Mikroskopie doma

»: Zvýšené bílé krvinky, bakteriální infekce, brambory obsahují škrob, hmyz přenáší nemoci – tato a další podobná tvrzení jsou slyšet odevšad. Každý den se z televizních obrazovek, ze rtů známých, ze stránek novin a časopisů do našeho mozku dostávají stejné informace. Informace, které, jak se může zdát, jsou údělem pouze specialistů - lékařů a biologů. Ostatně tyto problémy řeší v každodenním životě. Prostý člověk získává pouze závěry z určitých studií, suchá slova, která nemají viditelnost. V tomto článku se pokusím jednoduše vyprávět o komplexu. O tom, jak si každý může přiblížit zdánlivě nepolapitelný svět buněk a mikroorganismů.

Už jsou to dva roky, co tento svět sleduji doma, a rok, co fotím. Za tu dobu jsem stihl na vlastní oči vidět, co jsou to krvinky, co padá z křídel motýlů a můr, jak bije srdce šneka. Z učebnic, videopřednášek a tematických webových stránek se samozřejmě dalo mnohé naučit. Jediné, co by se nechytlo, je pocit přítomnosti a blízkosti něčeho, co není pouhým okem vidět. To, co se čte v knize nebo je vidět v televizním pořadu, bude pravděpodobně ve velmi krátké době vymazáno z paměti. To, co je vidět osobně přes čočku mikroskopu, vám zůstane navždy. A nezůstane ani tak obrazem toho, co viděl, ale pochopením, že svět je uspořádán tak, a ne jinak. Že to nejsou jen slova z knihy, ale osobní zkušenost. Zážitek, který je nyní dostupný všem.

Co koupit?

Divadlo začíná věšákem a výzkum začíná nákupem vybavení. V našem případě to bude mikroskop, protože přes lupu toho moc nevidíte. Z hlavních charakteristik mikroskopu „pro domácí použití“ stojí za vyzdvihnutí samozřejmě sada dostupných zvětšení, která jsou určena součinem zvětšení okuláru a objektivu. Ne každý biologický vzorek je vhodný pro výzkum při velkém zvětšení. To je způsobeno tím, že větší zvětšení optické soustavy znamená menší hloubku ostrosti. V důsledku toho bude obraz nerovných povrchů léku částečně rozmazaný. Proto je důležité mít sadu čočky A okuláry, který umožňuje pozorování v celém rozsahu zvětšení: 10–20×, 40–60×, 100–200×, 400–600×, 900–1000×. Někdy je opodstatněné zvětšení 1500x, čehož dosáhnete zakoupením okuláru 15x a objektivu 100x. Cokoli více zvětší, nepřidá znatelně rozlišení, protože při zvětšeních asi 2000–2500 × je takzvaný „optický limit“ v důsledku difrakčních jevů již blízko.

Dalším důležitým bodem je typ trysky. Obvykle existují monokulární, binokulární a trinokulární odrůdy. Princip klasifikace je založen na tom, kolika očima se chcete dívat na předmět. V případě monokulárního systému musíte mžourat, neustále se měnící oči z únavy při delším pozorování. Zde vám přijde na pomoc binokulární nástavec, na který se, jak už z názvu vyplývá, můžete dívat oběma očima. Obecně to bude mít příznivější vliv na pohodu vašich očí. Nemělo by být zmateno binokulární se stereo mikroskopem. Ten umožňuje dosáhnout objemového vnímání pozorovaného objektu díky přítomnosti dvou čoček, zatímco binokulární mikroskopy jednoduše přivádějí stejný obraz do obou očí. Pro focení a natáčení mikroobjektů budete potřebovat „třetí oko“, konkrétně trysku pro instalaci kamery. Mnoho výrobců vyrábí speciální kamery pro své modely mikroskopů, i když můžete použít běžný fotoaparát (i když si budete muset koupit adaptér).

Pozorování při velkém zvětšení vyžaduje dobré osvětlení kvůli malé apertuře odpovídajících objektivů. Pryč jsou doby, kdy se droga zkoumala ve světle odraženém od zrcadla. Nyní jsou mikroskopy složitá opticko-mechanicko-elektrická zařízení, ve kterých se plně využívají výdobytky vědeckého a technologického pokroku. Moderní zařízení mají vlastní žárovku, ze které se světlo šíří speciálním zařízením - kondenzátor, - která osvětluje přípravu. Podle typu kondenzoru lze rozlišit různé metody pozorování, z nichž nejoblíbenější jsou metody světlého a tmavého pole. První metoda, mnohým známá ze školy, předpokládá, že preparát je zespodu rovnoměrně osvětlen. Zároveň se v těch místech, kde je droga opticky průhledná, šíří světlo z kondenzátoru do čočky a v neprůhledném prostředí se světlo pohlcuje, zbarvuje a rozptyluje. Proto se získá tmavý obraz na bílém pozadí – odtud název metody.

