Die dritte Dimension

Mit Elektronenmikroskopie ist es möglich Strukturen dreidimensional darzustellen, entweder als Stereobildpaare, die von verschiedenen Winkeln (durch Präparat-Kippung) aufgenommen werden (Stereobilder oder Anaglyphen) oder durch 3D Rekonstruktion von Serienbildern. Die 3D-Wirkung von Stereobildern beruht auf dem Phänomen der Parallaxe: die geringfügig unterschiedlichen Bilder, die die beiden Augen empfangen werden im Gehirn zu einem dreidimensionalen Bild "zusammengesetzt".

Stereobilder

Stereobilder können auch ohne speziellen optische Hilfen dreidimensional betrachtet werden.  Man fokusiert auf einem imaginären Punkt im Unendlichen und entspannt dabei die Augen. Jedes Auge sieht zunächst 2 Bilder, die sich nach und nach gegeneinander verschieben, bis ein gemeinsames mittleres 3D-Bild entsteht. Dieses "springt" nach einigen Sekunden in den Fokus.

TEM Stereobildpaar eines Semidünnschnittes durch das  Rindenparenchym einer Mohnkapsel (Präparatkippung ±12°).

Anaglyphenbilder

Anaglyphenbilder sind Stereobildpaare die in einem Bild in rot und grün (oder blau) Farbkanäle überlagert werden. Wenn sie mit einer rot-grün/blaue Brille betrachtet werden, werden sie dreidimensional wahrgenommen.

 

Anaglyphenbild von Gerste Metaphasechromosomen.

3D Reconstruktion mit FIB/FESEM

Die Kombination von hochauflösender Feldemissions-Rasterelektronenmikroskopie mit einem extrem fein fokussiertem Ionenstrahl (= focused ion beam; FIB) ermöglicht neue Perspektiven in der dreidimensionalen Untersuchung biologischer Präparate. Von den biologischen Strukturen werden schrittweise ultradünne Schichten (bis zu 5 nm!) abgetragen. Gleichzeitig können Material- und Oberflächen-Information der "Schnittfläche" mit verschiedenen Detektoren aufgenommen werden. Aus den Bilddatensätzen können Strukturdetails dreidimensional dargestellt werden.

Hier ein Movie (MOV, 5,6 MB) eines Gerste-Chromosoms immunomarkiert mit Nanogold für die centromerspezifische Histonvariante CENH3, die mit FIB/FESEM in Serien geschnitten wurde.

 

Rekonstruktion der BSE Signale (rot) von phosphorylierten Histon H3 serin 10 in Gerste Metaphasenchromosomen. Das SE (Graustufen) Bild dokumentiert das gesamte Chromosom vor der FIB Untersuchung.