一滴水的世界 – 采访瑞典显微摄影师Dr. Håkan Kvarnström博士
一滴水中的微型世界是一个充满神秘的世界。对大多数的人来说，这也是一个陌生的世界。不过，这个世界对人类却至关重要。因为它可能为生命的起源提出了解答，也能为环境的可持续性提供了线索。首先，一滴水中含有数千种微生物。它们是什么? 它们的长相如何? 它们在生态系统中又扮演了什么角色？这几十年来，科学家们做了许多深入的研究，试图为这些问题找到答案，以便了解这个令人费解且复杂的世界。根据他们的研究，这些微生物中的蓝菌门，大约在35亿年前就已经存在。至今所有生命形式所依赖的氧气，一半以上均由其负责生产。另外，取决于水滴的来源，这些微生物体从单细胞、群体生物的微生物（例如天然净水器的毛藻）到寿命极长的小动物物种（例如水螅），都有不同的功用。再加上它们拥有各种迷人的图案和形状，形成非常美丽的自然艺术。总而言之，这些生物的总数是非常的壮观，又具有多样性，在这地球上绝对扮演举足轻重的角色。
瑞典籍的显微摄影师，Dr. Håkan Kvarnström博士将他对微生物的热情，转化成为一系列的精美摄影作品。他使用光学显微镜，拍摄了许多人类肉眼看不见的微小生物。多年来，这些难得的摄影作品为他赢得了许多国际摄影奖项，其中包括一张名为″Bouquet de fleurs″的照片，最近为他嬴得了英国皇家生物学会2018年度摄影大赛的总决赛资格。当我初次看到他的照片时，感到非常的好奇和震惊，并随即采访了Dr. Kvarnström博士。从下面的问答中，Dr. Kvarnström博士详细地描述了这个令他着迷的微生物世界，以及他如何在科学与艺术之间架起一座桥梁，让大众欣赏。
问：请向我们解释什么是显微摄影，以及你対显微摄影的那方面感兴趣和你所追求的目标？
答：显微摄影是使用显微镜来拍摄照片。我一直对科学和科技感兴趣，包括用于探索太空和微观世界的仪器。我所以対显微镜下的世界感到好奇，是因为微观世界就像太空一样，一个无尽的世界等待着人类去探索。每当我使用显微镜观察水样时，我几乎都会观察到一些令人兴奋的现象。探索这个迷人的世界，尤其是从中发现令人振奋的微观生命是我的动力。大自然所设计的微小生命，与生俱有复杂且精致的结构，这点总是让我惊讶。更让我思考地球上的生命，并且驱动著我不断地探索无所不在的微生物。微观原生物和细菌的总量超过地球上所有动物和人类总和的35倍。此外，地球上一半以上的氧气都是由浮游植物通过光合作用过程而产生的。然而，人类的肉眼却看不见它们。
问：你的显微摄影作品不仅令人叹为观止还提供了丰富的信息。你対那种微生物最感兴趣？为什么？
答：我的工作主要是观察在水中生活的微生物。地球上最早的生命是从有水的环境中开始。生活在地表下的微生物有着丰富的多样性，真是令人难以置信。我最喜欢观察的微生物是蓝绿藻，又名蓝菌门。蓝菌门已经存在地球上超过35亿年，至今仍在自然生态中发挥重要的作用。在整个地球历史中，蓝菌门对于进化过程和生态的形成至关重要。我们赖以生存的氧气是由数十亿年前的蓝菌门所生产的。至今蓝菌门仍然继续生产地球上25-30％的氧气。蓝菌门是最早开发光合作用的生命体之一，它并且利用阳光制造食物。另外，叶绿体也为自己制造食物而它就是来自植物细胞内的蓝菌门。
问：你如何决定取様? 是根据研究报告、好奇心或其他方式？
答：我的主要驱动力是好奇心。另外，我喜欢将肉眼看不见的生命体呈现在大众的眼前，如此每个人都可以看到这些微生物。这是令我痴迷的爱好。每一滴水中都可能存在著惊喜。无论我到哪里，我都会看到潜在的样本并想进行研究。可能是一个湖泊、一座公园里的小水池、一个覆盖着地衣的岩石、一种昆虫或幼虫、花朵和植物。我可以一滴一滴地浏览池塘里的水样，试图寻找水中的微生物并加以研究。我总能找到一些有趣的物种來做观察和研究，这就是我的动力。令人着迷的是，我从当地的池塘或湖泊进行取样时，通常可以找到多种的微生物。你不必前往遥远的异国去探索大自然的美景，因为它就在你的身边。
