Невероятные картинки. Что общего у микроскопии и фотографии
Биология – это наука наук. Так считает старший преподаватель кафедры биологии института фармации, химии и биологии Белгородского госуниверситета Елена Гребцова
-
Белгородская правда
-
Белгородская правда
Девушка не только влюблена в окружающий нас мир, но и тщательно изучает его, вплоть до молекул. А ещё делает уникальные фотографии, на которых кристаллы того или иного вещества начинают играть всеми цветами радуги.
Удивительный мир
Елене Гребцовой с самого начала невероятно везло. Окончив в БелГУ бакалавриат и магистратуру, поступила в аспирантуру всё по тому же профилю – биология. В процессе исследовательской работы накопила достаточное количество материала. Объектом её научного интереса стали насекомые.
«Я занималась изучением крови насекомых – гемолимфы и клеток, которые входят в её состав, – рассказывает Елена Александровна. – Отрабатывала это на тараканах. Они – самые интересные насекомые. У тараканов наблюдается наибольшее разнообразие клеток. Я вообще люблю работу с микроскопом, для меня это своего рода медитация. Там мне открывается удивительный мир микрокосмоса».
После получения диплома она успела поработать в разных организациях, защитить кандидатскую диссертацию, выйти замуж и родить дочь. Когда вышла из декретного отпуска, директор института фармации, химии и биологии и её научный руководитель Андрей Присный предложил вернуться в университет – преподавать и продолжить научные исследования.
Елена Гребцова согласилась. Сейчас она преподаёт дисциплины, связанные с физиологией животных и человека – биохимию, молекулярную биологию, биофизику. Причём лекции читает как на русском языке, так и на английском – для иностранных студентов. На кафедре ей также доверили работу со школьниками, в том числе профориентационную. Собственно, это и подтолкнуло молодого учёного к поиску таких форм и методов, чтобы ученикам было понятно и интересно. Задача осложнялась тем, что далеко не каждый ребёнок умеет пользоваться микроскопом. К тому же школьные приборы не годятся для опытов, которыми хотела заняться с детьми Елена Александровна:
Как улучшить память и стать более трудоспособным
«Я начала изучать различные виды микроскопии и контрастирования. При этом предстояло решить, как модифицировать обычные школьные микроскопы. Для начала приобрела образец себе. Так у меня дома образовалась небольшая лаборатория, где теперь есть микроскопы под разные виды задач. Я стала проводить эксперименты, позволяющие представить поляризационную микроскопию. На идею заняться именно этим направлением меня натолкнули работы канадского натуралиста-фотографа Роберта Бердана. Он на своём сайте рассказывал, с помощью какого оборудования делает такие снимки. Вот мне и пришлось думать, как оптимизировать свой микроскоп для получения такого же результата».
Желаемый эффект
Первым делом биолог решила приобрести материалы, которые обладают свойством поляризации. Это, например, известные всем очки-полароиды, 3D-очки, поляризационные плёнки, которые наклеивают на смартфоны и магнитолы, чтобы убирать солнечные блики. Но если просто прикрепить плёнку на лампу или оптику микроскопа, нужного эффекта не добиться. А вот если разместить два кусочка специального пластика под определённым углом, то весь свет превращается в поляризованный.
Елена Гребцова / Фото: Арина Беседина
Не остановилась Елена Александровна и на этом – перелопатив большое количество технической литературы по устройству микроскопов, стала искать фильтры, чтобы получить желаемый результат. Отдельно приобретать их для микроскопа – дорогое удовольствие. Решение пришло, когда под её руководством ученица 10-го класса школы № 35 Белгорода Дарья Масалитина начала работать над исследовательским проектом.
«Мы вместе подобрали материалы, которые дают наиболее качественную картинку, а также искали вещества, обладающие свойством двойного лучепреломления, – объясняет Елена Гребцова. – Например, если мы сделаем обычный раствор поваренной соли, внешний вид кристаллов в поляризованном свете не изменится – они так и останутся бесцветными, полупрозрачными. А если мы возьмём минеральную воду «Ессентуки», где другой состав солей, то увидим самые невероятные картинки».
