Полимерная оболочка защищает насекомых от вакуума

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