问：在显微镜下观察，你最感兴趣的是哪方面：微生物的行为、物理特征、美学还是其他？
答：上述所有的！一些微生物种，如轮虫和甲藻，经常能表现出壮观的游泳行为。它们在水样中优雅地滑动，极其精确。眼虫(Euglena)和喇叭虫(Stentor)就像微型的变形器，可以在几秒钟内从球形变成长线形。与此同时，它们的身体也変得很漂亮。微生物在很多方面都不尽相同。例如，一种小型动物物种名为水螅(Hydra)的微生物，就被认为具有永生的能力。最近的研究发现水螅似乎不会老化，因此在生物学上是不朽的。当然，它们仍然可能被捕食或者被其他手段杀死。然而，由于它们能够在不同的生命阶段中移动，来应对压力和伤害，这意味着它们可以永远的活着，至少在理论上是如此。当水螅被切成两半时，每一半都会再生并形成另一只小的水螅; ″头部″将再生″脚″，″脚″将再生″头部″。如果水螅被切成许多段，那么中间切片将形成″头部″和″脚部″。我发现这个现象真的很神奇。我想进一步地了解水螅的这种再造机制，是否能为人类在研究永生方面提供了关键的解答？
在艺术方面，微生物同样地也能提供有趣的探索。大自然在微观层面的设计上充满了艺术性，从无数种对称的矽藻图案到贝壳螺旋的黄金比例。対我来说，有时候一个微生物的美丽外观就可能足够了。但是在大多数的情况下，当你研究这些主题时，你会发现它们讲述着与图像相辅相成而且另人难以置信的故事。已故的摄影记者恩斯特哈斯曾经说过: ″摄影是科学与艺术之间的桥梁。摄影为科学带来了重要的元素，那就是艺术感。反之，摄影也为艺术提供了大自然中无法匹敌的证据″。我的摄影宗旨是探索艺术与科学之间的交汇点。
问：英国诗人威廉布莱克曾写过″从一沙粒中看世界″。你是否也可以从一滴水的标本中看世界？如果是，请描述你所见到的世界。
答：最令我着迷的是大自然所设计的图案会重复地出现。你会发现大小只有几分之一毫米且肉眼看不见的图案，可以在数千光年远的星系中找到它们。例如，一种微软体动物，它的体积小于1毫米，但是它的壳却具有非常漂亮的螺旋形状，并且常常有细菌和微藻寄生于它的螺旋凹槽中。当用蓝光和紫外光照射时，细菌和藻类会發出红色和橙色的辐射，类似在星系中闪亮的微星。无论大小，在自然界中，螺旋形已经被认定為一种成功且反复出现的设计。
问：请与我们分享你在追求显微摄影方面最难忘的经历。
答：我没有生物学学位，我对微生物世界的多样性感到极为钦佩。多年来，我学会了识别微生物的种类。每次当我在显微镜下看到前所未见的物种时，我总是相当的兴奋。有时候我可以花几个小时，试图理解我在显微镜下看到的物种。幸运的是，有很多的文献可以帮助我识别这些微生物的属性。
问：当你发现细胞突变时，你会怎么做？你会跟踪突变吗？
答：据我所知，我从未发现过细胞突变。我认为仅使用光学显微镜来判断细胞是否突变是很困难的。我常常发现变形的细胞，这种细菌通常能在恶劣的条件下生存和繁殖。例如，这些细胞在温度、营养水平或其他生活条件低于正常时，会在细胞分裂时产生锐变。
问：你是否与其他科学家合作并与他们分享你的显微照片？如果是，哪类科学家对你的照片最感兴趣？
