Tom Geisbert的电子显微镜
血疫:埃博拉的故事汤姆·盖斯伯特的电子显微镜使雷斯顿猴子身上一份含义不明的培养物成为令人信服的丝状病毒视觉证据。它的作用不止于技术层面——它把隐蔽的细胞活动转化为可以检查和比较的照片,改变了研究人员对疫情能够作出的判断,也改变了他们必须采取行动的紧迫程度。图像起初使人怀疑病原体可能是马尔堡病毒,随后又帮助证实病毒正在猴子体内繁殖。
仪器与操作者
盖斯伯特是研究所的一名实习生,受聘操作研究所的电子显微镜。这是一种至关重要的工具,可用于拍摄普通光学显微镜无法看见的微小物体,包括组织中的病毒。他在德特里克堡军事基地附近长大,父亲在那里担任建筑总工程师;他曾隔着研究所厚重的窗户,看见身穿防护服的人们。如今,他在那些样本之间工作,而这些正是他过去只能从外面瞥见的事物。鉴定并分类病毒颗粒很适合他一丝不苟的专注力——他通过样本练习,学会依据图像中的形态识别不同病原体。
对盖斯伯特而言,这台仪器既是专门的实验室设备,也是他独自工作的核心。他喜欢在热区套间工作,常常长时间专注于样本。他对图像的观察并非随意浏览,而是要在复杂的细胞景象中仔细搜寻;病毒可能就在其中,却很难找到。随后,他还要判断所见形态是否属于一种可以识别的病原体。显微镜不会自动给出诊断;它提供的视野仍须经过解读,并与其他证据相互检验。
从培养物到样本
通过猴子O53,雷斯顿调查与盖斯伯特产生了联系。该动物的样本送达后,琼·罗德里克将它的脾脏、咽喉冲洗液和血清中的材料接种到装有活猴肾细胞的培养瓶中。1989年11月17日上午,盖斯伯特在动身参加感恩节狩猎旅行前,前去检查这些培养物。罗德里克注意到其中一个培养瓶的表现异常。盖斯伯特用光学显微镜观察,发现细胞层已经恶化——许多细胞脱落,培养液也变得混浊。另有几个培养瓶也出现了类似损坏。
单凭外观,仍然不能排除普通的实验室原因。彼得·雅林怀疑是细菌污染,这是细胞培养中常见的问题;但培养瓶里没有他所怀疑的土壤细菌的气味。他与盖斯伯特返回检查,雅林要求用电子显微镜观察。盖斯伯特通过离心,从混浊的培养物中分离出少量材料。试管底部聚集起一粒针头大小的沉淀。他用塑料树脂保存材料,制备出之后可以切成足够薄的切片以供检查的样本。
这一制备过程把显微镜与一连串实际步骤联系起来——病猴提供样本;培养细胞为未知病原体提供繁殖机会;离心使材料浓缩;树脂将其保存;薄切片则使研究人员能够以高得多的放大倍率搜寻细胞。仪器拍下的图像之所以重要,是因为它们来自这一整套样本处理流程,而不是孤立地瞥见一个无法辨认的物体。
图像与最初的鉴定
1989年11月27日,盖斯伯特重新检查保存下来的样本。他用钻石刀从树脂包埋的细胞材料上切下薄片,并将一片装好以供观察。在电子显微镜中,细胞呈现出浓密而复杂的景象。随着他在其中移动视野并逐步放大,他发现细胞并非只是受到了损伤——里面充满了丝状颗粒。它们的形态表明,这些颗粒属于丝状病毒科,该科包括马尔堡病毒和埃博拉病毒。
盖斯伯特发现这些颗粒与马尔堡病毒相似。这种可能性令人恐惧,因为他和雅林此前曾处理过猴子培养物中的材料,却不知道其中含有什么。他还把新发现的形态与自己在彼得·卡迪纳尔样本中研究过的独特形态进行比较。这项工作并非只是找出一个熟悉的轮廓——这些颗粒看起来像丝状病毒,但其形态与马尔堡病毒并不完全相符。盖斯伯特拍下所见图像,冲洗底片,使人们能够在显微镜之外检查和讨论这些图像。
他把照片拿给雅林看,雅林检查了图像并测量了颗粒。两人的讨论让鉴定仍处于暂定阶段——图像支持这些颗粒属于丝状病毒,但具体是哪一种仍未确定。尽管如此,照片还是改变了局面。起初看起来只是毁坏的培养物,如今却似乎含有一种可能严重威胁实验室工作人员的病原体。显微镜让未知之物显现出来,却无法独自确定它的名称。
独立证据与确认
第二天早晨,盖斯伯特用显微镜检查猴子O53肝脏的切片。这一次,图像显示颗粒正从细胞中出芽,细胞内还有包涵体。这些证据证实病毒存在于猴子的组织中,并正在其中繁殖;因此,将情况归因于实验室污染就更难以成立。盖斯伯特把照片拿给雅林,两人随后一起将照片交给C. J.彼得斯。图像使彼得斯相信有一种病原体正在猴子体内生长,但要准确鉴定,仍须等待检测结果。
这一区别体现了显微镜所作贡献的重要性。它提供了病毒颗粒及其与受感染细胞关系的直接视觉证据,而另一项独立的血清检测则提供了有关病原体身份的证据。雅林用猴子培养物与参考血清进行检测时,其中包括Mayinga N.护士的血清,反应结果指向扎伊尔型埃博拉病毒,而非马尔堡病毒。重复检测后结果相同。显微镜图像与独立实验室检测相结合,纠正了最初的怀疑——雷斯顿的猴子死于埃博拉病毒,而非马尔堡病毒。
调查中的意义
电子显微镜并没有解答疫情引发的所有问题。它可以显示组织中的颗粒及其活动,却无法确定感染最初是如何进入猴群的,解释后来检测呈阳性的人类饲养人员为何始终没有症状,也无法证实所有传播途径。这些问题需要依靠其他观察和检测。显微镜的关键贡献范围较窄,却起到了决定性作用——它帮助研究人员区分了活跃的病毒感染与失败或受污染的培养物,并提供了可供分享、仔细审查和比较的图像。
因此,在这项调查中,显微镜既是一种仪器,也是让证据能够传递的一种手段。盖斯伯特最初看到的景象变成了雅林桌上的照片,继而成为呈交给彼得斯的证据;之后获得的肝脏图像进一步加强了病原体正在动物体内复制的结论。最终的诊断并非单由机器作出,而是通过把视觉证据与样本制备、专家解读和独立检测结合起来建立的。显微镜的重要性就在这一推进过程中——它把一瓶混浊的培养物从一个无法解释的实验室问题,转变成了看得见、可检验且亟待应对的生物威胁。