Microscopia a casa

": Aumento dei globuli bianchi, infezione batterica, le patate contengono amido, gli insetti portano malattie. Queste e altre affermazioni simili si sentono ovunque. Ogni giorno, dagli schermi televisivi, dalle labbra dei conoscenti, dai giornali e dalle riviste, le stesse informazioni entrano nel nostro cervello. Informazioni che possono sembrare appannaggio esclusivo di specialisti: medici e biologi. Dopotutto, sono loro che toccano questi temi nella loro vita quotidiana. Una persona comune riceve solo conclusioni da alcuni studi, parole aride e prive di chiarezza. In questo articolo cercherò di parlare semplicemente del complesso. Su come ognuno può avvicinare a sé il mondo sfuggente, a prima vista, delle cellule e dei microrganismi.

Sono ormai due anni che osservo questo mondo da casa, e un anno che scatto fotografie. Durante questo periodo sono riuscito a vedere con i miei occhi che tipo di cellule del sangue ci sono, cosa cade dalle ali di farfalle e falene, come batte il cuore di una lumaca. Naturalmente si potrebbe imparare molto dai libri di testo, dalle videolezioni e dai siti web di attualità. L’unica cosa che rimarrebbe non acquisita è la sensazione di presenza e vicinanza a qualcosa che non è visibile ad occhio nudo. Ciò che viene letto in un libro o visto in un programma televisivo molto probabilmente verrà cancellato dalla memoria in brevissimo tempo. Ciò che vedi di persona attraverso l'obiettivo di un microscopio rimarrà con te per sempre. E ciò che resta non è tanto l'immagine di ciò che si è visto, ma la comprensione che il mondo è strutturato esattamente così e non altrimenti. Che queste non sono solo parole di un libro, ma esperienza personale. Un’esperienza che oggi è alla portata di tutti.

Cosa comprare?

Il teatro comincia con l'attaccapanni, la ricerca comincia con l'acquisto delle attrezzature. Nel nostro caso sarà un microscopio, perché con una lente d’ingrandimento non si vede molto. Tra le caratteristiche principali di un microscopio “per uso domestico” vale ovviamente la pena evidenziare l'insieme degli ingrandimenti disponibili, che sono determinati dal prodotto degli ingrandimenti dell'oculare e dell'obiettivo. Non tutti i campioni biologici sono adatti all'esame ad elevati ingrandimenti. Ciò è dovuto al fatto che un ingrandimento maggiore del sistema ottico implica una profondità di campo minore. Di conseguenza l'immagine delle superfici irregolari del preparato risulterà parzialmente sfocata. Pertanto è importante avere un set lenti a contatto E oculari, consentendo osservazioni nell'intero intervallo di ingrandimento: 10–20×, 40–60×, 100–200×, 400–600×, 900–1000×. A volte è giustificato l'ingrandimento 1500x ottenuto acquistando un oculare 15x e un obiettivo 100x. Tutto ciò che ingrandisce di più non aumenterà sensibilmente la risoluzione, poiché con ingrandimenti di circa 2000–2500× il cosiddetto “limite ottico”, causato dai fenomeni di diffrazione, è già vicino.

Il prossimo punto importante è il tipo di ugello. Di solito ci sono varietà monoculari, binoculari e trinoculari. Il principio di classificazione si basa su “con quanti occhi” si vuole guardare un oggetto. Nel caso di un sistema monoculare, dovrai socchiudere gli occhi, cambiando costantemente gli occhi a causa dell'affaticamento durante l'osservazione a lungo termine. Qui ti viene in aiuto l'attacco binoculare, nel quale, come suggerisce il nome, puoi guardare con entrambi gli occhi. Nel complesso, ciò avrà un effetto più benefico sul benessere dei tuoi occhi. Da non confondere binoculare con uno stereomicroscopio. Quest'ultimo permette di ottenere una percezione tridimensionale dell'oggetto osservato grazie alla presenza di due lenti, mentre i microscopi binoculari semplicemente forniscono la stessa immagine ad entrambi gli occhi. Per fotografare e filmare microoggetti è necessario un “terzo occhio”, ovvero un accessorio su cui installare la macchina fotografica. Molti produttori producono fotocamere speciali per i loro modelli di microscopio, sebbene sia possibile utilizzare anche una fotocamera normale (anche se sarà necessario acquistare un adattatore).