S temným kondenzátorem je všechno jinak. Je navržena tak, aby paprsky světla, které z ní vycházejí, směřovaly různými směry, kromě samotného otvoru čočky. Proto procházejí opticky průhledným médiem, aniž by spadly do zorného pole pozorovatele. Na druhou stranu paprsky, které dopadají na neprůhledný předmět, se na něm rozptýlí všemi směry, tedy i směrem k čočce. V důsledku toho bude na tmavém pozadí viditelný světlý objekt. Tato metoda pozorování je vhodná pro studium průhledných objektů, které nejsou kontrastní na světlém pozadí. Ve výchozím nastavení je většina mikroskopů ve světlém poli. Pokud tedy plánujete rozšířit škálu pozorovacích metod, měli byste si vybrat modely mikroskopů, které umožňují instalaci dalšího vybavení: kondenzátory, zařízení pro fázový kontrast, polarizátory atd.

Jak víte, optické systémy nejsou ideální: průchod světla jimi je spojen s deformacemi obrazu - aberace. Snaží se proto vyrobit čočky a okuláry tak, aby tyto aberace byly co nejvíce eliminovány. To vše ovlivňuje jejich konečnou cenu. Z důvodu ceny a kvality má smysl kupovat planární achromatické čočky. Používají se v odborném výzkumu a mají adekvátní cenu. Objektivy s velkým zvětšením (například 100x) mají numerickou aperturu větší než 1, z čehož vyplývá použití oleje při pozorování – tzv. ponoření. Pokud tedy kromě „suchých“ čoček berete i čočky imerzní, měli byste se o imerzní olej předem postarat. Jeho index lomu musí nutně odpovídat vaší konkrétní čočce.

To samozřejmě není celý seznam parametrů, které je třeba při nákupu mikroskopu zohlednit. Někdy je důležité věnovat pozornost designu a umístění jeviště a rukojetí k jeho ovládání. Vyplatí se vybrat typ osvětlovače, kterým může být buď obyčejná žárovka, nebo LED, která svítí jasněji a méně se zahřívá. Mikroskopy mohou mít také individuální vlastnosti. Ale to hlavní, co by se mělo o jejich zařízení říci, snad bylo řečeno. Každá další možnost je navýšením ceny, takže výběr modelu a konfigurace je věcí koncového uživatele.

V poslední době je trendem kupovat dětem mikroskopy. Takovými přístroji jsou většinou monokuláry s malou sadou objektivů a skromnými parametry, jsou levné a mohou sloužit jako dobrý výchozí bod nejen pro přímá pozorování, ale i pro seznámení se základními principy činnosti mikroskopu. Poté si dítě již bude moci koupit vážnější zařízení na základě závěrů učiněných při práci s „rozpočtovým“ modelem.

Jak se dívat?

Amatérské pozorování nevyžaduje výjimečné dovednosti ani při práci s mikroskopem, ani při přípravě preparátů. Samozřejmě si můžete koupit daleko od levných sad hotových přípravků, ale pak pocit vaší osobní přítomnosti v pracovně nebude tak jasný a hotové přípravky vás dříve nebo později omrzí. Proto po zakoupení mikroskopu stojí za to přemýšlet o skutečných objektech pro pozorování. Kromě toho budete potřebovat, i když speciální, ale cenově dostupné prostředky na přípravu přípravků.

Pozorování v procházejícím světle předpokládá, že studovaný objekt je dostatečně tenký. Ani každá slupka z bobulí nebo ovoce sama o sobě nemá potřebnou tloušťku, proto se řezy zkoumají mikroskopicky. Doma lze poměrně adekvátní řezy provádět běžnými holicími čepelemi. S určitou dovedností je možné dosáhnout tloušťky řezu několika vrstev buněk, což výrazně zvýší rozlišitelnost vzorových objektů. V ideálním případě byste měli pracovat s jednobuněčnou vrstvou tkáně, protože několik vrstev buněk překrývajících se na sobě vytváří neostrý a chaotický obraz.

