Микроскопия у дома

“: Повишено ниво на белите кръвни клетки, бактериална инфекция, картофите съдържат нишесте, насекомите пренасят болести тези и други подобни твърдения се чуват навсякъде. Всеки ден, от телевизионните екрани, от устните на познати, от вестници и списания, една и съща информация влиза в мозъка ни. Информация, която на пръв поглед е достояние само на специалисти - лекари и биолози. Все пак те са тези, които засягат тези проблеми в ежедневието си. Обикновеният човек получава само заключения от определени изследвания, сухи думи, на които им липсва яснота. В тази статия ще се опитам да говоря просто за комплекса. За това как всеки може да доближи до себе си неуловимия на пръв поглед свят на клетките и микроорганизмите.

Вече две години наблюдавам този свят у дома и една година снимам. През това време успях да видя със собствените си очи какви кръвни клетки има, какво пада от крилете на пеперуди и молци, как бие сърцето на охлюв. Разбира се, много може да се научи от учебници, видео лекции и тематични сайтове. Единственото, което би останало неспечелено, е усещането за присъствие и близост до нещо, което не се вижда с просто око. Прочетеното в книга или гледаното в телевизионно предаване най-вероятно ще бъде изтрито от паметта за много кратко време. Това, което виждате лично през обектива на микроскоп, ще остане с вас завинаги. И остава не толкова образът на видяното, а разбирането, че светът е устроен точно така, а не иначе. Че това не са просто думи от книга, а личен опит. Изживяване, достъпно за всеки в днешно време.

Какво да купя?

Театърът започва със закачалката, а проучването започва с покупката на оборудване. В нашия случай това ще бъде микроскоп, защото не можете да видите много с лупа. От основните характеристики на микроскопа „за домашна употреба“ си струва да се подчертае, разбира се, наборът от налични увеличения, които се определят от произведението на увеличенията на окуляра и лещата. Не всяка биологична проба е подходяща за изследване при голямо увеличение. Това се дължи на факта, че по-голямото увеличение на оптичната система предполага по-малка дълбочина на полето. Следователно изображението на неравните повърхности на препарата ще бъде частично замъглено. Затова е важно да имате комплект лещиИ окуляри, позволяващи наблюдения в целия диапазон на увеличение: 10–20×, 40–60×, 100–200×, 400–600×, 900–1000×. Понякога 1500-кратното увеличение, постигнато чрез закупуването на 15-кратен окуляр и 100-кратен обектив, е оправдано. Всичко, което увеличава по-силно, няма да увеличи забележимо разделителната способност, тъй като при увеличения от около 2000–2500 × така наречената „оптична граница“, причинена от дифракционни явления, вече е близо.

Следващият важен момент е видът на дюзата. Обикновено има монокулярни, бинокулярни и тринокулярни разновидности. Принципът на класификация се основава на „с колко очи“ искате да погледнете даден обект. В случай на монокулярна система, ще трябва да присвивате очи, постоянно променяйки очите си поради умора по време на дългосрочно наблюдение. Тук на помощ ще ви дойде приставката за бинокъл, в който, както подсказва името му, можете да гледате и с двете очи. Като цяло това ще има по-благоприятен ефект върху благосъстоянието на вашите очи. Да не се бърка бинокълсъс стереомикроскоп. Последният ви позволява да постигнете триизмерно възприемане на наблюдавания обект поради наличието на две лещи, докато бинокулярните микроскопи просто подават едно и също изображение към двете очи. За да снимате и записвате на видео микрообекти, ще ви трябва „трето око“, а именно приставка за инсталиране на камерата. Много производители произвеждат специални камери за своите модели микроскопи, въпреки че можете да използвате и обикновена камера (въпреки че ще трябва да закупите адаптер).

Наблюдението при големи увеличения изисква добро осветление поради малкия отвор на съответните лещи. Отминаха дните, когато лекарството се изследваше в светлина, отразена от огледало. В наши дни микроскопите са сложни оптико-механични и електрически устройства, които използват в пълна степен постиженията на научно-техническия прогрес. Съвременните устройства имат собствена крушка, светлината от която се разпространява чрез специално устройство - кондензатор, - което осветява лекарството. В зависимост от вида на кондензатора могат да се разграничат различни методи за наблюдение, най-популярните от които са методите на светло поле и тъмно поле. Първият метод, познат на мнозина от училище, предполага, че препаратът е равномерно осветен отдолу. Освен това в местата, където лекарството е оптически прозрачно, светлината се разпространява от кондензатора в лещата, а в непрозрачна среда светлината се абсорбира, придобива цвят и се разсейва. Поради това се получава тъмен образ на бял фон – оттам и името на метода.