L'osservazione ad elevati ingrandimenti richiede una buona illuminazione a causa della piccola apertura delle lenti corrispondenti. Sono finiti i giorni in cui il farmaco veniva studiato alla luce riflessa da uno specchio. Al giorno d'oggi i microscopi sono complessi dispositivi ottico-meccanici-elettrici che sfruttano appieno le conquiste del progresso scientifico e tecnologico. I dispositivi moderni hanno una propria lampadina, la cui luce viene distribuita attraverso un dispositivo speciale - condensatore, - che illumina la droga. A seconda del tipo di condensatore si possono distinguere diversi metodi di osservazione, i più popolari dei quali sono il metodo in campo chiaro e quello in campo scuro. Il primo metodo, familiare a molti a scuola, presuppone che la preparazione sia illuminata uniformemente dal basso. Inoltre, nei luoghi in cui il farmaco è otticamente trasparente, la luce si propaga dal condensatore nella lente, e in un ambiente opaco la luce viene assorbita, acquisisce colore e viene diffusa. Pertanto, si ottiene un'immagine scura su sfondo bianco, da cui il nome del metodo.

Con un condensatore a campo scuro tutto è diverso. È progettato in modo tale che i raggi di luce che ne escono siano diretti in direzioni diverse, ad eccezione dell'apertura della lente stessa. Pertanto, attraversano un mezzo otticamente trasparente senza cadere nel campo visivo dell'osservatore. D'altra parte, i raggi che colpiscono un oggetto opaco vengono dispersi su di esso in tutte le direzioni, anche in direzione della lente. Pertanto, di conseguenza, un oggetto chiaro sarà visibile su uno sfondo scuro. Questo metodo di osservazione è utile per studiare oggetti trasparenti che non presentano contrasto su uno sfondo chiaro. Per impostazione predefinita, la maggior parte dei microscopi sono a campo chiaro. Pertanto, se si prevede di espandere la gamma di metodi di osservazione, è necessario scegliere modelli di microscopio che prevedano l'installazione di apparecchiature aggiuntive: condensatori, dispositivi di contrasto di fase, polarizzatori, ecc.

Come sapete, i sistemi ottici non sono ideali: il passaggio della luce attraverso di essi è associato a distorsioni dell'immagine - aberrazioni. Pertanto, cercano di realizzare lenti e oculari in modo tale da eliminare il più possibile queste aberrazioni. Tutto ciò incide sul loro costo finale. Per ragioni di prezzo e qualità è opportuno acquistare lenti planacromatiche. Sono utilizzati nella ricerca professionale e hanno un prezzo ragionevole. Gli obiettivi ad alto ingrandimento (ad esempio 100×) hanno un'apertura numerica maggiore di 1, che richiede l'uso di olio durante l'osservazione - il cosiddetto immersione. Pertanto, se oltre alle lenti “asciutte” prendi anche lenti da immersione, dovresti occuparti in anticipo dell'olio da immersione. Il suo indice di rifrazione deve corrispondere alla tua lente specifica.

Naturalmente questo non è l'intero elenco dei parametri da considerare quando si acquista un microscopio. A volte è importante prestare attenzione al design, alla posizione del palco e alle maniglie per controllarlo. Vale la pena scegliere il tipo di illuminatore, che può essere una normale lampada a incandescenza o un LED, che brilla di più e si riscalda di meno. I microscopi possono anche avere caratteristiche individuali. Ma la cosa più importante che varrebbe la pena dire sulla loro struttura, forse, è stata detta. Ogni opzione aggiuntiva costituisce un'aggiunta al prezzo, quindi la scelta del modello e della configurazione è a carico del consumatore finale.