Testovaný přípravek se umístí na podložní sklíčko a v případě potřeby se přikryje krycím sklíčkem. Pokud tedy brýle nejsou součástí mikroskopu, je třeba je zakoupit samostatně. To lze provést v nejbližším obchodě se zdravotnickým vybavením. Ne každý preparát však dobře přilne ke sklu, proto se používají fixační metody. Hlavní upevňovací prvky jsou oheň a alkohol. První metoda vyžaduje určitou dovednost, protože drogu můžete jednoduše „spálit“. Druhý způsob je často oprávněnější. Ne vždy je možné sehnat čistý líh, proto si v lékárně můžete jako náhradu koupit antiseptikum, kterým je ve skutečnosti líh s nečistotami. Vyplatí se tam kupovat i jód a zeleň. Tyto dezinfekční prostředky, které známe, se ve skutečnosti ukazují jako dobrá barviva pro přípravky. Ne každá droga totiž na první pohled odhalí svou podstatu. Někdy potřebuje „pomoci“ tónováním svých tvarových prvků: jádra, cytoplazmy, organel.

Chcete-li odebrat vzorky krve, měli byste si zakoupit vertikutátory, pipety a vatu. To vše je v prodeji ve zdravotnických prodejnách a lékárnách. Kromě toho, abyste sbírali předměty z volné přírody, zásobte se malými sáčky a sklenicemi. Při výjezdu do přírody by se pro vás mělo stát dobrým zvykem vzít si s sebou zavařovací sklenici na nabírání vody z nejbližší vodní plochy.

co sledovat?

Mikroskop je zakoupen, nástroje jsou zakoupeny - je čas začít. A měli byste začít s tím nejdostupnějším. Co může být dostupnější než slupka cibule (obr. 1 a 2)? Slupka cibule, která je sama o sobě tenká, zbarvená jódem odhaluje ve své struktuře jasně odlišená jádra. Tato zkušenost, dobře známá ze školy, možná stojí za to udělat jako první. Samotná cibulová slupka musí být nalita jódem a ponechána 10-15 minut, poté je třeba ji opláchnout pod tekoucí vodou.

K barvení brambor lze navíc použít jód (obr. 3). Nezapomeňte, že řez musí být co nejtenčí. Doslova 5-10 minut vystavení bramborového plátku jódu ukáže vrstvy škrobu, které zmodrají. Jód je poměrně univerzální barvivo. Mohou obarvit širokou škálu přípravků.

Obrázek 1. Slupka cibule(zvětšení: 1000×). Barveno jódem. Na fotografii je jádro v buňce diferencované.

Obrázek 2. Cibulová slupka(zvětšení: 1000×). Mořeno Azur-Eosinem. Na fotografii se jadérko diferencuje v jádře.

Obrázek 3. Zrna škrobu v bramborách(zvětšení: 100×). Barveno jódem.

Na balkonech obytných budov se často hromadí velké množství mrtvol létajícího hmyzu. Nespěchejte, abyste se jich zbavili: mohou sloužit jako cenný materiál pro výzkum. Jak můžete vidět z fotografií, zjistíte, že hmyzí křídla jsou chlupatá (obrázek 4-6). Hmyz to potřebuje, aby křídla nenavlhla. Díky vysokému povrchovému napětí nemohou kapky vody „propadnout“ chloupky a dotknout se křídla.

Tento jev se nazývá hydrofobnost. Podrobně jsme o tom hovořili v článku "Fyzická hydrofobie". - Ed.

Obrázek 4. Křídlo berušky(zvětšení: 400×).

Obrázek 5. Bibionidní křídlo(zvětšení: 400×).

Obrázek 6. Hlohové motýlí křídlo(zvětšení: 100×).

Pokud jste se někdy dotkli křídla motýla nebo můry, pravděpodobně jste si všimli, že z něj odlétá jakýsi „prach“. Fotografie jasně ukazují, že tento prach jsou šupiny z jejich křídel (obr. 7). Mají jiný tvar a dají se celkem snadno odtrhnout.

Kromě toho můžete povrchně studovat stavbu končetin členovců (obr. 8), zvážit chitinózní filmy - například na hřbetě švábů (obr. 9). Při správném zvětšení se lze přesvědčit, že takové filmy se skládají z pevně přilnavých (možná srostlých) vloček.

Obrázek 7. Šupiny z křídel můry(zvětšení: 400×).

Obrázek 8. Pavoučí končetina(zvětšení: 100×).

Obrázek 9. Film na hřbetu švába(zvětšení: 400×).

Další věcí, kterou je třeba sledovat, je slupka bobulí a ovoce (obr. 10 a 11). Ne všechny plody a bobule mají slupku přijatelnou pro mikroskopické pozorování. Buď její buněčná struktura nemusí být odlišitelná, nebo její tloušťka neumožní dosáhnout jasného obrazu. Tak či onak, musíte udělat spoustu pokusů, než získáte dobrou drogu. Budete muset protřídit různé odrůdy hroznů – například najít ve slupce nějakou s barvivy, která by byla „laskavá na pohled“, nebo udělat několik řezů slupky švestky, dokud nedosáhnete monocelulární vrstva. V každém případě bude odměna za vykonanou práci hodná.