С кондензатор с тъмно поле всичко е различно. Той е проектиран по такъв начин, че лъчите на светлината, излизащи от него, са насочени в различни посоки, с изключение на самия отвор на лещата. Следователно те преминават през оптически прозрачна среда, без да попадат в зрителното поле на наблюдателя. От друга страна, лъчите, попадащи върху непрозрачен обект, се разпръскват върху него във всички посоки, включително по посока на лещата. Следователно, в резултат на това светъл обект ще се вижда на тъмен фон. Този метод на наблюдение е добър за изучаване на прозрачни обекти, които нямат контраст на светъл фон. По подразбиране повечето микроскопи са със светло поле. Ето защо, ако планирате да разширите обхвата на методите за наблюдение, тогава трябва да изберете модели микроскопи, които осигуряват инсталирането на допълнително оборудване: кондензатори, устройства за фазов контраст, поляризатори и др.

Както знаете, оптичните системи не са идеални: преминаването на светлина през тях е свързано с изкривяване на изображението - аберации. Затова те се опитват да направят лещи и окуляри по такъв начин, че тези аберации да бъдат елиминирани възможно най-много. Всичко това се отразява на крайната им цена. От съображения за цена и качество има смисъл да купувате планови ахроматични лещи. Те се използват в професионални изследвания и са на разумна цена. Обективите с голямо увеличение (напр. 100×) имат числова апертура, по-голяма от 1, което налага използването на масло по време на наблюдение – т.нар. потапяне. Ето защо, ако в допълнение към „сухите“ лещи вземете и потапящи лещи, трябва предварително да се погрижите за потапящото масло. Коефициентът му на пречупване трябва да съответства на конкретния ви обектив.

Разбира се, това не е целият списък от параметри, които трябва да се имат предвид при закупуване на микроскоп. Понякога е важно да обърнете внимание на дизайна и местоположението на сцената и дръжките за нейното управление. Струва си да изберете типа осветител, който може да бъде или обикновена лампа с нажежаема жичка, или LED, който свети по-ярко и се нагрява по-малко. Микроскопите могат да имат и индивидуални характеристики. Но най-важното, което си струва да се каже за тяхната структура, може би е казано. Всяка допълнителна опция е добавка към цената, така че изборът на модел и конфигурация е отговорност на крайния потребител.

Напоследък се наблюдава тенденция за закупуване на микроскопи за деца. Такива устройства обикновено са монокуляри с малък набор от лещи и скромни параметри, не са скъпи и могат да служат като добра отправна точка не само за директни наблюдения, но и за запознаване с основните принципи на микроскопа. След това детето ще може да си купи по-сериозно устройство въз основа на заключенията, направени при работа с „бюджетния“ модел.

Как да гледам?

Аматьорското наблюдение не изисква изключителни умения нито за работа с микроскоп, нито за подготовка на проби. Разбира се, можете да закупите далеч от евтини набори от готови лекарства, но тогава усещането за вашето лично присъствие в изследването няма да бъде толкова ярко и рано или късно готовите лекарства ще станат скучни. Ето защо, след като закупите микроскоп, трябва да помислите за реални обекти, които да наблюдавате. Освен това ще ви трябват, макар и специални, но достъпни средства за приготвяне на лекарства.

Наблюдението в пропускаща светлина предполага, че обектът, който се изследва, е достатъчно тънък. Не всяка кора на зрънце или плод има необходимата дебелина, така че срезовете се изследват под микроскоп. В домашни условия могат да се направят сравнително подходящи порязвания с обикновени бръснарски ножчета. С определени умения е възможно да се постигне дебелина на среза от няколко клетъчни слоя, което значително ще увеличи диференцируемостта на обектите на пробите. В идеалния случай си струва да работите с едноклетъчен слой тъкан, тъй като няколко слоя клетки, насложени един върху друг, създават размито и хаотично изображение.

