Чтобы увидеть объект в электронный микроскоп, нужно поместить его (объект, не микроскоп) в вакуум. Молекулы газов, составляющие воздух, поглощают поток электронов, направленный на объект, — примерно так же, как грязь на окуляре обычного, светового микроскопа поглощает свет и не даёт нам разглядеть, что же лежит на предметном стекле. Понятно, что вакуум — это сверхэкстремальное условие, и необходимо делать на него поправку во всём, что мы видим.
Одно из следствий полного вакуума — обезвоживание. В некоторых случаях с этим можно примириться, но, например, если мы хотим увидеть нечто в живом виде, обезвоживание нам такой возможности не даст. Если говорить, скажем, о мельчайших насекомых, то они, понятно, погибают, а к тому же сильно деформируются. Только тихоходки, известные своей чудовищной выносливостью, способны пережить вакуум.
| Формирование полимерной защиты от вакуума: вверху — на личинке мухи, внизу — на личинке комара. Посередине — то, что вакуум делает с личинкой комара без защитной плёнки. (Фото авторов работы.) |
Но, как оказалось, от иссушающего действия вакуума можно защититься. Исследователи из Медицинской школы Университета Хамамацу (Япония) обнаружили, что личинка дрозофилы, будучи облучена электронами, жила в вакуумной камере микроскопа целый час. Без облучения личинка, как обычно, обезвоживалась и погибала. При ближайшем рассмотрении выяснилось, что электроны модифицируют покровы личинки: молекулы на поверхности тела полимеризуются, образуя что-то вроде дополнительного сплошного чехла (или, если угодно, скафандра). Этот полимерный скафандр был достаточно гибок, чтобы личинка могла двигаться, но при этом не выпускал из её тела ни газ, ни воду. И был довольно прочен, не разрушаясь от прикосновений.
Однако личинкам дрозофил, можно сказать, повезло: на их теле есть такие вещества, которые могут полимеризоваться и образовать «скафандр». А можно ли сделать нечто подобное из искусственных материалов? Учёные под руководством Такахико Хариями поставили следующий опыт: взяли личинку комара, у которой не может быть своего «скафандра», окунули в раствор полисорбата 20 (Tween 20) и облучили электронами. Полисорбат 20 — поверхностно активное вещество, используемое в косметической и пищевой промышленности как растворитель, эмульгатор и детергент. Оказалось, его можно использовать ещё и как защиту от вакуума: после всех обработок личинка комара в течение получаса выдерживала «космические» условия. Без полимерного костюма личинки погибали за несколько минут.
Как пишут исследователи в журнале PNAS, они экспериментировали с разными животными, от муравьёв до плоских червей, и во всех случаях искусственный полимерный костюм успешно защищал какое-то время от иссушающего действия вакуума. Теперь учёные думают над тем, как модифицировать этот «скафандр» так, чтобы он предохранял не только от вакуума, но и от радиации. Если это удастся, то мельчайшие органы и, возможно, клетки можно будет наблюдать в электронном микроскопе в живом виде, что до сих пор было немыслимо: вакуум и радиация делают всякую жизнь в камере микроскопа невозможной.
Если оторваться от микроскопа и, образно говоря, поднять глаза к небу, то можно представить, как мельчайшие насекомые плывут в космическом пространстве, будучи защищены такими вот полимерными скафандрами. Иными словами, насекомые могут, подобно своим фантастическим потомкам зергам, совершать космические путешествия. Хотя стоит, наверное, сразу предостеречь от излишне смелых фантазий: открытый космос — всё-таки не камера электронного микроскопа.
Подготовлено по материалам ScienceNOW.
Полимерный "нанокостюм" помог гусенице прожить час в вакууме
|
По словам ученых, подобные "нанокостюмы" позволят изучать насекомых при помощи электронных микроскопов, что было ранее невозможно из-за уязвимости мягких тканей членистоногих к вакууму.
Личинка плодовой мушки-дрозофилы смогла прожить около часа в полном вакууме без повреждений внутренних органов благодаря "нанокостюму" из полимеров, который защищал клетки насекомого от потери кислорода и воды, заявляют ученые в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Вопреки представлениям многих людей, попадание живого организма в открытый космос не приводит к мгновенной смерти, "закипанию" крови или разрыву кровеносных сосудов. Тем не менее, он все же погибнет, так как клетки его легких и кожи начнут быстро терять воду и кислород в результате взаимодействия с открытым космосом.
Группа биологов под руководством Такахико Хариямы (Takahiko Hariyama) из университета города Хамамацу (Япония) смогла спасти личинку мушки от смерти в условиях вакуума при помощи особого полимерного "нанокостюма", молекулы которого особым образом напылялись на тело насекомого. Эта оболочка состоит из нескольких видов полимеров, способных растягиваться и сжиматься в несколько раз без появления трещин и разрывов на их поверхности.
По методике авторов статьи, тело личинки опрыскивается одиночными молекулами полимеров, после чего его поверхность облучается потоком электронов. Электроны "склеивают" молекулы полимера, в результате чего насекомое приобретает "вторую" кожу, не пропускающую молекулы воды и кислорода наружу. Ученые испытали ее в деле, поместив несколько "бронированных" личинок дрозофил в сканирующий электронный микроскоп, из которого был откачан воздух.
Биологи наблюдали за "полетом" насекомых внутри микроскопа на протяжении несколько часов. К удивлению ученых, дрозофилы проявляли признаки жизни на протяжении 60 минут. Анализ снимков микроскопа показал, что тело таких мушек оставалось в сохранности. По словам Хариямы и его коллег, подобные "нанокостюмы" позволят изучать насекомых при помощи электронных микроскопов, что было ранее невозможно из-за уязвимости мягких тканей членистоногих к вакууму.
|
|
Источник: http://ria.ru
|
Источник: science.compulenta.ru.
Рейтинг публикации:
|