Recentemente, c'è stata una tendenza verso l'acquisto di microscopi per bambini. Tali dispositivi sono solitamente monoculari con un piccolo set di lenti e parametri modesti, sono economici e possono servire come buon punto di partenza non solo per osservazioni dirette, ma anche per acquisire familiarità con i principi di base del microscopio. Successivamente, il bambino potrà acquistare un dispositivo più serio in base alle conclusioni tratte lavorando con il modello “budget”.

Come guardare?

L'osservazione amatoriale non richiede abilità eccezionali né nel lavorare al microscopio né nella preparazione dei campioni. Certo, puoi acquistare set di farmaci già pronti tutt'altro che economici, ma poi la sensazione della tua presenza personale nello studio non sarà così vivida e prima o poi i farmaci già pronti diventeranno noiosi. Pertanto, dopo aver acquistato un microscopio, dovresti pensare agli oggetti reali da osservare. Inoltre, avrai bisogno di mezzi speciali, ma accessibili per preparare i farmaci.

L'osservazione in luce trasmessa presuppone che l'oggetto da esaminare sia sufficientemente sottile. Non tutte le bucce di bacche o frutti hanno lo spessore richiesto, quindi le sezioni vengono esaminate al microscopio. A casa, è possibile eseguire tagli abbastanza adeguati con le normali lame di rasoio. Con una certa abilità, è possibile ottenere uno spessore di fetta di diversi strati cellulari, il che aumenterà notevolmente la differenziabilità degli oggetti campione. Idealmente, vale la pena lavorare con uno strato di tessuto monocellulare, perché diversi strati di cellule sovrapposti tra loro creano un'immagine sfocata e caotica.

Il campione da testare viene posto su un vetrino e, se necessario, coperto con un vetrino coprioggetto. Pertanto, se gli occhiali non sono inclusi con il microscopio, devono essere acquistati separatamente. Questo può essere fatto presso il negozio di attrezzature mediche più vicino. Tuttavia, non tutti i farmaci aderiscono bene al vetro, quindi vengono utilizzati metodi di fissazione. I principali sono la fissazione con il fuoco e l'alcol. Il primo metodo richiede una certa abilità, poiché puoi semplicemente "bruciare" il farmaco. Il secondo metodo è spesso più giustificato. Non è sempre possibile ottenere alcol puro, quindi in farmacia è possibile acquistare come sostituto un antisettico, che è essenzialmente alcool con impurità. Vale anche la pena acquistare lì iodio e verde brillante. Questi disinfettanti a noi familiari si rivelano in realtà anche ottimi coloranti per i farmaci. Dopotutto, non tutti i farmaci rivelano la loro essenza a prima vista. A volte ha bisogno di essere “aiutato” dipingendo gli elementi che lo compongono: nucleo, citoplasma, organelli.

Per prelevare campioni di sangue è necessario acquistare scarificatori, pipette e cotone idrofilo. Tutto questo è disponibile per la vendita nei negozi di medicinali e nelle farmacie. Inoltre, per raccogliere oggetti in natura, dovresti fare scorta di piccoli sacchetti e barattoli. Portare con te un barattolo per raccogliere l'acqua dallo specchio d'acqua più vicino quando esci all'aperto dovrebbe diventare per te una buona abitudine.

Cosa guardare?

Il microscopio è stato acquistato, gli strumenti sono stati acquistati: è ora di iniziare. E dovresti iniziare con quello più accessibile. Cosa potrebbe esserci di più accessibile della buccia di cipolla (Fig. 1 e 2)? Essendo sottile di per sé, la buccia della cipolla, essendo colorata con iodio, rivela nuclei chiaramente differenziati nella sua struttura. Forse vale la pena fare prima questo esperimento, ben noto a scuola. La buccia della cipolla stessa deve essere riempita di iodio e lasciata macerare per 10-15 minuti, dopodiché deve essere sciacquata sotto l'acqua corrente.

