米饭中的淀粉、蔬果中的纤维素、虾蟹壳中几丁质，这些都是由单糖分子聚合而成的多糖。淀粉是一种多糖 | Pixabay
多糖是地球上最多的一类生物聚合物；不同于核酸的线性结构，多糖可以具有很多分支，分子结构主干灵活，因而多糖存在大量不同的构象。之前对于多糖结构的研究，只能建立在统计平均的基础上，无法确定单个多糖分子的结构。最近，科学家们尝试了一种新的方法，第一次给单个多糖分子拍了张照，发表在《自然》杂志上。一个多糖分子的照片 | 参考文献[1]
多糖样品通常是复杂的混合物，如果想要对单个多糖分子进行直接成像，首先需要分离样品中不同分子质量和质荷比的多糖。在超真空条件下，他们通过一种叫做“电喷雾离子束沉积”（electrospray ion beam deposition）的技术，让这些多糖分子分离开，并在超净平面上软着陆，保证共价键不受影响，分子不会断裂。
随后，研究者使用扫描隧道显微镜，在超低温（-269.15℃）的情况下对超净表面上分布的多糖分子进行成像，得到单个多糖分子的图像。扫描隧道显微镜的原理有点像是用手摸盲文，它利用量子理论中的隧穿效应，通过探针和物体表面形成的隧穿电流，探测物体表面的结构，可以观察到单原子级别的起伏。扫描隧道显微镜拍摄到的多糖样品 | 参考文献[1]
由此，研究者得到了多糖分子的图像。图像里的明暗表示了平面上多糖分子每个单体的高度，由此可以得到多糖分子的空间结构。右图亮度的六个峰，可以对应左图的六个单体 | 参考文献[1]
多糖几乎参与了生物所有重要的生理过程，很多蛋白质会被糖基化修饰，而这并不是由基因组编码直接决定的。相比蛋白质和核酸，人类对多糖结构的认识还远远不足。对单个多糖分子的成像，或许便是人类迈向解读“糖编码”的关键一步。最近有什么值得关注的科学研究？AI 开设了一个新栏目，每期推送一篇短小的论文解读。来吧，我们一起在科学的路
上走远一步。