你有没有想过，为什么诊断这种病毒感染如此困难和耗时?
最简单的答案是它们太小了，看不见!
本文将介绍
病毒的大小
人类病毒的平均大小约为100纳米(1米= 1000毫米= 100万微米= 10亿纳米!)不知道它有多小。下面的插图显示了人类头发、红细胞、细菌和病毒的相对大小比较。
[在这张图中]这个相对大小图表可以让你了解病毒有多小。
一个流感病毒颗粒比人类头发直径小600倍。
[在这张图中]生物尺度。
这个生物标度可以让您了解不同大小的生物对象，如胺细胞、细菌和病毒。它还向你展示了观察物体所需的微观技术。点击在这里了解更多关于这些先进技术的知识。
光学显微镜的分辨率极限
普通的光学显微镜(我们教室里常见的那种)没有足够的能力来分辨像病毒这样微小的物体(即使是最高的1000倍倍率)。这是由于可见光的限制。更具体地说，分辨率受到照亮标本的可见光波长的限制。
可见光的波长大约在400(紫外光)到700(红光)纳米之间。一般来说，当物质的大小小于可见光波长的一半(约0.2 - 0.35 μ m)时，就看不清楚了。因此，在光学显微镜下，任何小于0.35 μ m的物质都是不可活的。综上所述，1 μ m(细菌和线粒体的大小)是“普通”光学显微镜的极限。
[在这张图中]我们在不同物镜的光学显微镜下看到的东西。
电子显微镜的分辨率
为了看到更小的东西，科学家们必须找到波长比可见光小得多的照明。在20世纪30年代早期，他们意识到电子可以这样做，因此开发了透射电子显微镜(TEM)。
根据现代物理学，电子既具有粒子的性质，又具有波的性质。因此，电子的波长(称为德布罗意波长)取决于它的能量(或速度)。例如，如果一个电子在真空管中被加速到每秒1,000,000米(等于每小时220万英里!)，我们得到的德布罗意波长大约是1纳米的十分之一，这大约是一个原子的大小。这就是为什么我们可以用电子显微镜直接探测晶体中原子的结构。因此，用电子显微镜观察病毒是小菜一碟。
[在这张图中]专门研究中心的透射电子显微镜。图片来源:Alexander Fisher-Wagner/UC Davis。
不同病毒的电子显微镜图像
电子显微镜是一种极其昂贵和复杂的仪器，只有研究机构或大学才有。然而，在许多科学家的辛勤工作下，我们仍然可以在电子显微镜下享受奇妙的纳米级世界。下面是一些在电子显微镜下的最佳病毒图片。
[在这张图中]冠状病毒具有光环或冠状(冠状)外观。
新病毒COVID-19是冠状病毒的一种。原始的电子显微镜图像总是黑白的。为了更好的视觉效果，颜色是人工绘制的(右图)。图片来源:CDC。
顺便说一下，COVID-19的临床诊断不是通过电子显微镜。这是通过一种叫做实时RT-PCR的技术读取病毒的遗传信息来完成的。
[在这张图中]冠状病毒正在感染一个细胞。
许多病毒已侵入细胞质，而有些病毒仍粘附在质膜上。图片来源:CDC。
[在这张图中]单纯疱疹病毒或HSV．图片来源:CDC/ Fred Murphy博士;西尔维娅·维特菲尔德．
[在这张图中]的脊髓灰质炎病毒．
由于脊髓灰质炎疫苗的成功预防，导致小儿麻痹或小儿麻痹的脊髓灰质炎病毒现在非常罕见。图片来源:Joseph Esposito, CDC。
流感病毒引起流感。图片来源:Ivan Kosik, Jonathan W. Yewdell等人，NIAID。
[在这张图中]埃博拉病毒。
埃博拉病毒是一种非常特殊的病毒，它看起来像直径一致为80纳米的柔韧细丝，但它们的长度和扭转程度差别很大。图片来源:Frederick A. Murphy，德克萨斯大学医学分部，加尔维斯顿，德克萨斯州。
[在这张图中]植物也有它们的病毒。
烟叶斑疹病毒可以感染烟草，导致烟叶患病。图片来源:John Antoniw，罗瑟姆试验站，英国。
[在此图中]T4噬菌体。
噬菌体T4是一种感染细菌的病毒，看起来就像阿波罗登月舱的微缩版。来源:微生物学与分子生物学进展33 (1):1 - 6
[在此图中]常见人类病毒的相对大小．来源:https://viralzone.expasy.org/5216
关键的外卖
病毒的大小从20到400纳米不等，用光学显微镜是看不见的。光学显微镜的分辨率极限约为0.5 - 1 μ m (500 nm - 1000 nm)。因此，我们不能在显微镜下看到病毒。研究病毒的结构需要电子显微镜。