Inoltre, lo iodio può essere utilizzato per colorare le patate (Fig. 3). Non dimenticare che il taglio deve essere il più sottile possibile. Letteralmente 5-10 minuti di conservazione di una patata tagliata nello iodio riveleranno strati di amido che diventeranno blu. Lo iodio è un colorante abbastanza universale. Può essere utilizzato per colorare un'ampia gamma di preparati.

Figura 1. Buccia di cipolla(ingrandimento: 1000×). Colorazione con iodio. Nella fotografia, il nucleo della cellula è differenziato.

Figura 2. Buccia di cipolla(ingrandimento: 1000×). Colorazione Azzurra-Eosina. Nella fotografia il nucleolo è differenziato nel nucleo.

Figura 3. Grani di amido nelle patate(ingrandimento: 100×). Colorazione con iodio.

Sui balconi degli edifici residenziali si accumulano spesso grandi quantità di cadaveri di insetti volanti. Non affrettarti a sbarazzartene: possono servire come materiale prezioso per la ricerca. Come puoi vedere dalle fotografie, scoprirai che le ali degli insetti sono pelose (Figure 4-6). Gli insetti ne hanno bisogno in modo che le loro ali non si bagnino. A causa dell'elevata tensione superficiale, le gocce d'acqua non possono “cadere” attraverso i peli e toccare l'ala.

Questo fenomeno si chiama idrofobicità. Ne abbiamo parlato in dettaglio nell’articolo “Idrofobia fisica”. - Ed.

Figura 4. Ala di coccinella(ingrandimento: 400×).

Figura 5. Ala dei bibionidi(ingrandimento: 400×).

Figura 6. Ala di una farfalla di biancospino(ingrandimento: 100×).

Se hai mai toccato l'ala di una farfalla o di una falena, probabilmente hai notato che una sorta di "polvere" vola via da essa. Le fotografie mostrano chiaramente che questa polvere è costituita dalle scaglie delle loro ali (Fig. 7). Hanno forme diverse e sono abbastanza facili da strappare.

Inoltre, puoi studiare superficialmente la struttura degli arti degli artropodi (Fig. 8), esaminare i film chitinosi, ad esempio sul dorso di uno scarafaggio (Fig. 9). Con un adeguato ingrandimento, ci si può convincere che tali pellicole siano costituite da scaglie strettamente adiacenti (possibilmente fuse).

Figura 7. Scaglie di ali di falena(ingrandimento: 400×).

Figura 8. Arto di ragno(ingrandimento: 100×).

Figura 9. Pellicola sul dorso di uno scarafaggio(ingrandimento: 400×).

La prossima cosa che vale la pena osservare è la buccia di bacche e frutti (Fig. 10 e 11). Non tutti i frutti e le bacche hanno bucce accettabili per l'osservazione al microscopio. O la sua struttura cellulare potrebbe non essere differenziata, oppure il suo spessore non consentirà un'immagine chiara. In un modo o nell'altro, dovrai fare molti tentativi prima di ottenere un buon farmaco. Dovrai passare attraverso diversi vitigni, ad esempio per trovarne uno in cui le sostanze coloranti nella buccia abbiano una forma "piacevole alla vista", o per creare diverse sezioni della buccia di una prugna fino a ottenere uno strato monocellulare. In ogni caso, la ricompensa per il lavoro svolto sarà degna.

Figura 10. Bucce di uva nera(ingrandimento: 1000×).

Figura 11. Buccia di prugna(ingrandimento: 1000×).

Figura 12. Foglia di trifoglio(ingrandimento: 100×). Alcune cellule contengono pigmento rosso scuro.

Un oggetto abbastanza accessibile per la ricerca è il verde: erba, alghe, foglie (Fig. 12 e 13). Ma, nonostante la sua ubiquità, scegliere e preparare un buon campione non è così semplice.