Тестовият образец се поставя върху предметно стъкло и, ако е необходимо, се покрива с покривно стъкло. Следователно, ако очилата не са включени към микроскопа, те трябва да бъдат закупени отделно. Това може да стане в най-близкия магазин за медицинско оборудване. Въпреки това, не всяко лекарство се придържа добре към стъклото, така че се използват методи за фиксиране. Основните са фиксация с огън и алкохол. Първият метод изисква определено умение, тъй като можете просто да „изгорите“ лекарството. Вторият метод често е по-оправдан. Не винаги е възможно да се получи чист алкохол, така че в аптеката можете да закупите антисептик, който по същество е алкохол с примеси, като заместител. Също така си струва да купите йод и брилянтно зелено там. Тези познати ни дезинфектанти всъщност се оказват и добри бои за лекарства. В крайна сметка не всяко лекарство разкрива същността си на пръв поглед. Понякога трябва да му се „помогне“ чрез боядисване на формираните му елементи: ядро, цитоплазма, органели.

За да вземете кръвни проби, трябва да закупите скарификатори, пипети и памучна вата. Всичко това се предлага за продажба в медицински магазини и аптеки. Освен това, за да събирате предмети от дивата природа, трябва да се запасите с малки торбички и буркани. Вземането на буркан със себе си, за да събирате вода от най-близкия водоем, когато излизате на открито, трябва да се превърне в добър навик за вас.

Какво да гледам?

Микроскопът е закупен, инструментите са закупени - време е да започваме. И трябва да започнете с най-достъпния. Какво може да бъде по-достъпно от люспите от лук (фиг. 1 и 2)? Тъй като сама по себе си е тънка, кората от лук, оцветена с йод, разкрива ясно диференцирани ядра в структурата си. Този експеримент, добре познат от училище, може би си струва да се направи първо. Самата кора от лук трябва да се напълни с йод и да се остави да се оцвети за 10-15 минути, след което да се изплакне под течаща вода.

Освен това йодът може да се използва за оцветяване на картофи (фиг. 3). Не забравяйте, че разрезът трябва да бъде възможно най-тънък. Буквално 5-10 минути задържане на нарязания картоф в йод ще разкрие слоеве нишесте, които ще станат сини. Йодът е доста универсално багрило. Може да се използва за оцветяване на широка гама от препарати.

Фигура 1. Кожа от лук(увеличение: 1000 ×). Оцветяване с йод. На снимката ядрото в клетката е диференцирано.

Фигура 2. Кожа от лук(увеличение: 1000 ×). Оцветяване с азур-еозин. На снимката ядрото е диференцирано в ядрото.

Фигура 3. Нишестени зърна в картофи(увеличение: 100×). Оцветяване с йод.

На балконите на жилищните сгради често се натрупват големи количества трупове на летящи насекоми. Не бързайте да се отървете от тях: те могат да ви послужат като ценен материал за изследване. Както можете да видите от снимките, ще откриете, че крилата на насекомите са космати (Фигури 4-6). Насекомите се нуждаят от това, за да не се намокрят крилата им. Поради високото повърхностно напрежение, капките вода не могат да „паднат“ през космите и да докоснат крилото.

Това явление се нарича хидрофобност. Говорихме за това подробно в статията „Физическа хидрофобия“. - Изд.

Фигура 4. Крило на калинката(увеличение: 400×).

Фигура 5. Бибионидно крило(увеличение: 400×).

Фигура 6. Крило на пеперуда глог(увеличение: 100×).

Ако някога сте докосвали крилото на пеперуда или молец, вероятно сте забелязали, че от него лети някакъв вид „прах“. На снимките ясно се вижда, че този прах са люспи от крилата им (фиг. 7). Имат различни форми и се откъсват доста лесно.

Освен това можете повърхностно да изследвате структурата на крайниците на членестоноги (фиг. 8), да изследвате хитинови филми - например на гърба на хлебарка (фиг. 9). С подходящо увеличение може да се убеди, че такива филми се състоят от плътно съседни (възможно слети) люспи.

Фигура 7. Везни от крила на молец(увеличение: 400×).

Фигура 8. Крайник на паяк(увеличение: 100×).

Фигура 9. Филм на гърба на хлебарка(увеличение: 400×).

