了 microstructure 和硅藻类图像的获取结果。这些发现共同表明，这种新的原位显微成像系统有望彻底改变我们研究海冰的方式，并帮助我们更深入地理解其复杂的 microstructure 和活体微生物。