La cosa più interessante della vegetazione sono forse i cloroplasti (Fig. 14 e 15). Pertanto, il taglio deve essere estremamente sottile. Le alghe verdi, presenti in qualsiasi bacino idrico aperto, hanno spesso uno spessore accettabile.

Figura 13. Foglia di fragola(ingrandimento: 40×). Figura 16. Alghe galleggianti con flagello(ingrandimento: 400×).

Figura 17. Piccola lumaca(ingrandimento: 40×).

Figura 18. Striscio di sangue. Colorazione Azzurra-Eosina secondo Romanovsky (ingrandimento: 1000×). La foto mostra un eosinofilo sullo sfondo dei globuli rossi.

Uno scienziato a pieno titolo

Video 1. Battito cardiaco della lumaca(ingrandimento del microscopio ottico 100×).

Dopo aver studiato farmaci semplici e accessibili, un desiderio naturale è quello di complicare le tecniche di osservazione ed espandere la classe di oggetti studiati. Per questo, in primo luogo, avrai bisogno di letteratura su metodi di ricerca speciali e, in secondo luogo, di strumenti speciali. Questi mezzi, sebbene specifici per ogni tipo di oggetto, hanno ancora una certa generalità e universalità. Ad esempio, il noto metodo di colorazione di Gram, in cui diversi tipi di batteri vengono differenziati per colore dopo la colorazione, può essere utilizzato anche per colorare altre cellule non batteriche. In sostanza, vicino ad esso c'è il metodo di colorazione degli strisci di sangue secondo Romanovsky. Sono disponibili in vendita sia coloranti liquidi già pronti che polvere costituiti da coloranti come azzurro ed eosina. Tutti i coloranti possono essere acquistati in negozi medici e biologici specializzati o ordinati online. Se per qualche motivo non riesci a ottenere il colorante del sangue, puoi chiedere all'assistente di laboratorio che esegue l'esame del sangue in ospedale di attaccare al test un bicchiere con uno striscio macchiato del tuo sangue.

Continuando il tema della ricerca sul sangue, non si può non menzionare la fotocamera Goryaev, un dispositivo per il conteggio delle cellule del sangue. Essendo uno strumento importante per valutare il numero di globuli rossi nel sangue anche in quei giorni in cui non esistevano dispositivi per l'analisi automatica della sua composizione, la fotocamera di Goryaev consente anche di misurare le dimensioni degli oggetti grazie ai contrassegni applicati su di essa con i noti metodi dimensioni della divisione. I metodi per studiare il sangue e altri liquidi utilizzando la fotocamera Goryaev sono descritti nella letteratura specializzata.

Conclusione

In questo articolo ho cercato di considerare i punti principali legati alla scelta del microscopio, agli strumenti disponibili e alle principali classi di oggetti da osservare, che non sono difficili da incontrare nella vita di tutti i giorni e in natura. Come già accennato, gli strumenti di osservazione speciali richiedono almeno competenze di base per lavorare con un microscopio, quindi la loro revisione va oltre lo scopo di questo articolo. Come potete vedere dalle fotografie, la microscopia può diventare un piacevole hobby e forse anche un'arte per alcuni.

Nel mondo moderno, dove una varietà di mezzi e dispositivi tecnici sono raggiungibili a piedi, ognuno decide da solo su cosa spendere i propri soldi. Per motivi di intrattenimento, potrebbe trattarsi di un laptop costoso o di una TV con una diagonale esorbitante. Ma c'è anche chi distoglie lo sguardo dagli schermi e lo dirige lontano nello spazio, acquistando un telescopio, oppure, guardando attraverso l'oculare di un microscopio, guarda nel profondo. Dentro la natura di cui facciamo parte.

Letteratura

1. Landsberg G.S. (2003). Ottica. § 92 (pag. 301);
2. Gurevich A.A. (2003). Alghe d'acqua dolce;
3. Kozinets G.I. (1998). Atlante delle cellule del sangue e del midollo osseo;
4. Korzhevskij D.E. (2010). Nozioni di base della tecnica istologica..