Следващото нещо, което си струва да се наблюдава, е кората на горски плодове и плодове (фиг. 10 и 11). Не всички плодове и горски плодове имат кора, която е приемлива за наблюдение под микроскоп. Или неговата клетъчна структура може да не бъде диференцирана, или дебелината му няма да позволи ясно изображение. По един или друг начин ще трябва да направите много опити, преди да получите добро лекарство. Ще трябва да преминете през различни сортове грозде – например, за да намерите такъв, при който оцветяващите вещества в кората да имат „приятна за окото“ форма, или да направите няколко разреза от кората на слива, докато постигнете едноклетъчен слой. Във всеки случай наградата за свършената работа ще бъде достойна.

Фигура 10. Кори от черно грозде(увеличение: 1000 ×).

Фигура 11. Кора от слива(увеличение: 1000 ×).

Фигура 12. Листа на детелина(увеличение: 100×). Някои клетки съдържат тъмночервен пигмент.

Доста достъпен за изследване обект е зеленина: трева, водорасли, листа (фиг. 12 и 13). Но въпреки повсеместното си разпространение, изборът и подготовката на добра проба не е толкова лесна.

Най-интересното нещо в зеленината са може би хлоропластите (фиг. 14 и 15). Следователно разрезът трябва да е изключително тънък. Зелените водорасли, намиращи се във всякакви открити водни тела, често имат приемлива дебелина.

Фигура 13. Лист от ягода(увеличение: 40×). Фигура 16. Плаващи водорасли с флагелум(увеличение: 400×).

Фигура 17. Бебе охлюв(увеличение: 40×).

Фигура 18. Кръвна натривка.Оцветяване с азур-еозин по Романовски (увеличение: 1000 ×). Снимката показва еозинофил на фона на червени кръвни клетки.

Сам по себе си учен

Видео 1. Сърцебиене на охлюв(увеличение на оптичния микроскоп 100 ×).

След изучаване на прости и достъпни лекарства, естественото желание е да се усложнят техниките за наблюдение и да се разшири класът на обектите, които се изучават. За това, първо, ще ви е необходима литература за специални методи на изследване и, второ, специални инструменти. Тези средства, макар и специфични за всеки вид обект, все пак имат известна общост и универсалност. Например, добре познатият метод на оцветяване по Грам, когато различни видове бактерии се диференцират по цвят след оцветяване, може да се използва и за оцветяване на други, небактериални клетки. Близък до него по същество е методът за оцветяване на кръвни петна по Романовски. В продажба се предлагат както готови течни багрила, така и прахове, състоящи се от багрила като лазур и еозин. Всички бои могат да бъдат закупени в специализирани медицински и биологични магазини или поръчани онлайн. Ако по някаква причина не можете да получите боя за кръв, можете да помолите лаборанта, който ви прави кръвен тест в болницата, да прикрепи към теста чаша с оцветена кръвна натривка.

Продължавайки темата за изследване на кръвта, не може да не споменем камерата Goryaev - устройство за преброяване на кръвни клетки. Като важен инструмент за оценка на броя на червените кръвни клетки в кръвта дори в онези дни, когато не е имало устройства за автоматичен анализ на неговия състав, камерата на Goryaev също ви позволява да измервате размера на обекти благодарение на маркировки, нанесени върху нея с известни размери на разделение. Методите за изследване на кръв и други течности с помощта на камерата Goryaev са описани в специализирана литература.

Заключение

В тази статия се опитах да разгледам основните моменти, свързани с избора на микроскоп, наличните инструменти и основните класове обекти за наблюдение, които не са трудни за среща в ежедневието и в природата. Както вече споменахме, специалните инструменти за наблюдение изискват поне основни умения за работа с микроскоп, така че техният преглед е извън обхвата на тази статия. Както можете да видите от снимките, микроскопията може да се превърне в приятно хоби, а може би дори в изкуство за някои.

В съвременния свят, където различни технически средства и устройства са на пешеходно разстояние, всеки сам решава за какво да харчи парите си. От съображения за забавление това може да е скъп лаптоп или телевизор с прекомерно голям диагонал. Но има и такива, които откъсват погледа си от екраните и го насочват или далеч в космоса, купувайки телескоп, или, гледайки през окуляра на микроскоп, гледат дълбоко навътре. В природата, от която сме част.

Литература

1. Ландсберг Г.С. (2003). Оптика. § 92 (стр. 301);
2. Гуревич А.А. (2003). Сладководни водорасли;
3. Козинец Г.И. (1998). Атлас на клетки от кръв и костен мозък;
4. Коржевски Д.Е. (2010). Основи на хистологичната техника.