Фото: Арина Беседина
В список таких субстанций, кроме «Ессентуков», попали аскорбиновая, янтарная и лимонная кислоты, а также различные лекарственные препараты. Все они кристаллизуются по‑своему, поэтому разными получаются и формы кристаллов, и цвета. Всё это смогли увидеть и оценить посетители уникальной экспозиции, которая прошла в выставочном центре «Природа Белогорья» БелГУ в конце 2022 года. Здесь всеми цветами радуги заиграли изученные Еленой Гребцовой и её пытливой ученицей вещества: кто‑то видит в кристаллах разноцветную снежинку, а кто‑то рассмотрит на полученных снимках кошечку – у кого на что фантазии хватит. Цветной картинка получается не от того, что кристаллы подкрасили:
«Цвет они приобретают благодаря поляризационным фильтрам – двум пластинкам, которые задают одно направление волнам света. И тогда мы получаем поляризованный свет. В нём вещества, которые обладают свойством двойного лучепреломления, начинают выдавать вот такую «окраску». Можно сказать, мы работали в русле since-art (синтез науки и искусства – прим. ред.), это сейчас популярное направление. Нам удалось получить красивые изображения, объединив науку, технологии и творчество».
Растительные срезы
Не только ради искусства Елена Гребцова разрабатывала свой уникальный метод. Чтобы провести практические занятия для школьников, которые углублённо изучают биологию, пришлось проделать большую подготовительную работу.
«Мы с Дарьей на 3D-принтере печатали специальные вкладки, чтобы получать рельефные изображения хорошего качества, – рассказывает Елена Александровна. – Внизу микроскопа есть выдвижное колечко, с помощью которого можно, например, вставлять светофильтры. Мы туда помещали пластиковые кружочки, рассчитывали необходимый диаметр и рассматривали ту же инфузорию-туфельку, но в мельчайших деталях».
А вот сделать качественные снимки того, что удалось разглядеть в микроскоп, оказалось непросто. И тут помог творческий подход: каждый объект Елена Александровна снимала по фрагментам, которые потом «сшивала» с помощью специальных редакторов, чтобы получилось изображение с хорошим разрешением:
Белым по чёрному. Чем удивляет музей медицины БелГУ
«Снимаю просто на смартфон. Примерно час уходит на съёмку и до двух часов на обработку. Я использую Helicon Focus для стекинга (метод цифровой обработки, который объединяет несколько изображений, сделанных с разной фокусировкой – прим. ред.). Это стекинг вертикальный и сшивка панорамная с помощью фотошопа».
Так изучение поляризации, на которое биолога натолкнула необходимость сделать что‑то интересное для детей, стало её любимым хобби. Поддерживает Елену Гребцову и семья: первой интерес стала проявлять пятилетняя дочь Полина. Девочка очень любит смотреть, что там у мамы в микроскопе, а ещё может ассистировать с ультрафиолетовым фонариком. Мужу частенько достаётся кормёжка насекомых, которых изучает его жена-биолог: Сергей Викторович хоть и не научный сотрудник, но знает, что мадагаскарским тараканам по душе хлебушек, овсянка, овощи и фрукты.
Впрочем, теперь у Елены Гребцовой новый объект для микрофотографий – ей «позируют» растения:
«Биология для всех». В белгородском зоопарке начали проводить интерактивные лекции
«Сейчас я делаю растительные срезы. Здесь будет уже и практический выход – получение микрофотографий, которыми можно иллюстрировать, например, гистологические атласы. Работа эта более трудоёмкая, поскольку срезы нужно сделать максимально тонкими. Я использую обычное лезвие. Это пригодится мне и для занятий со школьниками, у которых одно из заданий по олимпиаде как раз предполагает практическую работу: сделать срез и определить по нему, к какому классу относится растение. А ещё я готовлю выставку микрофотографий именно по растительным срезам. Это не научная работа, а, скорее, научный интерес и технический азарт – сделать что‑то такое, чтобы любой человек на выставке мог рассмотреть картинку так, как если бы он видел её в микроскопе».
Арина Беседина