答：是的。通过我的Instagram帐户，我认识了很多科学家。这些科学家，包括微生物学家、海洋生物学家及其他领域的科学家，都对我的显微照片表示兴趣。显微照片可用于许多学科中。在大多数的科学领域中，専家对显微照片的兴趣纯粹是科学的。美学通常不太重要。在科学研究中，显微照片通常被用来突出标本的某些特征，例如，证明或反驳研究的结果和定理，或被用于临床工作以诊断疾病。图像的美感是次要的，其视觉外观并没有被特別的强调。但它们仍然是非常有用的显微照片，因为它们有助于科学硏究。我的摄影目标则是展现微观世界的美丽。我所看到的微生物是我的雏型，我试图弄清楚如何以最好的，视觉上最令人愉悦的方式来展现它们。我用很多的时间来清洁标本，隔离单个细胞，并将它们放在合适的环境中。有时我会使用污渍来突出主体。这和化妆师及模特摄影师没什么不同。与大多数技能一样，练习越多，就越能熟练地处理不同的微生物以及采用最好的方式來展示它们。在我看来，一个常见的错误是在拍摄前，摄影师花费太少的时间计划和准备，导致拍摄一些随机主题的快照，这不是一个好的显微拍摄方式。
问：你的设备能拍摄的最小照片有多小？你能拍出DNA串 – 蛋白质纤丝的染色体照片吗？
答：我专门使用光学显微镜拍摄显微照片。根据定义，光学显微镜的分辨率或分辨能力受可见光波长的限制。在完美的条件下，我可以解决小到约200纳米（0.002毫米）的细节。这种细节水平可以显现细菌的形状，但不能显现任何其他细节。DNA串对于光学显微镜来说太小了。光学显微镜通常可以看到细胞核（DNA所在的位置），但不能看到细胞核本身。
问：你认为，在当前大环境中，这些微生物所面临的主要挑战是什么？
答：微生物可能比地球上所有其他生命形式都能活得更久。即使在恶劣的条件下，许多的微生物已经发展出惊人的生存力和繁殖能力。轮虫是地球上最小的动物，它们的身长可以小到40微米的尺寸。从已有的化石琥珀中，轮虫被鉴定出它们至少活存在地球上有3500万年之久。轮虫能够转变成囊肿或卵子状态来面对恶劣的条件（例如干旱），而且可以存活数十年而没有任何衰老迹象。轮虫可以藉由风携带囊肿的方式逃离有害的环境。一旦找到水，轮虫又可以复活。
我认为一个更有趣的问题是，如果我们看到微生物的衰退（例如，浮游植物），其他生命形式（包括人类）所面临的挑战会是什么。例如，世界海洋温度的升高可能对生活在水中的微生物和浮游生物，产生巨大的影响。根据美国国家航空航天局最近的研究，在世界海洋食物链中，某些类型的微生物出现了显着的下降。该研究使用卫星数据驱动的模型，长期追踪浮游植物群的趋势。在浮游植物类中，矽藻的种类最为丰富。但是从1998年到2012年中，矽藻的全球总量每年都会下降超过1％。当浮游植物死亡时，它会沉入海底并随身携带从大气中吸收的碳。此种藻类的减少，会导致吸收二氧化碳的减少，而且二氧化碳也会随着矽藻，被长期储存在深海底中。不论是因为自然的变异还是气候的变化，矽藻总数下降的原因目前还不明朗。但该研究首次对浮游植物分布趋势以及在过去15年中环境变化如何影响它们的生态，提供了初步的分析。
我们非常感谢Dr. Kvarnström博士，让我们探窥一滴水中的世界以及欣赏他所拍摄的精美显微照片。我们期待看到Dr. Kvarnström博士更多精彩的图像。有关他的信息，下面列出了他的简介以及他的Instagram，Flickr和网站的链接。
Dr. Kvarnström博士的简介
我一直对无形的东西感到好奇。作为一名热爱及受过専业训练的科学家，我一直深受超越肉眼所能看到的东西启发，无论是远处的恒星还是微观的生命形式。我的工作重点是在揭开大自然的美丽宝藏; 艺术和科学相遇的地方。摄影为科学带来了艺术感。我摄影的目的是激发大众的好奇心并引导他们对微观生命的认识。我的图片都是透过小型生活的形式來讲述大型的故事。自2014年起，我开始通过显微镜拍照，因此，更加提升了我对摄影的兴趣。无论我在哪里，我都能看到微生物的多样性、复杂性和错综复杂的美感。令人惊奇的是，它与我们人类是如此的接近，却又难以看到和体验。我希望我的照片和环绕我们周围的壮观美景一样，不時地激励你去探索！
Dr. Kvarnström博士的链接
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