Obrázek 10. Slupka černých hroznů(zvětšení: 1000×).

Obrázek 11. Švestková slupka(zvětšení: 1000×).

Obrázek 12. Jetelový list(zvětšení: 100×). Některé buňky obsahují tmavě červený pigment.

Docela dostupným objektem pro výzkum je zeleň: tráva, řasy, listí (obr. 12 a 13). Ale navzdory všudypřítomnosti není výběr a příprava dobrého vzorku tak snadný.

Nejzajímavější na zeleni jsou snad chloroplasty (obrázky 14 a 15). Proto musí být řez extrémně tenký. Zelené řasy nalezené v jakýchkoli otevřených nádržích mají často přijatelnou tloušťku.

Obrázek 13. List jahodníku(zvětšení: 40×). Obrázek 16. Plovoucí řasa s bičíkem(zvětšení: 400×).

Obrázek 17. Mládě šneka(zvětšení: 40×).

Obrázek 18. Krevní nátěr. Barveno Azur-Eosinem podle Romanovského (zvětšení: 1000×). Fotografie ukazuje eozinofil na pozadí erytrocytů.

sám vědec

Video 1. Tlukot srdce šneka(zvětšení optického mikroskopu 100×).

Po výzkumu jednoduchých a cenově dostupných léků je přirozenou touhou zkomplikovat pozorovací techniky a rozšířit třídu zkoumaných objektů. K tomu budete za prvé potřebovat literaturu o speciálních výzkumných metodách a zadruhé speciální nástroje. Tyto nástroje, přestože jsou specifické pro každý typ objektu, mají stále určitou obecnost a univerzálnost. Například známou metodu Gramova barvení, kdy se různé druhy bakterií po barvení odlišují barvami, lze použít i při barvení jiných, nebakteriálních buněk. Blízko tomu je ve skutečnosti metoda barvení krevních nátěrů podle Romanovského. V prodeji je jak hotové tekuté barvivo, tak prášek skládající se z barviv, jako je azur a eosin. Všechna barviva lze zakoupit ve specializovaných biomedicínských obchodech nebo objednat online. Pokud z nějakého důvodu nemůžete získat krevní barvivo, můžete požádat laborantku, která vám v nemocnici dělá krevní testy, aby vám k rozboru přiložila sklenici s obarveným nátěrem vaší krve.

V pokračování tématu krevních testů nelze nezmínit Gorjajevovu kameru - zařízení na počítání krvinek. Kamera Goryaev, která je důležitým nástrojem pro hodnocení počtu erytrocytů v krvi v dobách, kdy neexistovala žádná zařízení pro automatickou analýzu jejího složení, vám také umožňuje měřit velikost objektů díky označení, které je na ni aplikováno se známým velikosti divizí. Metody vyšetření krve a jiných tekutin pomocí Gorjaevovy kamery jsou popsány ve speciální literatuře.

Závěr

V tomto článku jsem se pokusil zvážit hlavní body související s výběrem mikroskopu, improvizovaných prostředků a hlavních tříd objektů pro pozorování, které lze snadno potkat v každodenním životě a v přírodě. Jak již bylo zmíněno, speciální pozorovací nástroje vyžadují alespoň počáteční dovednosti v práci s mikroskopem, takže jejich recenze je nad rámec tohoto článku. Jak je vidět z fotografií, mikroskopie se může stát příjemným koníčkem a pro někoho možná i uměním.

V moderním světě, kde jsou různé technické prostředky a zařízení v docházkové vzdálenosti, se každý rozhoduje sám, za co utratí své vlastní peníze. Ze zábavních důvodů to může být drahý notebook nebo televize s nehoráznou velikostí úhlopříčky. Jsou ale i tací, kteří odtrhnou oči od obrazovek a nasměrují to buď daleko do vesmíru, pořídí si dalekohled, nebo při pohledu do okuláru mikroskopu proniknou hluboko dovnitř. Uvnitř přírody, jejíž jsme součástí.

Literatura

1. Landsberg G.S. (2003). Optika. § 92 (str. 301);
2. Gurevich A.A. (2003). Sladkovodní řasy;
3. Kozinets G.I. (1998). Atlas krvinek a kostní dřeně;
4. Korzhevsky D.E. (2010). Základy histologické techniky..